超级地球与冰巨星上减弱的气体吸积

大部分巨行星拥有受限在其总质量预算约10%的气态包层。此类行星存在于太阳系（Uranus、Neptune）中，并频繁地在其他恒星周围短周期轨道中被观测到（所谓的超级地球）。与这些观测相反，基于流体静力包层演化的理论计算认为，超过五地球质量的核周围无法维持如此低质量的包层。相反，在标称盘条件下，这些行星将在原行星盘寿命内通过 runaway gas accretion 获取大质量包层。在这项工作中，我们表明行星包层并不处于流体静力平衡，这减缓了包层增长。一系列三维、全球、辐射流体动力学模拟揭示了稳态气流，其从两极进入并从盘的中平面流出。气体在约10个轨道时间内被推过外包层。在尘埃未被显著耗尽的盘区域中，约五地球质量的核上的包层吸积可能会停滞，因为气流进入了深层内部。吸积的固体在深层对流内部升华，但提供小不透明度的颗粒被困在流中且不沉降，这进一步阻止了快速的包层吸积。然而，当核生长大于典型超级地球、超过15地球质量，并且最好当盘不透明度低于 kappa=1 cm^2/g 时，可以达到 runaway gas accretion 的转变。这些发现为超级地球核周围典型的低质量包层提供了解释。