内部结构如何塑造巨型系外行星的金属化
地球与行星天体物理
2026-02-11 v2
摘要
气体巨型系外行星的组成和内部结构编码了关于其形成和演化的关键信息。我们研究了不同假设的内部结构如何影响推断的批量金属化及其与行星质量的相关性。对于44颗巨型系外行星（质量范围为0.12-5.98 MJ），我们使用CEPAM模型计算了演化模型，并在三种结构假设下（核心+包裹层CE、稀释核心DC和完全混合FM）推断了其批量金属化。无论采用何种结构，都恢复了总重元素质量（MZ）与行星质量（M）之间的显著正相关，以及批量金属化（Z）与M之间的负相关（亦对Z/Zstar与M）。稀释核心结构的金属化程度与CE模型相当，无论假设的成分梯度范围如何。增加大气金属化会增大推断的批量金属化，因为增强的气体不透明性会减慢行星冷却。非绝热的DC模型可将检索到的金属化程度提高最高可达35%。我们发现，质量-金属化反相关主要由低质量、金属丰富的行星（M < 0.2 MJ）驱动，而质量较大的行星（约大于1 MJ）可表现出意外的高金属化（Z约为0.1-0.3）。随着PLATO和Ariel等任务将提供更精确的行星质量、半径和大气组成测量，结合对对流混合的改进约束，将为行星内部结构和形成模型提供进一步约束。
引用
@article{arxiv.2510.08280,
title = {How Internal Structure Shapes the Metallicity of Giant Exoplanets},
author = {Lorenzo Peerani and Saburo Howard and Ravit Helled},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.08280},
year = {2026}
}
备注
Accepted by A&A