幂律密度分布中的共振线辐射转移

星系中的恒星形成区被巨大的气体储层所包围,这些气体既能发射也能吸收 Lyman-alpha (Lya) 辐射。对 Lya 发射体以及空间延展 Lya 晕的观测确实为星系的形成与演化提供了见解。然而,由于共振散射的复杂性,文献中仅知少数解析解。我们讨论了若干理想化但具有物理动机的情形,以将现有形式体系扩展至新的解析解,从而能够对 Lya 光子的输运与扩散作出定量预测。这包括辐射场的闭式解,以及由此导出的量,包括出射通量、峰值位置、能量密度、平均内部谱、散射次数、外向力乘子、俘获时间与特征半径。为验证我们的预测,我们采用一种稳健的无网格蒙特卡洛辐射转移 (GMCRT) 方法,该方法易于纳入现有的光线追踪代码,但需要对基于不透明度的计算进行修改,包括动力学核心跳跃加速方案。我们主要关注幂律密度与发射率分布,但解析与数值方法均可推广至其他情形。此类研究为关于宇宙中星系物理环境与其观测特征之间联系的额外直观理解与认识提供了帮助。