晚型恒星大气中的镁线形成：I. 模型原子

在晚型恒星中，镁通常通过中性镁谱线示踪，其预期会偏离LTE。镁在天体物理上的重要性以及从原子物理角度看相对简单性，使其成为恒星大气中详细从头算非LTE建模的主要目标和试验台。对于Mg I的低能态，使用R-matrix方法计算了电子碰撞数据。对于缺少数据之处，还进行了中性氢碰撞致宽的计算。这些计算连同文献中的数据，被用于构建一个模型原子。首先，通过与具有已知参数的基准星的观测光谱比较，对建模进行了检验。其次，通过更改或移除碰撞数据集的广泛实验，探究了谱线行为和不确定性。建模光谱与观测光谱吻合良好。与LTE相比，推导丰度的谱线间散射有所改善。在太阳和Arcturus光谱中观测到的7和12微米的镁发射特征得到了合理再现。建模预测在矮星（包括太阳金属度和贫金属）中，非LTE丰度修正非常小（约0.01 dex），甚至小于先前研究的结果。在巨星中，修正因谱线而异，但可高达0.4 dex。我们的结果强调了需要精确的镁与电子和H原子碰撞数据以准确预测恒星光谱的非LTE，但证明了此类数据可以计算，且无需借助自由参数的从头算非LTE建模是可能的。针对一系列恒星参数的偏离系数和丰度修正网格计划在后续论文中给出。