Radiative Transfer Along Rays in Curved Spacetimes
弯曲时空中的辐射转移对于理解高能天体物理现象和在强场极限下检验广义相对论变得越来越重要。辐射转移方程在物理上等价于玻尔兹曼方程,后者具有协变的优点。我们表明,通过一个明智的选择相空间的基础上,它通常是可能的,使玻尔兹曼方程中的动量导数消失沿任意(包括非测地线)的路径,从而减少了沿射线的辐射转移的问题,在坐标空间中的路径积分。
2005-11-17 astro-ph
Analytical solution of the radiative transfer equation for polarized light
介绍了一种新的偏振辐射传输形式。在类Minkowski空间中,Stokes参数是四向量,最引人注目的是,辐射转移方程(RTE)在Poincare(加变换)群下是一个无穷小变换.提出了一种将传递方程作为这一组有限元的方法。
1999-09-14 astro-ph
Benchmark problems for wavelength dependent continuum radiative transfer
在验证复杂的数值代码时,通常的做法是将结果与通过其他方法获得的可靠解进行比较。这项工作提供了这样的解决方案的波长依赖的尘埃辐射转移问题。我们定义了一组球面几何中的基准问题,并通过三个辐射转移代码来解决它们,这些代码实现了不同的数值方案。尘埃温度和出射光谱的结果符合优于0.1%,可以作为基准解决方案的尘埃辐射转移程序的验证。
1997-05-20 astro-ph
The DIRTY Model. I. Monte Carlo Radiative Transfer Through Dust
本文提出了DIRTY辐射转移模型,并给出了相应的模型。该模型使用蒙特卡罗技术计算来自任意分布的恒星通过任意分布的尘埃的光子的偏振辐射转移。粉尘的再排放与粉尘的吸收和散射是自洽的,包括所有三个重要的排放途径:平衡热排放、非平衡热排放和芳香特征排放。用于辐射转移的算法允许从任何观察方向观察的模型系统的外观的有效计算。本文提出了一种计算蒙特卡罗辐射转移模型输出量不确定度上限的简单方法。
2000-11-30 astro-ph
Monte Carlo radiative transfer in SPH density fields
我们结合蒙特卡罗辐射转移代码与SPH代码,使-假设热平衡-我们可以计算尘埃温度场,光谱能量分布,和等照度图,为个人的时间框架产生的SPH模拟。在大尺度上,辐射转移单元(RT单元)是从SPH代码构建的树结构中借用的,并被选择为使它们的大小--从而计算出的温度场的分辨率--与密度场的分辨率相当。我们将这些立方体RT单元统称为“全局网格”。该代码进行了测试,发现处理外部照明灰尘配置非常好。然而,当有嵌入式离散源,即恒星,这些产生非常陡峭的局部温度梯度,只能适当地建模,如果-在紧邻,并集中在,每个嵌入式恒星-我们补充全球网格与“星网格”的紧密间隔的同心RT细胞。
2005-05-13 astro-ph
SPHRAY: A Smoothed Particle Hydrodynamics Ray Tracer for Radiative Transfer
我们介绍SPHRAY,一个光滑粒子流体动力学(SPH)射线示踪剂,旨在解决三维,时间相关的,辐射转移(RT)方程的任意密度场。SPHRAY的SPH特性使得单独的流体动力学和重力求解器的结合非常自然。SPHRAY依赖于蒙特卡罗(MC)射线追踪方案,该方案不将SPH粒子内插到网格上,而是直接通过SPH内核进行积分。给定初始条件和电离辐射源的描述,该代码将计算每个SPH粒子的非平衡电离态(HI,HII,HeI,HeII,HeIII,e)和温度(内能/熵)。辐射源可以包括点状物体、漫射复合辐射和来自计算体积外部的背景场。MC光线跟踪实现允许快速引入新的物理学,并且是并行化友好的。从计算机图形应用程序中获取的快速轴对齐边界框(AABB)测试允许加速光线跟踪组件。我们提出了SPHRAY中使用的算法,并通过执行Iliev等人最近的辐射转移比较项目中详细介绍的所有测试问题来验证代码。SPHRAY和示例SPH密度字段的Fortran 90源代码可在配套网站(www.sphray.org)上获得。
2008-02-26 astro-ph
An implicit method for radiative transfer with the diffusion approximation in SPH
本文介绍了一种求解SPH中辐射转移的隐式方法。采用扩散近似,水动力计算采用全三维SPH程序。代替理想气体的能量状态方程,在能量计算中考虑了各种能量状态和氢分子的解离,以更现实地确定温度和压力。为了测试隐式代码,我们已经进行了非等温崩溃模拟的中心凝聚云,并比较了我们的结果与MB93有限差分计算进行。这两种完全不同的数值计算方法所得到的结果吻合得很好。
2006-02-06 astro-ph
Three Dimensional Radiative Transfer
