类太阳恒星周围1–4倍地球大小行星的出现率与核幔结构
地球与行星天体物理
2015-06-19 v1
摘要
小行星(1–4倍地球大小)在类太阳恒星周围极为常见,这令人惊讶,因为我们的太阳系中缺少这类行星。最近的探测已获得足够多的关于这类系外行星的信息,可以开始描述它们的出现率、轨道、质量、密度和内部结构。开普勒任务发现最小的行星最为常见:26%的类太阳恒星拥有轨道周期小于100天的1–2 R_e小行星,11%的类太阳恒星拥有接收1–4倍地球入射恒星辐射通量的1–2 R_e行星。这些地球大小的行星在轨道距离上(对数尺度)均匀分布至0.4 AU,并可能更远。对33颗1–4 R_e凌星行星的质量测量表明,其中最小的行星(R < 1.5 R_e)具有岩石行星预期的密度。它们的密度随半径增加而增加,这很可能是由引力压缩引起的。将太阳系行星纳入后得到关系式:ρ = 2.32 + 3.19 R/R_e [g/cc]。半径范围在1.5–4.0 R_e的较大行星,其密度随半径增加而下降,表明在岩石核心周围存在越来越多的低密度物质包层,这符合“迷你海王星”的称谓。约1.5 R_e的行星密度最高,平均接近10 g/cc。气态巨行星优先出现在富含重元素的恒星周围,而岩石行星则出现在重元素丰度范围较广的恒星周围。一种解释是,在富含重元素的原行星盘中,岩石核心快速形成,使得在气体消散之前能够引力积聚气体,从而形成巨行星。但1–4 R_e行星的形成模型仍不确定。定义宜居带仍然困难,既没有其他地方存在生命的探测,也不了解生命的生化起源。
引用
@article{arxiv.1404.2960,
title = {Occurrence and core-envelope structure of 1--4x Earth-size planets around Sun-like stars},
author = {Geoffrey W. Marcy and Lauren M. Weiss and Erik A. Petigura and Howard Isaacson and Andrew W. Howard and Lars A. Buchhave},
journal= {arXiv preprint arXiv:1404.2960},
year = {2015}
}
备注
11 pages, 6 figures, accepted for publication Proc. Natl. Acad. Sci