A Dichotomy of the Mass-Metallicity Relation of Exoplanetary Atmospheres Demarcated by their Birthplace
Division of Science, National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台科学部）；Graduate Institute for Advanced Studies, SOKENDAI（综合研究大学院大学）；Astrobiology Center（天体生物学中心）；Department of Earth and Planetary Science, The University of Tokyo（东京大学地球行星科学系）；Department of Earth and Planetary Sciences, Institute of Science Tokyo（东京科学大学地球行星科学系）；UTokyo Organization for Planetary Space Science (UTOPS), University of Tokyo（东京大学宇宙行星科学研究组织）；Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen（格罗宁根大学卡普坦天文研究所）
本研究通过砾石吸积形成气态巨行星，发现其质量-金属度关系因形成位置不同而呈现两种截然不同的特征。
2026-01-04 astro-ph.EP
Metallicity of solar-type stars with debris discs and planets
我们附近大约16%的类太阳恒星由于碎片盘而显示出红外过度，其中一小部分已知是行星的宿主。我们的目标是以均匀的方式确定已知碎片盘和行星的恒星样本的金属丰度。我们的分析包括计算的基本恒星参数，通过应用铁离子化平衡条件，几个孤立的Fe I和Fe II线。不同恒星样本的金属丰度分布表明，从既没有碎片盘也没有行星的恒星到拥有巨行星的恒星有一个向更高金属丰度的过渡。有碎片盘的恒星和既没有碎片也没有行星的恒星遵循类似的金属丰度分布，尽管第一个的分布可能会向更高的金属丰度移动。具有碎片盘和行星的恒星与拥有行星的恒星具有相同的金属丰度行为，无论行星是低质量还是气体巨星。在碎片盘和巨行星的情况下，行星通常是冷的，半长轴大于0.1 AU。这些数据还表明，具有碎片盘和冷巨行星的恒星往往具有较低的尘埃光度，并且是已知的较不明亮的碎片盘。我们还发现了尘埃的光度和行星偏心率之间的关系的证据。我们的数据表明，行星的存在，而不是碎片盘，与恒星金属丰度相关。结果证实，核心吸积模型代表了碎片盘和行星形成的合适场景。偏心巨行星产生的动力学不稳定性可以解释在具有碎片盘和行星的恒星上观察到的尘埃光度趋势。
2012-02-28 astro-ph.EP
Absence of a metallicity effect for ultra-short-period planets
超短周期行星（英语：Ultra-short-period planets，USP）是一种新发现的周期短于一天、半径小于2个地球半径的行星。有人提出，USP行星是由于光蒸发或洛希瓣溢出而失去气体包层的热彗星的固体核心。我们通过询问USP行星是否与富含金属的恒星有关来测试这一假设，就像长期以来对热彗星所观察到的那样。我们发现的金属丰度分布的USP行星和热木星主机显着不同（$p = 3\times 10^{-4}$），开普勒恒星的凯克光谱的基础上。显然，USP行星的样本并不是由热彗星的蒸发核心主导的。具有USP行星的恒星的金属丰度分布与具有2- 4 ~ $R_\oplus$的短周期行星的恒星的金属丰度分布是不可区分的。因此，USP行星仍然有可能是以前比海王星小的气态行星的固体核心。
2017-06-21 astro-ph.EP
Tidal Downsizing model. II. Planet-metallicity correlations
核心吸积（CA）是公认的行星形成理论，它要求大质量固体核心的形成是气态巨行星形成的先决条件。观察到的系外行星的金属丰度相关性在CA的背景下令人困惑。虽然气体巨行星优先在富含金属的宿主恒星周围发现，但比海王星小的行星轨道具有广泛的金属丰度。我们提出了另一种解释，这些意见的框架内最近开发的行星形成假说称为潮汐缩小（TD）。我们进行人口综合计算的基础上TD，发现之间的联系的气体巨星和较小的固体核心占主导地位的行星的人口是非线性的，甚至不是单调的。虽然在模拟中形成的气体巨行星在内部几个AU区域遵循与宿主恒星金属丰度的强正相关，但较小的行星则没有。这些较小行星的模拟人口显示，它们的形成效率在太阳金属丰度附近有一个浅峰。这一结果是由以下事实驱动的：在低金属丰度下，固体核心的生长受到金属稀缺的抑制，而在高金属丰度下，核心生长的碎片收缩得太快，缩短了核心的生长时间窗口。最后，模拟的巨型气体行星在大的距离上没有表现出强烈的主恒星金属丰度偏好，这可以解释为什么最著名的直接成像的气体巨行星系统之一HR 8799是金属贫乏的。
2015-02-26 astro-ph.EP
Planet Traps and Planetary Cores: Origins of the Planet-Metallicity Correlation
大质量的系外行星优先在高金属丰度（[Fe/H]）恒星周围观察到，而低质量的系外行星则没有表现出这种效应。这种所谓的行星-金属丰度相关性通常支持这样的观点，即在$r<10$ AU观测到的大多数气体巨星是通过核心吸积过程形成的。我们调查这种现象的起源，使用半解析模型，其中标准的核心吸积发生在行星陷阱中的原恒星盘快速I型移民停止。我们重点研究了三个主要的系外行星群-热彗星，位于$r \simeq 1$ AU的系外彗星和低质量行星。我们表明，使用统计方法，行星金属丰度的相关性，以及在这些模型中再现。我们发现，有特定的过渡金属丰度值[Fe/H] $=-0.2$到$-0.4$，低于低质量人口占主导地位，并在木星人口接管。在所有观测到的金属丰度上，外行星都大大超过了热木星。通过核心吸积形成的低质量行星对金属丰度不敏感，这可能占所观察到的超级地球和热海王星的很大一部分。最后，形成大质量行星的一个控制因素是行星核心的临界质量（$M_{c,crit}$），它控制着失控气体吸积的开始。假设目前的数据在[Fe/H] $>-0.6$上是大致完整的，我们的模型预测类木行星的“平均”临界核心质量最有可能的值是$\braket{M_{c,crit}} \simeq 5 M_{\oplus}$而不是$10 M_{\oplus}$。这意味着，颗粒不透明的增生信封应发挥重要作用，降低$M_{c,crit}$。
2014-08-08 astro-ph.EP
On the functional form of the metallicity-giant planet correlation
人们普遍认为，巨行星的存在强烈依赖于恒星的金属丰度。恒星质量的依赖性也被研究，但这种依赖性似乎不像金属丰度依赖性那么强。然而，即使对于金属丰度，相关性的确切形式也尚未确定。在本文中，我们测试了几个场景描述的巨行星的频率作为其主机参数的函数。我们对两个体积有限的样品（来自CORALIE和HARPS）进行了该测试。通过使用贝叶斯分析，我们定量地比较了不同的情况。我们证实，巨行星的频率确实是金属丰度的函数。然而，有没有一个常数或指数函数与太阳下的恒星的金属丰度之间的统计差异，相反，以前已在文献中所述。对恒星质量的依赖既不能被证实，也不能被抛弃。
2013-02-07 astro-ph.EP
High atmospheric metal enrichment for a Saturn-mass planet
