Planet signatures in the chemical composition of Sun-like stars
有两种可能的机制在类太阳恒星的化学成分中留下行星的印记：i）在行星形成的早期阶段，尘埃凝结，导致恒星在形成的后期阶段吸积的气体中的难熔元素耗尽; ii）行星吞噬，使宿主恒星富含锂和难熔元素。我们讨论两个行星的签名，银河系化学演化的影响，以及作为实验室的恒星双胞胎组成的双星的重要性，以验证丰度异常印记的行星。
2016-11-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
The bulk composition of exo-planets
系外行星研究的重点正在迅速从寻找行星转向描述其物理特性。其中最重要的是它们的化学成分，它反馈给我们对行星形成的理解。在可预见的未来，对白矮星吸积行星碎片进行远紫外光谱分析仍然是直接和准确测量系外行星体丰度的唯一方法。这种方法的开发受到HST灵敏度的限制，重大进展将需要具有高通量紫外光谱仪的大口径空间望远镜。
2015-05-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Peculiar architectures for the WASP-53 and WASP-81 planet-hosting systems
我们报告检测到两个新的系统包含过境行星。两者都被WASP确定为有价值的过境行星候选者。径向速度观测很快证实了光度信号确实是由两个凌日的热彗星产生的。我们的观测还显示了额外的多普勒信号的存在。除了短周期的热彗星，我们发现WASP-53和WASP-81系统也有棕矮星，它们的轨道相当偏心，半长轴只有几个天文单位。WASP-53 c超过16 $M_{\rm Jup} \sin i_{\rm c}$，WASP-81 c为57 $M_{\rm Jup} \sin i_{\rm c}$。这些紧密的、巨大的伴星的存在限制了内行星是如何组装的理论。我们提出了两种不同的解释：形成的雪线内的热彗星，或晚动态到达后，磁盘分散的棕矮星。我们还试图测量Rossiter-McLaughlin效应的两个热超导体。在WASP-81 b的情况下，我们没有检测到信号。对于WASP-53 b，我们发现这颗行星与恒星自转轴成一直线。此外，我们探讨的前景过境时间的变化，并使用盖亚的天体测量测量的真实质量的棕矮星和他们的相对倾斜度相对于内部过境热彗星。
2016-12-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
No statistically significant evidence for a correlation between stellar and planetary composition
University of Birmingham（伯明翰大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；European Space Agency (ESA)（欧洲空间局（ESA））；European Space Research and Technology Centre (ESTEC)（欧洲空间研究与技术中心（ESTEC））；University of Groningen（格罗宁根大学）
本研究分析45颗贫铁恒星及其64颗行星，发现恒星与行星成分间无统计学显著相关性，并指出不确定性是掩盖潜在关系的关键因素。
2026-09-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Unprecedented accurate abundances: signatures of other Earths?
140多年来，我们太阳的化学成分一直被认为是典型的太阳型恒星。我们对太阳相对于太阳双胞胎的高度微分元素丰度分析具有前所未有的精度（~0.01 dex），表明太阳具有特殊的化学成分，与太阳双胞胎相比，相对于挥发性元素，难熔元素消耗约20%。丰度差异与元素的冷凝温度密切相关。一项类似的行星巡天太阳类似物研究表明，这种特殊性也适用于与已知有近距离巨行星的太阳类似物的比较，而大多数没有探测到巨行星的太阳类似物显示出太阳丰度模式。太阳化学成分的特殊性可以解释为像我们自己的地球这样的类地行星形成的标志。
2009-10-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Detailed chemical compositions of planet-hosting stars: II. Exploration of the interiors of terrestrial-type exoplanets
发现和描述系外行星的一个主要目标是确定与我们的地球相似（或不同）的陆地型世界。最近的研究结果强调了将挥发分去除（即挥发物的消耗）应用于行星宿主恒星的化学成分以限制陆地型系外行星的整体成分和内部的重要性。在这项工作中，我们采用这样的方法选择的样本13行星托管类日恒星，其中高精度的光球丰度已被确定在该系列的第一篇论文。与由此产生的脱挥发分恒星组成（即模型行星的整体组成）以及其他限制，包括质量和半径，我们模拟详细的矿物学和内部结构的假设，可居住区的类地行星（“外地球”）围绕这些恒星。模型输出结果显示，这些地外行星中的大多数预计将具有与地球大致相似的成分和内部结构，这与从污染的白矮星分析中独立得出的结论一致。例外的是开普勒-10和开普勒-37系外地球，我们预测它们被强烈氧化，因此会形成比地球小得多的金属核心。研究我们的去挥发模型在其极端以及不同的行星质量和半径（在地球政权）揭示了潜在的扰动在内部的类地行星。通过考虑（i）高精度恒星丰度，（ii）去挥发，（iii）行星质量和半径，这项工作代表了探索陆地型系外行星详细矿物学和内部结构的重要步骤，这反过来又是我们理解行星动力学和长期演化的基础。
