气体与星子盘作用下多行星系统的轨道演化

本项目研究在气体盘和星子盘的同时作用下，多行星系统的轨道构型和动力学演化，这是行星形成与演化理论的基础问题，也是现代天体力学的前沿课题之一。内容包括：（1）巨行星在原恒星盘（同时包含气体和星子）中的II型迁移过程，以及这种迁移对多行星系统轨道构型（包括轨道半长径、偏心率等的分布）的影响。（2）低质量行星在原恒星盘（包含气体和星子）中发生I型迁移的时标和方向，以及这些因素对多行星系统中类地行星的形成与轨道演化的作用。（3）气体盘的各种物理过程（如气体的自引力、气体盘的吸积与辐射等）与行星迁移过程的耦合作用，以及对行星系统最后轨道构型的影响。通过本项目的研究，解释目前观测到的太阳系外行星系统轨道构型的多样性,并应用于对太阳系起源的的研究。推动行星形成与演化理论的进一步发展，并充实和发展天体力学基础理论与研究方法。

根据研究计划我们完成了本项目的研究内容。包括发展了一套完成的数值模拟程序和以此程序为基础的理论研究。本项目主要研究气体盘与多行星系统之间的相互作用。我们一方面从理论上模拟了该相互作用对行星轨道的演化影响，另一方面我们也将该理论结果用于解释太阳系外行星的观测结果，包括目前行星科学的几个热点问题。具体内容包括：（1）巨行星在原恒星盘（同时包含气体和星子）中的II型迁移过程，以及这种迁移对多行星系统轨道构型（包括轨道半长径、偏心率等的分布）的影响。（2）气体盘自引力与行星迁移过程的耦合作用，以及对行星系统最后轨道构型的影响。（3）行星气体吸积过程对行星系统轨道构型和质量的分布影响以及对观测结果的解释。（4）双星和星团环境中行星（可居住带内）的轨道稳定性。通过本项目的研究，可解释目前观测到的太阳系外行星系统轨道构型的多样性,并应用于对太阳系起源的的研究。推动行星形成与演化理论的进一步发展，并充实和发展天体力学基础理论与研究方法。