我们是否即将在理解行星形成方面取得突破？

链接目录

摘要和1 引言

1. 样本选择和特性

2. 结果

3. 讨论

4. 结论和参考文献

   附录A：样本选择

   附录B：本研究中TOIs的特性

   附录C：主序前估计

5. 结论

关于中等质量恒星周围系外行星的坚实观测背景的缺乏（类似于低质量恒星周围存在的背景）影响了我们对行星形成的一般认知，特别是对热木星的认知。在本研究中，我们分析了从TESS和Gaia数据组合中选择的此类行星。我们的分析集中在它们最内侧行星轨道的物理极限上，无论关于中等质量恒星周围热木星频率的持续争论如何（例如，Sebastian等人2022年，以及其中的参考文献）。原则上，我们的分析也独立于可能最终导致更大样本的中等质量恒星在更长轨道半径处拥有更小系外行星的观测发展。我们提供了初步证据支持这一观点：中等质量恒星周围热木星的轨道主要由原行星盘气体截断半径决定——而非尘埃破坏半径。尽管引力不稳定性可能在此类恒星周围长周期巨行星的形成中发挥作用，但我们认为热木星的起源可能与低质量天体类似。这基于核吸积范式与迁移到内部气体边缘的组合。最后，低质量与中等质量恒星的比较表明，气体屏障确实固定了整个恒星质量范围内的最内侧行星轨道。对先前假设的未来测试需要更大样本的拥有热木星的中等质量恒星。下面概述了此类测试的两个例子。

\ 首先，磁层的大小受限于盘共转半径，对于较大恒星自转速度，该半径较小（Shu等人1994年）。因此，如果磁层控制最内侧行星轨道，那么快速旋转恒星的这些轨道应该更小（参见例如Lee和Chiang 2017年的相关讨论）。这与最近的发现一致，表明在更大质量且自转周期更短的恒星中观察到更短的轨道周期，至少考虑FGK光谱型别时是如此（García等人2023年）。然而，仅基于低质量恒星很难做出结论性测试，因为它们的投影自转速度范围狭窄且较小。相比之下，中等质量恒星的速度范围从几到几百公里/秒不等，使它们成为此类测试的理想对象。目前基于Gaia的投影自转速度仅适用于本研究分析的所有源中的十几个。额外的速度估计将有助于执行此任务。

\ 其次，磁层作为气体屏障停止向内迁移立即意味着，如果这些磁层不存在，那么行星被其宿主恒星吞噬的概率就会增加（Nelson等人2000年）。行星被其宿主吞噬的间接证据仅在少数太阳型恒星中提供（例如，Israelian等人2001年；De等人2023年，以及其中的参考文献）。值得注意的是，大多数质量为3-4 M⊙的Herbig恒星可能缺乏磁层（Wichittanakom等人2020年；Vioque等人2022年），对于这些恒星，气体盘可能通过边界层到达中心源（Mendigutía 2020年，以及其中的参考文献）。因此，如果磁层是防止无限行星迁移的最终屏障，那么对于质量>3-4 M⊙的恒星，行星吞噬情景将最为有效。与较低质量恒星相比，这些恒星可能显示热木星的缺乏。

\ 致谢。作者感谢匿名审稿人，其建议有助于改进稿件。IM的研究由PID2022-138366NA-I00资助，由西班牙科学与创新部/研究国家机构MCIN/AEI/10.13039/501100011033和欧盟资助，以及由Ramón y Cajal奖学金RyC2019-026992-I资助。J.L.-B.部分由西班牙MCIN/AEI/10.13039/501100011033和NextGenerationEU/PRTR资助PID2019-107061GB-C61和CNS2023-144309，以及由Ramón y Cajal奖学金RYC2021-031640-I资助。BM由MCIN/AEI/PID2021-127289-NB-I00资助。我们感谢使用来自TESS科学办公室和TESS科学处理运营中心管道的公共TOI发布数据。TESS任务由NASA的科学任务理事会提供资金。本研究使用了来自欧洲航天局（ESA）Gaia任务（https://www.cosmos.esa.int/gaia）的数据，由Gaia数据处理和分析联盟（DPAC，https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/dpac/consortium）处理。DPAC的资金由国家机构提供，特别是参与Gaia多边协议的机构。

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参考文献

Baruteau, C., Meru, F., & Paardekooper, S.-J. 2011, MNRAS, 416, 1971

\ Batygin, K., Adams, F. C., & Becker, J. 2023, ApJ, 951, L19

\ Benkendorff, L., Flammini Dotti, F., Stock, K., Cai, M. X., & Spurzem, R. 2024, MNRAS, 528, 2834

\ Borucki, W. J., Koch, D., Basri, G., et al. 2010, Science, 327, 977

\ Boss, A. P. 1998, ApJ, 503, 923

\ Bouvier, J., Alencar, S. H. P., Harries, T. J., Johns-Krull, C. M., & Romanova, M. M. 2007, in Protostars and Planets V, ed. B. Reipurth, D. Jewitt, & K. Keil, 479