2022-04-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Compositions of Hot Super-Earth Atmospheres: exploring Kepler Candidates
本文概述了一种简单的方法来评估热岩石行星的大气成分，假设不同类型的行星组成，并使用相应的模型计算。为了探索1000 K以上的热大气，我们对硅酸盐岩浆的蒸发进行了建模，并根据开普勒2011年2月发布的数据，根据行星的半径和半长轴估计了大气成分的范围。我们的研究结果显示了5种热的岩石超级地球大气层的大气类型，强烈依赖于初始成分和行星到恒星的距离。我们提供了一组简单的参数，可用于评估开普勒任务和其他搜索提供的当前和未来候选人的大气成分。
2011-10-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
A link between rocky exoplanet composition and stellar age
研究发现岩石系外行星的组成与恒星年龄相关，较致密行星围绕年轻恒星，这源于银河系化学演化，影响行星形成条件与性质。
2025-03-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Forming planets around stars with non-solar elemental composition
在太阳附近的恒星，其难熔元素的比例与太阳略有不同。目前还不清楚固体的凝结以及在这些恒星周围形成的行星的成分受到了多大的影响。我们的目标是了解在150秒差距内的太阳型恒星中观察到的范围内改变难熔元素Mg，Si和Fe的比例对周围形成的行星组成的影响。我们使用GGchem程序模拟了太阳附近的G型主序星周围具有最小质量太阳星云的原行星盘中固体的凝聚。我们从Hypatia数据库中提取恒星的元素组成。我们发现，较低的Mg/Si比移动的凝聚序列从镁橄榄石（Mg $_2$ SiO $_4$）和SiO顽火辉石（MgSiO $_3$）和石英（SiO $_2$）;较低的Fe/S比导致形成FeS和FeS $_2$和很少或没有含铁的硅酸盐。对于$T\,<\,1000$~K，难熔元素的比例直接从气相转化到凝聚相。然而，相对于挥发性元素的比率（例如，氧和硫）的冷凝物-行星的基石-不同于原始的恒星组成。我们的研究表明，行星的组成在很大程度上取决于被调查恒星系统的丰度。我们的研究结果可能对行星内部产生重要影响，这在很大程度上取决于氧化程度和硫丰度。
2022-02-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Influence of sub- and super-solar metallicities on the compositions of solid planetary building blocks
原行星盘的组成与主恒星的组成有关，主恒星的整体金属丰度较高，为行星提供了更多的构建模块。然而，大多数行星形成模拟仅将恒星铁丰度[Fe/H]与行星形成联系起来，而[Fe/H]本身被用作衡量所有元素的代理。但对恒星丰度的大规模调查表明，这是不正确的。我们在这里使用来自GALAH巡天的恒星丰度来确定Fe，Si，Mg，O和C的平均详细丰度，[Fe/H]范围从-0.4到+0.4。使用平衡化学模型，功能最重要的岩石形成分子以及挥发性的贡献H $_2$ O，CO $_2$，CH $_4$和CO，我们计算固体行星积木的化学成分。完全在水冰线内部形成的固体积木（T> 150 K）只显示出Mg $_2$ SiO $_4$的增加和MgSiO $_3$的减少，这与较高[Fe/H]时Mg/Si的增加有关。在水冰线（T<150 K）外部形成的固体行星积木显示出其组成的巨大变化。在我们的化学模型中，水冰含量从[Fe/H]=-0.4时的约$\sim$ 50%下降到[Fe/H]=0.4时的约$\sim$ 6%.这主要是由于随着[Fe/H]的增加而增加的C/O比引起的，其结合了气态CO和CO $_2$中的大部分氧，导致小的水冰分数。行星形成模拟与化学模型相结合证实了这些结果，显示超级地球的水冰含量随着宿主恒星金属丰度的增加而减少，这是由于C/O比的增加。这种水冰分数的减少对行星形成、行星的组成和围绕这些高金属丰度恒星…
2019-11-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Spectral analysis of BD+30$^{\circ}$623, the peculiar binary central star of the planetary nebula NGC 1514
NGC 1514是一个复杂的行星状星云，有一颗奇特的中央双星（BD+30 $^{\circ}$ 623），由一颗冷恒星和一颗热伴星组成。到目前为止，这两颗恒星的参数还没有完全确定。基于中分辨率CAFOS光谱和IUE紫外光谱对BD+30 $^{\circ}$ 623进行了详细的光谱分析，并对两颗恒星的参数进行了推导。为此，我们使用了一个广泛的复合网格库鲁茨和蒂宾根NLTE模式大气光谱。根据最小$χ^{2}$方法的拟合过程，获得的最佳模型对应于水平分支A0星，其$T_{\rm eff}$ = 9850 $\pm$ 150 K，log g = 3.50 $\pm$ 0.25，以及热伴星，其$T_{\rm eff}$在80000 K和95000 K之间，log g $\simeq$ 5.5。据我们所知，这是第一次通过详细的光谱分析准确地确定了这两颗恒星的参数。
2015-01-28 astro-ph.SR
Astrochemistry and compositions of planetary systems
行星在年轻恒星周围的气体和尘埃盘中形成并获得其成分。这些行星形成盘的化学成分调节行星组成的各个方面，从大量元素库存到水和活性有机物的获取，即行星对生命的热情及其化学起源。盘的化学结构反过来又受到{ \it原位}化学过程和恒星形成过程中先前进化阶段分子遗传的组合的控制。在这篇评论中，我们提出了我们目前的理解，活跃在前和原恒星的环境，设置磁盘的初始条件，和磁盘的化学过程，在行星形成的第一个百万年的化学条件的演变。我们回顾了最近的观测，实验室和理论的发现，导致目前的化学环境中，行星的形成，以及它们对新生的行星系的组成的影响。我们还讨论了仍然存在的许多未知因素，并概述了解决这些问题的一些可能途径。
2020-10-07 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Revisiting the pre-main-sequence evolution of stars II. Consequences of planet formation on stellar surface composition
我们希望利用最新的恒星演化模型来研究行星形成是如何印刻在恒星表面成分上的。我们模拟了主序前恒星的演化，作为吸积过程中热注入效率，氘质量分数和恒星质量的函数。为了简单起见，我们假设行星形成导致了零金属量气体的后期吸积，稀释了恒星表面成分作为恒星外对流区质量的函数。我们采用$150\,{\mathrm{M}_\oplus}(M_\star/\mathrm{M}_\odot)(Z/\mathrm{Z}_\odot)$作为一个不确定的，但合理的估计的重元素的质量，不吸积的恒星与巨行星，包括我们的太阳。通过结合我们的恒星演化模型，这些估计，我们评估恒星表面组成的行星形成的后果。我们发现，在第一个$\sim0.1$万年后，对流带的演化遵循经典的演化轨迹在两个因素的年龄。我们发现，行星形成应导致恒星表面成分的分散，这是大质量的恒星比低质量的恒星。我们预测具有$T_\mathrm{eff}\sim 5500\,$ K的恒星的[Fe/H]分布大约为$0.02$ dex，这与在一些带有行星的联星中观察到的金属丰度差异略有一致。具有$T_\mathrm{eff}\geq 7000\,$ K的恒星可能表现出更大的[Fe/H]亏损，亏损0.6 dex或更多，这与耐火性差的$λ$ Boo星的存在相一致。我们还发现，行星形成可以解释太阳中缺少难熔元素的原因，但前提是太阳系行星中的冰岩比小于$\approx0.4…
2018-08-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Backyard Worlds: Planet 9 Discovery of an Unusual Low-mass Companion to an M Dwarf at 80 pc
我们提出了CWISE J203546.35-493611.0的发现，它是M4.5恒星APMPM J2036-4936的一个奇特的M8伴星，是通过公民科学项目后院世界：行星9发现的。给定CWISE J203546.35-493611.0的自行（$μ_α$，$μ_δ$）=（$-$ 126 $\pm$ 22，$-$ 478 $\pm$ 23）和来自APMPM 2036-4936的34.2 $''$的角间距，我们计算$1.15 \times 10^{-6}$的机会对准概率。该系统中的两颗恒星似乎都不太亮，CWISE J203546.35-493611.0的光谱显示出三角形的H带。为了理解这些特性，有必要对该系统进行进一步研究。
2021-02-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Host-star and exoplanet compositions: a pilot study usinga wide binary with a polluted white dwarf
行星和恒星最终形成于同一团气体的坍缩。虽然行星和行星体很容易释放挥发物，但一个常见的假设是它们保留了与其宿主恒星相同的耐火成分。这在太阳系中是真实的。在观测误差范围内，南极陨石、地球和其他岩石行星体的耐火成分与太阳一致。这项工作的目的是调查这一假设是否适用于系外行星系统。如果是真的，观测到的岩石系外行星的内部结构可以更好地利用它们的宿主恒星丰度来限制。在本文中，我们分析了K矮星G200-40的丰度，并将其与其污染的白矮星同伴WD 1425+540进行了比较。这颗白矮星从恒星演化到白矮星阶段时幸存下来的外行星系中吸积了行星物质，很可能是一个类似柯伊伯带的物体。由于双星对的化学性质是均匀的，我们使用双星伴星G200-40作为WD 1425+540的祖先的组成的代表。我们表明，伴星和行星物质吸积WD 1425+540的元素丰度是一致的假设，行星和主星有相同的真实丰度，考虑到观测误差。
2021-02-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Comparison of the Composition of Planets in Single- and Multi-Planet Systems Orbiting M dwarfs
本研究对比环绕M型矮星的单、多行星系统中70颗有直接质量半径测量的行星的构成及宿主恒星属性，发现两类系统行星密度、核质量分数及宿主恒星金属丰度存在显著差异，表明其形成受不同物理过程主导。
2023-07-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Solar Elemental Abundances
