新一代行星族群合成（NGPPS）。IV. 低质量恒星周围的行星系统
地球与行星天体物理
2021-12-08 v2 太阳与恒星天体物理
摘要
以往关于低质量恒星周围行星形成的研究常局限于大行星和单个系统。由于当前巡天在这些系统中常规探测到小至类地尺寸的行星，采取反映其多样构型的整体方法正逢其时。本文中，我们研究低质量恒星周围的行星形成，并识别行星统计分布上的差异。我们将合成行星族群与观测系外行星进行比较。我们使用第三代伯尔尼行星形成与演化模型计算合成族群，将中心恒星从类太阳恒星变化到极晚期M矮星。该模型包含行星迁移、胚胎间的N体相互作用、星子与气体的吸积，以及长期的收缩与气态大气损失。我们发现，温带类地尺寸行星在早期M矮星周围最为频繁，在太阳型恒星与晚期M矮星周围更为稀少。行星质量分布并不随盘质量线性缩放。原因在于M*>0.5 Msol时出现巨行星，导致较小行星被抛射。对于M*>0.3 Msol，大多数系统中有足够质量形成类地行星，使得从M矮星到G矮星的类地系外行星数量相近。相反，超级地球及更大行星的数量随恒星质量单调增加。我们进一步识别出一组能复现TRAPPIST-1等观测M矮星系统的盘参数区间。然而，像GJ 3512b这样的晚期M矮星周围巨行星，仅在I型迁移大幅减弱时才能形成。我们利用行星形成与演化的全局模拟量化了多行星系统的恒星质量依赖性。结果与现代观测数据吻合良好，并预测了可用未来观测检验的趋势。
引用
@article{arxiv.2105.04596,
title = {The New Generation Planetary Population Synthesis (NGPPS). IV. Planetary systems around low-mass stars},
author = {Remo Burn and Martin Schlecker and Christoph Mordasini and Alexandre Emsenhuber and Yann Alibert and Thomas Henning and Hubert Klahr and Willy Benz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.04596},
year = {2021}
}
备注
Updated references, corrected inverted colorbar in Fig. 1. Data available on dace.unige.ch -> Formation & evolution