行星族群形成 I：金属度与包层不透明度效应

我们给出一套关于系外行星族群形成的综合模拟，其中纳入了行星陷阱在减缓行星迁移中的作用。我们模型包含的陷阱有：水冰线、盘热转变区与死区外缘。我们将模型参数集缩减为两个物理参数：吸积中行星大气的不透明度（\kappa_{\rm{env}}）与缝隙开启后行星吸积效率的度量（f_{\rm{max}}）。我们基于宿主星与盘性质的初始观测分布——盘质量、寿命与恒星金属度——进行行星族群合成计算。我们发现巨行星形成频率随盘金属度变化，与观测到的类木行星频率–金属度关系一致。我们考虑 X 射线与宇宙射线两种盘电离模型，其电离率差异导致死区陷阱位置不同。两种情形下，类木行星在模型中形成于 2–3 AU 以内，其较小半径处的分布依赖于盘电离源与包层不透明度的设定。我们发现，要获得位于约 0.1 AU 的热木星与 0.6 AU 之外的温木星之间的分离（数据中存在的特征），需取低 \kappa_{\rm{env}} 值（0.001–0.002 cm$^2$ g$^{-1}$）与 X 射线盘电离。我们的模型还产生大量超级地球，但多数位于 2 AU 之外。由于模型假设尘埃–气体比恒定，我们认为须考虑径向尘埃演化以重现观测到的超级地球族群。