修订巨行星质量-金属度关系：解码巨行星形成序列

巨行星吸积固体和气体的速率是行星形成模型中的关键组成部分，但从第一性原理预测这一过程极具挑战性。表征巨行星的重元素(除氢和氦外的物质)含量可提供关于其起源的重要线索。我们使用更新的H-He态方程(EOS)和大气边界条件(随包裹金属度变化)的热力学演化模型，量化了147颗热巨行星(温度$< 1000$ K)的bulk重元素含量，这些行星拥有精确测量的质量和半径，样本规模是Thorngren等2016年研究规模的3倍以上。这些测量结果表明，行星质量的重元素质量遵循$M_{\rm Z} = M_{\rm core} + f_Z (M_{\rm p} - M_{\rm core})$的关系，其中$M_{\rm core} = 14.7^{+1.8}_{-1.6}$地球质量(M$_\oplus$)，$f_Z = 0.09 \pm 0.01$，以及$0.66 \pm 0.08 \times M_Z$的天体学散射。经典的核沉淀场景($Z_{\rm p} = 1$在10 M$_\oplus$和$Z_{\rm p} = 0.5$在20 M$_\oplus$)与该人群不一致。在行星质量较低时($<< 150$ M$_\oplus$)，$M_{\rm Z} \sim M_{\rm core}$，因此$Z_{\rm p} = M_{\rm Z} / M_{\rm p}$随$M_{\rm p}$线性下降。然而，bulk金属度并未继续随行星质量下降，而是在$f_Z \sim 0.09$($\sim 7 \times$太阳金属度)处平坦。当归一化于星体金属度时，$Z_{\rm p} / Z_\star$在高行星质量处平坦于$3.3 \pm 0.5$。这明确表明巨行星在气体吸积阶段持续吸积富含重元素的物质。