The Radius Cliff is a Waterfall: Explaining Sub-Neptune Exoplanets with Steam Worlds
Rattachement africain : us, cl, mx. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.
Le résumé fourni par la source
The demographics of Kepler planets provide a key testbed for models of planet formation and evolution, particularly for explaining the radius valley separating super-Earths and sub-Neptunes. A primordial interpretation based on differences in bulk densities -- where rocky and water-rich planets form via migration pathways -- offers an alternative to atmospheric loss scenarios. Updated interior structure models of water worlds with adiabatic steam atmospheres reproduce the observed valley near $\sim2~R_\oplus$ more accurately. Furthermore, migration models from our Genesis library suggest that these formation pathways can also account for the distinct period distributions of super-Earths and sub-Neptunes, as well as the emergence of the hot Neptune desert. Motivated by this, we develop a Bayesian hierarchical mixture model for close-in Kepler planets ($P<100$ days), combining rocky planets and water worlds without H/He envelopes. The inferred mass distributions of rocky and water-rich planets peak at $\sim2.6~M_\oplus$ and $\sim7~M_\oplus$, respectively, with the water mass fraction of water worlds peaking at $\sim41\%$. Water worlds provide a good representation of the Kepler sub-Neptune population, with the radius cliff emerging as a ``waterfall" -- a sharp decline in their occurrence. However, our mass-radius analysis shows that water worlds alone cannot explain planets with $R \gtrsim 3~R_\oplus$, implying that at least $\sim20\%$ of sub-Neptunes in the sample are enriched in H/He gas.
Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.
Le contrôle bibliographique ouvert
Où se fait cette recherche
-
Ames Research Center pays non établi dans la noticeStructure de recherche
-
Pontificia Universidad Católica de Chile pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
-
Universidad Autónoma de Baja California pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
-
University of California Department of Astronomy and Astrophysics pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
-
Universidad Nacional Autónoma de México pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
-
Instituto de Astrofísica pays non établi dans la noticeStructure de recherche
-
Instituto de Astronomía pays non établi dans la noticeStructure de recherche
Ames Research Center, Pontificia Universidad Católica de Chile et Universidad Autónoma de Baja California, avec 4 autres affiliations.
Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.