巨行星中的相分离:土星的非均匀演化
天体物理学
2009-11-07 v1
摘要
我们提出了首个将木星和土星的演化与辐射大气网格以及氢与氦及其他混合物的高压相图耦合起来的模型。我们发现,先前计算的相图中土星内部进入预测的氦不混溶区域,不足以释放足够的能量来延长土星的冷却至其已知年龄和有效温度。我们探索了对已发表相图的修改,以导致更大的能量释放,并提出了一种物理上合理的修正H-He相图,该相图能正确延长土星的冷却,并预测大气氦质量分数Y_atmos=0.185,与近期估计一致。我们还探索了内部比氦更重元素分离的可能性,并发现,在合理的相图和重元素丰度下(这种情况下土星的Y_atmos将是太阳丰度,但重元素会贫化),这种分离同样可以延长土星的冷却至其已知年龄和有效温度。在这些情景中,木星的内部均未演化到任何氦或重元素不混溶区域:木星至今均匀演化。我们讨论了我们的计算对土星原始核质量的影响。
引用
@article{arxiv.astro-ph/0305031,
title = {Phase Separation in Giant Planets: Inhomogeneous Evolution of Saturn},
author = {Jonathan J. Fortney and William B. Hubbard},
journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/0305031},
year = {2009}
}
备注
33 pages, Accepted to Icarus