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重新审视平衡凝聚与岩质行星成分:介绍ECCOplanets代码

地球与行星天体物理 2023-08-09 v2 天体物理仪器与方法

摘要

我们介绍了ECCOplanets,一个模拟原行星盘中凝聚过程的开源Python代码。我们的目的是分析一个简化模型能在多大程度上重现岩质行星形成的主要特征。为此,我们重新审视了凝聚温度(TcT_c)作为研究盘化学的手段,并探讨了其对压力(p)与元素丰度模式变化的敏感性。我们还考察了化学多样性恒星周围岩质行星的整体成分。我们基于吉布斯自由能最小化的T-p依赖化学平衡模型。我们推导了太阳系参数下的凝聚温度,模拟仅限于最常见的化学物种。我们评估了在10610^{-6}至0.1 bar之间p变化所导致的其改变(ΔTc\Delta T_c)。为分析丰度模式的影响,改变了关键元素比,并利用太阳邻域恒星验证了结果。为推导行星整体成分,我们探索了三种不同的行星供给区(FZ)模型,并将其输出与外部n体模拟进行比较。我们的模型在所有测试中均很好地复现了外部结果。对于常见造行星元素,在考虑更广组分范围下,我们推导的Tc与文献值相差在±5\pm5 K以内。Tc对p与丰度模式的变化敏感。对多数元素,它随p与金属度升高而上升。所测试压力范围(1060.110^{-6} - 0.1 bar)对应ΔTc+350\Delta T_c \approx +350 K,且对于 -0.3 \leq [M/H] \leq 0.4 我们发现ΔTc+100\Delta T_c \approx +100 K。C/O从0.1增至0.7导致ΔTc100\Delta T_c \approx -100 K的下降。其他元素比影响较小。动态行星吸积可用任意FZ模型很好地模拟。其宽度可调整以重现行星成分的渐变。

关键词

引用

@article{arxiv.2307.00914,
  title  = {Revisiting equilibrium condensation and rocky planet compositions: Introducing the ECCOplanets code},
  author = {Anina Timmermann and Yutong Shan and Ansgar Reiners and Andreas Pack},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2307.00914},
  year   = {2023}
}