岩石态超级地球数据中的形成化学指纹

在恒星成分背景下岩石系外行星的成分对形成理论提供了重要约束。本研究中，我们选取一组质量和半径测量不确定性 <25% 的系外行星样本并获取其内部结构。我们计算契合行星参数的成分标记——铁与镁和硅的比值，以及核质量分数（cmf），并将其与恒星的进行比较。我们发现成功行星形成理论需要预测的四个关键结果：（1）在总体意义上，岩石行星的成分跨度比恒星更广。恒星的 Fe/Si 分布接近高斯分布 $1.63^{+0.91}_{-0.85}$，而行星分布峰值更低且拖尾更长，$1.15^{+1.43}_{-0.76}$。在 cmf 空间中更易看出差异，原初恒星成分为 $0.32^{+0.14}_{-0.12}$，而岩石行星遵循更宽分布 $0.24^{+0.33}_{-0.18}$。（2）我们引入非压缩密度（参考压力/温度下的 $\overline{\rho_0}$）作为比较成分的度量。借此，我们发现岩石行星在形成期间似乎达到的最大铁富集（$\overline{\rho_0}$ ~ 6 且 cmf ~ 0.8）。（3）高辐照行星展现出很大的成分范围。若这些行星是大气蒸发的结果，铁富集乃至耗竭必发生在气体消散之前。以及（4）我们识别出一组高辐照行星，若其为岩石质，则其 Fe/Si 相对恒星呈 2 倍耗竭。在没有形成缺铁行星的可靠理论下，这些是值得后续追踪的有趣目标。