赫歇尔空间天文台空间分辨出拥有行星的 M 型星 GJ581 周围的碎屑盘

碎屑盘主要发现于中等质量和太阳质量恒星（光谱型 A-K）周围，而在低质量 M 型恒星周围则较为罕见。作为赫歇尔空间天文台 DEBRIS 计划的一部分，我们利用 70、100 和 160 微米的深度 PACS 图像，空间分辨出了非凡的 M3 型星 GJ581 周围的碎屑盘，该恒星拥有多颗行星。这是继年轻恒星 AU Mic (12 Myr) 周围的碎屑盘之后，第二个在 M 型恒星周围发现的空间分辨碎屑盘。然而，GJ 581 年龄要大得多（2-8 Gyr），且在 ROSAT 数据中表现为 X 射线宁静。我们将盘的轴对称模型拟合到三张 PACS 图像，发现最佳拟合模型对应一个径向范围从 $25\pm12$ AU 延伸至超过 60 AU 的盘。这样一个冷盘让人联想到柯伊伯带，但它环绕着一颗低质量恒星 ($0.3 M_\odot$)，且其尘埃光度分数 $L_\text{dust}/L_*$ 约为 $10^{-4}$，远高于前者。我们分析中得出的盘倾角限制使得行星质量足够小，根据某些动力学模拟可确保系统的长期稳定性。该盘在碰撞主导下产生亚微米级颗粒，由于 GJ581 的低光度和低 X 射线光度，尘埃无法被辐射压或星风压排出系统。我们建议，最近在 G 型恒星中发现的低质量行星与碎屑盘之间的相关性也适用于 M 型恒星。最后，已知的高质量、轨道半径小于 0.3 AU 的行星在恒星年龄尺度上无法对盘产生动力学扰动，这表明在更远距离处存在一颗额外的行星，正在搅动盘以补充尘埃。