通过停止卵石吸积分离气态巨行星与冰巨行星
地球与行星天体物理
2014-11-26 v1
摘要
在太阳系中，巨行星分为两类：拥有巨大气体包层的“气态巨行星”（木星和土星）以及核心周围包层薄得多的“冰巨行星”（天王星和海王星）。目前对这两类行星如何形成尚知之甚少。在原行星盘寿命内形成巨行星核心所需的高固体吸积率会加热包层并阻止气体快速收缩到核心上，除非吸积停止。我们发现，事实上，卵石（约厘米级颗粒）的吸积是自我限制的：当核心质量足够大时，它会在卵石盘中刻出一个间隙。这种卵石吸积的停止随后触发了超临界气体包层的快速坍缩。与气态巨行星不同，冰巨行星未达到此阈值质量，只能束缚低质量包层，这些包层高度富含来自升华冰卵石的蒸汽。这为太阳系中气态巨行星与冰巨行星之间的成分差异提供了一种解释。此外，与星子驱动的吸积情景相反，只要原行星盘中的固体主要以卵石形式存在，我们的模型就允许在盘寿命内完成核心形成和包层吸积。我们的结果表明，在停止卵石吸积所需质量较大的行星系统外部区域，冰巨行星占主导地位，而宽轨道上的气态巨行星系外行星则富含超过 50 个地球质量的固体。
引用
@article{arxiv.1408.6087,
title = {Separating gas-giant and ice-giant planets by halting pebble accretion},
author = {Michiel Lambrechts and Anders Johansen and Alessandro Morbidelli},
journal= {arXiv preprint arXiv:1408.6087},
year = {2014}
}
备注
Accepted for publication in Astronomy and Astrophysics