偏振辐射转移的形式解。II。高阶方法

FIRTEZ-dz: A Forward and Inverse solver of the polarized Radiative Transfer Equation under Zeeman regime in geometrical scale

We present a numerical code that solves the forward and inverse problem of the polarized radiative transfer equation in geometrical scale under the Zeeman regime. The code is fully parallelized, making it able to easily handle large observational and simulated datasets. We checked the reliability of the forward and inverse modules through different examples. In particular, we show that even when properly inferring various physical parameters (temperature, magnetic field components, and line-of-sight velocity) in optical depth, their reliability in height-scale depends on the accuracy with whic…

相干散射下偏振辐射输运中辐射和碰撞分支比的显式形式

Explicit Form of the Radiative and Collisional Branching Ratios in Polarized Radiation Transport with Coherent Scattering

我们考虑了$Λ$型原子跃迁中偏振辐射转移的矢量发射率，我们最近提出了这一概念，以考虑CRD和PRD对散射辐射的贡献。该表达式可以简明地写为$$\varepsilon=\left(\varepsilon^{(1)} -\varepsilon^{(2)}_{\rm f.s.} \right) +\varepsilon^{(2)}\;$$，其中$\varepsilon^{(1)}$和$\varepsilon^{(2)}$分别是描述$Λ$型原子中的单光子和双光子过程的发射率项，%是完全和部分重新分布的辐射，并且其中“f.s.“意味着相应的项必须在假设入射辐射在整个谱线上的适当的“平谱”平均值的情况下进行评估。在后续的研究中，我们明确地考虑了这些不同的条款的情况下，极化多项原子的表达式，以获得的CRD和PRD之间的发射率的贡献的分支比的代数形式。在具有非相干低阶项的双项原子的极限下，我们的结果与Bombery（2017）最近的结果完全一致。

Long characteristics vs. short characteristics in 3D radiative transfer simulations of polarized radiation

We compare maps of scattering polarization signals obtained from three-dimensional (3D) radiation transfer calculations in a magneto-convection model of the solar atmosphere using formal solvers based on the "short characteristics" (SC) and the "long characteristics" (LC) methods. The SC method requires less computational work, but it is known to introduce spatial blurring in the emergent radiation for inclined lines of sight. For polarized radiation this effect is generally more severe due to it being a signed quantity and to the sensitivity of the scattering polarization to the model's inhom…

有入射辐射的NLTE极化辐射转移的边界条件

Boundary conditions for NLTE polarized radiative transfer with incident radiation

在存在谱线和/或连续谱中的散射的情况下，偏振NLTE辐射转移可以以辐射场的六个约化分量的所谓约化形式来表示。在这种形式中，约化源函数的六个分量是与角度无关的量。因此，它大大减少了数字代码的存储需求。这种方法遇到了一个基本的问题，当介质被照射的偏振入射辐射，因为有一个先验没有办法相关的已知的（和可测量的）斯托克斯参数的入射辐射的边界条件的简化方程。这个问题的根源是没有唯一的方法来推导辐射约化分量从其斯托克斯参数（只有逆运算是明确定义的）。这里提出的方法的目的是使工作与任意入射辐射场（偏振或非偏振）。在以前的作品中的特设处理的边界条件，适用于入射辐射是非偏振的情况下，已被使用。在本文中，我们表明，它是可能的，以严格的方式来考虑的入射辐射，没有任何假设的性质，通过表示的辐射场作为一个直接传输的辐射和所谓的漫射辐射的总和。漫射辐射场服从没有入射辐射的传递方程，该方程可以以简化形式求解。入射辐射的第一次散射在约化源函数的六个分量中引入了初级产生项。一旦求解了漫射辐射场的约化偏振传输问题，就可以计算出漫射辐射场的斯托克斯参数。我们进行数值计算的情况下，出射线偏振可能会显着影响入射辐射的偏振。

Polarized Radiative Transfer in Planetary Atmospheres and the Polarization of Exoplanets

We describe the incorporation of polarized radiative transfer into the atmospheric radiative transfer modelling code VSTAR (Versatile Software for Transfer of Atmospheric Radiation). Using a vector discrete-ordinate radiative transfer code we are able to generate maps of radiance and polarization across the disc of a planet, and integrate over these to get the full-disc polarization. In this way we are able to obtain disc-resolved, phase-resolved and spectrally-resolved intensity and polarization for any of the wide range of atmopsheres that can be modelled with VSTAR. We have tested the code …

用多维辐射转移分析Ca { \sc ii} K线3933 μ m处的Hanle效应，

Multi-dimensional radiative transfer to analyze Hanle effect in Ca {\sc ii} K line at 3933 Å\,

