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pyKurucz:Kurucz ATLAS12 与 SYNTHE stellar spectrum synthesis 纯 Python 重实现

太阳与恒星天体物理 2026-05-25 v2 星系天体物理 天体物理仪器与方法

摘要

pyKurucz 是 Kurucz 用于计算合成星际光谱的标准代码工具 ATLAS12 和 SYNTHE 的纯 Python 重实现。原始 Fortran 代码于数十年前以旧式方言编写,若不进行显著手动补丁便难以与现代工具链编译,且在罗伯特·L·库鲁兹于 2025 年逝世后,其长期维护性面临不确定性。pyKurucz 提供了两款引擎的逐行 Python 翻译,完全取代 Fortran 依赖。基于 NumPy、SciPy 和 Numba 实现,兼具完整的 ATLAS12 迭代循环(包含直接 Opacity 取样与对流)与全方位物理处理,涵盖 Saha-Boltzmann 人口分布、分子平衡、辐射传递及高级线宽。经与原版在 100 个大气模型(覆盖 2500 K 冷巨星至 44000 K O 星,波长 300-1800 nm,分辨率 R=300000)进行验证,实现亚 0.01% 的中位数一致性。纯 Python 实现使其可直接集成机器学习工作流程与大规模调查管道,同时保留两款 ATLAS12 与 SYNTHE 的归档参考实现,采用现代、可读性强的语言。

关键词

引用

@article{arxiv.2603.11693,
  title  = {pyKurucz: A Pure Python Reimplementation of Kurucz ATLAS12 and SYNTHE for Stellar Spectrum Synthesis},
  author = {Elliot M. Kim and Yuan-Sen Ting},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2603.11693},
  year   = {2026}
}

备注

10 pages, 5 figures