Formation of Super-Earths
超级地球是迄今为止已知的最丰富的行星，其特征是大小介于地球和海王星之间，典型的轨道周期小于100天，并且气体包层通常足够大，可以显着影响行星的整体半径。此外，超级地球经常出现在紧密排列的多行星系统中，但这种系统中的共振配置很少见。本章总结了当前的超级地球形成理论。它开始于岩石核的形成和随后的气体包层的吸积。我们跟踪新形成的超级地球的热演化，并讨论其大气质量损失由于磁盘分散，光蒸发，核心冷却和碰撞。最后，我们对观测结果和理论预测进行了比较，强调即使是今天看起来像贫瘠的岩石核心的超级地球也可能是由原始的氢和氦包层形成的，并讨论了未来的一些前进道路。
2018-02-09 astro-ph.EP
Coagulation Calculations of Icy Planet Formation Around 0.1--0.5~\msun\ Stars: Super-Earths From Large Planetestimals
我们研究了围绕0.1-0.5太阳质量恒星运行的2-20天文单位的冰质超地球质量行星的形成机制。一个大的凝聚计算的合奏展示了一个新的形成通道：磁盘组成的大型星子与半径为30-300公里的形成超级地球的时间尺度约为1 Gyr。在其他缺乏气体的圆盘中，在最大的行星达到超地球质量之前，碰撞级联将星子研磨成尘埃。一旦冰质的地球质量行星形成，它们就会以每百万年0.01-1天文单位的速度穿过剩余的星子群。在1000万年到1 Gyr的时间尺度上，这些行星中的许多从5-10 AU到1-2 AU的半长轴迁移通过剩余的星子盘。百分之几的超级地球可能迁移到0.1-0.2 AU的半长轴。当圆盘的初始质量与按中心恒星质量换算的最小质量太阳星云相当时，预测的超级地球频率与观测到的频率相匹配。
2013-11-01 astro-ph.EP
Breeding Super-Earths and Birthing Super-Puffs in Transitional Disks
超级地球（1-4 $R_\oplus$，2-20 $M_\oplus$）带来的谜团是它们不是吸积物：它们的核心质量大到足以引发失控的气体吸积，但不知何故，超级地球吸积的大气层只占其总质量的百分之几。我们证明，如果超级地球形成得晚，这个难题就解决了，因为它们的母体气体盘的最后残余即将清除。这种情况似乎存在微调问题，但我们表明不存在任何问题。周围的气体密度可以跨越许多（高达9）个数量级，超级地球仍然可以在$\sim$ 0.1- 100万年后强劲地出现，大气层重量为100万。超级地球的核心是在气体贫乏的环境中自然孕育的，在那里气体动力学摩擦已经减弱到足以让组成原核合并。在地核组装的时候，气体是如此之少，以至于地核几乎不会因为磁盘扭矩而迁移：超级地球可以在原地形成。这张照片-我们还解决了由超级喷流提出的逆问题：一类不常见的短周期行星，它们的小质量似乎太大了（4-10 $R_\oplus$，2-6 $M_\oplus$）。在$\sim$ 1天文单位之外，星云气体更冷、密度更小，因此不那么不透明，因此超级喷流很容易获得它们的厚大气层作为无尘、快速冷却的世界。与可以在原地形成的超级地球不同，超级喷流迁移到它们目前的轨道;它们预计将形成平均运动共振链的外部链接，并表现出更大的含水量。最后，我们面对观察和逐项剩余的问题。
2015-11-24 astro-ph.EP
Super-Earths: A New Class of Planetary Bodies
超级地球是一类质量从几个地球质量到比天王星略小的行星体，最近在系外行星科学中找到了一个特殊的位置。超级地球比一般的类地行星略大，其物理和动力学特征可能与地球相似，但与类地行星不同，它们相对更容易探测。由于它们的大小，超级地球可以保持适度的大气层，并可能与板块构造动态内部。它们似乎也更常见于低质量恒星周围，那里的宜居带距离较近。本文介绍了超级地球的研究现状，并讨论了这些天体的形成，动力学演化和可能的可居住性的模型。考虑到探测技术的最新进展，还讨论了超级地球的可探测性，并对在低质量恒星的宜居带中探测超级地球的前景进行了评述。
2011-07-29 astro-ph.EP
Optimal Measures for Characterizing Water-rich Super-Earths
超级地球的探测和大气特征是系外行星科学的主要前沿之一。目前，正在进行广泛的努力来探测超地球大气中的分子，特别是H2O。在目前的工作中，我们开发了一套系统的策略来识别和观察潜在的富含H2O的超级地球，这些超级地球提供了使用现有仪器表征其大气的最佳前景。首先，我们提供了分析处方，并讨论了需要考虑的因素，同时规划和解释观测超地球半径和光谱。我们讨论了如何在不同的光谱带通观测约束不同的大气性质的超级地球，包括半径和温度的行星表面以及平均分子质量，化学成分和热剖面的大气。特别是，我们警告说，在某些带通测量的半径可能会引起偏见的内部组成的解释。其次，我们调查的H2O丰富的超地球大气的探测能力，使用HST WFC3摄谱仪作为行星属性和恒星亮度的函数。我们发现，与GJ 1214 b等较冷的行星相比，围绕明亮恒星（如55 Cancri e）运行的高辐射超级地球提供了更好的大气特征候选者，即使后者围绕低质量恒星运行。除了是透射和发射光谱学的更好候选者之外，较热的行星提供了更高的无云大气的可能性，这极大地有助于光谱的观察和解释。最后，我们提出了两个超级地球，GJ 1214 b和55 Cancri e的案例研究，使用现有的数据和模型的内部和大气。
2014-09-15 astro-ph.EP
Unified simulations of planetary formation and atmospheric evolution II: Rapid disk clearing by photoevaporation yields low-mass super-Earth atmospheres
超级地球拥有低质量的H $_2$ /He大气（通常小于10%质量）。然而，超级地球大气层的起源尚未确定。我们研究了在超级地球及其大气形成过程中，光蒸发快速清除盘的作用。我们进行统一的模拟超级地球的形成和大气演变的不断发展的磁盘，考虑光蒸发风和磁驱动的磁盘风。对于行星核的生长模式，我们考虑了两种情况下，行星胚胎生长的卵石吸积和没有。我们的主要发现总结如下。(i)大气吸积的时间跨度缩短了快速磁盘耗散由于光蒸发，这阻止了超级地球的核心吸积大量的大气。(ii)即使在没有卵石吸积的情况下，行星核通过胚胎吸积快速增长，失控气体吸积的开始也会延迟，因为胚胎吸积的隔离质量很小。与快速的磁盘清理一起，可以避免大质量大气的吸积。(iii)在快速的磁盘清理之后，一些高偏心率的胚胎可以留在外轨道上。此后，这些胚胎可能会与超级地球相撞，导致吸积大气的有效撞击侵蚀。因此，我们发现具有低质量H $_2$ /He大气的超级地球是由考虑现实磁盘演化的N体模拟自然产生的。
2020-07-27 astro-ph.EP