辐射转移(RT)效应在星系际介质的热历史中起着至关重要的作用。在这里,我讨论了最近的进展,介绍RT宇宙流体力学的数值方法的发展。这些方法也可以很容易地应用于星际和银河系尺度上的时间相关问题。
2000-05-09 astro-ph
Radiative Transfer Effects during Photoheating of the Intergalactic Medium
星系际介质再电离后的热历史在很大程度上取决于光加热。在这里,我们证明,忽略辐射转移效应的光加热率计算大大低估了再电离期间和之后的能量输入。辐射转移效应的忽略导致IGM的温度过低的一个因素后HeII再电离。我们简要地讨论了IGM的吸收特性和重子在浅势阱中的分布的影响。
1999-03-06 astro-ph
Fast multilevel radiative transfer
最近在数值辐射转移领域的绝大多数进展依赖于近似算子方法,在天体物理学中更好地称为加速λ迭代(ALI)。因此,Trujillo和Fabiani Benzero(1995)在辐射转移领域很自然地引入了一类在收敛速度方面更优越的迭代格式,如Gauss-Seidel和逐次超松弛方法;它对非LTE二能级原子的情况进行了彻底的描述。在下文中,我们详细描述了当在一维几何中用多级原子模型处理非LTE非偏振辐射传输时,这些方法可以如何被推广。
2006-07-04 astro-ph
Parallelization Strategies for ALI Radiative Transfer in Moving Media
我们描述的方法,我们已经用来并行化我们的球对称特殊相对论短特性一般辐射转移程序PHOENIX。我们描述了一些可能的并行化策略,并说明了为什么他们会效率低下。我们讨论了多个并行化策略技术,我们已经通过。我们简要地讨论推广这些策略,以充分的3-D(空间)辐射转移代码。
2002-07-01 astro-ph
Time Dependent Monte Carlo Radiative Transfer Calculations For 3-Dimensional Supernova Spectra, Lightcurves, and Polarization
我们讨论了快速膨胀的超新星大气中三维时间相关的辐射转移问题的蒙特卡罗方法。SEDONA程序是用来计算非球面超新星模型的光变曲线、光谱和偏振的。从超新星喷出物的自由膨胀开始,SEDONA自洽地解决了辐射转移问题,包括对放射性衰变产生的伽马射线转移的详细处理,以及温度结构的辐射平衡解。线荧光过程也可以直接处理。在辐射转移计算中不需要调整自由参数,从而提供了多维流体动力学爆炸模型和观测之间的直接联系。我们描述了在SEDONA中应用的计算技术,并通过与现有计算的比较来验证代码。我们发现,收敛的Monte Carlo方法是快速和稳定的,即使是复杂的多维配置。我们还研究了几个常用的近似在超新星转移的准确性,即平稳近似和二能级原子膨胀不透明度形式主义。
2006-06-06 astro-ph
Four Numerical Approaches for Solving the Radiative Transfer Equation in Magnetized White-Dwarf Atmospheres
本文比较了四种不同的方法来计算磁化恒星大气的辐射转移,并将它们应用于磁白矮星的情况。所有方法在数值上都足够稳定,可以确定磁场结构,但可以区分更快、更简单的方法和复杂但更耗时的方法。
2003-02-04 astro-ph
An Approach to Neutrino Radiative Transfer in Supernova Simulations
中微子在核心坍缩超新星的能量学中占主导地位,并被认为在推动爆炸中发挥重要作用。空间多维中微子辐射转移代码的开发是Terascale超新星计划的关键部分,该计划是一项旨在通过超级计算机模拟了解超新星爆炸机制的多年努力。我将描述我们为这个应用开发的广义相对论辐射转移的保守公式,以及我们在并行代码中实现的算法。
2004-04-20 astro-ph
Fully Threaded Transport Engine: New Method for Multi-Scale Radiative Transfer
本文提出了一种新的计算任意高角分辨率的全螺纹网格三维辐射转移的快速方法。该方法使用完全细胞为基础的离散化,是理想的适合于扩散背景辐射的问题,经常遇到的宇宙学和恒星形成模型。我们发现,准确的星系际Ly-alpha吸收线的统计研究需要的顺序几百个角离散元素,即使没有辐射反馈的模型,从恒星形成星系。
2005-05-09 astro-ph
Radiative transfer in protoplanetary disks
我们提出了一个新的三维连续辐射转移程序,MCFOST,基于蒙特卡罗方法。通过与Pascucci等人以前测试的五种不同的辐射转移代码进行比较,测试了代码的可靠性和效率,2004年,使用2D磁盘配置。当测试对相同的磁盘配置,没有显着差异,发现之间的温度和SED计算MCFOST和与其他代码。计算值完全在由其他代码计算的值的范围内。代码之间的差异很小,很少超过10%,通常要小得多。
