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Magnetic induction processes in hot Jupiters, application to KELT-9b

Dietrich, Wieland und Kumar, Sandeep und Poser, Anna Julia und French, Martin und Redmer, Ronald und Nettelmann, Nadine (2022) Magnetic induction processes in hot Jupiters, application to KELT-9b. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 517 (3), Seiten 3113-3125. Oxford University Press. doi: 10.1093/mnras/stac2849. ISSN 0035-8711.

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Offizielle URL: https://academic.oup.com/mnras/article/517/3/3113/6753224

Kurzfassung

The small semimajor axes of hot Jupiters lead to high atmospheric temperatures of up to several thousand Kelvin. Under these conditions, thermally ionized metals provide a rich source of charged particles and thus build up a sizeable electrical conductivity. Subsequent electromagnetic effects, such as the induction of electric currents, Ohmic heating, magnetic drag, or the weakening of zonal winds have thus far been considered mainly in the framework of a linear, steady-state model of induction. For hot Jupiters with an equilibrium temperature Teq > 1500 K, the induction of atmospheric magnetic fields is a runaway process that can only be stopped by non-linear feedback. For example, the back-reaction of the magnetic field on to the flow via the Lorentz force or the occurrence of magnetic instabilities. Moreover, we discuss the possibility of self-excited atmospheric dynamos. Our results suggest that the induced atmospheric magnetic fields and electric currents become independent of the electrical conductivity and the internal field, but instead are limited by the planetary rotation rate and wind speed. As an explicit example, we characterize the induction process for the hottest exoplanet, KELT-9b, by calculating the electrical conductivity along atmospheric P-T profiles for the dayside and nightside. Despite the temperature varying between 3000 and 4500 K, the resulting electrical conductivity attains an elevated value of roughly 1 S m-1 throughout the atmosphere. The induced magnetic fields are predominately horizontal and might reach up to a saturation field strength of 400 mT, exceeding the internal field by two orders of magnitude.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/193074/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Magnetic induction processes in hot Jupiters, application to KELT-9b
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Dietrich, WielandMax Planck Institute for Solar System Research, D-37077 Goettingen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kumar, SandeepCenter for Advanced Systems Understanding (CASUS), D-02826 Gorlitz, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Poser, Anna JuliaUniversität RostockNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
French, MartinInstitut für Physik, Universität Rostock, D-18051 Rostock, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Redmer, RonaldUniversität RostockNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nettelmann, NadineNadine.Nettelmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2022
Erschienen in:Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:517
DOI:10.1093/mnras/stac2849
Seitenbereich:Seiten 3113-3125
Verlag:Oxford University Press
ISSN:0035-8711
Status:veröffentlicht
Stichwörter:magnetic fields; plasmas; planets and satellites: atmospheres; planets and satellites: gaseous planets; Astrophysics - Earth and Planetary Astrophysics
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Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Extrasolare Planeten und Atmosphären
Hinterlegt von: Cabrera Perez, Juan
Hinterlegt am:09 Jan 2023 15:19
Letzte Änderung:28 Jun 2023 13:51

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