尘埃对光学厚晕中莱曼α光子转移的影响

我们通过求解共振光子辐射转移的积分微分方程，研究了尘埃对从光学厚介质中出射的Lyα光子的影响。为了数值求解微分方程，我们使用了加权本质无振荡方法（WENO）。尽管尘埃对辐射转移的影响是众所周知的，但Lyα光子的共振散射使问题变得非平凡。例如，如果介质的尘埃吸收和散射光学深度满足τa>>1、τ>>1和τ>>τa，则在随机游走情景下的有效吸收光学深度将等于√(τa(τa+τ))。然而，我们表明，对于频率ν0处的共振散射，有效吸收光学深度甚至大于τ(ν0)。如果尘埃散射和吸收的截面与频率无关，则由共振散射给出的频率分布的双峰结构基本上与尘埃无关。也就是说，尘埃既不会导致双峰分布宽度的变窄也不会导致其展宽。另一个结果是，光学厚晕中Lyα光子转移的时间尺度也基本上与尘埃散射无关，即使散射是各向异性的。这是因为这些时间尺度主要由频率空间中的转移决定，而尘埃散射（无论是各向同性还是各向异性）在散射截面与波长无关时不会影响频率空间中转移的行为。这一结果不支持尘埃会导致具有光学厚晕的Lyα光子源亮度分布平滑化的推测。