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内行星生长的上限?

地球与行星天体物理 2021-05-10 v1 太阳与恒星天体物理

摘要

已知行星系统的奇异多样性引发了对其不同构型同样奇异的物理解释。然而,约束形成过程需要将观测到的系外行星种群映射到在原行星盘中最初形成的种群。大量结果表明,(内部或外部)动力学扰动改变了某些系外行星系统的构型。隔离那些未经历任何扰动的行星有助于约束形成过程。我们考虑 Kepler 多行星系统,它们具有较低的相互倾角且不太可能经历过动力学扰动。我们采用了类似于 Mulders 等人(2018)的建模方法,并额外考虑了半径(R=0.320RR =0.3-20\,R_\oplus)和周期(P=0.5730P= 0.5-730 天)分布的二维性。我们发现,对于半长轴 aa 以及较宽范围的 aina_{\rm{in}}β\beta,形式为 Mlimaβexp(ain/a)M_{\rm{lim}} \propto a^\beta \exp(-a_{\rm{in}}/a) 的行星质量上限能够复现出根据我们的比较度量与观测分布无法区分的 PPRR 分布。该指数与 β=1.5\beta= 1.5 一致,若生长受 Hill 半径内吸积限制则预期如此。该模型优于假设 PPRR 中可分离 PDF 的模型。该上限外推至更长周期时,与近期识别出的低密度宿主恒星周围 RV 发现的行星(a>0.2a>0.2 au、M>1MJM>1\,M_{\rm{J}})的轨道重合,暗示了隔离质量受限的生长。我们讨论了以偶然的年龄相关偏差作为该结果起源所需的情形,结论是这种偏差可能但不太可能。我们总结道,鉴于某些行星系统已遭受动力学扰动的证据,形成阶段行星生长的简单模型值得重新审视。

关键词

引用

@article{arxiv.2105.02907,
  title  = {An upper limit for the growth of inner planets?},
  author = {Andrew J. Winter and Richard Alexander},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2105.02907},
  year   = {2021}
}

备注

21 pages, 16 figures, accepted for publication in MNRAS