太阳系元素丰度的历史回顾，并根据CI-同位素和太阳数据对元素和同位素丰度进行新的评估。太阳系元素丰度（Solar elemental abundance）是指整个太阳系中化学元素的丰度。太阳包含了太阳系中超过99%的质量，因此太阳的组成是整个太阳系组成的一个很好的代表。太阳系的组成可以看作是45.67亿年前形成太阳系的星际介质中分子云的整体组成。天文学和宇宙化学的活跃研究领域模拟太阳组成的分子云坍缩成具有行星系统的恒星，以及行星形成和分化过程中元素的物理和化学分馏。太阳系组成是太阳系中所有天体（太阳、类地行星、气态巨行星、行星卫星和卫星、小行星、柯伊伯带天体和彗星）的初始组成。（摘要截断）。
2019-12-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Detailed chemical compositions of the wide binary HD 80606/80607: revised stellar properties and constraints on planet formation
双星系统中行星宿主恒星元素丰度的差异可以提供有关行星形成和演化的重要线索和限制。在这项研究中，我们进行了高精度，差分元素丰度分析的广泛的二元系统，HD 80606/80607，基于高分辨率，高信噪比凯克/HIRES光谱。HD 80606拥有一颗四木星质量的巨行星，而HD 80607周围还没有发现行星。我们以极高的精度确定了这两颗恒星的恒星参数以及23种元素的丰度。我们的主要结果是：（i）我们确认这两种成分具有非常相似的化学成分，但HD 80606比HD 80607稍微富含金属，平均差异为+0.013 $\pm$ 0.002 dex（$σ$ = 0.009 dex）和（ii）丰度差异和冷凝温度之间没有明显的趋势。假设这对双星是由具有相同化学成分的物质形成的，那么就很难理解巨型行星形成是如何产生我们测量的当今光球元素丰度的。我们不能排除HD 80606可能在其表面吸积了大约2.5到5个$M_{\rm Earth}$物质的可能性，可能来自一颗被已知的高偏心率巨星破坏的行星。
2018-02-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the Probability that a Rocky Planet's Composition Reflects its Host Star
行星的体积密度，以质量和半径来衡量，是行星结构和组成的结果。对于给定的密度，铁核、岩石地幔和气体包层的相对比例是简并的。这种简并减少了岩石行星没有显着的气体信封时，结构被假定为一个分化的铁芯和岩石地幔，其中核心质量分数（CMF）是一个一阶描述的行星的散装组成。一颗岩石行星的CMF可以从体积密度和假设行星反映了主恒星的主要岩石元素丰度（Fe，Mg和Si）来推导。因此，对比CMF测量值可以揭示地幔剥离、脱气和/或后期挥发物输送等过程中行星形成的结果多样性。我们提出了一个统计上严格的分析，这两个CMF措施的一致性占行星质量和半径和宿主恒星化学丰度的观测不确定性。我们发现，这两个措施是不太可能被解析为统计上的差异，除非体积密度CMF是至少40%以上或50%以下的CMF推断从主恒星。开普勒-107 c有11颗可能的岩石系外行星，根据体积密度推断，其CMF明显大于其主星（2 $σ$）的CMF，因此可能是一颗富含铁的超级水星。K2- 229 b以前被描述为超级汞，但在1-或2- $σ$水平上不符合超级汞的阈值。
2021-05-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Chemical Fingerprints of Formation in Rocky Super-Earths' Data
岩石系外行星的组成在恒星组成的背景下为形成理论提供了重要的限制。在这项研究中，我们选择了一个质量和半径测量不确定度<25%的系外行星样本，并获得了它们的内部结构。我们计算了组成标记，铁、镁和硅的比例，以及适合行星参数的核心质量分数（cmf），并将它们与恒星的进行比较。我们发现了成功的行星形成理论需要预测的四个关键结果：（1）在种群意义上，岩质行星的组成范围比恒星更广。恒星的Fe/Si分布接近高斯分布$1.63^{+0.91}_{-0.85}$，而行星的分布峰值较低，尾部较长，为$1.15^{+1.43}_{-0.76}$。在cmf空间中更容易看到差异，原始恒星的组成是$0.32^{+0.14}_{-0.12}$，而岩石行星的分布更广泛$0.24^{+0.33}_{-0.18}$。(2)我们引入未压缩密度（参考压力/温度下的$\overline{ρ_0}$）作为比较组合物的度量。由此，我们发现了岩石行星在形成过程中所达到的最大铁富集量（$\overline{ρ_0}$ ~ 6和cmf ~ 0.8）。(3)高度辐射的行星表现出很大的成分范围。如果这些行星是大气蒸发的结果，那么在气体扩散之前，铁的富集和耗尽一定会发生。（4）我们发现了一组高辐射的行星，如果是岩石行星，它们的Fe/Si比是恒星的2倍。由于没有形成铁耗尽行星的可靠理论，这些都是值得关注的后续目标。
2020-10-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Elemental ratios in stars vs planets
上下文行星的化学成分是制约行星形成和随后分化的重要因素。虽然理论研究试图从行星形成模型中推导出行星的组成，以便将行星的组成和形成过程联系起来，但其他研究假设形成的行星和主恒星中的元素比例是相同的。目标。使用化学模型结合行星形成模型，我们的目标是连接恒星的组成与太阳质量和光度与组成的托管行星。为此，我们研究了控制行星内部结构的三个最重要的元素比率：Fe/Si，Mg/Si和C/O。方法.一组18种不同的恒星组成被用来覆盖这些元素的比例范围很广。吉布斯能量最小化假设被用来推导行星的组成，以恒星丰度作为星云丰度的代理，并在自洽的行星形成模型中生成行星。我们计算了形成于不同原行星盘中的三种类型行星（岩石行星、冰行星和巨行星）的元素比Fe/Si、Mg/Si和C/O，并将它们与恒星丰度进行了比较。结果我们表明，元素比Mg/Si和Fe/Si在行星中基本上是相同的那些在恒星。对于在盘的特定区域形成的行星，显示了一些偏差，但在我们研究的范围内，这种关系仍然有效。C/O比对恒星值的依赖性很弱。
