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白矮星周围行星碎屑盘的寿命

地球与行星天体物理 2020-06-17 v1 太阳与恒星天体物理

摘要

环绕白矮星的行星盘的寿命是该系统的演化模型中的一个关键输入参数。在此,我们应用纯解析形式体系来估计这些盘的碎屑阶段的寿命,在此之前它们被磨成尘埃或受到白矮星的升华作用。我们计算了三类不同白矮星盘的最大寿命,它们分别形成于:(i)巨分支阶段在2-100 au处外小行星的辐射YORP破碎,(ii)这些小行星在 1.54.5R\sim 1.5-4.5R_{\odot} 处的无辐射自转加速瓦解,以及(iii)小行星或大型行星在约 1.3R1.3R_{\odot} 内的潮汐瓦解。我们将这些最大寿命表示为盘质量与范围、组成星子性质以及偏心和倾角的代表性轨道激发的函数。我们发现,质量高达 102410^{24} kg 的YORP盘寿命足够长,可提供幸存厘米级卵石和米到公里级巨砾的储库,它们可保持完整被扰动至冷却年龄为 up to 10 Gyr 的白矮星。由这些小行星或大型行星的自转或潮汐瓦解形成的碎屑盘可分别在稳态下存活 up to 1 Myr 或 0.01 Myr,尽管大多数潮汐盘会在约1年内离开稳态。我们的结果表明,无尘星子凌星探测是可能的,并将提供特别稳健的演化约束。我们的形式体系可轻易适配于单个系统和未来的发现。

关键词

引用

@article{arxiv.2006.03073,
  title  = {The lifetimes of planetary debris discs around white dwarfs},
  author = {Dimitri Veras and Kevin Heng},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2006.03073},
  year   = {2020}
}

备注

Accepted for publication in MNRAS