基于真实状态方程和不透明度的巨行星形成最小核心质量
地球与行星天体物理
2015-06-23 v1
摘要
通过核心吸积形成巨行星需要一个质量足够大的核心，以便在原行星盘的典型寿命内触发失控气体吸积。我们探讨了最小所需核心质量 M_crit 如何依赖于非理想状态方程以及由颗粒生长引起的不透明度变化，研究范围涵盖了 5-100 AU 的恒星中心距离。当星子吸积不会显著加热大气层时，适用此最小 M_crit。与理想气体多方球相比，包含分子氢 (H_2) 解离和 H_2 旋转态的可变占据会增加 M_crit。具体而言，如果 H_2 自旋异构体（正氢和仲氢）处于热平衡状态，M_crit 增加约 2 倍；如果正仲比固定为 3:1，则增加约 2-4 倍。由颗粒生长导致的较低不透明度会降低 M_crit。对于围绕太阳质量恒星的标准盘模型，我们计算出在 5 AU 处 M_crit 约为 8 M_Earth，在 100 AU 处降至约 5 M_Earth，这是针对具有平衡正仲比的真实 EOS 以及颗粒生长至厘米尺寸的情况。如果考虑颗粒凝聚，M_crit 可能会进一步降低多达一个数量级。这些关于最小临界核心质量的结果有助于解释在不同轨道距离发现系外行星的巡天观测。
引用
@article{arxiv.1412.5185,
title = {Minimum Core Masses for Giant Planet Formation With Realistic Equations of State and Opacities},
author = {Ana-Maria A. Piso and Andrew N. Youdin and Ruth A. Murray-Clay},
journal= {arXiv preprint arXiv:1412.5185},
year = {2015}
}
备注
21 pages, 17 figures. Accepted to ApJ