大气金属富集（即，比氦重的元素，也称为“金属丰度”）是巨行星形成的关键诊断。太阳系的巨行星的质量与它们的体金属丰度和大气金属丰度呈反比关系。太阳系外的巨行星也显示出质量和金属丰度之间的反比关系。然而，这种关系有很大的分散性，目前还不知道大气金属丰度与行星质量或整体金属丰度之间的关系。在这里，我们表明，土星质量的系外行星HD 149026 b的大气金属丰度是太阳的59 - 276倍（在1 $σ$），这比土星大气金属丰度的7.5倍太阳在>4 $σ$置信度。这一结果是基于对JWST测量的行星热发射光谱中的CO $_2$和H $_2$ O吸收特征进行建模。HD 149026 b是目前已知金属含量最高的巨行星，估计重元素丰度为66 $\pm$ 2%。我们发现HD 149026 b和太阳系巨行星的大气金属丰度与块体金属丰度的相关性大于与行星质量的相关性。
2023-03-24 astro-ph.EP
CKS VIII: Eccentricities of Kepler Planets and Tentative Evidence of a High Metallicity Preference for Small Eccentric Planets
描述行星轨道结构和形成环境对行星偏心率分布的依赖关系对于理解行星形成至关重要。在这项工作中，我们使用通过开普勒测量的过境持续时间，结合加利福尼亚开普勒巡天和盖亚精确和准确的恒星半径，对过境系外行星进行统计偏心率研究。与以前的工作，其特点是从过境时间的偏心率分布相比，我们的分析受益于高精度的恒星半径（$\sim$ 3%）和大样本的$\sim$ 1000行星。我们观察到，只有一个观察到的过境行星的系统有一个更高的平均偏心率（$\bar{e} \sim 0.21$）比系统多个过境行星（$\bar{e} \sim 0.05$），与以前的研究。我们确认的偏好，高，低偏心率子种群之间的单过境系统。最后，我们提出了新的证据表明，开普勒样本中的高$e$行星优先发现高金属丰度（[Fe/H] $>0$）恒星周围。最后，我们讨论了行星形成理论的影响。
2019-05-12 astro-ph.EP
The metallicity signature of evolved stars with planets
我们确定在一个均匀的方式的金属丰度和个人的丰度的大样本的演化恒星，有和没有已知的行星同伴。我们的方法是基于高分辨率阶梯光谱的分析。金属丰度分布表明，拥有行星的巨恒星并不优先富含金属，其丰度模式与没有已知行星伴星的巨恒星相似。然而，我们已经发现，在这个样本中，金属丰度分布和恒星质量之间有很强的关系。结果表明，具有行星的质量较小的巨星（M < 1.5 Msun）并不富含金属，但是，具有行星的质量较大的（M > 1.5 Msun）、年龄小于2 Gyr的巨星样品的金属丰度要高于没有行星的类似恒星样品。至于其他化学元素，质量域M < 1.5 Msun的有行星和没有行星的巨星显示出类似的丰度模式。然而，质量M > 1.5 Msun的行星和非行星宿主在某些元素的丰度上显示出差异，特别是Na，Co和Ni。此外，我们发现样本的次巨星的行星是金属丰富的显示类似的金属丰度主序星主机。质量域M < 1.5 Msun的巨行星宿主没有金属富集的事实很难解释。鉴于这些恒星与次巨星和主序星的恒星参数相似，低质量巨星缺乏富含金属的特征可以解释为，如果起源于主序星中的污染场景，当恒星完全对流时被抹去。然而，没有物理上的理由说明它应该对质量为M1.5 Msun的巨星起作用< 1.5 Msun but is not observed for giants with M >。
2013-03-14 astro-ph.EP
Planet Mass and Metallicity: The Exoplanets and Solar System Connection
该研究探讨巨行星质量与金属丰度的关系，提出结合外层包层与体密度金属丰度推断的方法，以揭示行星内部金属分层，为未来JWST和Ariel观测提供理论框架。
2024-09-20 astro-ph.EP
Jupiter Analogues Orbit Stars with an Average Metallicity Close to that of the Sun
木星在决定太阳系的结构和形态方面发挥了重要作用。虽然热木星类型的系外行星优先在富含金属的恒星周围形成，但质量，轨道和偏心率与木星（木星类似物）相当的行星形成所需的条件尚不清楚。使用光谱金属丰度，我们表明，恒星托管木星类似物的平均金属丰度接近太阳，相反，他们的热木星和偏心冷木星的同行，其轨道与超太阳金属丰度的恒星。此外，木星类似物的偏心率随着主星金属丰度的增加而增加，这表明行星-行星散射产生高度偏心的冷彗星可能在富含金属的环境中更常见。为了研究这些金属丰度趋势的可能解释，我们将观测结果与数值模拟进行了比较，数值模拟表明，富含金属的恒星通常会形成多个彗星，导致行星与行星的相互作用，因此，无论是偏心冷彗星还是热彗星都普遍存在圆形轨道。虽然这些样本很小，而且金属丰度也有变化，这表明除了金属丰度之外，还有许多过程影响着行星系的形成，但现有的数据表明，木星类似物和地球大小的行星围绕着平均金属丰度接近太阳的恒星形成，而高金属丰度的系统则优先拥有偏心的冷木星或热木星，表明较高金属量的系统可能不利于类似于太阳系的行星系的形成。
2018-02-19 astro-ph.EP
Architectures of Planetary Systems II: Trends with Host Star Mass and Metallicity
The Catholic University of America（天主教大学）；NASA Goddard Space Flight Center（NASA戈达德太空飞行中心）；Center for Research and Exploration in Space Science and Technology, NASA/GSFC（NASA/戈达德太空飞行中心空间科学与技术研究与探索中心）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；University of Michigan（密歇根大学）
本文研究了行星系统架构与宿主恒星质量及金属含量的关系，发现巨行星在低质量低金属含量恒星中较少，同时行星总质量随恒星质量增加，且行星系统质量上限与类星盘稳定性一致。
2026-02-03 astro-ph.EP
Dependence of Planet populations on Stellar Mass and Metallicity: A Pebble Accretion-based Planet Population Synthesis
本研究采用基于卵石吸积的行星种群合成模型，探讨了行星属性与恒星质量及金属丰度的相关性，成功再现了系外行星观测的主要特征并揭示了系统架构的长期演化规律。
2025-03-31 astro-ph.EP
Tidal Downsizing Model. III. Planets from sub-Earths to Brown Dwarfs: structure and metallicity preferences
我们提出的人口综合计算的潮汐缩小（TD）假说的行星形成。我们的模型解决了以下问题：（一）最丰富的行星是超级地球;（二）核心比$\sim 5-15 M_\oplus$更大的是由大质量的大气层包裹;（三）发生的频率密切的气体巨行星与主恒星的金属丰度密切相关;（四）没有这样的相关性被发现亚海王星行星;（五）在巨行星的大质量核心的存在;（vi）气体巨行星的金属含量相对于其宿主恒星而言过多;（vii）这种过多的金属含量随着行星质量的增加而减少;（viii）行星质量函数在$\sim 10-20 M_\oplus$和$\sim 100 M_\oplus$质量之间存在一个深谷。一些观测预测将该模型与核心吸积区分开来：（a）大质量核心的成分总是由岩石而不是冰主导;（b）核心质量函数是平滑的，在$\sim 3 M_\oplus$没有最小值，也没有冰主导的核心;（c）超过10 AU的气体巨星对宿主恒星的金属丰度不敏感;（d）质量大于$\sim 10 M_{\rm Jup}$的天体与金属丰度不相关，甚至不相关。后一种预测与低质量恒星伴星的观测结果一致。TD也可以解释在近距离双星系统中行星的形成。TD模型是一个可行的替代核心吸积情景解释许多特征的观察人口的系外行星。
