半径谷区的偏心率升高暗示了富含水的迷你行星

虽然最近的行星形成模型广泛再现了超地球和迷你行星的观测分布，以及双峰半径分布（即“半径谷”），但仍不清楚这些行星是否共享单一岩石组成（单一行星群），还是包含两个不同的行星群——岩石行星和冰行星（两种行星群）。推导出的偏心率-半径关系显示出在半径谷附近有一个适度的峰值，这为区分这些情景提供了有用的诊断工具。本文使用 N 体模拟来检验行星的半径和偏心率如何取决于其前体行星的质量和轨道配置。我们发现最终的行星偏心率与系统初始萨弗诺诺数成比例。在两群体系统中，岩石前体行星与相对更为肥沃的冰前体行星之间的能量等分会导致两组之间出现强烈的偏心率对比，这种对比在半径谷附近呈现为一个峰值。如果行星系统完全由岩石行星组成（无论是否包含氢-氦大气层），上述现象都不会出现，这与光致蒸发和核能驱动质量损失模型中的假设相符。由于偏心率-半径关系反映了前体行星质量分布中的二元性——最可能的来源是来自不同盘位置的形成——我们的结果表明，相当大比例的迷你行星是水世界。观测到的半径和偏心率分布可能反映了纯岩石行星系统、以冰行星为主的系统，以及同时包含岩石和冰行星的系统。