超级水星的形成：恒星丰度的角色
地球与行星天体物理
2023-05-03 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
超级水星是一类体铁质量分数超过 60% 的岩质系外行星，其宿主恒星的铁质量分数似乎高于地球。目前尚不清楚这些富铁行星是在原行星盘中形成，还是必须经由巨碰撞产生。本文通过考虑宿主恒星的丰度（Fe、Mg、Si、S）研究超级水星在其原生原行星盘中的形成。我们采用包含卵石生长、漂移、蒸发与再凝聚的盘演化模型来计算卵石的铁质量分数。向外漂移的铁蒸气在铁蒸发锋附近的再凝聚是提升卵石铁质量分数的关键机制。我们还利用包含卵石吸积与行星迁移的行星形成模型，模拟铁蒸发锋附近行星种子的生长，并计算行星的最终成分。我们的模拟能够重现观测到的超级水星铁成分，前提是盘中所有铁都锁在纯 Fe 颗粒中且盘黏度较低。行星缓慢的轨道迁移与低黏度盘中铁蒸气较长的滞留时间之联合效应，使富铁行星更易形成。此外，我们发现降低恒星 Mg/Si 比会因盘中 Mg2SiO4（其凝聚温度与铁极为相近）丰度减少而导致行星铁质量分数升高。因此，我们的结果表明超级水星更可能形成于低 Mg/Si 的恒星周围，与观测数据一致。
引用
@article{arxiv.2303.11948,
title = {Forming super-Mercuries: The role of stellar abundances},
author = {J. Mah and B. Bitsch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.11948},
year = {2023}
}
备注
9 pages, 6 figures, accepted for publication in A&A