巨系外行星的组成：氢-氦状态方程和内部结构为何重要？

揭示巨行星的内部组成和结构是理解行星形成的基础。然而，整体组成只能通过内部模型推断。因此，建模方面的进展对于更好地表征巨行星内部至关重要。我们研究了模型假设（如内部结构和氢-氦（H-He）状态方程（EOS））对推断的巨系外行星内部的影响。我们首先在几个测试案例上评估这些影响，并比较了 H-He 状态方程。然后，我们计算了演化模型，并推断出 45 颗温系外行星的行星整体金属丰度，其质量范围从 0.1 到 10~$M_{\rm J}$。质量在约 0.2 到 0.6~$M_{\rm J}$ 之间的行星对 H-He EOS 最敏感。更新 H-He EOS 会减少推断的重元素质量，整体金属丰度的绝对差异高达 13\%。将重元素集中在一个核中，而不是均匀分布（并根据金属丰度缩放不透明度），会降低推断的金属丰度（高达 17\%）。假设的内部结构，及其对包层不透明度的影响，对质量较大的行星（$M_{\rm p}>4~M_{\rm J}$）的推断组成影响最大。对于 $M_{\rm p}>0.6~M_{\rm J}$ 的行星，半径和年龄的观测不确定性导致推断金属丰度的不确定性（高达 31\%），这大于与所用 H-He EOS 和假设内部结构相关的不确定性。然而，对于 $0.2<M_{\rm p}<0.6~M_{\rm J}$ 的行星，理论不确定性更大。状态方程和我们对巨行星内部结构理解的进步，结合对行星半径和年龄的精确测量，对于表征巨系外行星至关重要。