富碳亚海王星内部结构与JWST观测结果相容

Zifan Lin; Sara Seager

doi:10.3847/2041-8213/adfcc8

富碳亚海王星内部结构与JWST观测结果相容

地球与行星天体物理 2025-08-22 v1

作者: Zifan Lin , Sara Seager

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摘要

亚海王星存在多种可能的内部成分：贫冰、富冰和以水为主的内部结构都可以与已测定的质量和半径相匹配。受近期关于在难熔有机碳“烟尘线”之外形成富碳行星的理论，以及晚期M矮星周围富碳原行星盘的观测结果的启发，我们提出了另一种可能的亚海王星成分：一种由铁-硅酸盐核、碳层和以氢/氦为主的气体包层组成的富碳成分。我们证明，三颗具有高质量光谱观测的典型亚海王星——TOI-270 d、GJ 1214 b和K2-18 b——如果它们的大气金属量不超过太阳金属量的100倍，则其内部结构与富碳成分相容。我们进一步证明，富碳内部结构会导致与HST和JWST观测结果相匹配的大气成分。模拟的富碳TOI-270 d透射光谱在广泛的C/O比、雾霾和云层情景下均通过 $\chi^2$ 检验。K2-18 b的光谱模型与观测结果大体一致，但需要额外的碳物种来源才能完全兼容。然而，GJ 1214 b的模型与观测结果不相容，如果该行星的大气是原始的并反映了内部的C/O比，则排除了富碳内部成分的可能性。

关键词

亚海王星富碳内部结构系外行星大气 JWST观测大气成分行星形成

引用

@article{arxiv.2508.15117,
  title  = {Carbon-rich Sub-Neptune Interiors Are Compatible with JWST Observations},
  author = {Zifan Lin and Sara Seager},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2508.15117},
  year   = {2025}
}

备注

15 pages, 10 figures, accepted for publication in the Astrophysical Journal Letters

富碳亚海王星内部结构与JWST观测结果相容

摘要

关键词

引用

备注

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