由潮汐强迫湍流形成超级地球

Kepler观测表明许多系外行星是超级地球，这给核心吸积图景带来了谜题。由于观测到的超级地球处于临界质量范围内，它们会高效吸积气体并成为气态巨行星。理论上，在核心吸积框架下超级地球被预测为罕见。为解决这一矛盾，我们提出潮汐强迫湍流扩散可能影响行星内部的热传输。我们研究了由湍流扩散引起的热反馈。我们发现潮汐强迫湍流会在辐射区内产生伪绝热区域，将辐射-对流边界（RCBs）向内推。这会降低冷却光度并延长开尔文-亥姆霍兹（KH）时标。对于给定的原行星盘（PPDs）寿命，存在湍流扩散率的临界阈值$\nu_{\rm critical}$。若$\nu_{\rm turb}>\nu_{\rm critical}$，则KH时标长于盘寿命，行星将成为超级地球而非气态巨行星。我们发现即使很小的湍流扩散值也对超级地球的演化有显著影响。$\nu_{\rm critical}$随核心质量增大。我们进一步确定，在最小质量系外星云（MMEN）内，$\nu_{\rm critical}$随半长轴增大。这或可解释超级地球常见于内原行星盘区域、而气态巨行星常见于外原行星盘区域的特征。预测的外包层质量分数（EMF）与观测并非完全一致。我们讨论了在超级地球形成过程中可能起作用的物理过程，如晚期核心聚集与质量损失机制。