极低质量气态行星的质量 - 半径关系

近期，开普勒（Kepler）太空望远镜探测到大量具有类巨行星半径且恒星辐照度适中的天体。除少数例外，这些天体的物理性质，特别是其平均密度，仍然未知。在此，我们提出探测到的巨行星半径可能部分属于质量略小于天王星和海王星的行星。因此，本研究旨在确定低质量和中等平衡温度下行星半径的物理合理上限。作为引导示例，我们分析了海王星质量行星 Kepler-30d 的内部结构，并表明其重元素极度匮乏，尤其是与其太阳系对应天体相比。随后，我们进行了行星热演化的数值模拟，并与先前的研究一致地表明，通常情况下，由高密度核和扩展的 H/He 包层组成的、质量为 10 - 20 地球质量且年龄为数十亿年的行星，其半径可以明确地位于巨行星范围内。我们将结果置于基于极端紫外辐射的稳定性判据以及洛希瓣溢出驱动的质量损失之下，并构建了所考虑对象的质量 - 半径关系。最后，我们讨论了可用于确认或反驳假想的低质量、气体主导行星存在的观测途径。