通过巨碰撞形成富铁行星

我们研究了质量在 1 M$_{\oplus}$ 到 20 M$_{\oplus}$ 之间的超级地球之间的地幔剥离巨碰撞（GI）。我们推导了关于最大碎块质量及其铁质量分数的新标度律，以及用于灾难性瓦解的临界比撞击能量 $Q_{RD}^{*}$ 的更新拟合系数。利用这些标度律，我们推导出将撞击条件（即目标质量、撞击速度和撞击体-目标质量比）与最大碎块的质量和铁质量分数相关联的方程。这使得人们无需进行大量模拟即可预测碰撞结果。利用这些方程，我们给出了在给定撞击条件范围内，由于地幔碰撞剥离所产生的行星铁质量分数的最大值与最小值。我们还使用内部结构模型推断了给定质量和成分的半径，并将我们的结果与金属-rich 系外行星的观测进行比较。我们发现数据与模拟行星之间吻合良好，表明 GI 可能在它们的形成中发挥了关键作用。此外，利用我们的标度律，我们可以进一步约束有利于其质量和成分的撞击条件。最后，我们提供了一个灵活且易于使用的工具，可对任意撞击条件范围预测 GI 后行星的质量和成分，从而能够评估 GI 在观测行星系统中的作用。