TRAPPIST-1系外行星的本地形成

TRAPPIST-1这颗0.09太阳质量的M型矮星周围七颗约地球质量的行星的发现吸引了公众关注，并引发了对该系统起源的大量研究。在众多特性中，行星的共振结构被解读为暗示轨道迁移在系统早期形成中起主导作用。如果正确，这一假说意味着所有七颗行星形成于远离恒星的位置，并可能含有增强的挥发性元素储量。然而，多个因素也与这一解读相矛盾。特别是，行星表观的岩石成分和非层级质量分布可能表明它们形成于当前轨道位置附近。在本文中，我们通过超过600次吸积模拟研究了后一种可能性，这些模拟模拟了碰撞碎裂的效应。除了产生多个类似TRAPPIST的配置外，我们还实验了多种不同的模型来追踪行星挥发性含量和体相铁硅比值的演化。我们得出结论，体相铁含量的趋势是解释真实系统中观测到的径向未压缩密度递减趋势的更可能解释。考虑到我们模拟中发生的径向混合程度，在大多数情况下我们发现所有七颗行星最终具有相似的挥发性含量。TRAPPIST-1系统的另一个混杂特征是，最内层行星彼此之间不处于一阶共振中。通过对最有前景的吸积模型结果应用潮汐迁移模型，我们展示了高阶共振被填充的案例。