論文関連の(ほぼ)個人用メモ。



arXiv:1708.05366
Chatterjee & Chen (2017)
Effects of Planetesimal Accretion on the Thermal and Structural Evolution of Sub-Neptunes
(サブネプチューンの熱と構造進化における微惑星降着の影響)

概要

NASA のケプラーミッションによる顕著な発見は，惑星の平均密度には広い多様性があるという点であり，これは従来の惑星形成理論を否定するものである．

ガス円盤の散逸の後，惑星は残った微惑星円盤からもたらされる微惑星と相互作用する．典型的な低い惑星の密度，それらの中心星への接近，また大きな恒星-惑星質量比によって，これらの相互作用の結果としてしばしば惑星による微惑星降着が引き起こされる．

ここでは，オープンソースの恒星進化ツール MESA (Modules for Experiments in Stellar Astrophysics) を，サブネプチューン (~ 1 - 20 地球質量) の水素・ヘリウムエンベロープ中への微惑星降着を含むように改良して計算を行った．

その結果，惑星への微惑星の降着は，これらの惑星の質量-半径等時線 (isochrone) を変化させることを発見した．固有の偶然性 (inherent stochasticity) により，同じ質量の微惑星を降着した結果としての同じ初期惑星の平均密度は，最終降着の後の数十億年の間，最大で 5% 異なる．もちろん，活発な降着が起きている最中は，これらの違いはより大きい．

さらに，降着する微惑星からの追加のエネルギー注入は，惑星半径とコア半径の比率を増加させ，これは大気損失量を増加させることに繋がる．高い降着率のフェーズのずっと後の惑星の平均密度も，微惑星降着に寄って変化する．特に，初期の質量が ~ 10 地球質量より小さく，エンベロープの質量比が ~ 10%より小さい惑星では顕著である．

これらの結果は，微惑星降着は，よく知られた効果である光蒸発に加え，サブネプチューンサイズの惑星の特性と多様性のある密度を形成する重要な要素であることを示唆するものである．

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