朝向M矮星的半径谷逐渐消失，跨恒星类型的密度谷持续存在
地球与行星天体物理
2024-06-05 v1
摘要
半径谷将超级地球与迷你海王星分开，是行星形成和演化理论的基本基准。观测表明，半径谷的位置随着恒星质量减小和轨道周期增加而降低。在这里，我们基于之前的卵石吸积形成模型，结合星盘消散后的光蒸发，揭示了半径谷是岩石世界和水世界之间的分隔线。我们将模型扩展到恒星质量范围0.1到1.5 M⊙。我们发现半径谷的位置可以用恒星质量的幂律很好地描述：R_valley = 1.8197 M_star^{0.14(+0.02/-0.01)}，与观测非常吻合。我们还发现半径谷对轨道周期的依赖性与FGK和M矮星的观测非常一致。此外，我们注意到半径谷在低恒星质量处被填充，特别是在0.1-0.4 M⊙处，产生了相当平坦的R_valley-P_orb斜率。这是由于轨道迁移发生在质量较小的恒星上更低的行星质量处，使得低质量水世界能够到达系统内部区域，模糊了岩石世界和水世界之间的质量（和大小）分离。此外，我们发现对于行星平衡温度高于400 K，挥发层中的水完全以蒸汽形式存在，与凝结水世界相比，行星半径膨胀约30%（在1 M⊕处）和约15%（在5 M⊕处）。与类太阳恒星一样，卵石吸积在整体系外行星种群中留下了印记，即中间成分的行星缺失，在所有光谱类型中刻画出密度谷（摘要缩减）。
引用
@article{arxiv.2404.01967,
title = {A fading radius valley towards M-dwarfs, a persistent density valley across stellar types},
author = {Julia Venturini and María Paula Ronco and Octavio M. Guilera and Jonas Haldemann and Christoph Mordasini and Marcelo M. Miller Bertolami},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.01967},
year = {2024}
}
备注
Accepted for publication in A&A Letters. Results from simulations available at https://zenodo.org/records/10719523