系外行星系统架构框架。I. 四类行星系统架构

我们提出了一种新颖的、与模型无关的框架，用于在系统层面研究系外行星系统的架构。该框架使我们能够刻画、量化和分类单个行星系统的架构。我们此项工作的目标是生成一种系统方法，以研究单个行星系统内各种行星量的排布与分布。我们提议将行星系统架构的空间划分为四类：相似型、混合型、反序型和有序型。我们将该框架应用于观测与合成的多行星系统，从而研究其质量、半径、密度、核质量以及核水质量分数的架构。我们探索了系统的（质量）架构与其他性质之间的关系。我们的工作表明：(a) 相似型架构是行星形成最常见的结局；(b) 行星的内部结构与组成与其系统架构有强关联；(c) 多数系统的质量架构继承自其核质量架构；(d) 多数始于冰线内并原位形成的行星见于具有相似型架构的系统中；(e) 多数反序型系统预期富含湿行星，而多数观测到的质量有序型系统预期拥有许多干行星。我们发现，与理论高度一致的是，观测通常偏向于发现密度架构为相似型、混合型或反序型的系统。本研究探究了用于理解理论与观测的新问题与新参数空间。未来研究可利用我们的框架，不仅约束对单个行星的认知，也约束整个行星系统多面性的架构。我们还推测了系统架构在承载宜居世界中的作用。