由形成过程给出的 TRAPPIST-1 行星成分约束

我们研究 TRAPPIST-1（T1）行星的形成，起始于刚在冰线外侧形成的月球大小天体之后不久。我们的模型包含来自星子吸积与并合的质量增长、碎裂、I 型迁移，以及气体拖曳带来的偏心率与轨道倾角阻尼。我们追踪由尘埃凝聚代码给出的行星成分演化，该代码记录了随着盘冷却各类尘埃物种如何从中凝聚出来。我们利用最终的行星成分，通过一个新的行星内部结构代码计算所得行星的半径，并探索多种内部结构模型。我们的模型再现了 T1 系统的宏观构型，并约束了早期胚胎的初始水质量分数以及主要难熔元素的终态相对丰度。我们发现内侧两颗行星可能经历了巨碰撞，而行星胚胎间碰撞的碎片常常播撒那些随后通过星子吸积生长的小行星。利用我们的成分约束，我们为两层模型（仅由核与幔构成的行星）找到了与两颗内侧行星 b 和 c 观测到的整体密度相符的解。这一点，连同内侧行星所经历的高频巨碰撞，与近期认为这些行星可能已脱水的观测一致。然而，两层模型对于其余大多数外侧行星似乎不太可能，表明这些行星具有原初水圈。我们的成分约束还表明，没有任何行星符合无核内部结构。