白矮星周围的尘埃盘 I：碎屑盘的起源

相当一部分成熟的FGK恒星拥有冷尘埃盘，其亮度至少比太阳系外黄道光高一个数量级。由于此类尘埃必须得到不断补充，通常认为它们是类似于柯伊伯带天体的残余小天体的碰撞碎片。至少10%的类太阳恒星也拥有气态巨行星。拥有已知气态巨行星或可探测碎屑盘（或两者兼有）的恒星比例似乎随恒星质量增加而增加。在此，我们考察了长周期气态巨行星与残余小天体系统的动力学演化，即当其宿主恒星演化离开主序星、损失质量并在残存白矮星核周围形成行星状星云时的演化。远距离气态巨行星和超公里级小天体的轨道发生绝热膨胀。在最剧烈的AGB星质量损失阶段，亚米级粒子由于强烈恒星风产生的强流体动力学拖曳而向其宿主恒星迁移。在迁移路径上，气态巨行星捕获并清扫亚公里级小天体进入其平均运动共振。这些小天体也获得了适度的偏心率，其大小由摄动行星的质量、恒星质量损失率与速度决定。被清扫的小天体经历破坏性碰撞，导致产生尺寸范围扩展的颗粒。这些颗粒受到的辐射拖曳无法突破行星的共振屏障，它们形成30至150 AU大小的环，能够以FIR连续谱的形式有效再处理恒星辐射。我们将最近在螺旋星云中心白矮星WD 2226-210周围发现的尘埃环鉴定为此类盘的原型，并认为此类环可能很常见。