OSIRIS：一种用于紧致天体周围光线追踪的新代码

在类星体和活动星系核中观测到的辐射主要由绕黑洞事件视界附近运动的相对论性等离子体产生，此处强引力效应显著。这类系统的观测数据可与理论模型比较，以推断黑洞与等离子体的性质。在比较过程中，光线追踪算法对于计算光子从源到我们望远镜所遵循的轨迹至关重要。本文中，我们提出 OSIRIS：一个全新的稳定 FORTRAN 代码，能够高效计算紧致天体周围的零测地线，包含引力透镜、红移和相对论性增亮等广义相对论效应。该算法基于哈密顿表述，并使用不同的积分格式来演化零测地线，同时跟踪哈密顿约束中的误差以确保物理结果。我们通过误差分析发现所有积分格式均稳定，且最优者将误差维持在 $10^{-11}$ 以下。特别地，为测试代码在弯曲时空中演化测地线的鲁棒性与能力，我们计算了具有不同转动参数的 Kerr 黑洞的阴影与爱因斯坦环，并获得了 Schwarzschild 黑洞周围薄开普勒吸积盘的图像。尽管 OSIRIS 既未用 MPI 也未用 CUDA 并行化，其计算时间与那些具有此类并行计算平台的其它代码所报道的处于同一量级。