系外行星半径的双峰分布：考虑变化的核成分与 $\rm H_{2}$ 包层大小

为解释 Fulton 等人（2017）观测到的系外行星半径分布（一个峰在 $\rm \sim 1.3 R_{\oplus}$，另一个在 $\rm \sim 2.4 R_{\oplus}$，极小值在 $\rm \sim 1.75R_{\oplus}$），已提出若干模型。本文聚焦于系外行星尺寸分布由恒星 XUV 诱导的大气损失所致这一假说。我们将 $10^{6}$ 颗合成系外行星暴露于合成 ZAMS 星的 XUV 辐射下进行演化。每颗行星设定不同的内部成分，范围从 $\rm 100 \: wt\%$ Fe（极密）到 $\rm 100 \: wt\%$ $\rm MgSiO_{3}$（平均密度）再到 $\rm 100 \: wt\%$ $\rm H_{2}O$ 冰（低密度），并改变氢包层大小，从 $\rm 0 \: wt\%$（可忽略包层）到 $\rm 100 \: wt\%$（可忽略核）。我们的模拟能够复现系外行星半径的双峰分布。我们认为，若要复现 Fulton 等人（2017）的分布，必须缺乏质量高于 $\rm \sim 8M_{\oplus}$ 的系外行星。此外，我们的最佳拟合结果预测在 $\rm M_{P} \lesssim 8M_{\oplus}$ 处系外行星出现率初始为平坦分布，而 $\rm \lesssim 3M_{\oplus}$ 的行星严重匮乏。我们的结果与 $\rm \sim 1.3R_{\oplus}$ 半径峰主要包含裸行星、而 $\rm \sim 2.4R_{\oplus}$ 半径峰主要由具大氢包层的系外行星构成相一致。