2006-04-04 astro-ph
Radiative instabilities in simulations of spherically symmetric supernova blast waves
球对称超新星遗迹冷却区的高分辨率模拟显示出强烈的辐射不稳定性。这种不稳定性的存在取决于激波速度,它会导致激波速度的大幅波动。如果激波速度处于不稳定范围内,则波动几乎在辐射阶段开始后立即开始(在壳层形成时);它们持续到激波速度减慢到小于约130 km/s。我们发现,激波速度波动的混响波内的残留物相比,那些由于不稳定性是很小的。此外,我们发现(在平面平行模拟),平流从外部介质的不均匀性不干扰定性性质的不稳定性驱动的波动。大振幅的不均匀性可能会改变冲击波速度波动的相位,但不会显著降低其振幅。
1997-05-30 astro-ph
A Grey Radiative Transfer Procedure For Gamma-ray Transfer in Supernovae
超新星中的伽马射线传输,为了在喷出物中的能量沉积,可以相当准确地近似为使用平均不透明度的频率积分(灰色)辐射转移,如斯沃茨,萨瑟兰和哈克尼斯(SSH)所示。在SSH的灰色辐射转移程序(未优化)的平均不透明度是一个纯粹的吸收不透明度,它是一个常数,除了通常弱的组成依赖。在本文中,我们提出了一个变化的SSH程序,它使用多个平均不透明度的吸收和散射组件。每一级康普顿散射都有一个平均不透明度。局域态(LS)近似允许散射伽马射线场的伽马射线传输的解析解。不可否认,LS近似是粗糙的,但散射场对能量沉积的重要性总是较小的。我们称之为LS灰辐射转移过程或简称LS过程。对于标准Ia型超新星(SNIa)模型,γ射线能量沉积的不确定度估计为10%或更小,本文所用的LS程序代码可向作者索取。为了完整性和便于参考,我们在本文中包括一个重要的超新星的伽马射线不透明度的审查,适当的平均不透明度处方的讨论,并讨论所产生的误差忽略时间相关的和非静态的辐射转移的影响。
1998-11-23 astro-ph
Adaptive Ray Tracing for Radiative Transfer around Point Sources
本文提出了一种新的自适应射线追踪方法来求解流体动力学模拟中点源周围的辐射转移方程。角分辨率适应于局部流体动力学分辨率,因此可用于自适应网格以及自适应光滑粒子流体动力学模拟。递归创建光线确保了实现的简单性。一旦射线被投射,则使用四叉树显著地加快了求解时间相关的辐射转移所需的多个径向积分。简化有利于一个辐射源的方法进行了简要讨论。该方法易于推广应用于加速蒙特卡罗辐射转移技术。总之,一个接近最佳使用的长特性,其实施方面和其他方法的比较。
2001-11-01 astro-ph
Radiative transfer problem in dusty galaxies: a program suite
我们提出了一个程序套件的辐射转移问题的解决方案,在轴对称的尘埃星系盘,主要用于分光光度分析的恒星星族通过积分和微分测光。该解决方案是使用一个2D射线跟踪算法在一个离散的波长集,强调仔细处理星际尘埃颗粒的光散射的影响。该程序已经过全面测试,其性能和精度与目前用于天体物理辐射转移的其他代码相当或更好。该程序的源代码和示例模型文件可在http://www.astro.lt/~dima/gfe/上获得。
2007-01-25 astro-ph
NLTE Radiative Transfer and Model Atmospheres of Hot Stars
我们描述了我们的方法来构建线覆盖的NLTE模型大气的热恒星。我们采用了加速λ迭代和使用统计方法来处理金属线覆盖。
2002-08-15 astro-ph
We use a probabilistic method to compute the propagation of an ionization front corresponding to the re-ionization of the intergalactic medium in a LCDM cosmology, including both hydrogen and helium. The effects of radiative transfer substantially boost the temperature of the ionized gas over the case of uniform re-ionization. The resulting temperature-density relation of the ionized gas is both non-monotonic and multiple-valued, reflecting the non-local character of radiative transfer and suggesting that a single polytropic relation between local gas density and temperatue is a poor descripti…
