RAPTOR II：弯曲时空中的偏振辐射转移
高能天体物理现象
2020-10-20 v3
摘要
吸积超大质量黑洞是偏振辐射源，其辐射在到达观测者之前传播于高度弯曲的时空中。为帮助解释此类偏振发射的观测，需要准确而高效的弯曲时空偏振辐射转移数值方案。在本文中，我们将公开可用的辐射转移代码 RAPTOR 扩展以包含偏振。我们简要回顾文献中已有的不同协变偏振辐射转移代码与方法以及现有代码，并给出一种高效新方案。对于计算的时空传播部分，我们发展了偏振射线的紧致、洛伦兹不变表示。对于计算的等离子体传播部分，我们对偏振辐射转移方程相对于显式积分器的刚性进行形式分析，并发展了混合积分方案，在出现刚性时切换至隐式积分器，从而以最优速度与精度求解该方程，适用于等离子体局域光学/Faraday 厚度的所有可能取值。我们通过使用 RAPTOR 求解若干已知测试问题并将其输出与精确解比较，进行了全面的代码验证。我们还在复杂天体物理问题背景下展示了与现有偏振辐射转移代码的一致性。RAPTOR 能够在任意高度弯曲的时空中进行偏振辐射转移。此能力对解释吸积黑洞的偏振观测至关重要，可揭示此类吸积流中的磁场构型。RAPTOR 中实现的高效形式计算轻量且概念简单。代码公开可用。
引用
@article{arxiv.2007.03045,
title = {RAPTOR II: Polarized radiative transfer in curved spacetime},
author = {Thomas Bronzwaer and Ziri Younsi and Jordy Davelaar and Heino Falcke},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.03045},
year = {2020}
}