2015-06-26 astro-ph.EP
The metallicity of giant exoplanets around low-mass stars and how Ariel can help
University of Zurich（苏黎世大学）；Rice University（莱斯大学）；Carnegie Institution for Science（卡内基科学机构）；SRON, Space Research Organisation Netherlands（荷兰空间研究组织）
本研究针对小质量恒星周围巨型系外行星，利用GEMS观测数据结合模型分析其金属丰度，指出需借助JWST和Ariel望远镜的大气测量数据改善简并性，以约束行星形成理论。
2026-09-07 astro-ph.EP
Planets, debris and their host metallicity correlations
最近对碎片盘的观测，相信是由残留的星子组成的，带来了一些惊喜。碎片盘的存在与主恒星的金属丰度无关，可能与气体巨行星的存在反相关。这些观测结果与非常成功的行星形成核心吸积模型的假设和预测相矛盾。在这里，我们探讨预测的替代潮汐缩小（TD）的情况下，行星形成。在TD中，小行星和微行星碎片只有在气体碎片（巨行星的前身）被潮汐破坏时才会形成。我们发现，这些中断是罕见的高金属丰度恒星周围的光盘，但释放更多的碎片，每个中断比他们的低[M/H]类似物。这预示着碎片盘的存在和宿主恒星的[M/H]之间没有简单的关系，正如所观察到的那样。探测到的气体巨星意味着它的前身碎片没有争议，这可能解释了为什么在气体巨星周围发现DD的可能性较小。质量较小的行星应该与DD的存在相关，而亚土星行星（$M_{p} \sim 50 \M_{\oplus}$）与DD的存在相关性应该比亚海王星（$M_{p} \leq 15 \M_{\oplus}$）更强。由于行星系的长期演化和忽略了多碎片效应，这些预测的行星-DD相关在观测中会被冲淡和削弱。最后，虽然目前很难观测到，但M矮星周围的DD应该比太阳型恒星周围的DD更普遍。
2016-05-26 astro-ph.EP
Particle Clumping and Planetesimal Formation Depend Strongly on Metallicity
我们提出了三维数值模拟的粒子聚集和星子形成的原行星盘与不同数量的固体材料。当厘米大小的卵石沉降到中平面时，湍流通过垂直剪切和流动不稳定性发展。我们发现，当卵石与气体柱的密度比为0.01时，大致对应于太阳金属丰度，聚集是弱的，所以卵石密度很少超过气体密度。柱密度比加倍导致结块的急剧增加，特征颗粒密度超过气体密度的十倍，最大密度达到气体密度的几千倍。这是一致的未分层模拟的流不稳定性，显示出强烈的颗粒为主的流动聚集。这些团块很容易在引力作用下收缩成半径为100公里的相互作用的微行星。我们的研究结果表明，主恒星金属丰度和系外行星之间的相关性可能反映了行星形成的早期阶段。我们进一步推测，最初的低金属盘可以在气体扩散阶段的颗粒富集，导致后期爆发的星子形成。
2009-09-11 astro-ph.EP
Changes in the metallicity of gas giant planets due to pebble accretion
我们运行数值模拟来研究气体和尘埃颗粒在嵌入巨大原行星盘中的气体巨行星上的吸积。结果被发现取决于光盘冷却速率，行星质量，晶粒大小和来自行星的辐射反馈。如果辐射冷却是有效的，行星会迅速吸积气体和卵石，打开一个缺口，通常会变成大质量的棕矮星。在冷却效率低下的情况下，气体太热而不能在行星上吸积，但卵石吸积继续，行星迅速向内迁移。来自行星的辐射反馈倾向于抑制气体吸积。我们的模拟预测，金属富集的行星尘埃颗粒吸积与最终的行星质量呈负相关，根据观测到的趋势，推断散装组成的太阳系和太阳系外巨行星。然而，为了解释观测结果，大约30-50%的尘埃质量应该是大颗粒的形式。
2018-02-28 astro-ph.EP
Connecting Giant Planet Atmosphere and Interior Modeling: Constraints on Atmospheric Metal Enrichment
通过光谱分析确定大气特征是现代系外行星科学的一个重要工具，可从内部结构模型提供的背景中获益匪浅。特别是，行星的整体金属丰度$Z_p$为潜在的大气金属丰度设定了上限。在这里，我们构建内部结构模型，以获得$Z_p$和大气金属丰度上限的403个已知的过境巨型系外行星。这些限制足够低，可以有效地为大气模型提供信息。此外，我们认为，比较$Z_p$观察到的大气金属丰度提供了一个有用的措施如何混合金属在行星内。这为了解行星内部提供了一条新的途径。为了帮助在未来的表征新的行星发现，我们推导出分析前的预测大气金属丰度作为行星质量的函数，并评估我们的方法对木星和土星的有效性。我们包括对数线性拟合，用于近似不在我们目录中的行星的金属丰度。
2019-03-05 astro-ph.EP
The California-Kepler Survey. IV. Metal-rich Stars Host a Greater Diversity of Planets
探索恒星的金属丰度与任何相关行星的存在和性质之间的联系，提供了行星形成时期和成熟行星系统之间的观测联系。我们通过分析开普勒目标恒星的金属丰度和发现有凌日行星的恒星子集来探索这种联系。在修正了观测的不完整性之后，我们测量行星的出现率：每100颗恒星中具有给定金属丰度$M$的行星数量。行星的出现与某些（但不是所有）行星的大小和轨道周期的金属丰度相关。对于具有$P = 10-100$日和$R_P = 1.0-1.7~R_E$的温暖的超级地球，行星的出现在金属丰度范围内几乎是恒定的，从$-$ 0.4 dex到+0.4 dex。我们发现每100颗恒星中有20颗温暖的超级地球，无论金属丰度如何。相比之下，温暖的次海王星（$R_P = 1.7-4.0~R_E$）的出现在同一金属丰度区间内翻了一番，从每100颗恒星20到40颗行星。我们将行星的分布建模为$d f \propto 10^{βM} d M$，其中$β$表征任何金属丰度相关性的强度。这种相关性随着轨道周期的减小和行星大小的增加而变陡。对于温暖的超级地球$β= -0.3^{+0.2}_{-0.2}$，而对于热的行星$β= +3.4^{+0.9}_{-0.8}$。原行星盘中的高金属丰度可能会增加最大岩石核心的质量或它们组装的速度，从而增加大于1.7 $R_E$的行星的产生。高金属丰度和短周期行星之间的关联可能反映了盘密度分布，这有助于固体向…
2018-01-21 astro-ph.EP
No correlation between the Transit-Depth Metallicity of Kepler gas giant confirmed and candidates planets: A Bayesian Approach
以前试图研究开普勒气体巨行星的凌日深度和恒星金属丰度之间的相关性，导致了不同的结果。据报道，开普勒（Q1-Q12）气态巨行星候选者与开普勒输入星表（KIC）中的[Fe/H]值和半径估计为5- 20 R $_\odot$之间存在微弱的显著负相关。随着最后一个开普勒目录（Q1-Q17）的发布，我们现在拥有最大的系外行星均匀样本。这使得能够对这种相关性进行可靠的统计分析。在目前的工作中，我们修改这种相关性，贝叶斯框架内，两个大的同质样本：确认和完成。我们扩展了一个层次模型，以考虑所研究的样本中的假阳性。我们的统计分析表明凌日深度与恒星金属丰度之间没有相关性。我们没有发现这种相关性的证据，这一事实将对行星形成理论和巨行星的内部结构产生影响。
2017-03-17 astro-ph.EP
Precise Radial Velocities of Giant Stars VII. Occurrence Rate of Giant Extrasolar Planets as a Function of Mass and Metallicity
