由大气逃逸驱动的密近超级地球轨道演化

越来越多靠近宿主恒星的超级地球在 ${\it Kepler}$ 行星半径分布中显示出 1.5-2.0$\,R_\oplus$ 密近小行星稀缺的现象。超级地球通过光致蒸发的大气逃逸可解释观测到的“半径间隙”起源。许多理论研究考虑了密近行星的原位质量损失。然而，经历大气逃逸的行星会因恒星-行星系统轨道角动量的变化而向外移动。本研究计算了具有 H$_2$/He 大气的蒸发超级地球在 FGKM 型恒星的恒星 X 射线与极紫外辐射（XUV）下的轨道演化。蒸发行星轨道半径的增加速率在恒星高 XUV 阶段近似正比于大气质量损失速率。我们表明，围绕 G 型星（M 型星）的岩石核 $\lesssim$ 10$\,M_\oplus$、且具 H$_2$/He 大气、位于 $\lesssim$ 0.03-0.1$\,$au（$\lesssim$ 0.01-0.03$\,$au）的超级地球易发生由光致蒸发驱动的向外迁移。尽管行星轨道变化较小，但它们会重新排布紧凑多行星系统（如 TRAPPIST-1 系统）的轨道构型。我们还发现，FGK 型星周围密近行星观测群体中的半径间隙与所谓“海王星沙漠”在我们的模拟中依然出现。另一方面，M 型星周围的观测行星群体仅能通过高恒星 XUV 光度模型复现。