超级地球的质量与质量标度

Kepler 任务发现的大多数凌星行星（此处称为超级地球，包含所谓的“亚海王星”）紧密环绕其恒星。因此，它们氢包层的光致蒸发在原本由行星半径与轨道周期所张的平淡空间中刻画出尖锐特征。这反过来可被用来揭示这些行星的质量，此外还有径向速度与 transit-timing-variation 等技术。此处，利用来自 Gaia DR2 的 Kepler 行星宿主更新半径，我表明光致蒸发特征系统性地移向更大半径，对应于绕更高质量恒星（从 M 型矮星到 F 型矮星）的行星，对应行星质量与宿主质量间近乎线性的标度关系。通过建模光致蒸发下的行星演化，进一步推断超级地球的质量在 $8 M_\oplus (M_*/M_\odot)$ 附近窄峰分布。此外，它们核的组成可能为类地，且最初覆有质量占比几个百分点的 H/He 包层。有趣的是，这些行星的质量似乎不依赖于其宿主恒星的金属丰度值，而可能弱依赖于轨道间距，可能为 $r^{1/2}$。综合来看，我们结果的最简单解释是超级地球处于所谓“热质量”，即行星的 Hill 半径等于气体盘的垂直尺度高度。