Interplanetary magnetic field orientation and the magnetospheres of close-in exoplanets
Interplanetary magnetic field orientation and the magnetospheres of close-in exoplanets
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行星际磁场方向和近距离系外行星的磁层
DOI：
10.1051/0004-6361/201014802
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发表时间：
2011
影响因子：
6.5
通讯作者：
U. Motschmann
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
E. P. G. Johansson;J. Mueller;U. Motschmann
大量的轨道小于水星的系外行星很可能意味着有系外行星暴露在准平行的恒星风磁场中。星风相互作用的许多一般特征取决于非零垂直行星际磁场分量的存在。然而，对于更近的轨道，垂直分量变得越来越小。由此产生的准平行行星际磁场可能意味着太阳系中未见过的新型磁层和相互作用。我们模拟金星之间的相互作用的超音速恒星风和地球大小的，非磁化的类地行星与电离层，轨道上的太阳一样的星星在0.2 Au。然后通过比较三个模拟运行与不同角度之间的恒星风和行星际磁场的准平行星风相互作用的重要性进行了研究。等离子体模拟代码是一个混合代码，代表离子作为粒子和电子作为一个无质量，电荷中和绝热流体。除了能够观察到超声速星风相互作用的一般特征外，我们还观察到当减小星风与行星际磁场之间的夹角时，下列变化和趋势：1）大部分弓形激波被不稳定的准平行弓形激波所取代; 3）由于行星际磁场线需要连接到几乎反平行的披覆磁场线，产生了第二个侧翼电流片; 4）恒星风深入向阳面电离层;（5）电离层质量损失减少。最后两个趋势的速度似乎在低角度加速。
The abundance of exoplanets with orbits smaller than that of Mercury most likely implies that there are exoplanets exposed to a quasiparallel stellar-wind magnetic field. Many of the generic features of stellar-wind interaction depend on the existence of a non-zero perpendicular interplanetary magnetic field component. However, for closer orbits the perpendicular component becomes smaller and smaller. The resultingquasiparallelinterplanetary magnetic field may imply new types of magnetospheres and interactions not seen in the solar system. We simulate the Venus-like interaction between a supersonic stellar wind and an Earth-sized, unmagnetized terrestrial planet with ionosphere, orbiting a Sun-like star at 0.2 AU. The importance of a quasiparallel stellar-wind interaction is then studied by comparing three simulation runs with different angles between stellar wind direction and interplanetary magnetic field. The plasma simulation code is a hybrid code, representing ions as particles and electrons as a massless, charge-neutralizing adiabatic fluid. Apart from being able to observe generic features of supersonic stellar-wind interaction we observe the following changes and trends when reducing the angle between stellar wind and interplanetary magnetic field 1) that a large part of the bow shock is replaced by an unstable quasiparallel bow shock; 2) weakening magnetic draping and pile-up; 3) the creation of a second, flanking current sheet due to the need for the interplanetary magnetic field lines to connect to almost antiparallel draped field lines; 4) stellar wind reaching deeper into the dayside ionosphere; and 5) a decreasing ionospheric mass loss. The speed of the last two trends seems to accelerate at low angles.
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