近距超级地球与迷你海王星的形成：所需盘质量及其启示

{\it Kepler} 空间望远镜最近的观测发现了 4000 多颗系外行星候选体，其中包括许多系统，其拥有地球至海王星大小的天体，且位于各自宿主恒星的水星轨道以内。这些近距行星是如何以及在何处形成的，是行星形成领域尚未解决的主要问题之一。在此，我们计算了{\it Kepler}行星原位形成所需的盘质量。我们发现，如果近距行星作为隔离质量形成，那么标准的气尘比将导致相应的气体盘在很大一部分系统中发生引力不稳定，从而排除了这种情景。我们表明，在没有任何迁移的情况下，行星吸积区域的最大宽度为$2 v_{esc}/\Omega$，其中$v_{esc}$是行星的逃逸速度，$\Omega$是开普勒频率，并利用它计算了涉及巨碰撞的原位形成所需的盘质量。即使存在巨碰撞，无迁移形成也需要在半长轴小于 0.1~AU 处的固体盘表面密度达到$10^3-10^5 \rm{~g~cm^{-2}}$，这意味着相对于最小质量太阳星云 (MMSN) 的典型增强至少为 20 倍。相应的气体盘低于但未远离引力稳定性极限。相比之下，几 AU 以外的形成与 MMSN 盘质量一致。这表明，固体或完全组装好的行星的迁移可能在近距超级地球和迷你海王星的形成中发挥了主要作用。