2015-07-06 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
The Compositions of Rocky Planets in Close-in Orbits Tend to be Earth-Like
本文通过更新5颗岩质系外行星质量并确认新行星TOI-1011，发现近距离轨道岩质行星成分更接近地球，且行星与宿主恒星元素丰度比相似，推翻了此前关于二者成分存在陡峭关系的结论。
2024-09-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Coupled Thermal and Compositional Evolution of Photo Evaporating Planet Envelopes
光蒸发质量损失塑造了紧轨道亚海王星质量系外行星的大气演化。到目前为止，温暖的海王星质量损失模型假设大气丰度在行星的整个演化过程中保持不变。然而，由扩散分离和氢的优先损失调制的数十亿年逃逸的累积效应可能导致氦和金属相对于氢增强的行星包层（Hu et al. 2015）。我们已经进行了第一次自洽计算的耦合热，质量损失，和成分的演变氢氦信封周围的亚海王星质量的行星。我们扩展了MESA（恒星天体物理学实验模块）恒星演化程序来模拟光蒸发行星的演化包层丰度。我们发现，GJ 436 b，最初启发Hu等人（2015）提出氦增强行星大气形成的行星，需要一个太大的原始包层才能成为氦增强。尽管如此，我们表明，氦增强是可能的行星质量类似于GJ 436 b后，只有几个陀螺仪的质量损失。这些行星有$R_p\lesssim 3.00~R_\oplus$，初始$f_{\rm env} < 0.5\%$，辐射通量$\sim$ 10 $^1$-10 $^3$倍于地球，并获得最终氦分数超过Y=0.40在我们的模型。优先包络损失的结果可能会有可观察到的后果的质量半径关系和大气光谱的亚海王星人口。
2020-02-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Diverse outcomes of planet formation and composition around low-mass stars and brown dwarfs
在低质量恒星（如Proxima Centauri和TRAPPIST-1）周围探测到地球大小的系外行星，为提高我们对M恒星和褐矮星周围行星形成的理解提供了一个难得的机会。我们探索形成这样的行星与人口合成代码的基础上，以前用于研究木星卫星的形成的星子驱动模型。由于圆盘质量较低，恒星温度较低，形成过程效率较低，周期较短，形成紧凑的行星系。行星可以被困在共振中，我们在气体消散后跟踪行星的演化，它们经历了轨道交叉和可能的合并。我们发现，在火星质量以上的行星形成和星子吸积的情况下，只有在恒星周围的质量$M_{\star} \ge 0.07 M_{sun}$和光盘的$M_{disc} \ge 10^{-2}~M_{sun} $。我们发现，地球质量以上的行星围绕质量大于$0.15 M_{\oplus}$的恒星形成，而大于$5 M_{\oplus}$的行星在我们的模型中不会形成，即使在最佳条件下（大质量圆盘），这表明像GJ 3512 b这样的行星形成了另一种更有效的机制。我们的研究结果表明，大多数行星的形成具有显着的水分数;我们的大多数合成行星系都有1，2或3颗行星，但那些有4，5，6和7颗行星的行星也很常见，证实了具有许多行星的紧凑行星系应该是围绕小恒星形成行星形成的相对常见的结果。
2019-12-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Volatile composition of the HD 169142 disk and its embedded planet
本研究结合热化学模型与存档数据，约束 HD 169142 原行星盘中 C、O、S 挥发分丰度，并据异常 SiS 发射探讨其内嵌行星的吸积气体与大气组成。
2024-10-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
The detailed chemical composition of the terrestrial planet host Kepler-10
对太阳和太阳双星的化学丰度研究表明，与挥发性元素相比，太阳中难熔元素的成分已经耗尽，这可能是由于类地行星的形成。为了进一步研究这种情况，我们对类地行星开普勒-10及其14颗恒星孪生子进行了逐行差分化学丰度分析。利用高质量的CFHT、HET和Magellan光谱的严格微分分析，获得了Kepler-10及其双星的恒星参数和元素丰度。当与大多数厚盘双胞胎相比时，开普勒-10显示出相对于挥发性元素的耐火元素的耗尽，这可能是由于开普勒-10系统中的类地行星的形成。平均丰度模式相当于约13个地球质量，而开普勒-10系统中的两颗已知行星的质量总和约为20个地球质量。然而，对于八个厚盘双晶中的两个，没有发现耗尽模式。行星特征、恒星年龄、恒星诞生地点和银河系化学演化）可能导致或影响丰度随冷凝温度的变化趋势，我们发现这些趋势进一步支持了行星特征假说。
2015-11-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Exploring the link between star and planet formation with Ariel
