PAKAL: a 3D model to solve the radiative transfer equation

• Processo: 10/07672-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2010
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2010
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Astronomia - