告别连续系外行星质量-半径关系

我们使用从NASA系外行星档案中精心筛选的1053颗已确认系外行星子样本，构建经验幂律系外行星质量-半径-温度（$M$-$R$-$T$）关系。利用正交距离回归以考虑质量和半径中的误差，我们让数据决定：1）不同行星区域的个数；2）这些区域的边界是由质量断点处连接的折断幂律更好地描述，还是由物态方程和温度变化所驱动的间断幂律更好地描述。我们发现数据强烈支持三个不同的行星$M$-$R$区域，且这些区域是间断的。我们最成功的模型涉及一种$M$-$R$-$T$关系，其中冰/岩石（岩质）行星与冰巨星（海王星类）行星由纯冰物态方程分隔，而海王星类行星与气态巨行星（木星类）行星由质量断点$M_{\rm br} = 115\pm19~M_{\oplus}$分隔。岩质行星区域遵循$M \propto R^{0.34\pm0.01}$，而海王星类行星具有$M\propto R^{0.55\pm0.02}$。两个区域中的行星均延伸至相似的最大质量。在木星类区域中，我们发现$M \propto R^{0.00\pm0.01}T^{0.35\pm 0.02}$，其中$T$为行星平衡温度。这意味着，对于迄今探测到的木星类行星，平衡温度本身即可作为质量的稳健估计量。