原行星盘中主要挥发性元素的气体成分及其对行星形成的启示
地球与行星天体物理
2015-02-11 v2
摘要
对气态系外行星的直接观测表明，与宿主恒星相比，其气体包层通常具有更高的 C/O 比。这可以通过认为原行星盘的气相是不均匀的、在这些行星形成的区域超过恒星的 C/O 比来解释；但很少有研究考虑气体的漂移和行星的迁移。我们旨在推导行星中的气体成分，以评估形成具有富集 C/O 比的巨行星是否可能。本研究重点关注不同过程对 C/O 比的影响，如盘演化、气体漂移和行星迁移。我们使用我们之前的化学成分计算模型以及 Alibert 等人 (2013) 的行星形成模型，并在后者中加入了由主要挥发性物质、H2 和 He 组成的盘气相的成分与漂移。研究重点关注存在冰线的区域及其对行星 C/O 比的影响。建模表明，挥发性物质的凝结使得原行星盘特定区域的 C/O 比富集，最高可达太阳值的 4 倍。这导致形成的行星在其包层中的 C/O 比可富集至太阳值的 3 倍。行星的迁移、气相的演化以及盘的辐照使得初始 C/O 比发生演化，表现为盘外部的减少和内部的增加。行星的总 C/O 比受吸积冰的贡献主导，这表明在行星大气中测量到的高 C/O 比暗示行星内核与其包层之间缺乏物质交换，或者是观测偏差，并表明观测到的 C/O 比不能代表该行星的总 C/O 比。
引用
@article{arxiv.1412.5784,
title = {Gas composition of main volatile elements in protoplanetary discs and its implication for planet formation},
author = {Thiabaud Amaury and Marboeuf Ulysse and Alibert Yann and Leya Ingo and Mezger Klaus},
journal= {arXiv preprint arXiv:1412.5784},
year = {2015}
}
备注
12 pages, 15 figures. Accepted for publication in A&A