星子吸积如何使核生长 I. 直接核生长

背景：通过卵石吸积形成行星是星子驱动核吸积的一种替代方案。在此情景中，行星通过吸积厘米至米级的卵石而非千米级的星子生长。与星子驱动核吸积的主要区别之一是卵石经历了更强的热烧蚀。这为行星包层提供了早期富集，从而改变了核生长过程。目标：我们旨在预测通过卵石吸积形成的行星的核质量与包层成分，并将卵石与星子的质量沉积进行比较。方法：我们通过计算原行星包层的结构来模拟其早期生长，并考虑了撞击卵石或星子的命运。高 Z 物质可以气态形式存在的区域由蒸气压决定。我们通过局部修改平均分子量来引入富集效应。结果：在卵石情形下，可以识别出核生长的三个阶段。第一阶段，卵石撞击核心而无显著烧蚀。第二阶段，烧蚀变得日益严重。核心周围开始形成高 Z 蒸气层，吸收一小部分烧蚀质量。其余部分要么沉降到核心，要么向外混合，从而减缓核生长。第三阶段，蒸气内部区域向外膨胀，以蒸气形式吸收越来越多的烧蚀物质。沉降在核质量达到 0.6 M_Earth 之前结束，终止了直接核生长。对于冰态 H2O 卵石，这发生在 0.1 M_Earth 之前。结论：我们的结果表明，卵石吸积只能直接形成高达 0.6 M_Earth 的岩石核，且无法形成类似大小的冰核。随后的核生长可以在行星冷却时间接进行，前提是它能够保留其高 Z 物质。