极低质量恒星与褐矮星周围卵石驱动的行星形成

我们进行了一项卵石驱动的行星族合成研究，以探究质量在 $0.01 \ M_{\odot}$ 到 $0.1 \ M_{\odot}$ 之间的（亚）恒星质量范围内的极低质量恒星和褐矮星周围行星的形成。基于对流不稳定性形成星子数值模拟的外推，我们得到星子的特征质量以及原行星（来自星子尺寸分布的最大天体）的初始质量，对应于原行星盘演化的早期自引力阶段或后期非自引力阶段。我们发现初始原行星的形成质量随宿主质量、轨道距离增大而增大，随盘年龄增大而减小。在 $0.1 \ M_{\odot}$ 的晚期 M 型矮星周围，这些原行星可通过卵石吸积增长到地球质量的行星。然而，在 $0.01 \ M_{\odot}$ 的褐矮星周围，当初始原行星诞生于早期自引力盘时，行星生长不超过火星质量；当它们诞生于后期非自引力盘时，生长停滞在约 $0.01$ 地球质量。在这些低质量恒星和褐矮星周围，我们发现不存在气态巨行星形成的通道，因为固体核保持太小。当初始原行星仅在水的冰线处形成时，最终行星通常具有 ${\gtrsim} 15\%$ 的水质量分数。或者，当初始原行星在对数上均匀分布于整个原行星盘时，最终行星要么极富水（水质量分数 ${\gtrsim}15\%$），要么完全岩质（水质量分数 ${\lesssim}5\%$）。