星-行星相互作用：波结构与翼-翼相互作用

电磁星-行星相互作用（SPI）描述行星通过电磁力与其宿主恒星耦合的现象。Alfvén 波可通过形成 Alfvén 翼建立此种耦合。SPI 带来了太阳系中未知的现象。翼-翼相互作用即为一例，其中两颗行星的 Alfvén 翼合并并发生非线性相互作用。本文聚焦于 SPI 对其他行星与恒星风的影响。首先，我们分析与 SPI 相关的不同波结构。第二部分进而研究翼-翼相互作用。本研究采用磁流体动力学模型描述具多个可能行星的恒星系统。作为示例，我们选取 TRAPPIST-1 及其两颗最内侧行星。我们扩展 PLUTO 代码以模拟大气中性粒子与等离子体离子的碰撞。中性气体云模拟行星并在模拟域中运动。这允许对完全时间依赖的恒星系统进行模拟。我们分析了源于恒星风与 TRAPPIST-1 b 相互作用的波结构。向内传播的波结构为 Alfvén 翼。相互作用向外传播的部分由 Alfvén 翼、慢模波、行星尾迹与慢激波构成。我们量化了外行星处相应波扰动的强度，约为热压、磁压与动压局地背景值的 10% 至 40%。翼-翼相互作用因两行星在会合期间的相对位置而产生，并呈现三个阶段。首先是以 20% 的 Poynting 通量初始非线性增强，接着为 Poynting 通量降低的中间阶段，第三阶段为行星 c 的 Alfvén 翼穿过行星 b 的波结构并伴随 Poynting 通量的再次增强。