通过抛射形成自由漂浮行星：基于真实初始质量函数（IMF）的人口合成与对比微重力观测
地球与行星天体物理
2025-11-06 v1 星系天体物理
太阳与恒星天体物理
摘要
微重力观测表明，自由漂浮行星（Free-Floating Planets, FFPs）的质量分布遵循随质量增加而呈下降的幂律分布。其分布的来源尚不明确。我们采用人口合成框架，探讨FFPs的形成途径及其属性，并将预测的质量函数与观测结果进行比较。假设FFPs来源于单星系统中的行星-行星散射和抛射，我们构建基于蒙特卡洛的人口合成模型结合N体模拟来模拟其质量函数。我们采用真实的星际初始质量函数，这自然导致大部分行星系统位于低质量恒星上。预测的FFP质量函数与观测结果基本一致：在较高质量范围（）处遵循观测到的幂律，而在较低质量范围（）处趋于平缓，仅在观测不确定性的下限附近保持基本一致。低质量、靠近轨道的行星倾向于保持束缚，而 Neptune 质量的行星在宽轨道上占据被抛射 population 的主导地位，由于其较大的 Hill 半径和浅层引力束缚。我们还将束缚行星的质量分布与微重力观测进行比较，发现两者在两项调查中都有相当好的一致性。我们的模型预测在 的质量范围内每颗恒星会抛射约 个行星，总FFP质量为约 每颗恒星。未来的观测将至关重要，以检验这些预测并限制FFP population 的真实本质。
引用
@article{arxiv.2511.03246,
title = {Formation of Free-Floating Planets via Ejection: Population Synthesis with a Realistic IMF and Comparison to Microlensing Observations},
author = {Kangrou Guo and Shigeru Ida and Masahiro Ogihara},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.03246},
year = {2025}
}
备注
14 pages, 5 figures. Accepted to ApJ