关于宽轨道巨行星形成的最小核心质量

在核心吸积假说中，巨行星通过气体吸积到固态原行星核心上形成。形成气态巨行星的最小（或临界）核心质量通常被引用为 10 个地球质量。实际数值取决于几个因素：在原行星盘中的位置、大气不透明度以及固体的吸积率。受正在进行的巨行星直接成像搜寻的启发，本研究调查了外盘中的核心质量要求。为了确定允许的最快气体吸积率，我们考虑了不再吸积星子的固体核心，因为这会加热气体包层。我们的球对称双层大气冷却模型包含一个内部对流区和一个与盘相匹配的外部辐射区。我们确定了巨行星在典型盘寿命 3 Myr 内形成所需的最小核心质量。在标准星际尘埃不透明度下，最小核心质量随盘半径减小，从 5 AU 处的约 8.5 个地球质量降至 100 AU 处的约 3.5 个地球质量。外盘较低的温度解释了这一趋势，而盘密度的变化影响较小。在所有距离上，较低的尘埃不透明度或较高的平均分子量都会降低临界核心质量。我们的非自引力解析冷却模型表明，自引力显著影响早期大气演化，始于大气质量仅为核心质量的约 10% 时。