HELIOS-K 2.0 不透明度计算程序与系外行星大气开源不透明度数据库
地球与行星天体物理
2021-03-23 v2 天体物理仪器与方法
摘要
计算与使用不透明度是建模和解释系外行星大气数据的关键环节。由于底层光谱线列表不断扩充，目前可达约 条跃迁线，不透明度计算代码需变得更高效。本文给出 GPU 加速的不透明度计算程序 HELIOS-K 的重大升级，并描述在合理时间内处理大型线列表的必要步骤。除性能提升外，我们增加了更多功能，并提供一个处理不同原子与分子数据集的工具箱：从下载和预处理数据，到以用户友好方式执行不透明度计算。HELIOS-K 支持来自 ExoMol、HITRAN、HITEMP、NIST、Kurucz 和 VALD3 的线列表。通过匹配 ExoCross 代码用于计时性能所采用的 0.1 cm^-1 分辨率与 25 cm^-1 截断长度（不含数据读入时间为 251 秒），HELIOS-K 可在 12.5 秒内处理 ExoMol BT2 水线列表。使用 0.01 cm^-1 分辨率时，耗时 45 秒——相当于约每秒 条线。由于 0.01 cm^-1 的波数分辨率足以满足大多数系外行星大气光谱计算，我们采用该分辨率计算了数百种原子与分子物种的不透明度函数，并免费发布于开放访问的 DACE 数据库。对于数据库的不透明度计算，分子采用 100 cm^-1 截断长度，原子不采用截断长度。我们的不透明度可从 https://dace.unige.ch/opacityDatabase 下载，并可使用 https://dace.unige.ch/opacity 进行可视化。
引用
@article{arxiv.2101.02005,
title = {HELIOS-K 2.0 Opacity Calculator and Open-source Opacity Database for Exoplanetary Atmospheres},
author = {Simon L. Grimm and Matej Malik and Daniel Kitzmann and Andrea Guzmán-Mesa and H. Jens Hoeijmakers and Chloe Fisher and João M. Mendonça and Sergey N. Yurchenko and Jonathan Tennyson and Fabien Alesina and Nicolas Buchschacher and Julien Burnier and Damien Segransan and Robert L. Kurucz and Kevin Heng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.02005},
year = {2021}
}
备注
Published in The Astrophysical Journal Supplement Series