Ariel空间飞行任务的目标是观测围绕一系列主恒星类型的大量各种各样的凌日行星，以收集关于其大气成分的信息。行星的体积和大气成分带有行星形成方式的标志：因此，Ariel的观测将提供前所未有的丰富数据，以促进我们对银河系行星形成的理解。然而，一些环境和演变因素会影响最终的大气成分。在这里，我们提供了一个简明扼要的概述，哪些因素和影响的恒星和行星形成过程可以塑造大气成分，将观察到的阿里尔，并强调阿里尔的特点如何使这项任务最适合解决这个非常复杂的问题。
2021-09-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Fingerprints of giant planets in the composition of solar twins
相对于附近的太阳孪晶，太阳显示出耐火元素的$\sim 10$ %耗尽。有人认为这种消耗是行星形成的标志。系外行星的统计数据现在已经足够好地表明，这种耗尽的起源并不是来自行星本身内部的耐火材料的隔离。得出这一结论是因为大多数类太阳恒星都拥有近距离的行星系，这些行星系的平均质量比太阳的大。利用围绕年轻太阳和太阳双胞胎的原行星盘的进化模型，我们证明了耗尽的起源可能是由于在形成的巨行星轨道外部捕获尘埃而产生的。在这种情况下，一颗正在形成的巨行星在气体盘上打开了一个缺口，形成了一个压力陷阱。如果行星形成得足够早，当圆盘仍然很大的时候，行星可以在轨道外捕获$\gtrsim 100 $ M $_\oplus$的尘埃，防止尘埃与气体相比吸积到恒星上。形成巨行星会产生$\sim 5-15$ %的难熔消耗，其中较大的值发生在有利于巨行星形成的初始条件下（例如更大质量的圆盘，寿命更长）。显示耐火耗尽的太阳孪生子的发生率与系外行星调查中发现的巨行星和“过渡”盘的发生率相匹配，这些盘在吸积到恒星上的物质中显示出类似的耗尽模式。
2020-02-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Theoretical vs. observational uncertainties: composition of giant exoplanets
为了描述巨型系外行星的特征并更好地了解它们的起源，需要了解行星的组成如何取决于其质量和恒星环境。在这项工作中，我们模拟了气态行星的热演化，并探讨了各种常见的模型假设，如不同的状态方程，不透明度和重元素分布如何影响推断的半径和金属丰度。我们研究如何将理论的不确定性转化为推断的行星半径和散装金属丰度的不确定性。虽然我们证实了以前在文献中报道的质量-金属丰度趋势，但当从所有行星中删除20个$M_{\oplus}$重元素核心时，这种相关性消失了。我们还表明，使用更新的氢氦状态方程导致更紧凑的行星。因此，我们提出了六个行星，应该被归类为膨胀的温暖行星。接下来，我们证明，包括不透明度增强由于富金属的信封照射行星的行星半径显着改变，这可能会对推断的金属丰度有很大的影响。尽管还有其他的模型假设在这项工作中没有被考虑，我们可以证明，计算的理论不确定性已经可以与观测的不确定性相当，甚至更大。因此，理论上的不确定性可能更大。因此，我们得出结论，巨行星理论模型的进展是至关重要的，以充分利用当前和未来的系外行星数据。
2020-09-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Chemical Composition Of Bright Stars In The Northern Hemisphere: Star-Planet Connection
在实现行星和小行星地震研究飞行任务的目标时，如美国航天局凌日系外行星勘测卫星（TESS）空间望远镜的目标，需要有准确的恒星大气参数和详细的化学成分作为投入。我们观测了北TESS连续视区周围12度范围内所有848颗亮星（V<8等）的高分辨率光谱，并统一确定了主要大气参数、年龄、轨道参数、速度分量和多达24种化学物质（C（C2）、N（CN）、[O I]、Na I、Mg I、Al I，Si I，Si I，Ca I，Ca II，Sc I，Sc II，Ti I，Ti II，V I，Cr I，Cr II，Mn I，Fe I，Fe II，Co I，Ni I，Cu I，and Zn I）。对我们样本中25颗行星宿主恒星的分析促使我们得出以下结论：拥有高质量行星的矮星比拥有低质量行星的矮星更富含金属。我们发现轻微的负C/O和Mg/Si的斜率朝向恒星与高质量的行星。在我们的样本中，所有的低质量行星宿主都表现出正的$Δ$ [El/Fe]与冷凝温度的斜率，特别是具有大量不同行星的恒星。大质量行星的母星有不同的斜率，但在更富含金属、更老、更冷的恒星中，正元素丰度斜率更常见。
2022-02-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
From Underground Oceans to Continents: A Glimpse into the Water Inventory on Rocky Planets using Host Star Abundances
本研究利用APOGEE和GALAH的689颗岩质行星样本，首次探究地幔组成、地形与行星半径对岩质行星水储量的影响，发现地幔氧化态、地形显著影响储水能力与地表淹没情况，为行星宜居性研究提供新依据。
2025-10-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Detailed chemical compositions of planet hosting stars: I. Exploration of possible planet signatures