2003-12-19 astro-ph
Radiative Transfer in Spiral Galaxies
螺旋星系内部的尘埃消光会影响我们对它们结构和形态的理解,以及我们对背景中遥远宇宙的感知。通过比较观测到的尘埃螺旋在光学和辐射转移模型中的表现,可以研究恒星和尘埃成分的内在性质。被吸收的星光再辐射尘埃在FIR/亚毫米。因此,在长波长的观测允许把进一步的约束的尘埃分布的属性。我提出了我们的蒙特卡罗模拟尘埃消光和排放在银河系磁盘,讨论的基本成分和限制,并比较它们与其他解决方案的辐射转移在文献中。我回顾了目前的图片尘埃盘出现的辐射转移的研究。
2003-09-16 astro-ph
Ultraviolet Dust Grain Properties in Starburst Galaxies: Evidence from Radiative Transfer Modeling and Local Group Extinction Curves
本文总结了星暴星系中尘埃粒子紫外特性的证据。对星暴星系的观测清楚地表明,2175 A特征很弱或不存在。这可能是由于辐射转移效应(混合尘埃和恒星)或由于尘埃颗粒不具有这种特征。球形DIRTY辐射转移模型暗示这不是辐射转移效应,但其他具有圆盘/凸起几何形状的辐射转移模型发现了可能是辐射转移效应的情况。最近对麦哲伦云和银河系的消光曲线的研究表明,传统的关于小麦哲伦云中没有2175 A特征的低金属丰度的解释可能是不正确的。SMC有一个具有2175 A特征的视线,而银河系的视线没有这个特征。此外,在麦哲伦星云和银河系中发现2175 A特征很弱或不存在的地方,有证据表明最近有恒星形成。综合星暴星系的辐射转移模型和本群消光曲线的行为,星暴星系中的尘埃颗粒可能本质上缺乏2175 A特征。
2005-01-25 astro-ph
Radiative transfer in black hole systems
给出了弯曲时空中辐射转移的一个共变公式,并在黑洞系统中给出了一些应用。我们计算发射半透明吸积环面周围的黑洞,不透明度提供的Fe K线和不透明度占主导地位的电子散射。我们还计算了由电子正电子湮没线提供不透明度的黑洞中辐射无效吸积流的辐射。最后,我们展示了吸积黑洞的阴影,这些黑洞具有不同的自旋和周围不同的热物质分布。
2008-11-13 astro-ph
MC3D - 3D Continuum Radiative Transfer, Version 2
本文介绍了一个改进的三维连续辐射转移程序MC 3D。该方法基于Monte-Carlo方法,自洽地求解了辐射转移问题。它是专为模拟尘埃温度在任意几何配置和由此产生的观测:光谱能量分布,波长相关的图像,偏振图。主要目标是研究“尘埃主导”的天体物理系统,如被光学厚的星周盘和光学薄的包层包围的年轻恒星物体、围绕更演化恒星的碎片盘、渐近巨星分支星、星际介质的尘埃成分和活动星系核。
2002-07-18 astro-ph
Radiative Transfer Effects and Convective Collapse: Size-Strength Distribution for the Small-scale Solar Magnetic Flux Tubes
辐射能量交换对弱场磁结构对流不稳定性的影响,导致预测和物理解释的磁通量依赖的磁场强度,详细检查使用一个真实的模型分层的光球和对流区结构的太阳。采用广义爱丁顿近似的辐射转移,这是有效的,在光学厚和薄的限制,我们模拟的横向辐射能量交换管与外部介质的自洽列入垂直辐射损失。
1999-01-12 astro-ph
The accuracy of the ALI method for solving the radiative transfer equation in stellar atmospheres
我们测试的ALI方法,广泛用于恒星大气建模的准确性,通过精确地解决一个标准的辐射转移问题的平面平行几何。为实际使用这种方法给出了一些建议。
2006-01-19 astro-ph
Radiative cooling in SPH hydrodynamical simulations of X-ray clusters
从流体动力学TREESPH模拟的星系团的结果被用来调查的依赖最终的集群X射线属性的数值分辨率和假设的恒星形成模型的冷却气体。当冷气体粒子被允许转化成恒星时,最终的气体轮廓显示出明确的核心半径,温度轮廓几乎是平坦的。最终的X射线光度被发现是数值稳定的,与一个因素2的不确定性。
2001-11-07 astro-ph
Radiative transfer problem in dusty galaxies: iteration scaling approximation
