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Exploring formation scenarios for the exomoon candidate Kepler 1625b I
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ( IF 4.8 ) Pub Date : 2020-05-23 , DOI: 10.1093/mnras/staa1441
R A Moraes 1, 2 , E Vieira Neto 1
Affiliation  

If confirmed, the Neptune-size exomoon candidate in the Kepler 1625 system will be the first natural satellite outside our Solar System. Its characteristics are nothing alike we know for a satellite. Kepler 1625b I is expected to be as massive as Neptune and to orbit at 40 planetary radii around a ten Jupiter mass planet. Because of its mass and wide orbit, this satellite was firstly thought to be captured instead of formed in-situ. In this work, we investigated the possibility of an in-situ formation of this exomoon candidate. To do so, we performed N-body simulations to reproduce the late phases of satellite formation and use a massive circum-planetary disc to explain the mass of this satellite. Our setups started soon after the gaseous nebula dissipation, when the satellite embryos are already formed. Also for selected exomoon systems we take into account a post-formation tidal evolution. We found that in-situ formation is viable to explain the origin of Kepler 1625b I, even when different values for the star-planet separation are considered. We show that for different star-planet separations the minimum amount of solids needed in the circum-planetary disc to form such a satellite varies, the wider is this separation more material is needed. In our simulations of satellite formation many satellites were formed close to the planet, this scenario changed after the tidal evolution of the systems. We concluded that if the Kepler1625 b satellite system was formed in-situ, tidal evolution was an important mechanism to sculpt its final architecture.

中文翻译:

探索系外卫星候选者 Kepler 1625b I 的形成场景

如果得到确认,开普勒 1625 系统中海王星大小的系外卫星候选者将成为我们太阳系外的第一颗天然卫星。它的特性与我们所知的卫星完全不同。开普勒 1625b I 预计将与海王星一样大,并以 40 个行星半径环绕一颗质量为 10 木星的行星。由于其质量和轨道宽,这颗卫星最初被认为是捕获而不是原位形成。在这项工作中,我们研究了原位形成这个系外卫星候选者的可能性。为此,我们进行了 N 体模拟以重现卫星形成的后期阶段,并使用一个巨大的环绕行星盘来解释这颗卫星的质量。我们的设置在气态星云消散后不久就开始了,当时卫星胚胎已经形成。同样对于选定的系外卫星系统,我们考虑了形成后的潮汐演化。我们发现原位形成对于解释开普勒 1625b I 的起源是可行的,即使考虑到不同的星-行星分离值。我们表明,对于不同的星-行星分离,在行星盘中形成这样一颗卫星所需的最小固体量是不同的,这种分离越宽,需要的材料就越多。在我们对卫星形成的模拟中,许多卫星是在靠近地球的地方形成的,这种情况在系统的潮汐演化之后发生了变化。我们得出的结论是,如果 Kepler1625 b 卫星系统是原位形成的,潮汐演化是塑造其最终结构的重要机制。我们发现原位形成对于解释开普勒 1625b I 的起源是可行的,即使考虑到不同的星-行星分离值。我们表明,对于不同的星-行星分离,在行星盘中形成这样一颗卫星所需的最小固体量是不同的,这种分离越宽,需要的材料就越多。在我们对卫星形成的模拟中,许多卫星是在靠近地球的地方形成的,这种情况在系统的潮汐演化之后发生了变化。我们得出的结论是,如果 Kepler1625 b 卫星系统是原位形成的,潮汐演化是塑造其最终结构的重要机制。我们发现原位形成对于解释开普勒 1625b I 的起源是可行的,即使考虑到不同的星-行星分离值。我们表明,对于不同的星-行星分离,在行星盘中形成这样一颗卫星所需的最小固体量是不同的,这种分离越宽,需要的材料就越多。在我们对卫星形成的模拟中,许多卫星是在靠近地球的地方形成的,这种情况在系统的潮汐演化之后发生了变化。我们得出的结论是,如果 Kepler1625 b 卫星系统是原位形成的,潮汐演化是塑造其最终结构的重要机制。我们表明,对于不同的星-行星分离,在行星盘中形成这样一颗卫星所需的最小固体量是不同的,这种分离越宽,需要的材料就越多。在我们对卫星形成的模拟中,许多卫星是在靠近地球的地方形成的,这种情况在系统的潮汐演化之后发生了变化。我们得出的结论是,如果 Kepler1625 b 卫星系统是原位形成的,潮汐演化是塑造其最终结构的重要机制。我们表明,对于不同的星-行星分离,在行星盘中形成这样一颗卫星所需的最小固体量是不同的,这种分离越宽,需要的材料就越多。在我们对卫星形成的模拟中,许多卫星是在靠近地球的地方形成的,这种情况在系统的潮汐演化之后发生了变化。我们得出的结论是,如果 Kepler1625 b 卫星系统是原位形成的,潮汐演化是塑造其最终结构的重要机制。
更新日期:2020-05-23
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