我们提出了一个逐行差分分析的样本16个行星托管恒星和68个比较星使用高分辨率，高信噪比光谱收集使用凯克。我们获得了精确的恒星参数和高精度的相对化学丰度，平均不确定度分别为15 K，0.034 [cgs]，0.012 dex和0.025 dex的\teff，\logg，[Fe/H]和[X/H]。对于每一个行星主机，我们确定了一组比较恒星和检查的丰度差异（校正银河系化学演化效应）作为一个功能的尘埃凝结温度，\tcond，个别元素。虽然我们确认太阳在丰度和\tcond之间表现出负趋势，但我们也确认其余行星宿主表现出各种丰度$-$ \tcond \趋势，与年龄、金属丰度或\teff没有明显的依赖关系。行星宿主恒星相对于其比较恒星的化学成分的多样性可以反映这些行星宿主中存在的可能的行星诱导效应的范围，从岩石材料的封存（难熔性差）到可能的行星摄入（难熔性丰富）。其他可能的解释包括行星形成的时间尺度、效率和程度的差异或不均匀的化学演化。虽然我们没有在样本中发现行星形成的明确化学特征，但宿主恒星的高精度化学丰度对于限制其系外行星的组成和结构至关重要。
2020-05-20 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The Mass of Kepler-93b and The Composition of Terrestrial Planets
开普勒-93 b是一颗行星，其半径为1.478 +/- 0.019地球半径，周期为4.7天，围绕着一颗明亮的恒星（V=10.2），具有天体地震学特征，质量为0.911+/-0.033太阳质量，半径为0.919+/-0.011太阳半径。基于国家伽利略望远镜上的HARPS-N光谱仪获得的86个径向速度观测值和32个Keck/HIRES档案观测值，我们提出了4.02+/-0.68地球质量的精确质量估计。相应的6.88+/-1.18 g/cc的高密度与主要由铁和镁硅酸盐组成的岩石成分一致。我们将开普勒-93 b与其他密度大的行星进行了比较，发现在1-6个地球质量之间，包括地球和金星在内的所有密度大的行星都被相同的铁与镁硅酸盐的固定比例很好地描述。到目前为止，还没有质量大于6个地球质量的行星的例子：在这个质量范围内的所有已知行星都具有较低的密度，需要大量的挥发物或H/He气体。我们还约束质量和周期的开普勒-93系统的外伴星的长期径向速度趋势和档案自适应光学图像。随着具有良好约束质量和半径的致密行星样本的继续增长，我们将能够测试本文中考虑的7颗致密行星的固定组成模型是否扩展到1-6颗地球质量行星的全部人口。
2014-12-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
The New Generation Planetary Population Synthesis (NGPPS). III. Warm super-Earths and cold Jupiters: A weak occurrence correlation, but with a strong architecture-composition link
最近的观测结果表明，内部超级地球和外部巨行星的出现率之间存在正相关关系。这些结果提出了一个问题，即这种趋势是否可以用行星形成理论来重现和解释。在这里，我们调查的性质，内部超级地球和外部巨行星，形成根据核心吸积的情况。我们研究这些行星物种之间的相互关系，在合成行星系，并比较它们观察到的系外行星人口。我们调用了行星形成和演化的第三代伯尔尼模型来模拟1000个多行星系统。然后，我们将这些合成系统与观察到的样本进行比较，考虑到扭曲观察到的人口统计数据的检测偏差。在同一个系统中，温暖的超级地球和寒冷的彗星的形成与单独的外观相比有所增强，尽管它比通过观测提出的要弱。我们将这种差异归因于温暖和动态活跃的巨行星，它们经常破坏内部系统，特别是在高金属含量的环境中。一般来说，两种行星类型的联合出现需要起源原行星盘中的中间固体储存器。此外，我们发现不同系统架构中行星的挥发性含量存在差异，并预测高密度超级地球更有可能拥有一个外部巨星。这种相关性可以通过观测来检验。
2020-12-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Do Metal-Rich Stars Make Metal-Rich Planets? New Insights on Giant Planet Formation from Host Star Abundances
巨行星和其宿主恒星的成分之间的关系是理解行星形成的基本兴趣。太阳系巨行星的可见大气层和整体成分都高于太阳系的金属成分。一个关键的问题是，巨型系外行星的金属富集是否与它们的宿主恒星有关。Thorngren等人（2016）表明，在冷（Teq < 1000 K）的巨型系外行星中，重元素总质量随总Mp增加而增加，相对于母星的重元素富集度随总Mp减少。在他们的工作中，主恒星的金属丰度是从文献[Fe/H]测量中得出的。在这里，我们进行了一个更详细和统一的研究，以确定是否不同的主机恒星金属（C，O，Mg，Si，Fe和Ni）与其行星的大量金属丰度相关，使用相关性测试和贝叶斯线性拟合。我们提出了19个冷巨行星系统的新宿主恒星丰度，并将这些与现有的宿主恒星数据相结合，共22个冷巨行星系统（24颗行星）。令人惊讶的是，我们发现恒星金属丰度和行星剩余金属丰度（金属的相对量与预期的行星质量）之间没有明确的相关性，这与形成模型的常见预测相冲突。我们还发现了一个潜在的相关性残留的行星金属和恒星挥发难熔元素的比例。这些结果为未来行星形成的模拟研究提供了巨行星和宿主恒星成分之间有趣的新关系。
2019-11-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planet formation -- observational constraints, physical processes, and compositional patterns
