大质量星子盘中原木星的重元素吸积再探

星子吸积是巨行星重元素增丰的关键来源。有研究提出，假设木星形成于大质量星子盘中，其富集包层是生长过程中星子吸积的结果。本研究在该情形下模拟木星形成。我们假设原位形成并执行 N 体模拟以推断固体吸积率。我们发现，在快速气体吸积阶段，原木星可捕获数十个地球质量的星子。然而，若在木星核附近形成若干胚胎（这是大质量星子盘情形下的预期结果），来自胚胎的散射会增加星子的偏心率和轨道倾角，从而显著降低吸积效率。我们还将结果与已发表的半解析模型比较，表明这些模型无法重现 N 体模拟，尤其在星子盘具有大偏心率和轨道倾角时。我们表明，当仔细建模星子的动力学演化时，被捕获星子的总质量 $M_\mathrm{cap,tot}$ 为 $2 M_\oplus \lesssim M_\mathrm{cap,tot}\lesssim 18 M_\oplus$。尽管因星子高偏心率和轨道倾角导致吸积效率低，木星包层的金属性仍可由我们大质量盘模型中的星子吸积解释。我们的研究展示了行星生长过程中详细建模星子吸积的重要性及其对气态行星重元素质量的启示。