约束直接探测系外行星的初始熵
摘要
气态巨行星形成后的初始熵 是其质量组装历史的关键见证，也是其早期演化的关键量。然而，形成模型尚无法可靠预测 ，这使得仅使用传统的“热启动”（hot-start）冷却轨迹来解释直接成像结果变得不合理，因此需要通过观测确定初始熵以指导形成情景。利用质量和熵的模型网格，我们展示了如何根据观测到的光度和年龄对天体的质量和初始熵施加联合约束。这推广了通常仅通过热启动轨迹估计真实质量下限的做法。此外，我们证明若具备质量信息（例如来自动力学稳定性分析或径向速度），则可对初始熵设定更严格的界限。我们将此程序应用于 2M1207 b，发现假设其不燃烧氘，其初始熵至少为 9.2 kB/baryon。对于 HR 8799 系统的行星，我们推断它们必须以 kB/baryon 形成，这与恒星年龄的不确定性无关。最后，对 beta Pic b 的类似分析表明，利用径向速度质量上限，其必须以 kB/baryon 形成。这些初始熵值分别比 Marley 等人通过核心吸积模型获得的值高出约 0.7、0.5 和 1.5 kB/baryon，从而在定量上排除了这些天体的最冷启动模型，并限制了温启动模型，尤其是对 beta Pic b 而言。
引用
@article{arxiv.1302.1517,
title = {Constraining the initial entropy of directly-detected exoplanets},
author = {Gabriel-Dominique Marleau and Andrew Cumming},
journal= {arXiv preprint arXiv:1302.1517},
year = {2014}
}
备注
21 pages, 13 figures, 3 appendices. Important difference in SCvH entropies between various EOS versions discussed. Additions include: Analytic cooling curves for any S_i, appendix on radii, scaling with helium fraction. References added, updated and prettified direct-detection age--luminosity diagram. Conclusions unchanged. Matches published version