无尘包层下气态巨行星形成的临界核质量
地球与行星天体物理
2015-05-18 v1
摘要
我们研究了假设包层无尘情况下的临界核质量与包层增长时标，以探讨在核吸积模型框架下，小质量核如何能够形成气态巨行星。这一研究源于木星形成中的一个理论困境：木星内部模型表明其含有一个小于10个地球质量的小核，而许多木星形成的核吸积模型却要求一个大于10个地球质量的大核，才能在盘耗散之前完成其形成。已知降低吸积包层中的不透明度可加速气态巨行星的形成。以往几乎所有研究都假设包层中以尘埃主导的不透明度。相反，本研究考察了包层无尘的情况。我们的数值模拟表明，如果吸积包层无尘，一个孤立核小至1.7个地球质量就能在百万年时标内捕获盘气体形成气态巨行星；若包层无金属，即纯由氢和氦组成，该值可降至0.75个地球质量。研究还表明，碱金属原子（已知是热木星大气中1500 K附近的主要不透明度来源之一）对确定临界核质量的贡献很小。我们的结果证实，吸积包层中尘埃的沉降和凝聚是解决木星形成困境的关键。
引用
@article{arxiv.1003.4798,
title = {Critical Core Masses for Gas Giant Formation with Grain-Free Envelopes},
author = {Yasunori Hori and Masahiro Ikoma},
journal= {arXiv preprint arXiv:1003.4798},
year = {2015}
}
备注
17 pages, 2 figures, 1 table, Accepted for publication in ApJ