M 型星系統行星半径分布及其演化

M 型恒星是探测和表征小型甚至可能居住行星的最佳宿主，相对于太阳型恒星可提供检验行星形成与演化模型的机会。利用 Gaia 星测、自适应光学成像和校准的自转年龄关系估计恒星属性并筛选双星系统，我们细化了 117 颗 Kepler 目标天体（确认或候选行星）的半径，这些行星环绕 74 颗单星 late K-和 early M 型恒星。我们为其中 113 颗行星赋予了基于恒星自转的年龄。我们构建了 115 颗小型（$<4R_{\oplus}$）行星的半径分布并评估了其演化。对于太阳型恒星，推导出的分布包含约 $1.3R_{\oplus}$ 的 "超地球" 和约 $2.2R_{\oplus}$ 的 "亚海王星" 两类行星，二者被一个约 $1.7R_{\oplus}$ 的间隙或 "谷" 分隔开，这一间隙的周期依赖性显著弱于太阳型恒星（幂指数为 -0.03$^{+0.01}_{-0.03}$）。亚海王星在短周期（$<2$ 天）和高辐射下几乎不存在，这一特征类似于太阳型恒星上观察到的 "海王星沙漠"。亚海王星相对于超地球的比例在样本中年轻组和年老组之间下降（中位年龄 3.86 亿年），尽管由于样本量小，统计显著性仅为 $p = 0.08$。亚海王星的下降在更宽的轨道和低星际辐射处更为显著。这不属于检测偏差，表明 H$_2$O 作为蒸汽在膨胀亚海王星半径和/或调节其 H/He 逃逸方面发挥作用。