我们在12年多的时间里定期地获得了利克天文台373颗G型和K型巨星的径向速度。在15颗巨星周围已经发现了行星，另外还有20颗巨星拥有行星候选者。我们研究了巨星周围的亚恒星伴星的出现率作为恒星质量和金属丰度的函数。我们探测的恒星质量范围从大约1到超过3 M_Sun，这是没有被探索的主序星样品。我们拟合的巨行星的出现率作为恒星质量和金属丰度的函数，高斯分布和指数分布，分别。我们发现了强有力的证据，我们的巨恒星样本的安全行星主机之间的行星金属丰度的相关性，在一个主序星的协议。然而，在我们的行星候选者样本中，行星与金属丰度的相关性是不存在的，这引起了人们的怀疑，即其中很大一部分可能确实不是行星。与Johnson对亚巨星的研究结果一致，在1 - 1.9 M_Sun的恒星质量区间内，巨行星的出现率增加。然而，在恒星质量为1.9 + 0.1/-0.5 M_Sun处有一个极大值，质量大于2.5-3.0 M_Sun时出现率迅速下降。我们没有发现任何行星围绕着质量超过2.7 M_Sun的恒星，尽管在我们的样本中有113颗质量在2.7和5 M_Sun之间的恒星（对应于在恒星质量箱中68.3%的置信度下巨行星出现率< 1.6%）。我们还表明，这一结果是不是一个选择的影响有关的行星探测恒星质量的函数。我们的结论是，巨大的行星形成或向内迁移的抑制周围更高质量的恒星，可能是因为更快的磁盘耗尽加上更长的迁移时间尺…
2014-12-15 astro-ph.EP
Metallicity-Dependent Signatures in the Kepler Planets
利用加州开普勒巡天（CKS）的数据，我们研究了近距离行星的主恒星金属丰度与行星性质的趋势。通过结合CKS调查确定的行星半径间隙的属性的知识，我们能够分别研究行星核心和它们的气体包络的属性。我们的主要发现是，在金属丰度较高的恒星周围，行星的固体核心质量较高，这些更大的核心能够吸积更大的气体包层。此外，对最近报道的在高金属丰度恒星周围短周期内更常见的半径在（2- 6 R地球）范围内的行星的详细研究发现，H/He大气行星的平均主恒星金属丰度在~20天的轨道周期内平稳增加。我们解释的大气光蒸发的背景下的金属丰度增加的位置：较高的金属丰度的恒星很可能拥有较高的大气金属丰度，这增加了冷却的光蒸发流出，降低质量损失率的行星。因此，具有较高金属含量大气层的行星能够在较短的轨道周期内抵抗光蒸发。最后，我们发现在2.8西格玛的证据表明，行星不主机H/He大气层在长时间内更常见于低金属丰度恒星周围。这样的行星很难用最初吸积H/He大气的行星的光蒸发剥离来解释。或者，这群行星可能代表了在气体盘分散后以类似地球的方式形成的行星。
2018-07-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Revealing signatures of planets migrating in protoplanetary discs with ALMA multi-wavelength observations
最近的观测表明，环和间隙在原行星盘中无处不在。这些特征通常被解释为是由于行星的存在;然而，行星迁移对观测到的形态的影响迄今尚未被研究。在这项工作中，我们调查多波长毫米/亚毫米观测是否可以检测到行星迁移的特征，使用二维尘埃流体动力学模拟来模拟迁移行星产生的结构，并在0.85和3毫米合成ALMA连续观测。一个缓慢迁移的行星与行星轨道外的一个光环有关，一颗快速迁移的行星在其轨道内只形成一个光环，而一颗以中等速度迁移的行星只形成一个光环在行星轨道的两侧我们认为，多波长数据可以区分多环产生的迁移行星从其他情况下创建多个环，如多个行星或低粘度光盘。迁移的特征是外环的光谱指数较低，这是由于较大的尘埃颗粒被困在那里。最近的ALMA观测揭示了具有多个环和间隙的原行星盘，我们认为Elias 24是行星在中速区域迁移的最佳候选者。
2019-03-21 astro-ph.EP
Uniform Metallicity Measurements of M Dwarf Planet Hosts Support Metallicity-Dependent Sub-Neptune Formation
McMaster University（麦克马斯特大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；California Institute of Technology（加州理工学院）；San Francisco State University（旧金山州立大学）；Georgia State University（佐治亚州立大学）；RECONS Institute（RECONS研究所）；Flatiron Institute（平顿研究所）
研究通过测量59颗M矮星金属丰度等，结合文献数据，计算行星半径，比较超地球和亚海王星宿主恒星金属丰度分布，发现亚海王星宿主M矮星更富含金属，支持其形成假说。
2026-07-07 astro-ph.EP
An upper boundary in the mass-metallicity plane of exo-Neptunes
随着探测技术的进步，小质量、小尺寸系外行星的数量正在迅速增加。然而，其特征和形成机制尚未完全了解。主恒星的金属丰度是这些过程中的一个关键参数，可以影响这些行星的出现率或物理性质。虽然已经发现了巨行星的频率-金属丰度相关性，但对于较小的行星，这仍然是一个持续的争论。使用公布的157个样本的参数轻于40 Mearth，我们探索海王星和超级地球的质量金属丰度空间。我们表明存在一个最大的质量，增加金属丰度，这也取决于这些行星的周期。这似乎有利于原位形成或替代金属性驱动的迁移机制。它还表明海王星（在10到40米地球之间）的频率像巨行星一样与宿主恒星的金属丰度相关，而超级地球（<10米地球）则没有相关性。
2016-04-28 astro-ph.EP
Zero Age Planetary Orbit of Gas Giant Planets Revisited: Reinforcement of the Link with Stellar Metallicity
在2005年，我们提出了气体巨行星形成的最佳位置之间的关系，在迁移之前，和宿主恒星的金属丰度，基于核心吸积模型和径向轮廓的尘埃表面密度和气体温度。当时，已知的太阳系外行星不到200颗，限制了我们分析的范围。在这里，我们考虑到新发现所允许的扩展统计量，以检验某些前提的有效性。我们比较预测与目前可用的数据和不同的恒星质量范围的结果。我们发现，零年龄行星轨道（ZAPO）假设继续持有后，一个数量级增加发现的行星。特别是，贫金属恒星拥有平均半径明显低于富金属恒星的行星的预测在统计数据中仍然很明显，并且不能用涉及迁移和行星之间引力相互作用的混乱行星形成机制来解释。ZAPO假说预测，在贫金属恒星中，行星是在更靠近其宿主恒星的地方形成的;因此，它们在迁移过程中更经常地被恒星吞没，或者被剥夺了它们的气态行星。贫金属恒星周围的气体巨行星的枯竭数量将是核心吸积模型预测的低形成概率和高破坏概率之间协同作用的结果。
2016-10-05 astro-ph.EP
The Effects of Metallicity, and Grain Growth and Settling on the Early Evolution of Gaseous Protoplanets
由引力不稳定性形成的巨大原行星在星周盘的外部区域经历了准静态收缩的早期阶段，在此期间半径很大，内部温度很低。这些物体不透明的主要来源是尘埃颗粒。我们研究了两个问题，涉及不透明度对3，5和7 MJ行星演化的影响。首先，我们为行星选择了三种不同的总体金属丰度，并简单地相应地缩放不透明度。我们发现，较高的金属性的结果在较慢的收缩作为一个结果，较高的不透明度。研究发现，塌缩前的时间尺度与金属丰度成正比。在这种情况下，由引力不稳定性形成的巨行星的生存被预测更有可能围绕低金属量恒星，因为它们在较短的时间尺度上演化到坍缩到小尺寸的点。但是富含金属的行星，由于收缩时间较长，有最好的机会捕获星子并形成重元素核心。其次，对于相同的三个行星质量和三个不同的总金属丰度值，我们研究了由于颗粒生长和沉降而导致的不透明度降低的影响。当这些过程被包括在内时，前坍缩的时间尺度被发现是1000年的顺序为三个质量，显着短于没有这些影响的时间尺度计算。在这种情况下，时间尺度被发现是相对不敏感的行星质量和组成。然而，行星自转以及气体和尘埃吸积的影响可能会增加时间尺度，但没有包括在计算中。我们发现的短时间尺度将排除金属富集的星子捕获，以及重元素核心的形成，在大范围的行星质量和金属丰度。
