偏振蒙特卡洛辐射转移中的光学深度

背景：蒙特卡洛方法是天文学中求解辐射转移问题最广泛使用的方法，尤其是在完全一般的 3D 几何中。任何蒙特卡洛辐射转移代码中的关键概念是随机生成下一次相互作用位置。在具有排列非球形颗粒的偏振蒙特卡洛辐射转移中，二向色性的性质使光学深度的概念复杂化。目的：我们详细研究在考虑二向色性消光的偏振蒙特卡洛辐射转移代码中，光学深度与衰减介质的光学性质和密度之间的关系。方法：基于辐射转移方程的解，我们讨论具有椭球颗粒的偏振辐射转移中的光学深度标度。我们将二向色性光学深度与消光和总光学深度标度进行比较。结果：在二向色性介质中，光学深度既不等于通常的消光光学深度，也不等于总光学深度。对于尘埃颗粒光学性质的代表性取值，二向色性光学深度可与消光或总光学深度相差数十个百分点。无法给出二向色性光学深度的封闭表达式，但可以通过一种基于对应于均匀颗粒排列的细长颗粒解析结果的算法高效推导。结论：在二向色性介质中光学深度比无二向色性衰减的系统更为复杂，在蒙特卡洛辐射转移模拟中生成随机自由程长度时需考虑此复杂性。使用近似而非二向色性光学深度并无益处。