论文部分内容阅读
系外行星研究领域广阔,发展迅速,有许多值得关注和探索的问题。我们结合了观测和理论,从凌星后续观测、大气建模和动力学模拟等多方面对系外行星的系统参数、行星特征和形成演化过程等方面进行了研究。 在第二章,我们使用紫台盱眙近地天体望远镜对WASP-43b和TrES-3分别做了2次和4次凌星主食的测光后续观测。经过较差测光和光变曲线拟合,分别得到了两个系统的相关物理参数并与之前的文献结果吻合。结合多篇文献中的数据,我们对两个系统凌星中心时刻的O-C分别作了线性和二次函数拟合,根据线性拟合得到了行星的轨道周期及凌星中心时刻变化即TTV,分析后认为在两个系统中尚未发现明显的周期性TTV信号,并给出了WASP-43和TrES-3系统中1∶2轨道共振位置上可能存在行星的质量上限分别为1.826和1.504个地球质量。通过二次函数拟合,我们尚未发现TrES-3存在长期TTV即轨道衰变;证认了WASP-43b可能存在轨道衰变,得到了其轨道衰变率P=-0.005248±0.001714s yr-1,并与文献中的相关结果做了比较,还据此计算出了该系统的恒星潮汐质量参数下限为Q*≥1.5×105,并分别对两个系统中不同的Q*值给出了行星相应的剩余寿命。 在第三章,我们通过构建一个简单的正向辐射转移模型来对系外行星凌星次食的寸光谱做探索性研究。首先,我们使用少量指定参数计算P-T曲线,为模拟建立空间网格。然后,利用Yamila Miguel博士计算提供的不透明度表和K-相关法,我们为作为压强、温度、气体分子丰度和波长的函数的不透明度模型建立了网格。接下来我们得到每个格点的光深,对辐射转移方程的最简单形式解(忽略散射)进行积分以得到大气层顶端的发射谱。今后我们将使用MCMC算法基于x2统计标准选取能够最佳描述合成的光谱数据的一族模型。 在第四章,我们通过两组N体模拟广泛研究了类地行星形成特别是4∶2∶1平运动共振(MMRs)构型的形成。我们在第一组中模拟了偏心率阻尼、气体拖曳、星子与行星胚胎的Ⅰ类迁移和巨行星的Ⅱ类迁移。在第二组中,我们研究了经历Ⅰ类迁移和偏心率阻尼的类地行星系统中4∶2∶1MMRs构型的形成。对于巨行星经历Ⅱ类迁移的算例,较大的几个地球质量的类地行星可能在系统中形成。我们进一步展示通过类木行星Ⅱ类迁移的护送和/或散射机制,系统中的类地行星和巨行星能够被俘获在4∶2∶1MMRs构型中。此外,该模型可以应用到Kepler-238、302和18系统的形成上。对于不存在巨行星的算例,17.1%的类地行星系统中出现了4∶2∶1MMRs构型。比较这两组模拟,不存在巨行星系统中行星对被俘获于4∶2∶1MMRs的时标小于存在巨行星系统的时标,且存在巨行星的系统中的偏心率比不存在巨行星的系统的偏心率被激发得更高。 在第五章,我们将一个简单、快速的模拟环绕中心天体的光学薄粒子盘中非弹性粒子碰撞的算法应用到了N体模拟程序包MERCURY中。我们使用了混合辛算法模拟了土星环上的小卫星的情形,模拟出了小卫星周围的一个螺旋桨结构并在环上打开了部分空隙。然而,为了保持住这个部分空隙,还需要调节初始设置以符合真实环的粘滞度。