2010-10-04 astro-ph.EP
The Metallicities of Stars With and Without Transiting Planets
在系外行星领域的整个历史中，主恒星金属丰度一直被用来推断观测对行星形成的限制。巨行星的金属丰度相关性现在已被广泛接受，但问题仍然是金属丰度相关性是否延伸到小的地球大小的行星。在这里，我们报告了开普勒场中518颗恒星的金属丰度样本，这些恒星没有检测到凌日行星，并将它们的金属丰度分布与拥有小行星（Rp < 1.7 R_Earth）的恒星样本进行了比较。重要的是，使用同一套工具（恒星参数分类工具; SPC）以均匀的方式分析了两种样本。没有发现凌日行星的恒星样品的平均金属丰度为[m/H]_SNTP，矮星= -0.02 +-0.02dex，而有小行星的恒星样品的平均金属丰度为[m/H]_STP = -0.02 +-0.02dex。两个样品的平均金属丰度在不确定性内是不可区分的，并且两个样品Kolmogorov-Smirnov检验产生0.68（0.41 sigma）的p值，表明未能拒绝两个样品从相同母体群体中抽取的零假设。我们的结论是，这里提出的数据的同质分析支持的假设，恒星托管小行星有类似的恒星，没有已知的凌日行星在同一地区的天空中的金属丰度。
2015-07-13 astro-ph.EP
Transit-Depth Metallicity Correlation: A Bayesian Approach
先前有报道称，开普勒Q1-Q12气体巨星候选者的凌日深度与恒星金属丰度之间存在负相关。在目前的工作中，我们重新审视这种相关性，以更好地理解恒星金属丰度在巨行星形成中的作用，特别是，调查的金属丰度对过境深度的影响。我们从累积目录中选择了82颗已确认的巨行星。这是第一个用于研究这种相关性的确认巨行星的大型和均匀样本。这些样本适合进行稳健的统计分析。我们提出了第一个层次贝叶斯线性回归模型来修正这种相关性。使用贝叶斯框架的优点是将测量误差纳入模型中，并量化模型参数的内在分散性和不确定性。我们的统计分析表明，已确认的巨行星的凌日深度与恒星金属丰度之间没有相关性。
2015-09-01 astro-ph.EP
A Metallicity Recipe for Rocky Planets
大小介于地球和海王星之间的行星分为两类：纯岩石天体，其大气层对其大小的贡献可以忽略不计，以及较大的气体包裹行星，拥有大量光学厚的大气层。我们表明，一颗行星是否形成岩石或气体包围取决于其母盘的固体表面密度。岩石芯的组装时间对磁盘固体表面密度很敏感。较低的表面密度产生较小的行星胚胎;要组装一个给定质量的核心，较小的胚胎需要更远的天体之间的合并，因此形成时间呈指数增长。气体吸积模拟产生了一个经验法则，即岩石核心必须至少有2 $M_\oplus$才能从其母星云获得体积显著的大气。在低固体表面密度的盘中，这种质量的核心只有在气体盘消散之后才会出现，因此保持纯粹的岩石。在气盘的寿命内，表面密度越高的气盘越快地孕育出大质量的核心，从而产生被气体包裹的行星。我们测试模型预测对观测，使用行星半径作为观测代理的气体岩石含量和宿主恒星金属丰度作为代理磁盘固体表面密度。理论可以解释富含金属的恒星拥有主要是气体包裹的行星的观察。
2015-08-18 astro-ph.EP
An Increase in Small-planet Occurrence with Metallicity for Late-type Dwarf Stars in the Kepler Field and Its Implications for Planet Formation
虽然巨行星的出现率随着主星金属丰度的增加而迅速上升，但目前还不清楚晚型矮星周围的小行星是否取决于主星的金属丰度。使用开普勒数据发布25行星候选名单及其完整性数据产品，我们探索行星的出现作为开普勒领域的晚型矮星恒星星族的金属丰度的函数。我们发现，行星的出现增加与金属丰度的所有行星半径$R_{\mathrm{p}}$下降到至少$R_{\mathrm{p}}\approx2~R_{\oplus}$和范围内的$2~R_{\oplus}\lesssim R_{\mathrm{p}}\lesssim 5~R_{\oplus}$行星出现尺度与金属丰度线性$Z$。外推我们的结果，我们预测，短周期行星与$R_{\mathrm{p}}\lesssim 2~R_{\oplus}$应该是罕见的早期M矮星与$\mathrm{[M/H]}\lesssim-0.5$或晚M矮星与$\mathrm{[M/H]}\lesssim+0.0$。这种依赖性的行星发生在开普勒领域中观察到的金属量强调需要控制金属量的估计行星发生的晚型矮星，如开普勒的K2扩展和凌日系外行星调查卫星（TESS）的目标。我们证实了理论预期的小行星出现-宿主恒星金属丰度关系是强的低质量恒星比太阳型恒星。我们确定，在开普勒场中晚型矮星周围行星的预期固体质量与它们的原行星盘中形成行星的固体总量相当。我们认为，这种高效率的行星形成有利于小行星吸积卵石吸积作…
2020-09-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
SimAb: A simple, fast and flexible model to assess the effects of planet formation on the atmospheric composition of gas giants
我们提出了一个基本的，快速的，灵活的行星形成模型，称为SimAb（模拟丰度），形成巨行星，并研究其形成后不久的主要大气成分。在SimAb中，我们引入参数来简化行星形成过程中涉及的复杂物理学假设。这种方法使我们能够追踪和了解复杂的物理过程对形成的行星的影响。我们专注于C/O比和行星大气的金属含量作为其组成的指标。我们表明，最初的原行星核心质量并不影响最终的行星大气在我们的模型的背景下组成。初始轨道距离影响C/O比，这是由于在不同轨道距离处气相和固相中的C/O比不同。此外，初始轨道距离加上吸积的星子数量导致行星具有亚太阳或超太阳的金属丰度。此外，C/O比还受尘埃颗粒分数和星子分数的影响。通过尘埃颗粒吸积大部分重元素的行星的C/O比将接近太阳的C/O比，而从盘中的星子吸积大部分重元素的行星的C/O比将最终接近盘中固相的C/O比。结合C/O比和金属丰度，我们可以在超太阳金属丰度行星形成的初始轨道距离上设定一个下限和上限。我们表明，星子是到达超太阳金属丰度行星的主要来源。另一方面，主要吸积尘埃颗粒的行星将显示出更多的太阳成分。在比CO冰线更远的地方开始形成的超太阳金属量行星，其C/O比更接近太阳值。
2021-10-30 astro-ph.EP
Revising the Giant Planet Mass-Metallicity Relation: Deciphering the Formation Sequence of Giant Planets
该研究通过更新的热演化模型量化147颗温暖巨行星的整体重元素含量，修正了巨行星质量-金属丰度关系，揭示其形成序列中气体吸积阶段持续吸积重元素的特征。
2025-09-30 astro-ph.EP
Formation of Planetary Populations I: Metallicity & Envelope Opacity Effects
