
图1: 单个与多个原行星生长情形下,巨行星形成所需的固体盘质量与湍流黏滞关系.

图2: 不同类型行星出现率与主星质量的关系.

图3:行星轨道偏心率和相互倾角与系统行星数及主星金属丰度的关系。与 An et al. 2023 的观测数据比较时,模拟结果已修正凌星观测偏差。
行星形成于年轻的原行星盘中。 行星形成中的一个关键问题是,恒星环境如何塑造行星的形成与演化过程。 盘观测可以告诉我们行星形成的初始条件,而系外行星巡天揭示了这些过程的最终产物。 我们建立 N 体行星群体合成模型,以连接这两个观测前沿。 这项工作是 Liu et al. 2019 的 N 体升级版本。 详情见 Pan, Liu et al. 2024 A&A [ADS] [arxiv], 2025 ApJ [ADS] [arxiv].
图1表明,巨行星形成虽然极具挑战,但在极低质量恒星周围仍然可能发生。它们可以通过卵石吸积与行星-行星碰撞的结合形成。该图展示了巨行星最可能形成的参数空间,并与单颗行星增长情形进行比较。
在另一项工作中,我们将合成行星族群与系外行星的人口统计和系统结构进行比较。我们的模型能够再现若干关键特征,包括不同类型行星的出现率统计,以及行星偏心率和相互倾角随系统多重性 (每个系统有多少颗行星) 和主星金属丰度的变化关系,如图2和图3所示。图3显示,在金属丰度更高的恒星周围形成的多行星系统更容易经历频繁的动力学不稳定,因此幸存行星的轨道偏心率和倾角会随恒星金属丰度升高而增大。较少经历强烈行星-行星散射的系统则能保持稳定,其行星轨道近圆且近共面.