恒星天体物理实验模块（MESA）：时间相关对流、能量守恒、自动微分与基础设施
太阳与恒星天体物理
2023-03-08 v2 地球与行星天体物理
高能天体物理现象
天体物理仪器与方法
摘要
我们更新了开放知识软件工具恒星天体物理实验模块（MESA）的功能。新的auto_diff模块在MESA中实现了自动微分，这一赋能特性免去了对硬编码解析表达式或有限差分近似的需求。我们通过一个新的时间相关对流模型显著增强了MESA中对对流增长与衰减的处理，该模型在大质量恒星晚期核燃烧和电子简并点火事件中尤为重要。我们强化了MESA的状态方程实现，并通过讨论不同的能量方程特性与改进，量化了能量核算与求解器精度的持续提升。为改进MESA中的恒星建模，我们描述了在处理恒星大气、分子不透明度、康普顿不透明度、传导不透明度、元素扩散系数和核反应速率方面的关键更新。我们引入了对恒星黑子的处理（这是低质量恒星的重要考量）以及辐射主导区超绝热对流的修正。我们描述了用于提高单色不透明度与辐射致移计算效率的新方法，以及利用新的算子分裂核燃烧模式提高大质量恒星晚期演化效率的方法。最后我们讨论了MESA软件基础设施的重大更新，这些更新增强了源代码开发与社区参与。
引用
@article{arxiv.2208.03651,
title = {Modules for Experiments in Stellar Astrophysics (MESA): Time-Dependent Convection, Energy Conservation, Automatic Differentiation, and Infrastructure},
author = {Adam S. Jermyn and Evan B. Bauer and Josiah Schwab and R. Farmer and Warrick H. Ball and Earl P. Bellinger and Aaron Dotter and Meridith Joyce and Pablo Marchant and Joey S. G. Mombarg and William M. Wolf and Tin Long Sunny Wong and Giulia C. Cinquegrana and Eoin Farrell and R. Smolec and Anne Thoul and Matteo Cantiello and Falk Herwig and Odette Toloza and Lars Bildsten and Richard H. D. Townsend and F. X. Timmes},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.03651},
year = {2023}
}
备注
50 pages, 29 figures; Accepted to ApJS