用于模拟 GJ 436 b 逃逸大气的两流体磁力学模型
地球与行星天体物理
2024-06-21 v2
摘要
传输光谱观测表明，热巨行星和海王星可能拥有由恒星辐射驱动的逃逸大气。诸多模型预测磁场可能对热行星的大气产生显著影响。一般情况下，逃逸大气并非完全电离，磁场仅直接影响其中电离成分的逃逸。鉴于电离成分与中性原子之间的化学反应以及碰撞过程，磁场通过间接影响中性原子的逃逸，从而影响行星大气在传输光谱中的检测信号。在模拟此过程的过程中，我们基于 MHD 代码 PLUTO 开发了基于两流体模型的磁力学多流体模型。作为初始探索，我们研究了磁场对 GJ436 b 逃逸大气中 H 与 H 脱耦合的影响。由于 H 与 H 之间存在强共振相互作用，即使存在强磁场，两者的耦合仍然紧密。当然，我们的工作也表明，在模拟逃逸大气的 MHD 中，将 H 和 H 合并为单一流是合理的假设。然而，我们的仿真结果表明，在磁场的作用下，H 与 H 脱耦合存在显著的区域差异。随着磁场强度的增加，脱耦合程度也随之增大。对于重元素如 O，O 与 H 之间的脱耦合更为显著。我们的发现为未来研究提供了重要见解，帮助理解在磁场作用下，热巨行星和热海王星逃逸大气中重原子脱耦合过程。
引用
@article{arxiv.2406.09802,
title = {Simulating the Escaping Atmosphere of GJ 436 b with Two-fluid Magnetohydrodynamic Models},
author = {Lei Xing and Jianheng Guo and Chuyuan Yang and Dongdong Yan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.09802},
year = {2024}
}