星子吸积对次海王星热演化与结构演化的影响

NASA Kepler 任务的一项显著发现是，质量相近的行星在平均密度上存在极大的多样性。在气体盘消散后，完全形成的行星会与残余星子盘中的邻近星子发生相互作用。对于典型的行星，由于行星尺寸与其 Hill 半径之比相对较高，这些相互作用通常会导致星子吸积。我们使用开源恒星演化工具包 MESA (Modules for Experiments in Stellar Astrophysics) 进行计算，并对其进行修改以纳入星子沉积至次海王星（约 1-20 $M_{\oplus}$）H/He 包层中的过程。我们表明，星子吸积能够改变这些行星的质量-半径等时线。由于吸积过程固有的随机性，对于具有相同初始质量和相同总吸积星子质量的行星，在最后一次吸积发生数 Gyr 后，其平均密度差异可达约 5%。在快速吸积阶段，这些差异更为显著。吸积星子带来的额外能量沉积在快速吸积期间增加了行星半径与核心半径之比，进而导致大气质量损失增强。结果，相同的初始行星最终可能具有截然不同的包层质量分数。这些差异在吸积停止很久之后表现为平均密度的差异。对于初始质量小于约 10 $M_{\oplus}$ 且包层质量分数小于约 10% 的行星，这些效应尤为显著，而这被认为是 Kepler 发现的最常见行星类型。