时间演化光致电离装置(TEPID):一种用于非平衡气体电离的新代码
高能天体物理现象
2023-11-29 v2 星系天体物理
摘要
光致电离是明亮天体物理源气态环境中起主要作用的机制之一。通过光学至X射线光谱学,可以收集到关于气体物理、化学与运动学以及电离源本身的大量信息。尽管已有若干公开的时间平衡光致电离代码可供使用,并可用于推断平衡态下的平均气体性质,但时间演化光致电离模型直到最近才开始出现。当电离源的变化速度快于气体典型的平衡时间尺度时,这类模型是必需的。事实上,使用平衡模型分析非平衡气体光谱可能导致不准确的结果,并妨碍对气体密度、物理与几何结构的可靠评估。我们提出了新颖的时间演化光致电离装置(Time-Evolving PhotoIonisation Device, TEPID),它自洽地求解时间演化光致电离方程(热平衡与电离平衡)并追踪气体对电离源变化的响应。该代码可应用于多种天体物理场景,并生成时间分辨的气体吸收光谱以拟合数据。为描述TEPID的主要特征,我们将其应用于两个差异极大的天体物理场景:活动星系核X射线光谱中观测到的典型电离吸收体(如温吸收体与UFO)以及伽马射线暴的暴周环境。在这两种情况下,气体能量与电离平衡均随时间和气体密度以及距电离源的距离而变化。当气体处于非平衡态时,时间演化电离导致独特的电离模式,这是稳态代码无法复现的。这证明了在XRISM或Athena等任务搭载的即将问世的高分辨率X射线光谱仪背景下,对TEPID此类代码的需求。
引用
@article{arxiv.2212.01399,
title = {Time Evolving Photo Ionisation Device (TEPID): a novel code for out-of-equilibrium gas ionisation},
author = {Alfredo Luminari and Fabrizio Nicastro and Yair Krongold and Luigi Piro and Aishwarya Linesh Thakur},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.01399},
year = {2023}
}
备注
Accepted for publication on Astronomy & Astrophysics. 23 pages, 25 figures