潮汐膨胀使低密度亚土星与核吸积模型相协调

虽然太阳系中没有大小介于天王星和土星之间的行星，但我们目前的系外行星普查包括了数十颗此类质量和半径已精确测量的行星。这些亚土星展现出多样的体密度，范围从约$0.1-3\ \rm{g\ cm}^{-3}$。当简单地将其建模为岩石核心上的氢/氦包层时，这种密度的多样性转化为行星包层比例f_\rm{env}=M_\rm{env}/M_p的多样性，范围从约$10\%$到约$50\%$。f_\rm{env}\sim50\%的行星对传统的核心吸积巨行星形成模型构成了挑战，该模型预测当M_\rm{env}\sim M_\rm{core}时，失控的气体吸积开始。在此，我们表明，在考虑了潮汐加热之后，许多这些表面上的f_\rm{env}\sim50\%行星的包层丰度比看起来要低。我们提出了一个新的亚土星内部结构建模框架，该框架纳入了由观测到的非零偏心率和潜在的倾角驱动的潮汐引起的包层膨胀。因此，当我们将模型应用于已知的亚土星时，我们推断出的f_\rm{env}低于无潮汐估计值。我们以K2-19 b为例进行了案例研究，这是一颗中等偏心率的亚土星。忽略潮汐，K2-19 b似乎具有f_\rm{env}\sim50\%，危险地接近失控阈值；通过包含潮汐，我们发现f_\rm{env}\sim10\%，解决了这一矛盾。通过对$4-8\ R_{\oplus}$行星的系统分析，我们发现大多数（但不是全部）类似包层丰富的行星具有更适中的包层，f_\rm{env}\sim10\%-20\%。因此，许多亚土星可以被理解为经历了显著半径膨胀的亚海王星，而不是一个独立的行星类别。潮汐半径膨胀可能在其他大小级别的行星中也扮演着重要角色，包括像WASP-107 b这样的超低密度木星大小的行星。