Saturns, but not super-Jupiters, occur more frequently in the presence of inner super-Earths
本研究基于California Legacy Survey径向速度样本，发现土星与超级地球的出现率存在4倍的相互增强正相关，而超级木星不存在此现象，揭示了这种伴星关系的质量依赖性。
2025-06-26 astro-ph.EP
The Minimum-Mass Extrasolar Nebula: In-Situ Formation of Close-In Super-Earths
半径R = 2-5 R_Earth，轨道周期P < 100天的近距离超级地球，绕着宇宙中一半以上，甚至可能几乎所有的类太阳恒星运行。我们使用这个无处不在的人口来构建最小质量的太阳系外星云（MMEN），这是太阳组成的固体和气体的星周盘，如果它们在当前位置附近形成并且没有迁移，那么这些行星就会形成。在一系列的信封背面计算中，我们展示了MMEN中的原位形成是如何快速，高效，并且可以重现近距离超级地球的许多观测特性，包括它们的气体-岩石分数。可测试的预测进行了讨论。
2013-03-06 astro-ph.EP
The Super-Earth Opportunity - Search for Habitable Exoplanets in the 2020s
最近在太阳系之外发现了种类惊人的行星，这极大地扩展了寻找可居住世界的空间。开普勒系外行星调查显示，我们星际邻居中的大多数行星都比地球大，比海王星小。这些行星被统称为超级地球和迷你海王星，其中一些行星可能有条件支持液态水海洋，从而支持类似地球的生物，尽管在许多方面与我们自己的星球不同。除了它们的数量丰富之外，超级地球相对较大，因此比真正的地球双胞胎更容易被发现。因此，超级地球代表了一个独特的强大机会，可以在2020 - 2030年及以后发现和探索一系列迷人且可能适合居住的行星。
2019-03-12 astro-ph.EP
A limit on gas accretion onto close-in super-Earth cores from disk accretion
核心吸积模型预测，像超级地球一样大的行星核心会经历失控的气体吸积，成为气体巨星。然而，系外行星普查揭示了超级地球在其宿主恒星附近的普遍存在，这应该避免失控的气体吸积。事实上，凌日行星的质量-半径关系表明，一些距离较近的超级地球拥有H $_2$ /He质量约为0.1-10%的大气层。以前的研究表明，盘气体的性质，如金属丰度和流入/流出循环的盘气体周围的超级地球可以调节积累的H $_2$ /He大气到自己。在本文中，我们提出了一个新的机制，径向质量吸积盘可以限制气体吸积到超地球的核心。最近的磁流体动力学模拟发现，磁驱动的磁盘风可以驱动磁盘表面附近的快速气流。这种快速的气流可能会滑出行星核心，并调节对核心上的吸积气体的气体供应。我们进行了N体模拟的形成超级地球的大气吸积在一个粘性的吸积盘，包括风驱动吸积的影响。我们发现，即使是超级地球的核心，可以避免触发失控的气体吸积，如果流入的磁盘气体的核心是有限的粘性吸积。我们的模型预测，超级地球的H $_2$ /He的大气~ 0.1-10重量%的形式内$\lesssim$ 1 au的中心恒星，而气体巨星出生在外部区域。这一机制可以解释观测到的太阳系以外的巨行星的径向依赖性。
2018-10-02 astro-ph.EP
The Albedos of Kepler's Close-in super-Earths
目前，专注于描述超级地球特征的系外行星研究仅限于那些围绕明亮恒星运行的少数目标，这些目标可以进行详细研究。这封信建议寻找其他途径来探测这类行星的表面和大气特性，已知这类行星在我们的银河系中无处不在。我进行马尔可夫链蒙特卡罗光变曲线分析97开普勒接近$R_P \lesssim 2.0 R_{\oplus}$超级地球候选人的目的是检测他们的掩星在可见光波长。对27个超级地球候选者的亮度温度和开普勒带内的几何曲率进行了约束。一个分层贝叶斯建模方法，然后采用人口水平的反射特性，这些接近超级地球的特征。我发现中位数几何dos $A_g$在开普勒带通范围在0.16和0.30之间，一旦从热辐射净化。这些超级地球的几何半径在统计上大于热彗星，后者的中位数$A_g$在0.06和0.11之间。包括开普勒-10 b在内的一部分天体，表现出明显更大的椭圆弧（$A_g\gtrsim$ 0.4）。我认为，更好地了解行星表面和大气过程的恒星辐射的发生率是解释近距离超级地球观测到的太阳辐射多样性的关键。
2014-05-15 astro-ph.EP
The NASA-UC Eta-Earth Program: III. A Super-Earth orbiting HD 97658 and a Neptune-mass planet orbiting Gl 785
我们报告发现的行星轨道两个明亮的，附近的早期K矮星，HD 97658和Gl 785。这些行星是由开普勒模型的径向速度测量与NASA-UC埃塔-地球巡天的ERAK-HIRES探测到的。HD 97658 b是一颗近距离的超级地球，最小质量Msini = 8.2 +/- 1.2 M_Earth，轨道周期P = 9.494 +/- 0.005 d，轨道符合圆形。Gl 785 b是一颗质量相当于海王星的行星，其质量为21.6 +/- 2.0 M_Earth，轨道偏心率为0.30 +/- 0.09，P = 74.39 +/- 0.12 d。费尔伯恩天文台的T12 0.8米自动测光望远镜的测光观测显示HD 97658在径向速度周期为0.09毫等时的光度常数，支持行星的存在。
2010-11-01 astro-ph.EP
In hot water: effects of temperature-dependent interiors on the radii of water-rich super-Earths
观测技术的进步导致对超级地球质量和半径的测量越来越精确。这种测量被用于内部结构模型，以限制超级地球的内部成分。现在至关重要的是量化各种模型假设对预测半径的影响。特别是，模型经常忽略热效应，这一选择的理由是，一个固体类地行星的热膨胀很小。然而，富水内部的热效应可能是显著的。我们已经系统地探索了热效应在多大程度上可以影响富含水的超级地球的半径在很宽的范围内的质量，地面温度，表面压力和水团分数。我们开发了富水超级地球的温度依赖性内部结构模型，其中包括一个全面的温度依赖性水状态方程。我们发现，热效应诱导其半径的显着变化。例如，对于水质量百分比为10%的超级地球，假设表面压力为100 $\,$ bar，水层中存在绝热温度梯度，则当表面温度从300 K增加到1000 $\,$ K时，半径最多增加0.5 $\,$ R $_\oplus$。在较低的表面压力和/或较高的地面温度下，增加甚至更大，而改变水分数仅产生微小的差异。这些影响与当前的超级地球径向测量误差相当，其可以优于0.1 $\,$ R $_\oplus$。因此，在使用内部结构模型解释超级地球半径时，必须确保考虑到水的热行为。
