PORTA：一种用于在大规模并行计算机上模拟谱线强度与偏振的三维多层辐射转移代码
太阳与恒星天体物理
2015-06-16 v2 天体物理仪器与方法
摘要
解释太阳及其他恒星大气中产生的谱线辐射的强度与偏振，需要求解一个可能非常复杂的辐射转移问题，特别是当主要兴趣在于模拟由散射过程以及 Hanle 效应和 Zeeman 效应产生的谱线偏振时。困难之一在于恒星大气的等离子体可能具有高度不均匀性和动力学特性，这意味着需要在现实的三维 (3D) 恒星大气模型中求解极化辐射产生与转移的非平衡问题。在此，我们介绍 PORTA，这是我们开发的一种高效多层辐射转移代码，用于在 3D 恒星大气模型中模拟由散射过程以及 Hanle 效应和 Zeeman 效应引起的谱线偏振。该数值求解方法基于非线性多重网格迭代法，以及一种利用单调 B\'ezier 插值的新型短特征 Stokes 矢量转移方程形式求解器。因此，利用 PORTA，在每个空间网格点获得原子密度矩阵（量化原子系统激发态）自洽值所需的计算时间与网格点总数呈线性比例关系。PORTA 的另一个关键特征是其并行化策略，鉴于其随可用处理器数量呈现优异的线性扩展性，该策略使我们能够将复杂 3D 问题的数值求解速度相较于顺序辐射转移方法提高数个数量级。PORTA 代码也可方便地应用于求解多层系统中非偏振辐射的较简单 3D 辐射转移问题。
引用
@article{arxiv.1307.4217,
title = {PORTA: A three-dimensional multilevel radiative transfer code for modeling the intensity and polarization of spectral lines with massively parallel computers},
author = {Jiri Stepan and Javier Trujillo Bueno},
journal= {arXiv preprint arXiv:1307.4217},
year = {2015}
}
备注
15 pages, 15 figures, to appear in Astronomy and Astrophysics