热木星上层大气的磁流体动力学模拟

本文展示了包含行星磁场的热木星上层大气的二维模拟。目的是探索磁场对由恒星极紫外辐射电离和加热的大气层的影响，以及这些影响在Ly$\alpha$透射光谱中的印记。模拟是轴对称、等温的，并同时考虑了旋转和方位角平均的恒星潮汐。通过电离平衡假设，将质量密度转换为原子氢密度。先前解析计算中发现的三个区域结构——极地死区、中纬度风区和赤道死区——得到了确认。对于与木星相当的磁场，由磁场约束并与行星共转的赤道死区贡献了至少一半的凌星信号。对于更强的磁场，中纬度风区逃逸的气体对凌星深度的贡献小于赤道死区。将模拟计算出的透射光谱与HD 209458b和HD 189733b的HST STIS和ACS数据进行了比较，并找到了与数据一致的模型参数范围。本文的核心结果是：当氢电离层受磁场主导时，对于偶极磁场$B_0 > 10\ {\rm G}$，凌星深度随磁场强度显著增加。因此，除了热能与引力结合能之比等标准量外，凌星深度对磁场强度也很敏感。