Gráficos de radio para planetas artificiales con períodos orbitales inferiores a 100 días para varios supuestos del modelo sin aplicar ningún sesgo. Para cada panel, la distribución completa se muestra en gris y los histogramas de color muestran diferentes subgrupos de composición (rocoso puro en verde, rico en agua sin H/He en azul, con algo de H/He en rojo). El panel de la izquierda muestra el modelo nominal, en el panel del medio, se supuso que el agua se condensaba en una capa de hielo sólida resistente a la evaporación bajo H/He, y el panel de la derecha utiliza el tratamiento nominal para el agua pero excluye la evaporación. El gráfico de puntos muestra la distribución completa de las simulaciones nominales. Como en la Figura 1, la cantidad de contenedores está normalizada por la cantidad total de planetas en las diferentes muestras. — Doctorado en Astronomía EP
El valle de radio (o brecha) en la distribución observada de los radios exoplanetarios, que separa las súper Tierras más pequeñas de los subplanetas más grandes, es una característica clave que los modelos teóricos deben explicar. Tradicionalmente, se interpreta como resultado de la pérdida de capas primordiales de H/He sobre los núcleos de roca.
Sin embargo, los modelos de formación de planetas predicen que los planetas ricos en agua migran desde regiones más allá de la línea de nieve hacia la estrella. Suponiendo que el agua esté en forma de hielo sólido en su interior, muchos de estos planetas caerían en la brecha del radio, lo cual es inconsistente con las observaciones. Aquí utilizamos un modelo avanzado de formación y evolución dual que describe el origen y la evolución de los planetas desde embriones de semillas planetarias del tamaño de una luna en el disco protoplanetario hasta sistemas planetarios maduros de edad calcárea.
Utilizando nuevas ecuaciones de estado y modelos de estructura interna para tratar el agua como vapor mezclado con H/He, reproducimos el valle de forma natural en el lugar observado. Los resultados del modelo indican que el valle separa las Tierras rocosas y menos masivas in situ de los subneptunos más masivos y ricos en agua fuera del sitio. Además, la menor incidencia en radios más grandes, el llamado barrido de radio, también se ve compensada por planetas con atmósferas dominadas por agua.
Dado nuestro enfoque estadístico, podemos evaluar que la distribución artificial del radio concuerda cuantitativamente con las observaciones de los habitantes de planetas cercanos; Pero sólo si la fotoevaporación atmosférica también está en funcionamiento, llenando la parte superior de la súper Tierra con núcleos rocosos en evaporación. Por lo tanto, ofrecemos una explicación teórica híbrida para la brecha de radio y la plataforma causadas tanto por la formación (migración orbital) como por la evolución (escape atmosférico).
Remo Byrne, Christoph Mordasini, Lokesh Mishra, Jonas Haldemann, Giulia Venturini, Alexander Emsenhuber, Thomas Henning
Comentarios: Versión de envío con modificaciones menores. Aceptado para publicación en el Journal of Natural Astronomy.
Temas: La Tierra y la astrofísica planetaria (astro-ph.EP)
Citar como: arXiv:2401.04380 [astro-ph.EP] (o arXiv:2401.04380v1 [astro-ph.EP] para esta versión)
Día de entrega
De: Remo Byrne
[v1] Martes 9 de enero de 2024, 07:00:59 UTC (5249 KB)
https://arxiv.org/abs/2401.04380
astrobiología,
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