富气体与贫气体行星的边界

Eve J. Lee

doi:10.3847/1538-4357/ab1b40

富气体与贫气体行星的边界

地球与行星天体物理 2019-06-19 v2

作者: Eve J. Lee

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摘要

亚土星星横跨富气体木星与贫气体超级地球/亚海王星之间的边界。它们的大半径（4--8 $R_\oplus$ ）表明其气核质量比范围约为 $\sim$ 0.1--1.0。由于包层与核一样重，亚土星星正处于失控气体吸积的临界，预期其数量应显著少于气态巨行星。然而，观测到的亚土星星与木星在 $\sim$ 100 天内的出现率相当。我们表明，在行星系统的这些内部区域，亚土星星/木星的增长最终受局域与全局流体力学流动限制——失控吸积终止且气态巨行星的形成受抑制。我们推导了局域流体力学吸积率的简单解析公式——该表达式此前仅作为对数值模拟的经验拟合被报道。同时演化背景盘气体与向行星核的气体吸积，我们发现，若潜在核质量分布在 $\sim$ 4.3 $M_\oplus$ 处出现峰值，则超级地球/亚海王星的普遍性与富气体行星的稀少性均能得到最佳解释。在有限的盘寿命 $\sim$ 10 Myrs 内，大质量核（ $\gtrsim 10M_\oplus$ ）可因吸积时机而成为贫气体或富气体，但较小核（ $\lesssim 10M_\oplus$ ）只能成为贫气体。更高质量核所提供的这种更宽泛的可能结果范围，或可解释为何富金属恒星宿主更多样化的行星。

关键词

亚土星星气体吸积流体力学流动核质量分布超级地球行星形成出现率

引用

@article{arxiv.1904.10470,
  title  = {The Boundary between Gas-rich and Gas-poor Planets},
  author = {Eve J. Lee},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1904.10470},
  year   = {2019}
}

备注

ApJ in press. Figure 6 now compares model gas-to-core mass ratio vs. core mass to that inferred from observed exoplanets

富气体与贫气体行星的边界

摘要

关键词

引用

备注

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