揭示行星诞生时的种群
地球与行星天体物理
2021-03-03 v2
摘要
小型近距系外行星的半径分布近来被证明为双峰状。光致蒸发模型预言了这种双峰性。在光致蒸发情形下,一些行星的 primordial H/He 大气被完全剥离,而另一些则保留下来。光致蒸发模型与观测行星种群的比较能够揭示标准观测无法触及的行星种群细节,例如核质量分布与核成分。在本工作中,我们利用光致蒸发演化的正向模型对近距系外行星的分布进行层次推断分析。我们用该模型约束核成分、核质量与初始大气质量分数的行星分布。我们发现核质量分布呈峰状,峰值质量约4 M_⊕。整体核成分与贫冰且“类地”的岩/铁混合物一致;核成分的弥散很窄(在2σ水平上铁质量分数变化≲16%)且与零一致。该结果支持在水/冰贫乏环境中形成核。我们发现多数行星吸积了典型质量分数约4%的H/He包层;仅小部分未吸积大量H/He而“生而为岩”。我们发现通过光致蒸发形成的超级地球数量是未形成大H/He大气者的四倍。最后,我们发现核吸积理论过高预言了核所吸积的H/He量约5倍,指向额外的质量损失机制(如“boil-off”)或对核吸积理论的修正。
引用
@article{arxiv.2007.11006,
title = {Unveiling the Planet Population at Birth},
author = {James G. Rogers and James E. Owen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.11006},
year = {2021}
}
备注
18 pages, 16 figures. Accepted for publication in MNRAS. Supplementary material can be found at https://doi.org/10.5281/zenodo.4554210