部分频率再分配、J态干涉及任意磁场下共振线偏振辐射的转移：辐射转移代码及实用近似
太阳与恒星天体物理
2022-09-01 v2
摘要
我们提出了为解决偏离局部热动平衡的谱线中偏振辐射的产生和转移问题而实现的理论框架和数值方法，同时考虑了散射偏振、部分频率再分配、J态干涉和超精细结构。由此产生的辐射转移代码允许通过Hanle效应、不完全Paschen-Back效应和磁光效应来模拟任意强度和方向的磁场影响。我们还评估了一系列近似方法在模拟强共振线翼部散射偏振时的适用性，这些近似对于数值计算量大的三维辐射转移情形特别有用。我们使用辐射转移代码，在磁化的一维太阳大气模型中模拟了Mg II h & k线和H I Lyman alpha线的Stokes轮廓，以检验所考虑近似的适用性。在未受弹性碰撞扰动的散射过程中忽略Doppler再分配，对Mg II共振线翼部的散射偏振产生的误差可忽略不计，对Lyman alpha翼部产生的误差较小，但不适用于模拟这些线的核心。对于这两条线，受弹性碰撞扰动的散射过程仅对发射率的强度分量有显著贡献。同时忽略碰撞和Doppler再分配是对Mg II共振线翼部的一种粗略但合适的近似，但对Lyman alpha翼部则非常不合适。所考虑谱线散射偏振翼部的磁灵敏度可以通过仅在Stokes矢量转移方程的eta I和rho V系数中考虑磁场来建模。
引用
@article{arxiv.2204.12523,
title = {The transfer of polarized radiation in resonance lines with partial frequency redistribution, J-state interference, and arbitrary magnetic fields. A radiative transfer code and useful approximations},
author = {Ernest Alsina Ballester and Luca Belluzzi and Javier Trujillo Bueno},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.12523},
year = {2022}
}
备注
Accepted for publication in the journal Astronomy & Astrophysics. Main text has 14 pages and 7 figures. The appendices (divided into Appendix A, B, and C) have 13 pages and 5 figures (contained in Appendix B)