2016-02-08 astro-ph.EP
The Demographics of Kepler's Earths and super-Earths into the Habitable Zone
了解类太阳恒星的宜居带中是否存在地球大小的行星，对于寻找类似地球的行星至关重要。然而，由于缺乏可靠的开普勒探测到这类行星，许多估计都是从近距离（$2<P_{\mathrm{orb}}<100$天）的人口中得出的，其半径可能在大气质量损失机制的影响下有不同的演变。在这项工作中，我们计算了FGK星（$0.56-1.63\,M_\odot$）的近距离超级地球（$\sim1-2\,R_\oplus$）和次海王星（$\sim2-3.5\,R_\oplus$）的内在发生率作为轨道周期的函数，并找到两个制度的证据：超级地球在短轨道周期更丰富，次海王星在较长的轨道周期更丰富。我们拟合了一个参数模型，在五个人口相等的恒星质量箱，并发现这两个制度之间的过渡轨道周期与恒星质量的规模，如$P_\mathrm{trans} \propto M_*^{1.7\pm0.2}$。这些结果表明，前亚海王星的人口污染了Gyr-old接近超级地球的人口，这表明人口是由大气损失形成的。使用我们的模型来约束长期人口的本质岩石行星，我们估计的发生率$Γ_\oplus = 15^{+6}_{-4}\%$地球大小的宜居带行星，并预测，亚海王星可能是$\sim$的两倍常见的超级地球在宜居带（当归一化的自然对数轨道周期和半径范围内使用）。最后，我们讨论了我们的研究结果的背景下，未来的任务寻找宜居带行星。
2022-09-08 astro-ph.EP
The Formation and Dynamics of Super-Earth Planets
超级地球，比地球稍大，比天王星稍小的天体，在系外行星科学中占有特殊的地位。作为一类新的行星体，这些天体对光谱两端的行星形成模型提出了挑战，并引发了对岩石行星的组成和内部动力学与其质量和半径的大量研究。超级地球比地球大小的行星在G星周围1 AU处相对更容易被发现，因此超级地球已成为全球观测活动的焦点，以寻找可居住的行星。超级地球的质量范围允许这些物体保持适度的大气层，甚至可能是板块构造，如果它们在其宿主恒星的宜居带中保持长期轨道，它们可能是宜居的。鉴于在过去两年中，事实上已经发现了一些可能适合居住的超级地球，因此有必要深入了解这些物体的形成和动力学演化。本文综述了超级地球形成的研究现状，讨论了超级地球形成和动力学演化的不同模型。
2013-06-24 astro-ph.EP
In situ formation of super-Earth/sub-Neptune driven by the planetary rotation
开普勒的观测表明，许多被探测到的行星都是超级地球。它们处于与核心质量（2-20 $M_{\bigoplus}$）重叠的临界质量范围内，这将引发失控的吸积并形成气体巨星。因此，超级地球/次海王星可以通过抑制气体包层的失控增长而形成。我们评估了行星自转在延缓质量增长方面的作用。由旋转引起的离心力将抵消一部分引力并使行星变形。跟踪结构的变化，我们发现在辐射对流边界（RCB）的温度是接近的边界温度。由于旋转降低了对流层和辐射层中的辐射能量密度，RCB将穿透得更深。冷却的光度会降低。在这种条件下，进化时间尺度可能超过盘的寿命（10 Myr），并且在经历额外的质量损失过程后可能形成超级地球/亚海王星。在尘埃大气中，即使较低的角速度也能促进超级地球/亚海王星的形成。因此，我们得出结论，旋转可以减缓行星的冷却，然后促进超级地球/亚海王星的形成。
2021-10-03 astro-ph.EP
Fleeting but not Forgotten: the Imprint of Escaping Hydrogen Atmospheres on Super-Earth Interiors
本研究探讨了超级地球早期氢大气层逃逸对其内部化学组成和密度的持久影响，发现氢被封存导致内生产水并降低体密度，预测结果与观测一致。
2024-05-30 astro-ph.EP
Formation of Super-Earths by Tidally-Forced Turbulence
开普勒观测表明，许多系外行星是超级地球，这给核心吸积情景带来了难题。由于观测到的超级地球处于临界质量范围内，它们将有效地吸积气体并成为气体巨星。理论上，超级地球在地核吸积框架中是罕见的。为了解决这一矛盾，我们提出潮汐强迫湍流扩散可能会影响行星内部的热传输。研究了湍流扩散引起的热反馈。我们发现，潮汐强迫湍流将产生伪绝热区内的辐射区，这推动了辐射对流边界（RCB）向内。这将降低冷却光度并增强开尔文-亥姆霍兹（KH）时标。对于给定的原行星盘（PPD）的寿命，存在一个临界阈值的湍流扩散率，$ν_{\rm critical}$。如果是$ν_{\rm turb}>ν_{\rm critical} $，KH时标比盘的寿命长，行星将成为超级地球而不是气体巨星。我们发现，即使是一个小的湍流扩散值有影响的超级地球的演变。$ν_{\rm critical}$随核心质量增加而增加。我们进一步确定，在最小质量的太阳系外星云（MMEN），$ν_{\rm critical}$增加与半长轴。这可能解释了超级地球常见于内部PPD区域，而气体巨星常见于外部PPD区域的特征。预测的包络质量分数（EMF）与观测结果不完全一致。我们讨论的物理过程，如后期核心组装和质量损失机制，可能是在超级地球形成的操作。
2017-11-02 astro-ph.EP
The Metallicity Dimension of the Super Earth-Cold Jupiter Correlation
本文指出超级地球与冷木星相关性研究中的矛盾源于辛普森悖论，纳入金属丰度后发现二者在富金属类太阳恒星周围显著相关。
2024-03-05 astro-ph.EP
On the Formation of Super-Earths with Implications for the Solar System
我们首先考虑如何在一个原行星盘的湍流水平影响的形成位置，为观测到的近在太阳系外的超级地球。我们发现，一个原行星盘，包括一个死区（低湍流区域）有实质上更多的材料在磁盘的内部部分，可能允许在原位形成。为了使死区在磁盘的整个寿命期间持续，需要活性层表面密度足够小，<100 g/cm^2。通过死区的迁移可能非常缓慢，因此超级地球形成后通过死区向恒星迁移的可能性较小。对于完全湍流盘，没有足够的材料用于原位形成。然而，在这种情况下，超级地球可以在磁盘中更远的地方形成，并在合理的时间尺度上向内迁移。我们认为这两种形成机制在不同的行星系中起作用。这有助于解释观测到的超级地球密度的大范围变化，因为形成位置决定了组成。此外，我们推测超级地球可能在我们的太阳系内部形成，并清除了水星轨道内部区域的物质。如果在最后的气盘吸积过程中气盘足够冷，超级地球可以穿过气盘并落入太阳。虽然满足所有这些要求肯定是可能的，但我们并不指望它们在所有系统中都会出现，这可能解释了为什么太阳系在缺乏超级地球方面有些特殊。
