迁移的蒸汽世界与蒸发的岩石核心之间的半径谷

观测到的系外行星半径分布中的半径谷（或间隙）将较小的超级地球与较大的亚海王星分开，是理论模型必须解释的关键特征。传统上，它被解释为岩石核心上原始H/He包层丢失的结果。然而，行星形成模型预测富水行星从雪线以外的区域向恒星迁移。假设水在其内部以固态冰的形式存在，这些行星中的许多将位于半径间隙中，这与观测不符。在这里，我们使用一个先进的耦合形成与演化模型，该模型描述了行星从原行星盘中月球大小的行星种子胚胎到成熟的数十亿年行星系统的起源和演化。采用新的状态方程和内部结构模型将水处理为与H/He混合的蒸汽，我们自然地再现了观测位置处的谷。模型结果表明，该谷将质量较小的原位岩石超级地球与质量较大的异位富水亚海王星分开。此外，在较大半径处的出现率下降（即所谓的半径悬崖）也与具有水主导包层的行星相匹配。由于我们的统计方法，我们可以评估合成半径分布与近距离行星群的观测定量一致；但前提是大气光蒸发也在起作用，用蒸发的岩石核心填充超级地球峰值。因此，我们提供了一个由形成（轨道迁移）和演化（大气逃逸）共同引起的半径谷和悬崖的混合理论解释。