星系演化辐射流体动力学模拟中的光谱重构

恒星与 AGN 的辐射在星系形成与演化中扮演重要角色，并深刻改变着 IGM、CGM 与 ISM。片上辐射传输（RT）已开始被纳入宇宙学模拟，但复杂且演化的辐射光谱常被粗略地近似为少数宽波段，其强度分段恒定且具固定光电离截面。这种处理无法捕捉光在非零不透明度介质中传播时被吸收所导致的光谱变化，从而可能在光电离与加热率上引入巨大误差。我们提出一种新方法，在通常所用波段的边缘处设置窄波段来离散化辐射场，以捕捉辐射场的幂律斜率。结合光电离截面的幂律近似，该模型使我们能自洽地合并具不同光谱的源辐射，并准确追踪原初与金属物种随时间演化的电离态。该方法在 Gasoline2 中与 Trevr2 衔接实现。我们将新的分段幂律重构与分段常数方法在演化 UVB 与恒星光谱下计算原初化学光电离与加热率进行比较，发现我们的方法显著减小误差，在 HeII 电离情形下可达两个数量级。我们将新光谱重构方法应用于宇宙学 zoom-in 模拟的 RT 后处理，包含恒星辐射与实时 UVB，发现由于 UVB 的屏蔽与恒星辐射的低逃逸分数，ISM 与 CGM 中的总中性氢质量显著增加。这证明了在模拟 CGM-星系生态系统中 RT 与精确光谱近似的重要性。