我们研究了Kylafis和Bahcall(1987)提出的迭代标度近似的适用性和精度。结果表明,虽然这种方法提供的结果足够接近辐射转移问题的精确解,必须小心的情况下,当星际尘埃的分布显着不同的光源。通过使用在前两次迭代中获得的散射光分布的比率,成功地规避了该问题。
2005-08-02 astro-ph
Three-dimensional Radiative Transfer with Multilevel Atoms
Non-LTE多层传输问题的高效数值求解需要将高度收敛的迭代格式与快速精确的辐射转移(RT)方程形式解方法相结合。这篇文章开始提出一种方法,在三维(3D)介质的水平周期性边界条件的RT方程的正式解决方案。这种形式的求解器适用于非偏振和偏振的3D辐射转移,它可以很容易地与迭代方案相结合,解决非LTE的多级传输问题,我们已经开发了在过去几年。我们证明了这一点,通过显示一些示意性的三维多级计算,说明了水平辐射转移的物理效应。这些非LTE计算是用我们的代码MUGA 3D进行的,MUGA 3D是一种基于高斯-赛德尔迭代方案的3D多级非LTE代码,由Trujillo Berrano和Fabiani Benerrano(1995)为RT应用开发。
2007-10-29 astro-ph
Radiative transfer in molecular lines
将Trujillo和Fabiani Benzio(1995)发展的用于辐射转移(RT)的高度收敛的迭代方法推广到具有速度场的球对称情形。这些RT方法是基于Jacobi,高斯-赛德尔(GS),和SOR迭代,他们形成了一个新的NLTE的原子和分子线的多级传输代码的基础。迄今为止进行的基准测试和讨论。主要目的是发展一些强大的RT工具的理论解释的分子光谱。
2001-02-15 astro-ph
A WENO Algorithm for the Radiative Transfer and Ionized Sphere at Reionization
我们表明,该算法的基础上的加权基本无振荡(WENO)计划与反扩散通量校正可以用作辐射转移方程的求解器。该算法对于同时具有不连续性和光滑解结构的问题具有很高的稳定性和鲁棒性。我们测试这个代码与电离球周围的点源。结果表明,WENO格式在粗网格上和很宽的参数空间内,都能高精度地显示辐射或电离锋的不连续性以及光子频谱的演化。这种方法将有助于研究再电离时期各源电离斑的细节。我们证明了这种方法通过计算物理和频率空间中的点源周围的电离层的演化。结果表明,中性氢的浓度分布和电离半径对源的强度有敏感的依赖关系。
2006-04-12 astro-ph
Debris Disk Radiative Transfer Simulation Tool (DDS)
本文介绍了一个用于模拟具有嵌入辐射源的光学薄尘埃结构的光谱能量分布的WWW接口。密度分布、辐射源和灰尘参数可以从内部数据库中选择或由用户定义。这一工具最适合于研究星周碎片盘,在这些碎片盘中,预计大颗粒将确定远红外到毫米尘埃再发射光谱能量分布。该工具可在http://aida28.mpia-hd.mpg.de/~swolf/dds上获得
2005-06-17 astro-ph
Conservative Formulations of General Relativistic Radiative Transfer
在辐射转移中粒子数和4-动量的精确计算可以通过使用传输方程来促进,该方程允许在时空和动量空间中的体积积分和表面积分之间的透明转换。这种保守的配方的广义相对论辐射转移在多个空间维度,其相关性的核心坍缩超新星模拟描述。
2004-04-13 astro-ph gr-qc
A two-streams discrete ordinates solution of radiative transfer in 1-D spherical geometry
在一维球面几何中,在空间域上对双流离散纵坐标方程进行了解析求解。该解满足球面自然边界条件、球心对称条件和路径互易性等物理和几何条件,且满足平方反比定律,除球心外处处有限。在冷吸收球获得的图形和数值数据证实了分析预测。能量能量守恒满足舍入误差内的高精度。
2002-11-07 astro-ph math-ph math.MP
A discrete ordinates method of radiative transfer in one-dimensional spherical geometry
本文提出了一组新的中心对称球内一维辐射转移的离散坐标。该集合是用非正规化的循环函数构造的。这导致了一个保守的和封闭的离散纵坐标方程组,不需要起始强度:N个方程,N个未知数。传递方程的角导数由一组角参数表示,这些角参数直接计算,而不需要从积分的导数和权重进行递归,也不需要渐近条件的约束。本文给出了无限大均匀和非均匀冷介质中单色辐射的解析解。图形和表格数据验证了在舍入误差范围内从10^(-7)到10^7的所有径向位置处的离散纵坐标的建议集合
2002-07-30 astro-ph math-ph math.MP