以重元素富集内盘与巨行星

巨系外行星似乎平均比太阳系巨行星具有大得多的重元素含量。以往解释这些重元素含量的尝试包括行星碰撞、富挥发分气体吸积以及富集微米级固体颗粒的气体吸积。然而，这些不同理论各自无法同时解释巨行星的重元素含量与巨行星大气中的挥发分与难熔元素比值。本文我们结合了因蒸气与微小微米级尘埃而增强的气体吸积方法。随着卵石向内漂移，挥发组分蒸发并富集盘，而卵石较小的硅酸盐核继续向内运动。较小的硅酸盐卵石漂移更慢，导致在水冰线内侧物质堆积，提高了冰线内的尘埃-气体比。在假设这些小尘埃颗粒跟随气体运动的条件下，吸积气体的巨行星除挥发蒸气外还吸积了大部分小固体。固体富集的有效性需要一个大盘半径以维持长期卵石流，以及一种减小小尘埃颗粒尺寸与向内漂移的大粘度。然而，该过程关键取决于备受争议的水冰线内外卵石尺寸差异。另一方面，向内漂移卵石释放的挥发组分可独立于水冰线内外卵石尺寸差异而导致重元素蒸气的大幅富集。我们的模型强调了盘的半径与粘度对尘埃和蒸气富集的重要性。进而我们展示了本模型如何通过尘埃与蒸气富集的联合估计来解释大多数巨行星的重元素含量。