紧凑多行星系统原位形成情景的检验

开普勒任务已发现超过 600 个多行星系统，其中许多系统拥有数颗轨道距离小于水星的行星，这与太阳系截然不同。由于这些系统在核心吸积和盘迁移的范式下可能难以解释，有人提出它们是在具有高固体面密度的原行星盘中原位形成的。巨行星出现率与恒星金属丰度之间的强关联被认为与富金属恒星周围盘中增强的固体面密度有关，因此巨行星的存在可以作为在高固体面密度盘中形成行星的可探测标志。我通过将提出的盘质量增加转化为等效的金属丰度增强，为这些行星形成的原位模型中长周期巨行星的频率制定了定量预测。我重新推导了巨行星出现率随金属丰度的缩放关系为 $P_{gp} = 0.05_{-0.02}^{+0.02} \times 10^{(2.1 \pm 0.4) [M/H]} = 0.08_{-0.03}^{+0.02} \times 10^{(2.3 \pm 0.4) [Fe/H]}$，并表明最小质量系外星云情景所暗示的巨行星频率与观测上限之间存在显著张力。这一事实表明，仅靠高质量盘无法解释观测到的近距开普勒多行星系统的特性，迁移仍然是其形成过程中必要的贡献因素。更推测性地，我将巨行星出现率的金属丰度缩放关系与最近发布的小行星出现率相结合，以估算银河系中太阳系类似物的数量。我发现银河系中可能有约 $4 \times 10^6$ 个真正的太阳系类似物，即拥有一颗位于宜居带的类地行星和一颗长周期巨行星伴星的 FGK 型恒星。