基于 3D 辐射磁流体动力学模拟的星团光谱首次计算

精确计算星团光谱对天文学的多个应用至关重要。当前标准做法是以比静谱区更冷的恒星光谱来表示星团光谱，这相当于将星团近似为非磁性 1 维结构，采用混合长度理论参数化对对流能量输运。实际上，通过降低星团区域相对于静谀恒星的温度来模拟磁场对对流的抑制。本文采用不同的方法，避免对对流的近似处理，self-consistently accounts for 物质、辐射与磁场之间的相互作用。我们使用 3D 辐射磁流体动力学代码 MURaM 对 G2V、K0V、M0V 星的星团进行仿真，并通过 MPS-ATLAS 代码对其光谱进行计算（波长范围约 250~nm 到 6000~nm）。我们发现，对于 K0V 和 M0V 星，1D 模型未能准确返回星团的日冕和 penumbral 光谱，因为在广泛的大气层高度范围内，对流和辐射能量输运同时起重要作用，导致混合长度理论不准确。然而，对于 G2V 星，1D 模型表现良好，因为辐射和对流对能量输运的贡献仅限于靠近星表面的狭窄区域。定量地，对于 M0V 星，1D 近似导致日冕和 penumbral 通量对比相对于静谀星区的 500 nm 以上的误差约为 50%；对于 G2V 星，误差分别为不足 2%（日冕）和 10%（penumbral）。