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热木星西向热斑的浅水磁流体力学

地球与行星天体物理 2019-02-27 v1

摘要

现已推断出两颗热木星(HJs)——HAT-P-7b 与 CoRoT-2b——存在西向风。此类观测可能是若干物理现象的结果,如云不对称、非同步自转或磁场。对于较热的热木星,磁场是明显的候选机制,尽管实际机理仍知之甚少。本文表明,强环向磁场使行星尺度的赤道磁开尔文波在传播时发生结构剪切,导致西向倾斜涡旋,从而驱动赤道风从其向东的水动力对应物发生反转。利用我们的简化模型,估计 HAT-P-7b 的赤道风将在行星偶极场强度 Bdip,HAT-P-7b6GB_{\text{dip},\text{HAT-P-7b}} \gtrsim 6 \, \mathrm{G} 时发生反转,该结果与三维磁流体力学模拟一致,且低于膨胀热木星的典型表面偶极估计值。同样的分析表明,使 CoRoT-2b 的风反转所需的最小偶极场强度为 Bdip,CoRoT-2b3kGB_{\text{dip},\text{CoRoT-2b}} \gtrsim 3 \, \mathrm{kG},这远超热木星最大表面偶极强度的估计。因此我们得出结论:我们的磁波驱动机制为 HAT-P-7b 上的风反转提供了解释;然而,其他物理现象为 CoRoT-2b 上的风反转提供了更合理的解释。

关键词

引用

@article{arxiv.1902.09683,
  title  = {Shallow-water Magnetohydrodynamics for Westward Hotspots on Hot Jupiters},
  author = {A. W. Hindle and P. J. Bushby and T. M. Rogers},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1902.09683},
  year   = {2019}
}