无气态巨行星系统中含碎裂的 N 体模拟里的水世界
地球与行星天体物理
2020-09-23 v1
摘要
我们分析了在无气态巨行星情况下，类太阳恒星周围类地行星的形成与演化。我们特别关注那些存活于系统宜居带（HZ）中的行星的物理与动力学性质。本研究基于含碎裂的N体模拟与将所有碰撞视为完全并合的模拟之间的比较研究。我们使用先前论文中提出的、允许行星碎裂的N体代码。我们进行了三组各24次、时长400 Myr的模拟。两组采用包含撞击-逃逸碰撞与行星碎裂的模型，每组对碎片允许的个体最小质量取不同值。第三组则考虑所有碰撞均导致完全并合。含与不含碎裂的N体模拟所产生的系统大体相似，存在一些差异。在含碎裂的运行中，所成行星质量较低，因为部分质量分布于碰撞碎片中。此外，这些行星偏心率较低，推测源于与所生成碎片的动力学摩擦。完全并合与撞击-逃逸碰撞是最常见的结果。无论采用何种碰撞处理，大多数存活于HZ的行星在模拟开始时位于雪线之外，具有极高的终态水含量。碎片对其质量与水含量的贡献可忽略。最后，碎片的个体最小质量可能在行星碰撞历史中起重要作用。纳入碎裂与撞击-逃逸碰撞的碰撞模型可更细致地描述所成类地行星的物理性质。我们得出结论：行星碎裂并非宜居带中水世界形成的障碍。
引用
@article{arxiv.2008.03594,
title = {Water worlds in N-body simulations with fragmentation in systems without gaseous giants},
author = {Agustín Dugaro and Gonzalo C. de Elía and Luciano A. Darriba},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.03594},
year = {2020}
}