本章综述了行星形成的观测约束、物理机制与组成规律，探讨如何将天文观测与物理过程整合为全球模型，并强调其作为天文学与地质学跨学科桥梁的作用。
2024-04-23 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
From stellar to planetary composition: Galactic chemical evolution of Mg/Si mineralogical ratio
这项工作的主要目标是研究对不同质量行星的形成至关重要的元素比率。我们研究行星同伴的存在和它们的宿主恒星的相对元素丰度之间的潜在相关性。我们使用了大量的FGK型矮星的样本，精确的Mg，Si和Fe的丰度已使用HARPS高分辨率和高质量的数据。对数据的第一次分析表明，低质量行星宿主星显示出较高的[Mg/Si]比，而巨行星宿主星的[Mg/Si]比场星低。然而，我们发现，[Mg/Si]比显着依赖于通过银河系化学演化的金属丰度。除去星系演化的趋势后，只有低质量行星宿主和非宿主之间的[Mg/Si]元素比的差异是显着的。这些结果表明，低质量行星在高[Mg/Si]的恒星周围更普遍。我们的研究结果表明银河系化学演化的重要性，并表明它可能在行星内部结构和组成中发挥重要作用。
2015-08-20 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Magnetic field, chemical composition and line profile variability of the peculiar eclipsing binary star AR Aur
AR Aur是已知唯一包含HgMn恒星的食双星，使其成为详细研究HgMn现象的理想案例。HgMn星是一类化学性质特殊的恒星，人们对它知之甚少，传统上认为它不具有明显的磁场。然而，最近发现的线轮廓变化在一些汞锰恒星，显然是由于表面丰度补丁，使这一信念的问题。在本文中，我们调查的化学丰度，线轮廓的变化，和磁场的初级和次级的AR Aur系统，使用一系列的高分辨率光谱偏振观测。我们发现的主要确实是一个HgMn星，目前最精确的丰度尚未确定这颗星。我们发现这颗伴星是一颗弱的Am星，并且可能仍在主序前。线轮廓的变化，观察到在一系列的线在小学，是由于不均匀的表面分布的一些元素。在对这两颗恒星的任何观测中都没有检测到磁场，两颗恒星的纵向磁场上限都是100 G。相位分辨纵向场测量的建模导致约400 G的任何偶极表面磁场上的3 sigma上限。
2010-05-20 astro-ph.SR
White dwarfs as probes of extrasolar planet compositions and fundamental astrophysics
本文提出利用宜居世界天文台（HWO）的高分辨率紫外光谱能力，通过测量污染白矮星中的重元素来约束系外行星成分，并搜寻强引力场下精细结构常数的变化，要求分辨本领至少60,000、紫外覆盖至900埃。
2025-07-02 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
The hot white dwarf in the peculiar binary nucleus of the planetary nebula EGB6
EGB 6是一个扩展的、暗淡的古老行星状星云（PN），拥有一个神秘的核心。中心恒星（PG 0950 +139）是一颗热的DAOZ型白矮星（WD）。在距离WD 0.166”处发现了一个未解的致密发射结，它被证明是围绕着一颗被尘埃笼罩的低光度恒星。有人认为，伴星周围的尘埃盘和蒸发气体（被热WD光电离）是WD前身星作为渐近巨星分支（AGB）恒星时捕获的风物质形成的盘的残余。在本文中，我们评估热WD，以确定其大气和恒星参数。我们进行了一个模型大气分析的紫外线（UV）和光学光谱。我们发现Teff = 105，000 +/- 5000 K，log g = 7.4 +/- 0.4，太阳氦丰度（He = 0.25 +/- 0.1，质量分数）。我们测量了另外10种物质（C、N、O、F、Si、P、S、Ar、Fe、Ni）的丰度，发现基本上是太阳的丰度值，表明辐射驱动的风质量损失，理论速率为log（dot-M/M_sun/yr）= -11.0（+1.1）（-0.8），阻止了光球中元素的引力分离。WD的质量为M/M_sun = 0.58（+0.12）（-0.04），其AGB后年龄（log（t_evol/yr）= 3.60（+1.26）（-0.09））与PN运动学年龄log（t_PN}/yr）= 4.2一致。此外，我们检查了具有紧凑发射区的类似物体TOL 26（PN G298.0+34.8）的热核的紫外光谱，…
2018-07-31 astro-ph.SR
Common continuum polarization properties: a possible link between proto-planetary nebulae and Type Ia Supernovae progenitors
高度变红的Ia超新星的视线呈现出特殊的连续偏振曲线，向蓝色波长方向增长，在$λ_{max} \lesssim 0.4 μm$处达到峰值，这与任何正常银河系恒星的视线都不一样。我们研究了连续偏振测量的样本的渐近巨星分支（AGB）和后AGB星从文献中，发现一些PPNe的偏振曲线类似于观察到的SNe Ia视线。这些极化曲线是由星周尘埃的散射产生的。我们讨论的相似性和可能性，至少有一些超新星Ia可能会爆炸后AGB阶段的二进制伴侣。此外，我们推测，独特的SNe Ia极化曲线可能提供观测支持的核心退化的祖先模型。
2017-07-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