2016-03-26 astro-ph.EP
Toward a Deterministic Model of Planetary Formation VI: Dynamical Interaction and Coagulation of Multiple Rocky Embryos and Super-Earth Systems around Solar Type Stars
视向速度和凌日观测表明，太阳型恒星上的超级地球，其质量和周期可达~20 M_E和几个月，比那些质量为20 M_E的气体巨星更常见。在许多情况下，这些超级地球是多行星系统的成员，它们之间的相互动力学相互作用影响了它们的形成和演化。在本文中，我们修改了现有的数值人口合成方案，以考虑到原行星胚胎的相互作用，其不断发展的出生气盘，以及他们的密切散射和共振相互作用。我们表明，这是可能的一组紧凑的胚胎出现内部的冰线，生长，迁移，并聚集成紧密包装的车队，失速在其宿主恒星附近。在盘气耗尽后，它们经历轨道交叉、近距离散射和巨大撞击，形成多个岩石地球或超级地球，它们在约0.1AU的非共振轨道上运行，偏心率约为0.01 - 0.1。我们认为，大多数周期在几天到几周之间的难熔超级地球可能是通过这个过程形成的。这些超级地球与类海王星冰巨星的不同之处在于它们的紧凑尺寸和缺乏实质性的气体外壳。
2010-06-14 astro-ph.EP
How stellar mass and disc size shape the formation and migration of super-Earths
本研究利用原行星盘和卵石吸积模型模拟行星形成与迁移，发现粘滞加热导致部分超级地球向外迁移并成长为巨行星，从而解释了高质量恒星周围超级地球较少的现象。
2025-09-17 astro-ph.EP
Impact of photoevaporative mass loss on masses and radii of water-rich sub/super-Earths
凌日测光的最新进展为超级地球的内部打开了一扇新的窗口。根据测量的半径和质量，我们可以推断行星的内部成分。最近发现，超级地球的组成多种多样。这种多样性被认为是由挥发性含量的多样性引起的。挥发性成分的稳定性有待检查，因为热的超级地球经历了光蒸发质量损失。虽然有几项研究调查了光蒸发质量损失对氢氦包层的影响，但很少有研究涉及对水蒸气包层的影响。为了获得对未来观测的理论预测，我们还研究了经历了光蒸发质量损失的富水子/超级地球的质量、半径和半长轴之间的关系。我们模拟的内部结构和演变的子/超级地球，包括岩石的核心由水包围，包括质量损失由于恒星XUV驱动的能量有限的流体动力学逃逸。我们发现，光蒸发质量损失有一个显着的影响，热子/超地球的演变。然后，我们推导出阈值行星的质量和半径，低于该行星完全失去其水包层作为初始水含量的函数，并发现有最小的阈值质量和半径。我们约束域中的行星质量，半径和半长轴的参数空间中，子/超级地球永远不会保留水信封在1-10 Gyr。这将为理解近距离低质量行星的起源提供重要信息。然而，目前恒星XUV通量及其加热效率的不确定性使我们无法得出可靠的结论。尽管如此，这似乎是一个强有力的结论，开普勒行星候选者包含大量的岩石亚/超级地球。
2014-01-10 astro-ph.EP
Two planetary systems with transiting Earth-size and super-Earth planets orbiting late-type dwarf stars
我们提出了两个新的行星系周围发现的冷矮星的数据从K2任务。第一个系统在K2-239（EPIC 248545986）中发现，在本工作中表征为M3.0V，并在K2的第14次活动中观察到。它由三颗地球大小的凌日行星组成，半径分别为1.1、1.0和1.1 R地球，轨道周期分别为5.24、7.78和10.1天，接近2：3：4共振。第二个是在K2-240（EPIC 249801827）中发现的，在这项工作中被表征为M0.5V，并在第15次活动中观察到。它由两个过境的超级地球组成，半径为2.0和1.8 R地球，轨道周期为6.03和20.5天。这些行星大气的平衡温度估计在380-600 K之间，透射光谱中的信号幅度估计为约10 ppm。
2018-06-05 astro-ph.EP
Formation and disruption of resonant chains of super-Earths: Secular perturbations from outer eccentric embryos
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交大李政道研究所）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；Department of Physics, Kurume University（久留米大学物理学系）
本研究通过N体模拟、解析公式与轨道计算，揭示外侧偏心星子的长期摄动可瓦解超级地球共振链，解释观测到的轨道周期比分布特征及动力学不稳定性诱因。
2025-11-14 astro-ph.EP
Understanding Super-Earths with MINERVA-Australis at USQ's Mount Kent Observatory
超级地球，质量在5-10个地球之间的行星，是已知的最常见的系外行星类型，但在我们的太阳系中完全没有。因此，它们的详细性质，组成和形成机制知之甚少。美国宇航局的凌日系外行星调查卫星（TESS）将识别数百颗围绕明亮恒星运行的超级地球，这是第一次允许深入描述这些行星。在南昆士兰大学，我们是MINERVA-Australis项目的主持人，该项目完全致力于TESS行星的后续表征和质量测量。我们给出了MINERVA-Australis的最新状态和我们的预期性能。
2018-06-25 astro-ph.EP
Hot super-Earths stripped by their host stars
模拟预测，热的超级地球大小的系外行星可以通过光蒸发剥离它们的外壳，这将使它们本身缺乏这些系外行星。然而，系外行星种群中的这种缺失却逃脱了严格的检测。在这里，我们证明，使用asteroseismology在开普勒任务期间观察到的系外行星和系外行星候选者的样本，虽然有大量的超地球大小的系外行星低入射通量，没有发现高入射通量。我们没有发现任何半径在2.2到3.8地球半径之间的系外行星，其入射通量超过地球上入射通量的650倍。系外行星数量的这种差距可以用挥发性元素的蒸发来解释，因此支持了预测。蒸发造成的热超级地球沙漠的确认将为行星系的模拟增加一个重要的限制，因为它们必须能够重现近距离超级地球的缺乏。
