超级地球与亚海王星的原始半径间隙及潜在宽泛的核质量分布

观测到的 {\it Kepler} 系外行星半径分布揭示了两个不同的种群：更可能为类地行星的（$\lesssim1.7R_\oplus$）与更可能为气体包层行星的（$\gtrsim2R_\oplus$）。在半径分布中存在一个清晰的间隙，将这两类行星分开。诸如来自宿主星高能光子的光致蒸发等质量损失过程，已被提出作为刻画出该半径谷的自然机制。这些模型倾向于亚海王星潜在的核质量函数在 $\sim$4--8$M_\oplus$ 处尖锐峰化，但这些小行星的径向速度后续观测暗示了更偏重低质量的质量函数。通过考虑在贫气（但非空）星云中的初始气体吸积，我们证明：1) 观测到的半径谷是一个稳健特征，在形成晚期气体吸积期间最初被刻画出；以及 2) 它可与宽泛且延伸至亚地球质量区间的核质量函数相协调。最大冷却等温极限禁止 $\sim$1--2$M_\oplus$ 以下的核心吸积足够质量以呈现气体包层。形成时确立的岩质到包层转变在半径分布中产生一个间隙，该间隙向离恒星更远处的更小半径偏移，与观测相似。为与数据最佳吻合，我们的晚期气体吸积模型倾向于在较热盘中无尘吸积，其核心密度略低于地球（$\sim$0.8$\rho_\oplus$），且取自形如 $dN/dM_{\rm core} \propto M_{\rm core}^{-0.7}$ 般宽泛的质量函数。