重访 K2-3 系统：用跨越半径谷的三颗小行星检验光致蒸发与核驱动质量损失
地球与行星天体物理
2022-10-05 v2 太阳与恒星天体物理
摘要
围绕 M 矮星运行的多行星系统为小行星形成与演化理论提供了有价值的检验。K2-3 是一颗早期 M 矮星，承载三颗小型系外行星（1.5-2.0 地球半径），距离分别为 0.07-0.20 AU。我们利用 HST/COS 与 XMM-Newton 测量了 K2-3 的高能光谱，并使用经验驱动的 Ly-alpha 与极紫外通量估计。我们使用 EXOFASTv2 联合拟合视向速度、凌星与 SED 数据。这将 K2-3 行星半径约束至 4% 不确定性，K2-3b 与 c 的质量分别约束至 13% 与 30%；K2-3d 在视向速度测量中未被探测到。K2-3b 与 c 与岩石核外包太阳系组分包层（质量分数 0.36% 与 0.07%）、H2O 包层（55% 与 16%）或两者混合物一致。然而，基于 K2-3 的高能输出与估计年龄，K2-3b 与 c 保留太阳系组分大气的可能性不大。我们将行星参数与高能恒星光谱传入大气模型。将高能光谱上下调整 10 倍会在痕量分子丰度上产生显著变化，但达不到透射光谱可探测水平。尽管 K2-3 行星跨越小行星半径谷，观测到的系统构型无法轻易用光致蒸发或核驱动质量损失解释。我们转而提出：1）K2-3 行星均富挥发分，且 K2-3d 密度低于典型的超级地球，和/或 2）K2-3 行星构型源于更具随机性的过程，如行星形成、行星迁移与撞击侵蚀。
引用
@article{arxiv.2207.12755,
title = {The K2-3 system revisited: testing photoevaporation and core-powered mass loss with three small planets spanning the radius valley},
author = {Hannah Diamond-Lowe and Laura Kreidberg and C. E. Harman and Eliza M. -R. Kempton and Leslie A. Rogers and Simon R. G. Joyce and Jason D. Eastman and George W. King and Ravi Kopparapu and Allison Youngblood and Molly R. Kosiarek and John H. Livingston and Kevin K. Hardegree-Ullman and Ian J. M. Crossfield},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.12755},
year = {2022}
}
备注
15 pages, 7 figure, published in AJ, HLSPs at https://archive.stsci.edu/hlsp/mstarpanspec