太阳线偏振光谱（第二光谱）的辐射转移（RT）研究主要集中在谱线的形成上，目的是利用一维（1D）模式大气来了解太阳大气的垂直结构。线偏振线剖面观测中的空间结构建模需要求解多维（多维）偏振RT方程和通过磁流体动力学（MHD）模拟得到的太阳大气模型。本文的目的是用多维极化RT方法分析3933 nm的色球共振线Ca { \sc ii} K，同时考虑线散射中的Hanle效应和部分频率重分布。我们使用的大气层是由一个二维快照的三维MHD模拟的太阳光球，结合列的色球层中的一维大气。本文首次应用极化多维RT探测多维MHD大气色球谱线，并以PRD作为谱线散射机制。我们发现，MHD引起的水平不均匀性在低层的大气是负责强烈的空间不均匀性在机翼的线偏振配置文件，而使用水平均匀色球层（CNOC）产生空间均匀的线偏振的线芯。

太阳光球层和色球层的辐射诊断

Radiative diagnostics in the solar photosphere and chromosphere

太阳和恒星表面的磁场通常会影响或改变恒星发出的电磁辐射的偏振状态。太阳/恒星磁场的推断是通过探测、研究和模拟来自目标恒星的偏振光来进行的。在这篇评论中，我们提出了一个概述的技术，用于研究太阳的大气，特别是那些允许推断磁场。我们结合了偏振辐射转移，反演技术的理论的一个小的选择，我们讨论了一些结果从色球反演。

The transfer of polarized radiation in resonance lines with partial frequency redistribution, J-state interference, and arbitrary magnetic fields. A radiative transfer code and useful approximations

We present the theoretical framework and numerical methods we have implemented to solve the problem of the generation and transfer of polarized radiation in spectral lines out of local thermodynamical equilibrium, while accounting for scattering polarization, partial frequency redistribution, J-state interference, and hyperfine structure. The resulting radiative transfer code allows modeling the impact of magnetic fields of arbitrary strength and orientation through the Hanle, incomplete Paschen-Back, and magneto-optical effects. We also evaluate the suitability of a series of approximations f…

任意速度场中辐射转移的一种新形式解

A new formal solution of the radiative transfer in arbitrary velocity fields

本文提出了一种新的辐射转移拉格朗日方程的形式解，它适用于求解任意速度场下的辐射转移方程。通常，由于在辐射转移的拉格朗日方程中包含波长导数而产生的项与广义不透明度有关。在非单调速度场中，这种广义不透明度可能变为负值。为了确保不透明度保持正值，在辐射转移问题的形式解中包括了导数的这一项。广义不透明度的新定义允许在速度场的存在下辐射转移方程的一个新的解决方案。它是特别有用的任意速度场，在那里它有效地防止负广义不透明度的发生，仍然允许明确的建设所需的系统的lambda算子的一个加速的lambda迭代。我们进行了测试计算，其中旧的，建立的解决方案的结果与新的解决方案进行了比较。相对偏差从未超过1%，因此新的解决方案确实适用于辐射传输建模。在三维天体物理大气流体动力学模型中，光子路径上的非单调速度场经常出现。因此，正式的解决方案将用于多维辐射转移，并在脉动星和天体物理冲击波阵面的建模中有直接的应用。

面向天体物理应用的偏振辐射转移方程重构（I）：允许非局域Magnus解的形式体系

Reformulating polarized radiative transfer for astrophysical applications (I). A formalism allowing non-local Magnus solutions

本文提出基于Magnus展开的非局域偏振辐射转移方程形式体系，推导解析演化算子，支持任意传播矩阵变化，实现首个通用非局域形式解，并加速NLTE计算。

偏振光的辐射转移方程的反演

Inversion of the radiative transfer equation for polarized light

自20世纪70年代初以来，反演技术已成为推断太阳大气的磁性，动力学和热力学性质的最有用的工具。固有的模型依赖性使得有必要制定具体的手段，包括物理在一个适当的定量方式。该物理学的核心在于辐射转移方程（RTE），其中假设大气的性质是已知的，而未知量是四个斯托克斯轮廓。（微分）RTE的解称为正问题或正问题。从观测的观点来看，问题恰恰相反：数据是由观测到的斯托克斯廓线组成的，未知量是太阳的物理量。因此，将RTE倒置是强制性的。实际上，该方程的形式解可以被认为是积分方程。这种积分方程的解称为反问题。反演技术是旨在解决反问题的自动化代码。反演技术的基础是批判性的重新审视，强调明确的许多假设，其中每一个。一个增量的复杂性的程序建议在实践中实施。轮廓的粗略细节或粗略采样轮廓应首先用简单的模型大气再现（例如，用几个随光学深度不变的物理量）。如果对斯托克斯剖面进行了很好的采样，并且合成剖面与观测剖面之间的差异大于噪声，则应使用更复杂的模型（即物理量随深度变化或最终包含一个以上分量的模型）进行反演。利用新的反演技术，考虑到仪器的空间退化，预计也会有显著的改进。