Onde Estão os Mundos de Água? Identificando Exo-mundos de Água Usando Modelos de Formação de Planetas e Evolução Atmosférica

Resumo Modelos de formação de planetas sugerem que os pequenos exoplanetas que migram de além da linha de neve do disco protoplanetário provavelmente contêm núcleos ricos em água e gelo (∼50% da massa), também conhecidos como mundos de água. Enquanto o vale de raio observado dos planetas Kepler é bem explicado pela dicotomia atmosférica dos planetas rochosos, medições precisas da massa e do raio dos planetas em trânsito indicam a existência desses mundos de água. No entanto, observações não podem confirmar as composições do núcleo desses planetas, devido à degenerescência entre a densidade de um planeta rico em água e gelo nu e a densidade média de um planeta rochoso com uma atmosfera fina. Combinamos diferentes modelos de formação da biblioteca Genesis com modelos de escape atmosférico, como fotoevaporação e despojo por impacto, para simular sistemas planetários consistentes com o vale de raio observado. Em seguida, exploramos a possibilidade de mundos de água estarem presentes na amostra atualmente observada, comparando-os com planetas simulados no espaço de massa-raio-período orbital. Descobrimos que os modelos de migração sugerem ≳10% e ≳20% dos planetas nus, ou seja, planetas sem atmosferas primordiais de H/He, serem ricos em água e gelo ao redor de estrelas anfitriãs do tipo G e M, respectivamente, consistente com as distribuições de massa-raio dos planetas observados. No entanto, a maioria dos mundos de água é prevista para estar fora de um período de 10 dias. Uma identificação única de mundos de água por meio de velocidade radial e espectroscopia de transmissão provavelmente terá mais sucesso ao direcionar tais planetas com períodos orbitais mais longos.