用于冷恒星大气区域分解三维磁流体动力学模拟的含散射辐射传输
太阳与恒星天体物理
2017-11-08 v1
摘要
我们介绍了在新的BIFROST代码中实现具有相干散射的辐射传输求解器，用于恒星表面对流的辐射磁流体动力学（MHD）模拟。该代码使用MPI区域分解实现完全并行化，从而允许更大的网格尺寸和改进的流体动力学结构分辨率。我们应用该代码模拟太阳型恒星（忽略磁场）的表面颗粒化，并研究相干散射对大气结构的重要性。在辐射传输方程中添加了散射项，需要对辐射场进行迭代计算。我们使用基于短特征的Gauss-Seidel加速方案来计算能量方程的辐射通量散度。通过比较太阳型恒星的三个三维时变流体动力学大气模型（无散射、仅连续谱散射、以及同时包含连续谱和谱线散射）的温度分层，测试了相干散射的影响。我们表明，对于像太阳这样的恒星，连续谱散射对光球温度结构没有显著影响。然而，在谱线覆盖中包含散射会导致在log τ < -4以下温度降低约350 K。其效果与辐射平衡中的一维静水模型相反，在后者中，散射减弱了光球较高层中强LTE谱线的冷却效应。相干谱线散射还会改变高层大气的温度分布，与将谱线视为真实吸收体的处理相比，我们观察到更强的波动。
引用
@article{arxiv.1007.2760,
title = {Radiative transfer with scattering for domain-decomposed 3D MHD simulations of cool stellar atmospheres},
author = {W. Hayek and M. Asplund and M. Carlsson and R. Trampedach and R. Collet and B. V. Gudiksen and V. H. Hansteen and J. Leenaarts},
journal= {arXiv preprint arXiv:1007.2760},
year = {2017}
}
备注
A&A, in press