亚太阳与超太阳金属丰度对固态行星构建块组成的影响

Bertram Bitsch; Chiara Battistini

doi:10.1051/0004-6361/201936463

亚太阳与超太阳金属丰度对固态行星构建块组成的影响

地球与行星天体物理 2019-12-25 v1 太阳与恒星天体物理

作者: Bertram Bitsch , Chiara Battistini

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摘要

原行星盘的组成与宿主恒星的组成相关联，宿主恒星总体金属丰度越高，为行星提供的构建块就越多。然而，大多数行星形成模拟仅将恒星铁丰度 [Fe/H] 与行星形成相联系，且 [Fe/H] 本身被用作缩放所有元素的代理。但大型恒星丰度巡天表明事实并非如此。此处我们使用来自 GALAH 巡天的恒星丰度，确定 [Fe/H] 从 -0.4 到 +0.4 广阔范围内 Fe、Si、Mg、O 和 C 的平均细致丰度。利用一个包含最重要造岩分子以及 H $_2$ O、CO $_2$ 、CH $_4$ 和 CO 挥发性贡献的平衡化学模型，我们计算了固态行星构建块的化学组成。完全在水冰线内侧（T>150K）形成的固态构建块仅显示出随宿主恒星金属丰度增加 Mg $_2$ SiO $_4$ 增多和 MgSiO $_3$ 减少，这与更高 [Fe/H] 下 Mg/Si 的升高有关。在水冰线外侧（T<150K）形成的固态行星构建块组成发生剧烈变化。在我们的化学模型中，水冰含量从 [Fe/H]=-0.4 时的约 $\sim$ 50\% 降至 [Fe/H]=0.4 时的 $\sim$ 6\%。这主要由随 [Fe/H] 增加而升高的 C/O 比所致，其将大部分氧束缚于气态 CO 和 CO $_2$ 中，导致水冰比例很小。耦合该化学模型的行星形成模拟证实了这些结果，表明超级地球的水冰含量因 C/O 比升高而随宿主恒星金属丰度增加而降低。水冰比例的降低对行星形成、行星组成以及围绕这些高金属丰度恒星形成的行星系统的最终宜居性具有重要影响。

关键词

原行星盘恒星金属丰度行星构建块化学组成水冰线 C/O 比

引用

@article{arxiv.1911.09725,
  title  = {Influence of sub- and super-solar metallicities on the compositions of solid planetary building blocks},
  author = {Bertram Bitsch and Chiara Battistini},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1911.09725},
  year   = {2019}
}

备注

17 pages, accepted by A&A

亚太阳与超太阳金属丰度对固态行星构建块组成的影响

摘要

关键词

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