它还在公转,只是每一圈的位置变了
设想每次行星经过恒星同一方向,都在轨道上做一个记号。记号若逐渐靠近恒星,便发生了内迁。公转没有停止,改变的是跨越许多周期的轨道尺度。
Lab 的虚线圈记住初始轨道尺度,明亮行星回放较晚时刻的一段实际合成积分。两颗行星共用物理时钟,公转和迁移之间没有偷偷使用不同的加速倍数。
对应阅读:Paardekooper · Ogilvie & Lubow
盘不会从每个方向同样拉它
完全轴对称的圆环,不能持续给行星一个方位方向的推力。行星自己的扰动打破了对称:它在轨道内外激起螺旋波,两侧响应以相反方向交换角动量。
许多平滑盘里,外侧贡献更强,净波力矩为负,行星便趋于内迁。这不是一句“气体拖在后面”就能解释的现象,波的相位与盘梯度都参与其中。画面显示计算的线性波相位;气体密度与完整流动还要另建模型。
对应阅读:Paardekooper · Ogilvie & Lubow
有些气体会在行星附近掉头
略靠内的气体绕恒星更快,略靠外的气体更慢。有些流线在行星附近掉头,交换内外侧;若跟着行星一起转,路径像一只马蹄。
这些转向也搬运角动量,产生共转力矩。温度梯度有时让正贡献超过负的波力矩。先在 Lab 里改变梯度,读出两项的正负,再预测行星朝哪里迁移。
对应阅读:Paardekooper · Ogilvie & Lubow
扩散有时是在维持差别
被困在附近的气体不断转向,也可能逐渐抹平最初的差别,非线性共转力矩于是饱和。热扩散与黏性可以补充这种差别;扩散极强时,非线性马蹄响应又会减弱。
黏性变化可以同时影响快慢和方向。在温度梯度不变时,它也能改变两种力矩的平衡,甚至让迁移换向。具体的力矩平衡决定了这一段路朝向何处。
对应阅读:Paardekooper · Fendyke & Nelson
两颗行星可能暂时合拍
若外行星收缩得更快,两条轨道会靠近简单周期比。重复的引力踢动有时进入共振节拍,相关角度不再不断绕圈,而是在一定范围内往返。
先选“暂时捕获”,再选“更晚:离开共振”。两者的物理参数相同,前者结束于初始内行星一万二千圈,后者延长到五万圈。前一记录后半窗的两角都有界,更晚却重新绕圈。这支持一次有限时间的捕获诊断,不证明寿命,也不确定逃逸机制。
对应阅读:Izidoro et al. · Mills et al.
现在的轨道是一条线索
真实 Kepler-223 是经过精细建模的共振链实例。教程会从实测凌日测时偏差重建一个有限的角度诊断;原论文还拟合相互作用轨道,并检验稳定性。
这些测时数据和两颗教学行星,都不能唯一确定诞生时的盘。行星增长、盘演化和后续相互作用会改变路径。下一章先抓住每一种路径都必须交代的量:角动量。
对应阅读:Mills et al. · Izidoro et al.