非 LTE 计算中非弹性氢原子碰撞的经验公式
太阳与恒星天体物理
2018-10-24 v3
摘要
我们研究了氢碰撞在 NLTE 谱线合成中的作用，并引入了一种新的通用经验公式来确定非弹性电荷转移 (CT) 与束缚-束缚氢碰撞速率。该公式基于使用简单多项式方程拟合若干中性元素 (BeI, NaI, MgI, AlI, SiI 和 CaI) 已发表的量子碰撞速率系数的能量泛函依赖关系。我们针对四种不同原子 Na、Mg、Al 和 Si，在广泛的恒星参数范围内，使用我们的方法进行了全面的 NLTE 丰度计算测试。然后，我们将结果与所有对应元素使用已发表的量子速率计算的结果进行了比较。我们还与针对不同经验修正因子 使用常用 Drawin 方程计算激发碰撞速率的结果进行了比较。我们证明，对于不同光谱型和金属丰度下的代表性 NaI 和 AlI 谱线，我们提出的方法能够将以量子速率计算的 NLTE 丰度修正分别复现至 dex 和 dex 以内。对于 MgI 和 SiI 谱线，该方法对冷巨星和矮星的复现效果更好，而对于亚巨星和暖矮星，部分谱线可能出现高达 0.2 dex 的较大偏差。相对于量子模型，我们发现在包含 Drawin 速率的模型中获得了高达 0.4 dex 的更大 NLTE 修正差异。这些偏差可能是由于我们的 Drawin 模型忽略了氢的电荷转移与电离碰撞过程中的一个或两个所致。我们的经验拟合方法在再现包含量子碰撞速率的模型所计算的丰度修正方面表现良好，且不确定性很小。它可能可以扩展到其他跃迁，或在缺乏已发表的量子计算的情况下扩展到其他元素。
引用
@article{arxiv.1612.09302,
title = {An empirical recipe for inelastic hydrogen-atom collisions in non-LTE calculations},
author = {Rana Ezzeddine and Thibault Merle and Bertrand Plez and Marwan Gebran and Frédéric Thévenin and Mathieu Van der Swaelmen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1612.09302},
year = {2018}
}
备注
15 pages, published in A&A at https://doi.org/10.1051/0004-6361/201630352