2016-04-18 astro-ph.EP
The NASA-UC Eta-Earth Program: I. A Super-Earth Orbiting HD 7924
我们报告了NASA-UC Eta-Earth计划中发现的第一颗低质量行星，这是一颗围绕K 0矮星HD 7924运行的超级地球。开普勒模型的精确多普勒径向速度揭示了一个行星的最小质量M_Psin i = 9.26 M_地球在一个P = 5.398 d的轨道。根据2001年至2008年的测量数据，该行星被稳健地探测到，估计误报概率小于0.001。使用费尔伯恩天文台的自动测光望远镜进行的测光观测显示HD 7924在径向速度期间的光度常数为0.19毫等，支持行星伴星的存在。在测光极限~0.5毫等以下，没有发现凌日现象，排除了各种成分的凌日行星。HD 7924 b是已知的仅有的八颗M_P sin i < 10 M_地球的行星之一，因此是一个新兴的低质量行星家族的成员，这些行星共同限制了行星形成的理论。
2009-01-28 astro-ph.EP
Detection of Earth-mass and Super-Earth Trojan Planets Using Transit Timing Variation Method
我们已经进行了广泛的研究的可能性，检测地球质量和超级地球特洛伊行星使用凌日定时变化方法与开普勒太空望远镜。我们已经考虑了一个系统组成的过境木星型行星在一个短周期的轨道，并确定了诱导的变化，其过境时间由于地球质量/超级地球特洛伊行星。我们绘制了1：1平均运动共振周围的相空间的大部分，并确定了与其他几个平均运动共振相对应的区域，在这些区域中行星的轨道将是稳定的。我们计算了不同质量和轨道要素值的过境和扰动机构，以及中央恒星的质量，并确定这些对象的轨道配置（其轨道要素和质量的范围）的TTV将在开普勒的行星候选者的过境时间的变化范围内。我们的研究结果表明，在一般情况下，TTV的振幅落在从开普勒的长节奏数据获得的定时精度的可检测范围内，并根据系统的参数，其幅度可能会变得大到几个小时。探测到超级地球特洛伊的可能性更高，它们的轨道稍微偏心，围绕着质量略小于木星的短周期木星型行星。我们提出了我们的研究的细节，并讨论其结果的影响。
2013-07-25 astro-ph.EP
A Distinct Population of Small Planets: Sub-Earths
已知小行星的大小是双峰的，有一个间隙将失去原始大气层的行星（超级地球）和保留原始大气层的行星（迷你海王星）分开。在这里，我们报告的证据，另一个不同的人口规模较小。通过关注围绕GK矮星向内运行16天的行星，并校正观测的完整性，我们发现超级地球的数量在1.4地球半径附近达到峰值，并在低于这个尺寸时消失。相反，一个新的行星群体（亚地球）似乎在小于1个地球半径的大小占主导地位，随着大小的减小而增加。在超短周期行星中也观察到这种模式。超级地球的终结支持了先前的说法，即超级地球和迷你海王星，可能形成于气态原行星盘中的行星，具有狭窄的质量分布。相比之下，次地球可以用幂律质量分布来描述，并可以用类地行星形成理论来解释。因此，我们推测它们是在气体盘消散之后很久才形成的。这些亚地球向更长轨道周期的延伸，目前还看不见，可能是真正的地球类似物。这强烈地激发了新的搜索。
2021-02-19 astro-ph.EP
Formation of planetary systems by pebble accretion and migration: How the radial pebble flux determines a terrestrial-planet or super-Earth growth mode
超级地球被发现在比地球更紧密的轨道上，围绕超过三分之一的主序星运行。有人提出，超级地球是类似的类地行星，通过行星胚胎的相互吸积形成，但在圆盘中比太阳原行星盘密度大得多。相反，我们认为，类地行星和超级地球有两个不同的形成途径，是由光盘的卵石水库。通过数值积分，结合卵石吸积和N-体重力胚胎之间，我们表明，在卵石质量通量的一个因素的差异是足以改变从陆地到超地球生长模式的演变。如果卵石的质量流量很小，那么冰线内的初始胚胎生长缓慢，不会大量迁移，导致当气盘消散时，火星质量胚胎的分布很广。没有气体存在，胚胎变得不稳定，少量的类地行星通过相互碰撞形成。最后的类地行星最多有5个地球质量。相反，如果卵石的质量通量很高，那么冰线内的初始胚胎迅速变得足够大，可以通过气盘迁移。胚胎集中在圆盘的内边缘，通过相互融合加速生长。这导致形成了一个由5到20个地球质量范围内的紧密间隔的超级地球系统，以卵石隔离质量为边界。一般来说，这些超级地球系统在气盘消失后的不稳定性会触发额外的合并事件，并将系统从共振链中驱逐出去。卵石通量--控制着两种生长模式之间的转变--可能受到圆盘中最初的固体储存库的调节，或者受到更遥远的巨行星的存在的调节，这些巨行星可以阻止卵石的径向流动。
2019-02-22 astro-ph.EP
Formation of super-Earths and mini-Neptunes from rings of planetesimals
本研究通过α黏度为4e-3的盘模拟提出，超级地球与迷你海王星分别由雪线内外的星子环经星子和卵石吸积形成，并解释多项系外行星统计特征。
2025-01-06 astro-ph.EP
Formation of planetary systems by pebble accretion and migration: Hot super-Earth systems from breaking compact resonant chains
至少有30%的主序星的行星大小在1到4个地球半径之间，轨道周期小于100天。我们使用N体模拟，包括一个模型的气体辅助卵石吸积和磁盘-行星潮汐相互作用，研究超级地球系统的形成。我们表明，完整的卵石质量库在热超级地球或热海王星（$\lesssim15M_{\oplus}$）和可能成为气态巨行星（$\gtrsim15M_{\oplus}$）的超大质量行星核心之间产生了分歧。在模拟中，中等卵石通量的行星会生长出多个超级地球质量的行星，这些行星会向内迁移，并在圆盘的内缘堆积，形成长长的共振链。我们遵循这些系统的长期动力学演化，并使用观测到的行星对的周期比分布来约束我们的模型。高达$\sim$ 95%的共振链在气盘分散后变得动态不稳定，导致后期碰撞阶段，打破了原始的共振配置。我们的模拟自然匹配的观察时，他们产生的不稳定系统的主要部分（$\gtrsim95\%$）与稳定的共振链（$\lesssim5\%$）的喷洒（Trappist-1系统代表这样的例子）。我们的研究结果表明，超级地球系统是固有的多重（${\rm N\geq2}$）和观察到的单行星凌日过多的结果是相互倾斜激发的行星-行星不稳定性。在模拟中，行星种子最初分布在内部和外部磁盘，接近超级地球（删节）。
2021-04-19 astro-ph.EP
