天体物理对象的内部电流洛伦兹力加热
地球与行星天体物理
2021-12-08 v1
摘要
天体物理次星体的两种欧姆加热形式受到特别关注：电流在主星与次星之间流动的单极发电机加热；以及由主星时变场引起的磁感应加热。二者在当代太阳系中似乎均未造成显著耗散。但这些讨论忽略了由主星场在次星内部空间变化所产生的加热。这导致完全在次星内部的路径上出现洛伦兹力驱动的电流，并产生相应的欧姆加热。我们考察了驱动此类电流的三种方式，由以下叉乘给出：(1) 次星的方位轨道速度与主星非轴对称场的叉乘；(2) 次星径向速度（由非零偏心率引起）与主星场的叉乘；(3) 次星面外速度（由非零轨道倾角引起）与主星场的叉乘。其中第一种即使对自旋锁定的、轨道偏心率零的次星也起作用，与潮汐耗散形成强烈对比。我们表明，木星的卫星 Io 今天可能通过该机制在其金属核外百米内耗散约 600 GW（很可能多于当前的放射性生热）。若 Io 曾处于 3 个木星半径而非当前的 5.9，其耗散可达 15,000 GW。欧姆耗散提供了一种可在任何太阳系中运作的机制，驱动次星向内迁移，并在到达距主星足够近的距离时必然停止。
引用
@article{arxiv.2111.10738,
title = {Internal-Current Lorentz-Force Heating of Astrophysical Objects},
author = {Christopher F. Chyba and Kevin P. Hand},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.10738},
year = {2021}
}
备注
12 pages, 1 figure; accepted for publication in Astrophysical Journal Letters