在原位形成多样的超级地球系统
地球与行星天体物理
2020-03-11 v1
摘要
超级地球与迷你海王星在其组成与轨道性质上表现出极大的多样性。它们的整体密度跨度很大,从致密到足以纯岩质的,到需要挥发物对其体积有显著贡献的。它们的轨道构型范围从如 Kepler-11 般紧凑、圆形的多凌星系统,到如太阳系类地行星般具有更宽间距及适中但显著的偏心率和互倾角的系统。在此我们探究,由内盘可用固体量变化所导致的连续形成条件,能否解释所观测到的超级地球在轨道与组成性质上的多样性,包括单凌星与多凌星系统之间明显的二分性。我们通过巨碰撞模拟超级地球的原位形成,并与观测到的 Kepler 样本比较。我们发现,可用于原位形成的固体量在盘间的固有差异,可解释 Kepler 凌星行星中观测到的轨道与组成多样性。我们的模拟能解释行星的轨道周期比、凌星时长比和凌星多重性分布;单凌星行星比多凌星行星更高的偏心率;较大行星更小的偏心率;质量-半径关系的散布,包括以 TTVs 测得质量的行星比以 RVs 测得者密度更低;以及各系统内行星尺寸与间距的相似性。我们的发现支持这样一种理论:超级地球与迷你海王星性质的差异主要由不同的原位形成条件所锁定,而非通过后续演化随机产生。
引用
@article{arxiv.2001.06531,
title = {Forming Diverse Super-Earth Systems in Situ},
author = {Mariah G. MacDonald and Rebekah I. Dawson and Sarah J. Morrison and Eve J. Lee and Arjun Khandelwal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.06531},
year = {2020}
}
备注
18 pages, 9 figures. Submitted to ApJ; revised in response to referee report