用于辐射传输的广义相对论格子玻尔兹曼方法

我们将 Weih 等人 (2020) 开发的用于辐射传输的狭义相对论格子玻尔兹曼方法进行了首次扩展，以求解弯曲时空中的辐射传输方程。这一新方法基于精心挑选的光子沿零测地线的流动，并将其最终位置、速度与频移插值到给定速度模板中的所有光子上。此外，通过在实验室系、欧拉系与流体系之间进行变换，我们能够在流体系中执行碰撞步骤，从而仅作少量修改即保留了狭义相对论情况下的碰撞算符。因此，利用新方法我们能够模拟与频率无关（灰）辐射场在弯曲背景时空中通过吸收、发射与散射与背景流体相互作用的演化。最后，通过引入一种精细的自适应模板（在光子束传播方向上适当扭曲），我们能够降低该方法的计算成本，同时提高其在光学薄区的性能。我们展示了一系列标准与新颖的测试，以验证该方法并展示其稳健性与精度。