Fomalhaut debris disc 主导来自原始 Plutos 的证据

debris disc 科学的一个关键挑战在于我们不知道 debris disc 的质量，也不知道最大碎体的尺寸。这是因为现代观测只能探测到直径达到厘米尺度的天体，而更大的行星质子虽占据 disc 质量的主导地位，却难以被探测到。我们必须因此依赖其他论证，如动力学，来间接推断 disc 的质量和碎体的尺寸。本文提出了一种适用于Fomalhaut这类窄带 debris disc 的新方法。我们认为，此类 disc 不能过于庞大，亦不能拥有过大的最大碎体，否则它们将自行散射，导致 disc 远宽于观测到的尺寸。利用 n 体动力学和碰撞理论，我们展示了Fomalhaut disc 的质量不可能主要来自原始 Plutos。相反，如果质量主要来自原始碎体，则其直径应在 $300^{+80}_{-70}$ km ($0.3 \pm 0.1$ RPluto) 和 $5^{+20}_{-4}$ km 之间。此类碎体的每颗质量都不足以超过 Plutos 的 1%。我们的结论对包括引力星体和碰撞阻尼在内的额外物理过程具有鲁棒性。我们的结果为暗示 bright debris disc 的质量主要由小于 Plutos 的天体所主导这一观点提供了独立的动力学支持。