氦相分离对 extrasolar 巨行星演化的影响

我们基于最近的 Jupiter 和 Saturn 演化模型，扩展计算，探讨质量为 0.15 至 3.0 倍木星质量的 extrasolar 巨行星的演化。我们的非均匀热力学历史模型表明，这些行星深层内部液态金属氢中氦的可能相分离，可能使其亮度约为均匀模型预测值的数倍。对于所选相图，氦相分离开始影响行星演化的时间分别为约 700 万年（0.15 倍木星质量）和约 100 亿年（3.0 倍木星质量）。我们展示了相分离如何影响亮度、有效温度、半径以及大气氦质量分数随年龄的变化情况，涉及不同质量的行星、是否含有重元素核心、是否受到适度恒星辐射的影响。由于这些行星在相分离发生前会冷却至由恒星加热决定的平衡温度，因此相分离过程可能不会显著影响几 AU 内的巨行星。我们讨论了这些天体的可探测性，以及氦相分离提供的能量是否会使形成和氨云沉降 timescales 延长数十亿年。我们还讨论了正确纳入恒星辐射后，如何在巨行星大气和反照率建模中，使 Jupiter 和 Saturn 达到一致的演化历史。