行星形成盘质量预算问题的巨行星解决方案

理解尘埃在原行星盘中的演化对于限制行星形成的初始条件至关重要。由观测盘质量与推断的系外行星质量比较而产生的表观“质量预算问题”仍存争议，因为尚不清楚这种差异是源于盘观测解释的局限性、快速耗尽尘埃的演化过程，还是对初始盘质量分布的错误假设。本研究建立在 Savvidou 和 Bitsch (2025) 提出的分析基础之上，将不同演化阶段的尘埃质量累积分布函数根据初始盘质量和胚胎注入时间划分为不同种群。与观测结果最匹配的模型来自初始盘质量约为太阳质量 4-7% 的中等质量盘。模型中总尘埃质量与通过“光学薄”近似估计值之间的最大差异出现在那些具有最有利于巨行星形成条件的模型中，这些模型包含大比例的巨行星，并由于巨行星产生的压力凸起随后捕获了“光学厚”的尘埃质量。然而，最终的尘埃质量仍高于观测到的演化盘估计值。本工作中包含星子形成的示例案例表明，巨行星形成的压力凸起可以是星子形成的首要位置，并且如预期那样，转化为星子显著降低了尘埃质量。然而，（巨）行星的形成并未受到影响，这表明演化原行星盘中的质量可以被估计为相当低，但这可能是星子与行星形成以及径向漂移导致耗尽的自然结果。