Tidal Heating of Young Super-Earth Atmospheres
短周期的地球到海王星大小的系外行星（超级地球），具有大量的气体包层似乎非常常见。这些气体大气层被认为是起源于行星在最初的几个百万年中嵌入其中的原行星盘。气体从周围星云中吸积的速率取决于气体冷却和辐射其引力能量的能力。在这里，我们证明了恒星和年轻（因此膨胀）行星之间的潮汐相互作用产生的热量可以抑制气体冷却和吸积。定量地，我们发现，增长的超级地球大气停止行星的周期约为10天，提供他们的初始偏心率是0.2的顺序。因此，潮汐加热提供了一个强大而简单的机制，可以同时解释为什么这些行星没有成为气体巨星，并解释靠近恒星的低密度行星的不足，那里的潮汐甚至更强。我们认为，潮汐加热可能是重要的其他因素（如星云的寿命和大气蒸发）在塑造观察到的超级地球人口。
2016-11-16 astro-ph.EP
Inner rocky super-Earth formation: distinguishing the formation pathways in viscously heated and passive discs
超级地球的形成与原行星盘的结构密切相关，原行星盘决定了生长和迁移。在卵石吸积的情况下，行星生长到卵石隔离质量，在那里行星在气体盘上刻出一个小缺口，阻止卵石流量，从而阻止它的增长。卵石隔离质量与圆盘的纵横比成比例，这直接取决于圆盘的结构。我比较了超级地球在粘性加热盘和纯粹由中央恒星加热的盘中的生长与超级地球的观测。这使得超级地球的两种形成途径在内部系统中得以区分。在粘性加热的内盘中，在1百万年内生长的行星达到卵石孤立质量，直接对应于开普勒观测系统的推断质量，这些系统的特征是行星共振或不共振。然而，为了解释开普勒行星的周期比分布-大多数开普勒行星对都不处于平均运动共振配置-这些共振链的一小部分必须被打破。如果行星是在一个粘性加热的圆盘中早期诞生的，那么这些共振链就必须在没有行星合并的情况下被打破。如果超级地球形成较晚或在纯粹的被动盘中形成，卵石孤立质量太小，无法解释开普勒的观测结果，这意味着行星合并对最终的系统结构很重要。因此，共振行星系在气盘阶段就已经经历了合并，所以行星在达到5-10个地球质量后会被困在共振中。在不稳定性主导系统结构的情况下，系统不应该是具有相互倾斜的轨道的平坦的。这意味着未来对具有RV和凌日的行星系的观测可以区分这两种超级地球形成通道。（节略）
2019-08-23 astro-ph.EP
Effects of Self-gravity on Mass-loss of the Post-impact Super-Earths
开普勒的观测显示，大多数系外行星都是超级地球。超级地球的形成通常与大气质量损失有关，这对行星的结构和演化至关重要。巨大撞击所产生的冲击波会加热地球，导致大气层逃逸。我们关注的是自引力是否会改变质量损失的效率。在没有自重的情况下，如果撞击体质量与外壳质量相当，则存在显著的质量损失。辐射-对流边界会因自重而向内移动。随着温度和包层质量的增加，这种情况变得更加突出，从而导致更重的包层。因此，由于包括自重，撞击器质量将增加以促使显著的质量损失。随着包层质量的增加，自重力作用显得尤为重要。
2022-03-23 astro-ph.EP
Do we expect to find the Super-Earths close to the gas giants?
我们研究了嵌入在气体盘中的一对相互作用的行星的演化，考虑了木星质量气体巨星共振捕获超级地球的可能性。首先，我们研究了超级地球在内部轨道上，而气体巨星在外部轨道上的情况。已经发现，类地行星从盘中散射或气体巨星捕获超级地球进入内部3：2或4：3平均运动共振。后一种构型的稳定性取决于行星的初始位置和偏心率的变化。如果超级地球是外部行星，系统的行为就不同了。我们发现，这颗类地行星并没有被捕获在平均运动共振中，而是被困在气态巨行星打开的间隙的外缘。该效应防止了一阶平均运动可重复性的发生。鉴于最近的系外行星发现，这些结果特别有趣，并提供了在不久的将来可以观测到的预测。
2009-11-17 astro-ph.EP
Induction Heating in Super-Earths: A Thermochemical Perspective
Princeton University（普林斯顿大学）；University of Vienna（维也纳大学）；Carnegie Institution for Science（卡内基科学机构）
本文通过构建不同温度与成分下的超级地球地幔电导率剖面，研究感应加热效率，发现高温、高铁含量和高熔融分数会抑制加热，并揭示GJ 486b中感应加热主导热演化而HD 3167b和GJ 357b中作用微弱。
2025-09-29 astro-ph.EP
Exo-Earth/Super-Earth Yield of JWST plus a Starshade External Occulter
我们研究的科学可行性的成像任务，以找到外地球结合詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）与一个遮光罩外部掩星器下一组现实的天体物理假设。我们将系外地球定义为在太阳型恒星的宜居带（HZ）中运行的1到10个地球质量的行星。我们表明，对于依赖于单个图像来检测外地球的调查策略，大约有一半的外地球检测将是假警报。在这里，一个错误的警报是一个错误的识别行星作为一个系外地球。我们考虑两个调查策略，旨在减轻误报问题。首先是要求对每一个潜在的地外行星进行足够数量的探测以测量轨道。当轨道已知时，我们可以确定行星是否在宜居带。通过这种策略，我们发现，当η_Earth = 0.1，0.2和0.3时，发现的系外地球的数量平均为0.9，1.9和2.7。在这里，η_Earth是绕太阳型恒星运行的系外地球的频率。当η_Earth = 0.1时，有约40%的概率发现零个外地球。如果空间天体测量任务已经确定并测量了围绕附近恒星运行的行星的轨道和质量，则可以采用第二种策略。我们发现，与以前的空间为基础的天体测量，从60个附近的恒星的调查，JWST加上外部掩星可以获得轨道解决方案的大多数（70%至80%）的外地球绕这60颗恒星。在没有事先进行天体测量的情况下，系外地球的产额大约是JWST加掩星任务产额的五倍。在先前的天体测量中，对于η_Earth = 0.1的情况，成像任务将发现零个系外地球的概率降低到1%以下。
2010-11-18 astro-ph.EP
Clouds in Super-Earth Atmospheres: Chemical Equilibrium Calculations
