巨行星失控吸积气体过程中的准静态收缩
地球与行星天体物理
2019-09-25 v1
摘要
像木星和土星这样的气态巨行星，在原行星盘约 3 Myr 的寿命期间获得了巨大的气体包层。在核吸积情形下，约 10 个地球质量的固体核的形成触发了快速气体吸积阶段。先前基于三维网格的流体动力学模拟发现了对应于约每 Myr 10 到 100 个木星质量的失控气体吸积率。如此高的吸积率将导致所有核大于 10 个地球质量的行星都形成类木行星，这与太阳系中的冰巨星以及已观测到的系外行星族群明显矛盾。本工作中，我们使用包含辐射转移的三维流体动力学模拟，对不同质量行星的包层增长进行建模。我们发现气体快速流经包层外部，但该流动并不驱动吸积。相反，气体吸积是包层内部准静态收缩的结果，其可比重经外部大气的质量流小若干数量级。对于小于土星的行星，我们测得适中的气体吸积率，低于每 Myr 1 个木星质量。然而，质量更高的行星吸积速度快达 10 倍，且未显现出可中止气体吸积的自驱动机制。因此，除非土星和木星的完结与原太阳星云的消散同时发生，否则它们最终质量的缘由仍难以理解。
引用
@article{arxiv.1907.06362,
title = {Quasi-static contraction during runaway gas accretion onto giant planets},
author = {Michiel Lambrechts and Elena Lega and Richard P. Nelson and Aurélien Crida and Alessandro Morbidelli},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.06362},
year = {2019}
}
备注
Accepted by A&A