巨气态行星的金属负载

通过引力盘不稳定性模型 (GI) 形成巨气态行星的众多挑战之一，是预坍缩碎片的辐射冷却效率低下。由于碎片收缩时间长达 $10^5 -10^7$ 年，碎片可能在收缩成巨气态行星之前就被潮汐力摧毁。在此，我们探讨了“卵石吸积”对预坍缩巨行星的作用，并发现了一个意想不到的结果：尽管较高金属丰度下尘埃不透明度更大，但金属的加入实际上加速了——而非减缓——高不透明度、相对低质量巨气态行星（$M_p$ 低于几个木星质量）的坍缩。我们提出了一种简单的解析理论，在理想化的简化情形下精确解释了这一结果。该理论表明，中心温度在 $\sim$ 1000 至 2000K 范围内的行星对卵石吸积尤为敏感：仅需按重量增加 $\sim$ 5% 至 10% 的金属即可导致其坍缩。这些结果表明，尘埃颗粒物理学和动力学对于准确模拟自引力盘碎片及其在外侧大质量冷原行星盘中的近邻环境至关重要。