我们提出了一个全面的机构的模拟形成的系外行星人口，包括行星陷阱的作用，减缓行星迁移。在我们的模型中，我们包括的陷阱是水冰线，磁盘热转换，和死区外缘。我们减少我们的模型参数集为两个物理参数：吸积行星大气层（$κ_{\rm{env}}$）的不透明度和行星吸积的效率后，间隙开放（$f_{\rm{max}}$）的措施。我们执行行星人口合成计算的基础上，最初观察到的分布的主机恒星和磁盘的属性-他们的磁盘质量，寿命和恒星金属丰度。我们发现巨行星形成尺度的频率与盘金属丰度的关系与观测到的类木行星频率-金属丰度关系一致。我们考虑X射线和宇宙射线盘电离模型，其不同的电离率导致不同的死区陷阱的位置。在这两种情况下，类木行星在我们的模型中形成2-3 AU，分布在较小的半径取决于磁盘电离源和设置的信封不透明度。我们发现，较低的值$κ_{\rm{env}}$（0.001-0.002厘米$^2$克$^{-1}$）和X射线盘电离是必要的，以获得热的近0.1 AU，和温暖的0.6 AU以外，在数据中存在的一个功能之间的分离。我们的模型也产生了大量的超级地球，但大多数都在2个天文单位之外。由于我们的模型假设了一个恒定的尘埃与气体的比例，我们建议，径向尘埃演化必须考虑到重现所观察到的超级地球人口。
2018-05-02 astro-ph.EP
How Internal Structure Shapes the Metallicity of Giant Exoplanets
Institut für Astrophysik, Universität Zürich（苏黎世大学天体物理研究所）
研究通过分析不同内部结构对巨行星金属度的影响，发现低质量金属丰富行星主导质量-金属度反相关性，且非绝热模型可提高金属度至35%。
2026-02-04 astro-ph.EP
Metallicity of M dwarfs III. Planet-metallicity and planet-stellar mass correlations of the HARPS GTO M dwarf sample
目标。本工作的目的是利用HARPS GTO M矮星子样方法研究M矮星的行星-金属丰度和行星-恒星质量相关。我们使用一种新的方法，利用HARPS高分辨率光谱的优势，以提高金属丰度的精度，使用以前的光度校准[Fe/H]和有效温度作为起始值。结果在这项工作中，我们使用我们的新的校准（rms = 0.08 dex）来研究我们的样品的行星金属丰度关系。众所周知的巨行星FGKM主机与金属丰度的相关性是存在的。关于海王星和较小的主机没有发现相关性，但有一个提示，与[Fe/H]可能存在反相关性。我们将我们的样本与加州行星调查的晚K和M型矮星样本相结合，以增加我们的统计数据，但没有发现新的趋势。我们用两种不同的方法拟合了我们的样本和组合样本的木星宿主频率直方图的幂律f_p = C10^α[Fe/H]：直接箱拟合和baker-fitting过程。我们得到的C值在0.02 ~ 0.04之间，α值在1.26 ~ 2.94之间。关于恒星质量，发现了与行星的假设相关性，但被发现是探测偏差的结果。
2012-12-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Mass-Metallicity Relation for Giant Planets
近年来，系外行星的发现为研究巨行星的体成分提供了大量新的数据。在这里，我们确定了47颗凌日巨行星（$20 M_\oplus < M < 20 M_{\mathrm{J}}$），它们的恒星日射足够低（$F_* < 2\times10^8\; \text{erg}\; \text{s}^{-1}\; \text{cm}^{-2}$，或大致$T_\text{eff} < 1000$），不受热木星半径膨胀机制的影响。我们计算了一组新的热和结构演化模型，并使用这些模型与47个过境行星的性质（质量，半径，年龄）进行比较，以确定它们的重元素质量。行星重元素质量$M_z$和行星总质量之间存在着明显的相关性，近似为$M_z \propto \sqrt{M}$。这一发现与行星形成的核心吸积模型一致。我们还研究了恒星金属丰度[Fe/H]如何影响行星金属富集，并发现比以前报道的样本量较小的研究更弱的相关性。我们确认行星金属富集相对于母星$Z_{\rm planet}/Z_{\rm star}$和行星质量之间有很强的关系，但在$Z_{\rm planet}/Z_{\rm star}$与行星轨道性质或恒星质量没有关系。许多行星（$>50$ $M_{\oplus}$）的重元素质量都很大，这意味着大量的重元素存在于氢/氦包层中，而不是核心中，因此富含金属的巨行星大气层应该是规则。我们还讨论了一个模型的核心吸积行星…
2016-08-31 astro-ph.EP
Planetary Orbit Eccentricity Trends (POET). I. The Eccentricity-Metallicity Trend for Small Planets Revealed by the LAMOST-Gaia-Kepler Sample
轨道偏心率是行星的基本性质之一，它的分布可以揭示行星形成和演化的历史。在这里，在行星轨道偏心率趋势（称为POET）的一系列工作中，我们研究了行星偏心率的分布及其对恒星/行星性质的依赖性。在本文中，POET系列的第一项工作，我们研究了小行星的偏心率是否以及如何取决于恒星金属丰度（例如，[Fe/H]）。以前对巨行星的研究发现，行星的偏心率与其宿主金属丰度之间存在显著的相关性。然而，这种相关性是否存在于小行星（例如超级地球和次海王星）仍然不清楚。利用LAMOST-Gaia-Kepler大样本，利用凌日持续时间比方法，对单（多）凌日系统中244（286）颗小行星的偏心率分布进行了研究。我们证实了小行星的偏心率随恒星金属丰度的增加而增加的偏心率-金属丰度趋势。有趣的是，在径向速度（RV）样本中也发现了偏心率和金属丰度之间的类似趋势。我们还发现，多个过渡系统的相互倾斜度随着金属丰度的增加而增加，这预示着一个温和的偏心率-金属丰度上升趋势。小行星的偏心率（倾角）与金属丰度的相关性支持了行星形成的核吸积模型，它们可能是行星形成和演化历史中自（或/和外）激发过程的足迹。
2023-03-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
The origin of the high metallicity of close-in giant exoplanets II The nature of the sweet spot for accretion
巨行星的组成反映了它们的形成历史。在行星迁移阶段的星子吸积可能导致重元素进入巨行星。在我们之前的论文（Shibata et al. 2020）中，我们表明行星迁移期间的星子吸积发生在原行星盘的一个相当狭窄的区域，我们称之为“吸积的最佳点”。本文的目标是揭示甜蜜点的性质，并研究甜蜜点在确定气体巨行星组成中的作用。我们通过分析推导出最佳点所需的条件。然后，我们比较推导的方程与数值模拟。我们发现，甜蜜点所需的条件可以表示的比例的气体阻尼时标的小行星轨道和行星迁移时标。如果行星迁移的时间尺度与盘表面气体密度成反比，则最佳点的位置不随盘的演化而改变。被行星吸积的星子的质量取决于被平均运动共振引导的星子的数量。我们的分析表明，数十个地球质量的微行星可以被引导到甜蜜点，而不会发生微行星碰撞。然而，当更多的微行星陷入平均运动共振时，碰撞级联会导致微行星的碎裂。这可能会影响最佳点的位置和行星系中小天体的数量。我们得出结论，气体巨行星的组成取决于行星在形成过程中是否越过了最佳点。限制冷巨行星的金属丰度，预计将在最佳点之外，将揭示理解巨行星中重元素起源的关键信息。
2021-12-23 astro-ph.EP
Astrometry and radial velocities of the planet host M dwarf GJ 317: new trigonometric distance, metallicity and upper limit to the mass of GJ 317b