\ Brittain, S. D., Kamp, I., Meeus, G., Oudmaijer, R. D., & Waters, L. B. F. M. 2023, Space Sci. Rev., 219, 7

\ Cantiello, M. & Braithwaite, J. 2019, ApJ, 883, 106

\ Creevey, O. L., Sordo, R., Pailler, F., et al. 2023, A&A, 674, A26

\ De, K., MacLeod, M., Karambelkar, V., et al. 2023, Nature, 617, 55

\ Dong, R., Najita, J. R., & Brittain, S. 2018, ApJ, 862, 103

\ Drazkowska, J., Bitsch, B., Lambrechts, M., et al. 2023, in Astronomical Society of the Pacific Conference Series, Vol. 534, Protostars and Planets VII, ed. S. Inutsuka, Y. Aikawa, T. Muto, K. Tomida, & M. Tamura, 717

\ Flock, M., Turner, N. J., Mulders, G. D., et al. 2019, A&A, 630, A147

\ Fouesneau, M., Frémat, Y., Andrae, R., et al. 2023, A&A, 674, A28

\ Gaia Collaboration, Arenou, F., Babusiaux, C., et al. 2023a, A&A, 674, A34

\ Gaia Collaboration, Prusti, T., de Bruijne, J. H. J., et al. 2016, A&A, 595, A1

\ Gaia Collaboration, Vallenari, A., Brown, A. G. A., et al. 2023b, A&A, 674, A1

\ Gammie, C. F. 2001, ApJ, 553, 174

\ García, R. A., Gourvès, C., Santos, A. R. G., et al. 2023, A&A, 679, L12

\ Giacalone, S., Dressing, C. D., Jensen, E. L. N., et al. 2021, AJ, 161, 24

\ Gravity Collaboration, Wojtczak, J. A., Labadie, L., et al. 2023, A&A, 669, A59

\ Guerrero, N. M., Seager, S., Huang, C. X., et al. 2021, ApJS, 254, 39

\ Hussain, G. A. J. & Alecian, E. 2014, in Magnetic Fields throughout Stellar Evolution, ed. P. Petit, M. Jardine, & H. C. Spruit, Vol. 302, 25–37

\ Israelian, G., Santos, N. C., Mayor, M., & Rebolo, R. 2001, Nature, 411, 163

\ Kley, W. & Nelson, R. P. 2012, ARA&A, 50, 211

\ Koenigl, A. 1991, ApJ, 370, L39

\ Koumpia, E., de Wit, W. J., Oudmaijer, R. D., et al. 2021, A&A, 654, A109

\ Kunimoto, M. & Matthews, J. M. 2020, AJ, 159, 248

\ Lee, E. J. & Chiang, E. 2017, ApJ, 842, 40

\ Lillo-Box, J., Morales-Calderón, M., Barrado, D., et al. 2024, arXiv e-prints, arXiv:2404.06316

\ Lin, D. N. C., Bodenheimer, P., & Richardson, D. C. 1996, Nature, 380, 606

\ Marcos-Arenal, P., Mendigutía, I., Koumpia, E., et al. 2021, A&A, 652, A68

\ Mayor, M. & Queloz, D. 1995, Nature, 378, 355

\ Mendigutía, I. 2020, Galaxies, 8, 39

\ Mendigutía, I., Solano, E., Vioque, M., et al. 2022, A&A, 664, A66

\ Michael, S., Durisen, R. H., & Boley, A. C. 2011, ApJ, 737, L42

\ Monnier, J. D. & Millan-Gabet, R. 2002, ApJ, 579, 694

\ Mulders, G. D., Pascucci, I., & Apai, D. 2015, ApJ, 798, 112

\ Mulders, G. D., Pascucci, I., Ciesla, F. J., & Fernandes, R. B. 2021, ApJ, 920, 66

\ Nelson, R. P., Papaloizou, J. C. B., Masset, F., & Kley, W. 2000, MNRAS, 318, 18

\ Pinte, C., Ménard, F., Berger, J. P., Benisty, M., & Malbet, F. 2008, ApJ, 673, L63

\ Ribas, Á., Bouy, H., & Merín, B. 2015, A&A, 576, A52

\ Ricker, G. R., Winn, J. N., Vanderspek, R., et al. 2015, Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems, 1, 014003

\ Romanova, M. M., Lii, P. S., Koldoba, A. V., et al. 2019, MNRAS, 485, 2666

\ Salaris, M. & Cassisi, S. 2006, Evolution of Stars and Stellar Populations

\ Sebastian, D., Guenther, E. W., Deleuil, M., et al. 2022, MNRAS, 516, 636

\ Shu, F., Najita, J., Ostriker, E., et al. 1994, ApJ, 429, 781

\ Siess, L., Dufour, E., & Forestini, M. 2000, A&A, 358, 593

\ Simon, T., Ayres, T. R., Redfield, S., & Linsky, J. L. 2002, ApJ