基于宇宙星系模拟的银河系外星体人口模型化

本文旨在通过将最先进的银河系宇宙模拟与外星体形成模型和观测数据相结合，模拟银河系不同区域的真实外星体人口。我们对单个恒星周围的外星体人口进行建模，外星体发生率和轨道数目取决于恒星质量、金属丰度和外星体类型，并赋予它们质量和轨道周期等物理参数。首先聚焦于太阳附近，我们发现金属丰度驱动的差异主导了非携星和携星单体恒星分布。在我们的模拟太阳邻域中，52.5% 的外星体为地球级（其中 23% 位于宜居区），44% 为超地球/海王星类，3.5% 为巨型星体。将结果与 Kepler 外星体和候选者的统计进行比较后发现，在考虑最相关的选择效应后，我们获得的外星体分布与观测到的人口相似。然而，我们也检测到外星体及其宿主星分布存在显著差异（例如相对于观测结果，F 型星和红巨星星体的外星体更多），我们主要将其归因于模拟中最近的星形成过于活跃以及盘面尺度高度过大，同时也与我们外星体人口综合模型中存在的一些局限有关，这些局限将在未来的工作中加以改进。将分析扩展到模拟银河系的其他区域以及其他模拟星系后，我们发现只要模拟星系的形貌和质量与银河系相符，外星体类型的相对比例基本保持一致。我们创建了一个快速而灵活的框架，用于基于银河系样态模拟产生外星体人口，该框架可以轻松适配，以产生面向未来外星体探测任务的预测。