卵石与星子之争:以 Trappist-1 为例

我们针对类 Trappist-1 低质量恒星周围行星系统的形成,通过吸积星子或卵石进行研究。目的是确定当前观测到的低质量恒星周围系统是否更支持其中一种情形。我们运行了大量 N 体模拟,耦合热演化黏性盘模型,并包含行星迁移和光致蒸发的处理。我们考察了卵石与星子吸积情景之间的差异,同时也考察了盘质量、星子尺寸以及锁定于卵石中的固体百分比的影响。将所得行星系统与 Trappist-1 比较时,我们发现两种吸积情景的广泛初始条件都能形成类似于 Trappist-1 的行星系统,就行星质量、周期和共振构型而言。通常这些行星形成于水冰线之外,并以共振队列形式迁移至靠近中心恒星处。将卵石形成的行星系统与星子形成的比较,我们发现大量相似性,包括平均行星质量、偏心率、倾角和周期比。一个主要差异在于行星的水含量。当包含消融效应以及行星包层与盘的充分再循环时,由卵石形成的行星极为干燥,而由星子形成的则极为湿润。若水含量未被充分再循环而是落入行星核,或若忽略水的消融,则由卵石形成的行星极为湿润,类似于星子形成的行星。若能准确测定 Trappist-1 行星的水含量,或可指向行星系统的优先形成路径,或指向可能起作用的具体物理过程。