GJ 436b的内部结构模型

GJ 436b是发现的第一颗质量和半径与海王星相似的系外行星。海王星大小的行星特别有趣的性质是它们的质量Mp和半径Rp接近水行星的理论M-R关系。然而，给定Mp、Rp和平衡温度，可能存在各种内部成分。本文展示了一套广泛的内部结构模型，说明了内部成分和可能的水相（发生在假定富含水的行星中，如GJ 436b）对大气温度廓线和平均密度不确定性的依赖关系。我们展示了如果应用来自形成和模型大气的理论约束，或者来自大气金属丰度Z1和潮汐洛夫数k2的潜在观测约束，如何缩小解集。我们通过假设三层（氢氦包层、水层、岩核）或两层（H/He/H2O包层、岩核）来模拟内部。对于水，我们使用基于FT-DFT-MD模拟的状态方程H2O-REOS。解释测量半径似乎必须包含一些H/He的混合物。对于考虑的最暖模型，H/He质量分数可降至10^-3，但仍延伸约0.7个地球半径。如果水存在，它将基本上处于等离子体相或超离子相，而不是冰相。无金属包层模型有0.02<k2<0.2，并且无法从k2的测量确定核质量。相反，具有0.3<k2<0.82的模型要求外部包层具有高金属丰度Z1<0.89。如果k2>0.3，核质量的不确定性降至0.4 Mp，如果k2>0.5，则进一步降至0.2 Mp，并且核质量和Z1成为k2的敏感函数。为了进一步缩小解集，需要对大气和演化进行适当处理。