最近的研究已经明确证明了云在超级地球大气中的存在（Kreidberg et al. 2014）。在这里，我们提供了一个理论背景下形成的超级地球云，确定冷凝物可能形成的假设下的化学平衡。我们研究了不同体积成分的超级地球大气，这些大气被认为是由固体核心的南极物质放气形成的，遵循Schaefer和Fegley（2010）。我们所研究的超级地球大气层来自于由个别类型的南极陨石组成的行星核心。它们的范围从高度还原到氧化，并且具有太阳下和太阳上的碳氧比（C：O），从而跨越了适合低质量系外行星的大气成分范围。考虑到这些大气的原子组成，我们最小化了超过550种气体和冷凝物的全球吉布斯自由能，以获得350- 3000 K温度范围内大气的分子组成。在我们的计算中，云应该沿着出现凝聚物质的温度-压力边界形成。我们发现，凝结云的组成强烈地依赖于H：O和C：O的比例。对于超级地球原型GJ 1214 b，KCl和ZnS是太阳组成的主要云形成冷凝物，与先前的工作一致（Morley et al. 2013; Miller-Ricci Kempton et al. 2012）。然而，对于氧化性大气，K2 SO 4和ZnO冷凝物是有利的，而对于具有超太阳C：O比率的富碳大气，石墨云出现。对于更热的行星，云是由各种各样的岩石和金属物质形成的。
2016-06-30 astro-ph.EP
Most Super-Earths Have Less Than 3% Water
本研究构建超级地球内部-大气联合模型，结合系外行星观测推断其种群层面总水质量分数1σ上限≲3%，且该上限与原始氢大气和岩浆洋反应产水的机制相符，或指向类地行星水起源的统一途径。
2024-12-16 astro-ph.EP
Detecting the spin-orbit misalignment of the super-Earth 55 Cnc e
我们提出了时间分辨光谱的超地球55 Cnc e使用HARPS-N观测凌日。我们设计了一个经验校正的“颜色效应”影响径向速度残差从开普勒拟合，显着改善其分散相对于HARPS-N管道标准数据减少。使用我们的校正，我们能够检测到迄今为止系外行星最小的罗西特-麦克劳克林异常幅度（~60厘米/秒）。超级地球55 Cnc e也是罗西特-麦克劳克林异常探测到的最小的系外行星。我们测量了天空投影的折射率λ = 72.4（+12.7 -11.5度），这表明行星轨道与恒星赤道相比是倾斜的，高度失调，接近极地。整个巨蟹座55系统可能因为一颗伴星的存在而高度倾斜。
2014-06-26 astro-ph.EP
Making systems of Super Earths by inward migration of planetary embryos
使用N体模拟与行星盘相互作用，我们提出了一种机制，能够形成紧凑的系统，如开普勒11号热超级地球。最近的研究表明，向外迁移是常见的内部辐射盘。然而，我们发现，两个过程自然倾向于向内迁移的平衡。首先，对于质量小于$4\mearth$的行星胚胎来说，共转力矩太弱，无法产生向外的迁移。第二，多个胚胎的系统产生持续的非零偏心率，这抑制了共转扭矩并再次有利于向内迁移。行星胚胎在真实的圆盘中的迁移和吸积自然会在圆盘内边缘附近的共振链中产生超级地球。它们的紧凑结构与观测到的系统相似。
2013-07-10 astro-ph.EP
Chemistry of Silicate Atmospheres of Evaporating Super-Earths
我们模拟了硅酸盐大气在热的无挥发物的超级地球上的形成。我们的计算假设所有的挥发性元素，如H，C，N，S和Cl都已经从行星上消失了。我们发现，大气主要由Na，O2，O和SiO气体组成，以减少丰度的顺序。大气成分可以通过分馏蒸发、云凝结、光电离以及与大气中残留的任何挥发性元素反应而改变。云凝结减少了大气中除Na和K以外的所有元素的丰度。我们推测，像在水星和木卫一周围观察到的大型Na和K云可能围绕着热的超级地球。这些云会比紧密结合的大气层隐藏更大部分的母星，并且可以通过目前可用的方法观察到。
2009-06-05 astro-ph.EP
Mass extinctions and supernova explosions
附近的超新星（SN）爆炸可能对地球上的生命产生负面影响，甚至可能是造成大规模毁灭的原因。大规模灭绝造成地球上许多物种的重大灭绝，正如我们星球的古生物学，古气候和地质记录所记录的那样。根据太阳和超新星之间的距离，必须考虑不同类型的威胁，例如地球上的臭氧消耗，导致暴露于太阳紫外线辐射的增加，或直接暴露于致命的X射线。另一个间接影响是大气层中的宇宙射线引起的云的形成，这导致地球温度下降，造成地球的主要冰川。高强度伽马射线暴（GRB）的发现可能与SNe有关，引发了对地球历史上可能危及生命的事件的进一步讨论。伽玛射线暴撞击地球的概率非常低。然而，不能排除过去地球与GRB和/或SNe的相互作用，甚至可能是过去灭绝事件的原因。
2016-09-09 astro-ph.EP
Chemical Diversity of Super-Earths As a Consequence of Formation
最近对岩石超级地球的观测显示，铁/镁比率或核心与地幔比率的分布明显比我们太阳系的行星更广泛。这项研究旨在了解超级地球种群中有多少化学多样性可以来自行星形成期间的巨大撞击。行星形成模拟直到最近才开始更真实地处理碰撞，试图复制我们太阳系中的行星。我们调查行星形成更普遍的模拟形成的岩石超级地球与不同的初始条件下使用的SyMBA版本，引力N体代码，结合现实的碰撞。我们跟踪每次撞击后成分的最大合理变化。最后一颗行星的Fe/Mg比值范围与太阳系行星相似，但与超级地球数据中的分布不完全匹配。我们只形成了少数几颗铁元素轻微耗尽的行星，这表明其他机制正在发挥作用。最富铁的行星的铁/镁比水星低，并且比开普勒-100b等行星的铁/镁含量低。这表明我们需要进一步研究行星形成，并进一步提高质量和半径测量的精度，以解释这种Fe/Mg分布的极端行星。
2020-02-20 astro-ph.EP
Effects of Outer Giant Planets on In Situ Formation of Inner Super-Earths
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；The College of New Jersey（新泽西学院）；University of Nevada, Las Vegas（内华达大学拉斯维加斯分校）；Missouri State University（密苏里州立大学）
该研究通过N体模拟发现，外巨行星会影响内部超级地球的形成特征，太阳系巨行星使其更紧凑近圆，动力学活跃巨行星使其更偏心宽间距，结合两类系统可匹配超级地球的观测偏心分布。
2026-08-24 astro-ph.EP
Origin and Loss of nebula-captured hydrogen envelopes from "sub"- to "super-Earths" in the habitable zone of Sun-like stars
