K 型矮星周围岩质系外行星的形成

质量低于太阳的恒星周围如何形成多颗密近超级地球仍是一个开放问题。近期的若干建模研究聚焦于 M 型矮星周围的行星形成，但迄今尚无研究专门关注 K 型矮星，而 K 型矮星在搜寻地外生命中尤为引人关注。我们旨在重现当前已知的 K 型矮星周围观测到的密近超级地球族群及其系统特征。我们使用已有的 GENGA 软件在 GPU 上运行，进行了 48 次高分辨率 N 体模拟，通过星子吸积研究行星形成。模拟中我们改变了初始盘质量以及固体与气体表面密度剖面。每次模拟以围绕两颗质量分别为 0.6 和 0.8 $M_{\odot}$ 的恒星、半径介于 200 至 2000 km 的 12000 个天体开始。多数模拟运行 20 Myr，若干模拟延长至 40 或 100 Myr。质量在 2 至 12 $M_\oplus$ 之间的行星质量分布强烈偏好 $M_p<6$ $M_\oplus$ 的行星，较大质量行星偏好较弱，而观测样本的质量分布近乎线性增长。然而，我们成功重现了已知行星系统的主要特征与架构，并主要产生了长期角动量亏损稳定、非共振的系统，但这要求初始盘质量不低于 15 $M_\oplus$ 且 1 AU 处气体表面密度不低于 1500 g cm$^{-2}$。我们的模拟还产生了许多 $M<2$ $M_\oplus$ 的低质量行星，观测族群中尚未发现，可能源于观测偏差。最终系统仅含少量行星，其可能吸积大量气体，且形成于气体大多耗散之后。