Athena++ 代码中的化学模块实现
星系天体物理
2023-05-10 v1 地球与行星天体物理
天体物理仪器与方法
太阳与恒星天体物理
摘要
化学在天体物理流体的许多方面起着关键作用。原子和分子是加热与冷却的媒介，决定电离分数，作为观测示踪物，并构成生命的分子基础。我们展示了在公开可用的磁流体动力学代码 Athena++ 中化学模块的实现。我们实现了若干适用于模拟星际介质（ISM）的化学网络以及加热和冷却过程。还包含 KIDA 格式的通用化学网络框架，允许用户轻松实现自己的化学。辐射转移与宇宙线电离与化学耦合，并采用简单的六射线近似求解。化学与热过程作为耦合常微分方程组，使用来自 CVODE 库的隐式求解器进行演化。我们执行并展示了一系列测试以确保代码的数值精度与收敛性。许多测试将化学与气体动力学结合，包括与解析解的比较、光解离区和激波的一维问题，以及湍动星际介质的真实三维模拟。我们随 Athena++ 的新公开版本发布该代码，旨在为天体化学模拟社区提供一个稳健而灵活的工具。
引用
@article{arxiv.2305.04965,
title = {Implementation of chemistry in the Athena++ code},
author = {Munan Gong and Ka-Wai Ho and James M. Stone and Eve C. Ostriker and Paola Caselli and Tommaso Grassi and Chang-Goo Kim and Jeong-Gyu Kim and Goni Halevi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.04965},
year = {2023}
}