我们调查的起源和损失的捕获氢信封从原行星之间的“次地球”的机构0.1 $M_{\oplus}$到“超级地球”与5 $M_{\oplus}$在HZ的太阳一样的G星，假设他们的岩石核心已经形成之前的星云消散。我们模拟了在吸积过程中，星云气体在核心周围的引力积累作为原行星光度的函数，并通过求解原行星星云的流体静力学结构方程来计算由此产生的地面温度。根据星云的性质和由此产生的光度，对于0.1- 1 $M_{\oplus}$的行星体，我们得到质量在$\sim 2.5\times 10^{19}$ - $1.5\times 10^{26}$ g之间的氢包层。对于质量在2- 5 $M_{\oplus}$之间的“超级地球”，可以捕获质量在$\sim 7.5\times 10^{23}$ - $1.5\times 10^{28}$ g范围内的氢包层。为了研究这些以氢为主的原大气层的逃逸，我们应用一个流体动力学高层大气模型，并计算由于年轻恒星的高XUV通量加热的损失率。我们的研究结果表明，在大多数星云条件下，“亚地球”和地球质量的行星可以失去其信封的热逃逸期间的第一个$100$万年后，磁盘消散。然而，如果一个星云有一个低的尘埃消耗因子或低的吸积率，导致低的原行星光度，这是可能的，即使是原行星与地球质量的核心可能会保持其氢信封在其整个生命周期。与质量较低的原行星相比，“超级地球”积聚了大量的星云气体，只…
2014-01-13 astro-ph.EP
Ohmic dissipation during the formation of super-Earth
本研究探讨了欧姆耗散对行星热结构和冷却收缩的影响，发现其能延缓气体吸积并中止失控吸积，从而促进超级地球的形成。
2023-06-09 astro-ph.EP
Earths are not Super-Earths, Saturns are not Jupiters: Imprints of pressure-bump planet formation on planetary architectures
本文提出压力凸块行星形成机制可解释观测中低质量行星（地球与超级地球）和巨行星（土星与木星）的质量均匀性二分现象，并预测超级地球倾向形成长链而木星系统终止于双星或三星。
2024-01-11 astro-ph.EP
Reduced gas accretion on super-Earths and ice giants
大部分的巨行星都有气体包层，这些气体包层仅占其总质量预算的10%左右。这样的行星存在于太阳系（天王星，海王星），并经常在短时间内观察到其他恒星（所谓的超级地球）。与这些观察相反，基于流体静力学包层演化的理论计算认为，这种低质量的包层不能维持在超过5个地球质量的核心周围。相反，在名义上的圆盘条件下，这些行星会在原行星盘的寿命内通过失控的气体吸积获得大量的外壳。在这项工作中，我们表明，行星信封不是在流体静力平衡，减缓信封的增长。一系列的三维，全球性的，辐射流体动力学模拟揭示了一个稳定的状态下的气体流动，进入通过极点和退出的光盘中平面。气体在大约10个轨道时间尺度内被推过外壳。在星盘中没有明显的尘埃耗尽的区域，当气流进入内部深处时，大约五个地球质量的核心上的封套吸积可能会停止。堆积的固体在对流内部深处升华，但提供不透明度的小颗粒被困在流动中，不会沉降，这进一步防止了快速的包膜堆积。然而，当核心变得比典型的超级地球更大，超过15个地球质量，并且最好是当盘不透明度低于kappa=1 cm^2/g时，可以达到失控气体吸积的过渡。这些发现为超级地球核心周围典型的低质量包层提供了解释。
2017-08-02 astro-ph.EP
Rocky super-Earths or waterworlds: the interplay of planet migration, pebble accretion and disc evolution
最近的观测发现，在近距离超级地球的尺寸分布中有一个山谷，这被解释为一个路标，表明近距离超级地球的成分大多是岩石。然而，新的模型预测，微行星应该首先在水冰线上形成，这样近距离的行星预计会有大量的水冰成分。在这里，我们通过研究卵石吸积、行星迁移和盘演化之间的相互作用来调查超级地球的水含量。行星的组成取决于它们在整个生长过程中相对于不同凝结锋（冰线）的位置。移徙发挥着关键作用。假设星子开始于水冰线（$r>r_{\rm H_2O}$）或其外部，向内迁移会导致行星离开冰卵石的源区，因此最终的含水量比向外迁移或没有迁移的圆盘低。随着圆盘的演化，水冰线本身向内移动，并在横扫干燥形成的行星时输送水。因此，行星迁移的相对速度和方向以及水冰线的向内漂移是决定行星含水量的核心。如果行星形成开始于水冰线，这意味着热的近距离超级地球（r<0.3 AU），水含量只有几个百分点，是早期气相期间向内行星迁移的路标。另一方面，具有较大水冰含量的热超级地球在水冰线处经历了向外迁移，并且只有在它们的形成完成后才向内迁移，因为它们变得太大而无法包含在向外迁移的区域或共振行星链中。因此，测量热超级地球的水冰含量可能会限制它们的迁移历史。
2019-03-06 astro-ph.EP
Probing the Blow-Off Criteria of Hydrogen-Rich "Super-Earths"
发现了具有膨胀半径和已知质量的“超级地球”，如开普勒-11b-f，GJ 1214 b和55 Cnc e，表明这些系外行星并没有通过大气逃逸过程失去其星云捕获的富含氢的脱气或撞击输送的原大气层。由于大气氢原子的流体动力学吹离是最有效的大气逃逸过程，我们应用一种与时间相关的数值算法，该算法能够求解一维流体方程组的质量，动量，和能量守恒，以研究具有以氢为主的高层大气的“超级地球”通过加热恒星XUV而经历流体动力学膨胀的标准（软X射线和极紫外线）辐射和通过吹离的热逃逸。根据轨道位置，XUV通量，加热效率和行星的平均密度，我们的研究结果表明，所有“超级地球”的上层大气都可以扩展到很大的距离，因此除了开普勒-11c之外，所有这些都经历了由于罗氏瓣溢出造成的大气质量损失。与HD 209458 b等“热行星”相比，所研究的“超级地球”的大气质量损失要低一到两个数量级，因此可以预期这些系外行星在其剩余的寿命中不会失去氢包层。
2012-12-20 astro-ph.EP
Melting and metallization of silica in the cores of gas giants, ice giants and super Earths
在气体巨星、冰巨星和现在发现的质量高达地球质量数倍的类地系外行星的核心所遇到的条件下，硅酸盐的物理状态和性质仍然是未知的。在这里，我们报告的二氧化硅，SiO $_2$，高达4 TPa和约20，000 K的性能的理论预测使用第一性原理分子动力学模拟的基础上密度泛函理论。对于在超级地球和冰巨人中发现的条件，我们表明，二氧化硅仍然是一个不良的电导体高达10兆巴，由于增加的Si-O协调与压力。对于木星和土星的核心，我们发现MgSiO $_3$硅酸盐不仅分解成MgO和SiO $_2$，如以前的研究所示，但这两个阶段可能已经分化，导致一个核心的液体SiO $_2$和固体（Mg，Fe）O。
2014-08-17 astro-ph.EP