在卡内基天体测量行星搜索项目的框架内，我们已经获得了M矮星GJ 317所在行星的精确天体测量结果。新的天体测量给出了15.3 pc的距离测定，比以前的估计多65%。由此产生的绝对星等表明它富含金属，质量比以前假设的要大。这一结果加强了高金属丰度与低质量恒星周围气体巨星存在之间的相关性。在15.3秒差距时，候选行星GJ 317 b的最小天体测量振幅为0.3毫弧秒（边缘在轨道上），刚好低于我们的天体测量灵敏度。然而，鉴于相对大量的观测和良好的天体测量精度，贝叶斯蒙特卡罗马尔可夫链分析表明，行星b的质量必须小于99%置信水平的最小质量的两倍，最有可能的值为2.5 Mjup。利克-卡内基行星搜索计划与凯克一起获得的额外RV测量结果证实了另一个非常长周期的行星候选者的存在，周期为20年或更长。尽管这样的天体会在恒星上留下巨大的天体测量摆动，但它的曲率在天体测量中还不明显。鉴于高金属丰度，以及多个系统富含低质量伴星的趋势，该系统很可能在其宜居带中拥有额外的低质量行星，这些行星可以很容易地用最先进的光学和近红外RV测量进行检测。
2011-11-10 astro-ph.EP
Properties and occurrence rates of $Kepler$ exoplanet candidates as a function of host star metallicity from the DR25 catalog
系外行星的出现率与其宿主恒星性质之间的相关性为行星形成过程提供了重要线索。我们研究了观测到的系外行星的性质（半径，质量和轨道周期）作为其宿主恒星金属丰度的函数的依赖性。我们分析了来自最新$Kepler$数据发布DR 25（Q1-Q17）的2800多个$Kepler$候选者的行星半径和轨道周期，并根据$Gaia$ ~ DR 2作为宿主恒星金属丰度的函数（来自Q1-Q17（DR 25）恒星和行星目录）修订了行星半径。通过更大的样本和改进的半径测量，我们能够重新确认文献中以前的结果。我们发现，随着行星半径的增加，主恒星的平均金属丰度增加。我们证明了这一点，首先计算不同半径箱的平均宿主恒星金属丰度，然后通过计算行星半径和宿主恒星金属丰度的函数的发生率来补充这些结果。我们发现一个类似的趋势之间的主恒星金属丰度和行星质量：平均主恒星金属丰度增加，行星质量的增加。然而，对于质量为$> 4.0\, M_\mathrm{J}$的行星，这种趋势正好相反：主恒星的金属丰度随着行星质量的增加而下降。我们进一步研究了主恒星金属丰度和行星轨道周期之间的相关性。我们发现，对于轨道周期小于10天的行星，主恒星的平均金属丰度高于周期大于10天的行星。
2018-09-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Metallicity effect and planet mass function in pebble-based planet formation models
核心吸积模型是行星形成的一个主要场景，在这个模型中，一个巨大的核心首先形成，然后吸积一个气体包层。这个核心是由固体，无论是星子，或卵石的增生形成的。在这个模型中的一个关键约束是，气体的吸积必须在气体盘消散之前进行。经典的小行星吸积方案预测，形成巨行星核心所需的时间远远长于消散圆盘所需的时间。这一困难导致了另一种吸积情景的发展，在这种情景中，核心通过卵石的吸积而生长，卵石要小得多，因此更容易吸积，从而导致更快的形成。本文的目的是比较我们的更新卵石为基础的行星形成模型与观测，特别是研究的金属丰度效应。我们采用Bitsch et al. 2015 a圆盘模型和Bitsch et al. 2015 b卵石模型，并使用人口合成方法将形成的行星与观测结果进行比较。我们发现，保持与Bitsch et al. 2015 b相同的参数，由于卵石通量的计算错误，不会导致行星生长（Bitsch et al. 2017）。事实上，大部分的重元素应该被放入卵石中（Zpeb/Ztot = 0.9），以便使用这种方法形成大质量行星。由此产生的质量函数显示了大量的巨人和缺乏海王星质量的行星，这是丰富的根据观测。为了克服这个问题，我们将行星大气内部结构的计算包括到我们的模型中。这导致了海王星质量行星的形成，但没有可观测到的巨星。降低行星包层的不透明度最终会更好地与观测结果相匹配。我们的结论是，模拟行星大气的内部结构…
2018-08-31 astro-ph.EP
The origin of the high metallicity of close-in giant exoplanets: Combined effect of the resonant and aerodynamic shepherding
背景：最近的研究表明，许多巨大的系外行星与它们的主恒星相比，富含重元素，并且含有几十个地球质量或更多的重元素。这种富集被认为是由形成后期的星子吸积所带来的。然而，先前的动力学模拟表明，行星无法通过原位小行星吸积来收集如此多的重元素。目的：研究一颗向内迁移的巨行星是否能有效地捕获星子，以显著增加其金属性。方法：我们对迁移的巨行星和原行星气体盘中的微行星进行轨道积分，以推断行星吸积的微行星质量。结果：我们发现平均运动共振捕获和空气动力学气体阻力这两个引导过程抑制了迁移行星的平微捕获。然而，放大的天平动允许共振中高度激发的星子逃离共振陷阱并被行星吸积。因此，我们表明，一个迁移的巨行星捕获行星imals与几十个地球质量的总质量，如果行星形成在几十个AU在一个相对巨大的磁盘。我们还发现，在有限的半长轴范围内，星子的捕获是有效的，并且被捕获的星子总质量随着迁移距离的增加而增加。我们的研究结果对于理解巨行星金属丰度和质量之间的关系具有重要意义，因为我们认为它反映了行星的形成位置，或者更准确地说，失控气体吸积发生的位置。我们还认为，所观察到的富含金属的近距离彗星是从它们形成的地方迁移到现在的位置的。
2019-11-06 astro-ph.EP
The frequency of giant planets around metal-poor stars
上下文到目前为止，大约700颗太阳系外行星的发现，导致了关于太阳系外行星的第一次统计。巨行星的存在似乎取决于恒星的金属丰度和质量。例如，它们在富含金属的恒星周围更频繁，金属丰度的行星出现率呈指数级增长。目标。我们分析了两个贫金属恒星（-2.0 \leq [Fe/H] \leq 0.0）的样本，以了解这些天体周围是否真的罕见巨行星。径向速度数据集获得了两个不同的光谱仪（HARPS和HIRES）。这些数据的检测限，表示在最小行星质量和周期，计算。这些产生了行星频率的可靠数字。方法.一般Lomb Scargle（GLS）周期图分析与自举法一起使用，以产生检测限。行星频率是根据金属丰度区间内的二项分布函数计算的。结果几乎所有的热彗星和大部分的巨行星都应该在这些数据中找到。贫金属恒星周围的热闪烁体在一个sigma处的频率低于1.0%。然而，周期长达1800天的巨行星具有更高的$f_p = 2.63^{+2.5}_{-0.8}%$频率。考虑到恒星的不同金属丰度，我们发现，巨行星似乎是非常频繁的$(f_p = 4.48^{+4.04}_{-1.38}%)$周围的恒星[Fe/H] >-0.7，而他们是罕见的恒星[Fe/H] \leq -0.7（\leq 2.36%在一个西格玛）。结论.巨行星的频率确实是金属丰度的一个强函数，即使在低金属丰度的尾部。然而，频率很可能比以前认为的要高。
2012-05-16 astro-ph.EP
No Metallicity Correlation Associated with the Kepler Dichotomy
本研究针对开普勒二分法的外部巨行星成因假设，分析1166个开普勒主序行星宿主星的金属丰度，发现单、多凌日系统金属丰度无显著差异，提出需更多观测约束单凌日系统的巨行星存在情况。
2018-01-29 astro-ph.EP
Metallicity regulates planet formation across all masses
本研究通过总重元素质量分数分析，发现金属丰度不仅调控行星存在，还影响系统多重性与总质量，最重行星优先在富金属环境形成，支持核吸积理论并强调盘化学增丰的核心作用。
2025-10-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Can Close-In Exoplanets form by Pebble Accretion?
