保留完整引力问题
恒星与两颗有限质量行星在惯性系中运动,每一对都使用不软化的平方反比引力。内行星初始半长轴为一天文单位,外行星质量是它两倍,初始偏心率都为零点零零一。近心点经度分别取零点二和一点二弧度,平近点角取零和二弧度。
有限行星质量也进入两体频率。外行星初始半长轴按下式保留有限质量修正。构造日心轨道根数以后,再把全部天体的位置和速度移到质心原点。
把外加盘加速度写出来
每一时刻先由日心位置与速度计算瞬时轨道根数,再取当地波与共转力矩。迁移加速度平行于相对速度,其系数选到恰好给出关于恒星的指定力矩;另加一项径向偏心率阻尼。
径向项关于恒星没有力矩,相对做功率不为正。偏心轨道上,平行速度项同时改变半长轴、能量和偏心率。这是明确的外力处方,不是流体求解。
对应阅读:Cresswell & Nelson · Izidoro et al.
偏心率削弱项,先查符号
偏心运动会削弱连贯的马蹄响应。这里依 Fendyke 与 Nelson 原始研究,把圆轨道共转项乘以下方负指数。Izidoro 等式9虽描述衰减,却印了正指数;代码依原研究取衰减号。
波项另用 Cresswell–Nelson 偏心率修正。偏心率超过当地盘厚比的零点七倍时停止,不外推到高偏心率公式的变号区。还在半长轴超出零点三五至三天文单位、大于零点二热质量、Toomre 参数低于二十或接近三个互希尔半径时停止。
盘是能量与角动量的交换库
静态盘处于三体系统之外。盘力施加给行星,没有偷偷给恒星补一项等大反向加速度。三体系统的能量、角动量和线动量都可以改变。
能量核验要包含恒星在内的全部惯性速度,以及三对引力势,再扣除时间积分的盘做功。角动量核验也要使用惯性位置和外力矩;若只用日心力矩,就漏掉了移动原点的贡献。
追踪每一次踢动的相位
平经度记录绕行相位,近心点经度定位椭圆长轴。接近二比一时,把它们组合成两个临界角。只看周期比,会丢掉决定重复会合能否连贯作用的相位信息。
先按足够细的物理间隔展开角度,再丢弃样本以缩小图表。否则两帧间恰好绕了整数圈,会被误看成不动。固定记录每半个初始内行星周期追踪一次相位,默认与更晚案例另用更细间隔比较。偏心率很小时近心点病态,图改为模一圈样本,不给捕获结论。
对应阅读:Mills et al. · Izidoro et al.
不打开 Lab,也能读出默认结果
默认盘与四地球质量外行星的一万二千周期记录,后半窗临界角宽度约十七点五度与十八点六度,两者都在该范围内反复转向。这里称它为注明窗口内的暂时捕获。
相同初态与物理参数延长至五万周期,两角不再有界;后半窗各绕约二十七圈。这是模型中离开的证据,却不是已经验证的逃逸机制。若要确定某种过稳定性或共振重叠,还需进一步受控实验。
| 结束时刻(初始内行星周期) | 内半长轴(AU) | 外半长轴(AU) | 周期比 |
|---|---|---|---|
| 12000 | 0.971254 | 1.542251 | 2.000930 |
| 50000 | 0.873217 | 1.386660 | 2.001106 |
数值一致,不等于模型无缺
固定预设使用 REBOUND 5.2.2 IAS15,精度参数为十的负十次方;自定义浏览器运行用 DOP853,相对容差为二乘十的负十一次方,分量绝对尺度为十的负十四次方。独立短轨道比较不只检查半长轴,也检查相位。
公开材料保存实际容差与收敛结果。即使外加二维力矩方程解得准确,也可能遗漏真实气体盘的物理。合成双行星与实测诊断各自保留自己的初始条件和科学用途。
对应阅读:REBOUND 5.2.2 and IAS15 · Ziampras