使用 GPU 对吸积致密天体模型中的光线强度与偏振进行光线追踪的前景

事件视界望远镜 (EHT) 最近发布了两个超大质量黑洞吸积流的高分辨率图像。我们对这些图像的物理理解取决于致密天体周围等离子体与辐射数值模型的准确度和精度。本工作的目标是加速用于生成黑洞模拟图像的辐射转移模拟，以便与 EHT 观测进行比较。一个用于在强引力下穿过等离子体的广义相对论且完全偏振的辐射转移光线追踪代码被移植到了图形处理器 (GPU) 上。我们描述了 GPU 实现，并使用半解析及三维广义相对论磁流体动力学模拟实现的黑洞光学薄主导吸积流 (ADAF) 模型、低和极高图像像素分辨率以及两套不同的 CPU+GPU 组合进行了加速测试。我们表明，具有高双精度计算能力的 GPU 可以显著减少图像生成计算时间，加速因子最高可达约 1200。这种显著的加速促进了例如对 EHT 数据（包括偏振数据）的动态模型拟合。该方法的扩展可能使得研究具有非热粒子分布函数的等离子体发射成为可能，而目前尚无其精确的近似同步辐射发射率。这种显著的加速将生成 EHT 图像库的碳足迹减少了至少一个数量级。