探索通过星子吸积形成冷气体巨行星的条件

形成轨道与质量类似于木星和土星的冷气体巨行星，对于星子驱动的核心吸积模型而言是一大挑战，因为远离恒星处的核心生长率很低。此处我们模拟了吸积星子与气体的单个原行星的生长与迁移。我们利用文献中对 $N$-body 模拟的拟合来积分核心生长率，这些拟合给出了原行星在迁移过程中吸积所经星子的效率。我们考量了来自太阳系和原行星盘的三种约束：（1）类地行星的质量以及海王星散射盘与奥尔特云中的彗星储库，与每AU几地球质量的原初星子族一致；（2）来自小行星带和柯伊伯带的证据表明星子特征直径为100 km；（3）对原行星盘的观测表明尘埃由弱湍流搅动；该气体湍流也激发星子的轨道倾角。建立在这些约束上的标称模型得出原行星最大质量为 $0.1$ 地球质量。忽略上述约束（1），我们表明即便星子族达1,000地球质量（对应每AU 50地球质量），也未能产生冷气体巨行星（尽管成功形成了热与温气体巨行星）。我们得出结论：大质量星子储库本身不足以产生冷气体巨行星。通过星子吸积形成冷气体巨行星还需星子体积小且湍流搅动极弱，从而违背上述全部三项约束。