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我主要使用大规模计算机数值模拟的方法研究天体物理中的动力学过程,尤其是与太阳系和系外行星系统的诞生和演化相关的热点问题。近期主要的工作和研究方向是:
(1) 行星形成与太阳系早期的动力学过程:美国宇航局发射的“朱诺号”木星探测器的数据揭示了木星核是一块大小超过自身半径40%的巨大低密度区域(即重元素与较轻的氢和氦发生了混合的稀释核)。这一发现与行星形成核吸积理论预言的木星有一个由重元素组成的小而致密的核产生了严重的冲突。为了解决这一矛盾,我们提出了木星形成的新理论:木星在失控吸积形成气体包层的过程中质量迅速增长,对附近其他行星胚胎造成强烈引力扰动导致其遭受到行星的撞击,其结果是原初的密核被稀释。通过引力N体模拟和三维流体力学模拟,我们证实了太阳系早期巨行星形成阶段行星发生碰撞的普遍性,以及大质量的行星正碰导致了木星稀释核的形成。长期热演化模型表明碰撞形成的稀释核结构可以稳定存在超过46亿年。这项工作发表在Nature上,并被Science网络版同步报道,同时被国内外超过一百家新闻媒体采访报道。
(2) 原行星盘:通过亚毫米波射电望远镜阵列ALMA对原行星盘HD 163296的观测,我们首次在气体盘和尘埃盘中均发现了环状结构,揭示了原行星盘中正在形成的年轻气体行星,并通过数值模拟确定了行星的质量和原行星盘的物理性质。
(3) 超级地球的质量-半径关系:目前对系外行星的观测发现大小介于地球和海王星之间的超级地球含有的气体部分质量差异巨大。我们认为这些超级地球在形成时都从原行星盘中吸积了较多的气体成分,在进行轨道迁移过程中经过了不同的星子碰撞历史因而原初气体质量的损失也各异。由于这是随机过程,因此超级地球的质量-半径关系具有一定的弥散。这一新观点被普遍接受,并得到了很多观测证据支持。
(1) 行星形成与太阳系早期的动力学过程:美国宇航局发射的“朱诺号”木星探测器的数据揭示了木星核是一块大小超过自身半径40%的巨大低密度区域(即重元素与较轻的氢和氦发生了混合的稀释核)。这一发现与行星形成核吸积理论预言的木星有一个由重元素组成的小而致密的核产生了严重的冲突。为了解决这一矛盾,我们提出了木星形成的新理论:木星在失控吸积形成气体包层的过程中质量迅速增长,对附近其他行星胚胎造成强烈引力扰动导致其遭受到行星的撞击,其结果是原初的密核被稀释。通过引力N体模拟和三维流体力学模拟,我们证实了太阳系早期巨行星形成阶段行星发生碰撞的普遍性,以及大质量的行星正碰导致了木星稀释核的形成。长期热演化模型表明碰撞形成的稀释核结构可以稳定存在超过46亿年。这项工作发表在Nature上,并被Science网络版同步报道,同时被国内外超过一百家新闻媒体采访报道。
(2) 原行星盘:通过亚毫米波射电望远镜阵列ALMA对原行星盘HD 163296的观测,我们首次在气体盘和尘埃盘中均发现了环状结构,揭示了原行星盘中正在形成的年轻气体行星,并通过数值模拟确定了行星的质量和原行星盘的物理性质。
(3) 超级地球的质量-半径关系:目前对系外行星的观测发现大小介于地球和海王星之间的超级地球含有的气体部分质量差异巨大。我们认为这些超级地球在形成时都从原行星盘中吸积了较多的气体成分,在进行轨道迁移过程中经过了不同的星子碰撞历史因而原初气体质量的损失也各异。由于这是随机过程,因此超级地球的质量-半径关系具有一定的弥散。这一新观点被普遍接受,并得到了很多观测证据支持。
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arxiv(2024)
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The Astrophysical Journalno. 1 (2024): 38
arxiv(2024)
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arxiv(2024)
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ASTROPHYSICAL JOURNALno. 2 (2024): 110
The Astrophysical Journalno. 1 (2023): 45-45
ASTROPHYSICAL JOURNALno. 2 (2023): 98-98
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