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光学薄核吸积:行星如何在几乎无气盘中获取气体

地球与行星天体物理 2018-05-16 v2

摘要

核吸积模型假设,在吸积气体包层的辐射区内,辐射发生扩散。但超级地球/亚海王星 (1-4RR_\oplus, 2-20MM_\oplus) 指向了光学薄的形成条件:它们适中的气体质量是从短暂且贫气的星云中吸积而来的,令人联想到过渡盘的透明空腔。在此类环境中诞生的行星大气对入射星光和内部产生的热辐射都可能呈光学薄。我们构建了此类大气的含时模型,表明超级地球/亚海王星可以吸积其约 1% 质量的气体包层,而超级蓬松星/亚土星可以吸积其约 20% 质量的包层,这一过程在广泛的星云耗散历史中均无需精细调节。尽管新生大气可以表现出由在可见光波段强烈吸收的原子 Fe 和各种氧化物引起的平流层温度逆温,但气体吸积速率仍由更高压力处的辐射-对流边界 (rcb) 控制。对于含尘包层,rcb 处的温度 Trcb2500T_{\rm rcb} \simeq 2500 K 仍由 H2{\rm H}_2 解离设定;对于贫尘包层,TrcbT_{\rm rcb} 追踪可见光球或热光球中温度较高者,直至至少约 5 AU。包层生长速率在旧的辐射扩散模型和新的光学薄模型之间基本保持不变,这进一步印证了超级地球作为盘演化终局篇章的一部分,其形成过程是多么稳健。

关键词

引用

@article{arxiv.1710.02604,
  title  = {Optically Thin Core Accretion: How Planets Get Their Gas in Nearly Gas-Free Disks},
  author = {Eve J. Lee and Eugene Chiang and Jason W. Ferguson},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1710.02604},
  year   = {2018}
}

备注

accepted to MNRAS, new section 4.2 connects our formation scenario of super-Earths to atmospheric mass loss