本文研究了卵石吸积模型中各参数对1 au内近距离行星生长的影响，发现盘湍流强度对行星生长的影响最大，其次是恒星质量、轨道间距和恒星金属丰度。
2025-04-30 astro-ph.EP
Investigating the Planet-Metallicity Correlation for Hot Jupiters
我们调查了巨大的行星金属丰度的相关性，从近15年的宽场地面调查采取了一组均匀的，公正的217热彗星。我们比较了主恒星的金属丰度场星使用贝桑松星系模型，允许两组之间的金属丰度测量偏移。我们发现热彗星优先围绕富含金属的恒星运行。然而，我们发现热彗星（$β=0.71^{+0.56}_{-0.34}$）的相关性是一致的，虽然稍微弱一些，比其他更长周期的气体巨行星的径向速度调查。这表明，热行星的形成过程可能与其他气体巨行星相似，只是它们的迁移历史不同。
2019-11-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust in Protoplanetary Disks: A Clue as to the Critical Mass of Planetary Cores
原行星盘中的尘埃被认为是行星的组成部分。在核心吸积的情况下，尘埃盘（或金属丰度）的丰度对于形成气体巨星的核心至关重要。本文介绍了近年来我们在金属丰度与行星形成关系方面的研究进展，其中对行星形成频率（PFF）和启动气体吸积的行星核临界质量（$M_{c,crit}$）进行了统计检验。我们专注于三种不同的行星种群，它们在质量半长轴图中对观测到的系外行星很突出：热彗星，人口密集在1 AU左右的系外彗星，以及轨道紧凑的低质量行星。我们发现，由此产生的PFF为两个类木行星的金属丰度呈正相关，而低质量的行星有效地形成了广泛的金属丰度。这与观测到的行星-金属丰度相关性是一致的。通过对$M_{c,crit}$（定义为$<M_{c,crit}>$）的统计平均值的分析，我们发现这种相关性来源于两类木行星的$<M_{c,crit}>$随金属丰度的增加而稳定增加的行为，而小质量行星的$<M_{c,crit}>$的值相当恒定。这种$<M_{c,crit}>$的差异可以定义过渡金属丰度（transition metallicity，TM），高于TM的类木行星比低质量行星获得更大的$<M_{c,crit}>$值，因此气体巨星的形成更有效。我们发现，TM是敏感的重要参数，涉及$M_{c,crit}$。通过与观测结果的比较，我们发现$M_{c,crit}$最可能的值是$\simeq 5M_{\oplus}$，它小于文…
2014-01-30 astro-ph.EP
Planet population synthesis driven by pebble accretion in cluster environments
嵌入在星团中的原行星盘的演化取决于它们嵌入的年龄和恒星密度。年轻的星团和高恒星表面密度通过外部光蒸发和恒星碰撞破坏原行星盘。在这里，我们考虑新形成的星团的背景加热对原行星盘结构的影响，以及它如何影响这些盘中行星的形成。我们的行星形成模型是建立在包括卵石吸积的核心吸积情景之上的。我们合成行星的种群，并与观测结果进行比较。在我们的模拟中的巨行星迁移大的距离，由于快速II型迁移制度引起的高盘粘度（$α=5.4 \times 10^{-3}$）。冷木星（r>1 AU）最好起源于外盘，而热木星（r<0.1 AU）最好形成于内盘。我们发现，气体巨星的形成通过卵石吸积与金属丰度的相关性是一致的，这意味着更多的气体巨星形成在更大的金属丰度。然而，我们的合成人口孤立的恒星主机显着数量的巨行星，即使在低金属量，在矛盾的观察，巨行星最好是发现周围的高金属量的恒星，表明卵石吸积是非常有效的标准卵石吸积框架。另一方面，嵌入星团环境中的恒星周围的盘几乎不会形成任何低金属丰度的巨行星，这些变化源于盘外部温度的升高，这使得行星的核心吸积时间尺度变小。因此，我们得出结论，外盘结构和行星的形成位置决定了巨行星的出现率和冷、热彗星的形成效率。
2017-11-14 astro-ph.EP
Metallicity of the Massive Protoplanets Around HR 8799 If Formed by Gravitational Instability
巨行星的最终组成是由于气体盘中的引力不稳定性而形成的，这取决于它们在“预塌缩”阶段捕获固体物质（微行星）的能力，当它们被拉伸和冷却时，准静态地收缩。坍缩前阶段的持续时间大致与行星质量的平方成反比，因此大质量原行星的坍缩前时间较短，因此捕获星子的机会有限。质量为3、5、7和10木星质量的原行星的有效吸积时间分别为7.82E4、2.62E4、1.17E4和5.67E3年。原行星所能捕获的总质量取决于行星质量、星子大小、原行星与母恒星的径向距离，以及当地固体表面密度。我们考虑三个径向距离，24，38和68 AU，类似于HR 8799系统中行星的径向距离，并估计可以吸积的重元素的质量。我们发现，对于HR 8799系统通常采用的行星质量，行星吸积的重元素量很小，使它们接近恒星的组成。
2009-11-26 astro-ph.EP
A Continuum of Planet Formation Between 1 and 4 Earth Radii
人们早就知道，金属丰度高的恒星比金属丰度低的恒星更有可能拥有巨行星。然而，对主恒星金属丰度和小行星性质之间的联系的研究才刚刚开始。最近有人认为，开普勒发现的具有系外行星候选者的恒星的金属丰度分布为三个不同的系外行星群提供了证据，它们的行星半径边界分别为1.7 R_Earth和3.9 R_Earth。这表明超级地球、迷你海王星和巨行星有三种不同的行星形成途径。然而，正如我通过三个独立的分析所显示的那样，实际上没有证据表明建议的半径边界在1.7 R_Earth。另一方面，更严格的计算表明，行星半径和金属丰度之间的单一连续关系更适合数据。因此，行星半径和金属丰度数据并没有提供小行星的不同类别的证据。这表明，在一个典型的原行星盘中的行星形成过程产生了一个连续的行星大小在1 R_地球和4 R_地球之间。因此，目前可获得的太阳金属量F和G恒星的行星半径和金属量数据没有理由认为原行星盘中的固体物质的数量决定了超级地球或迷你海王星的形成。
2015-01-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
The HARPS search for southern extrasolar planets XXV. Results from the metal-poor sample
寻找不同金属丰度恒星周围的太阳系外行星可能会对行星形成和演化模型提供强有力的约束。在本文中，我们提出了一个HARPS（一个高精度摄谱仪主要致力于获得精确的径向速度）计划的整体结果，以寻找围绕104个贫金属恒星（选择[Fe/H]低于-0.5）的样本运行的行星。径向速度时间序列的每一个明星，并使用几个统计诊断信号搜索。图中显示了有探测到信号的恒星，其中3颗是之前宣布的巨行星，它们分别是HD 171028、HD 181720和HD 190984。几个双星和至少一个案件的相干信号所造成的活动有关的现象。讨论了一颗非常有希望的新的、可能的巨行星绕恒星HD 107094运行，并根据金属性-巨行星相关性对结果进行了分析。我们的结论是，围绕贫金属恒星运行的巨行星的频率可能比以前认为的要高，这可能反映了HARPS调查的更高精度。在我们样本的金属丰度域中，我们还发现行星的频率是恒星金属含量急剧上升的函数的证据，正如在金属丰度较高的恒星中所发现的那样。
2010-11-09 astro-ph.EP
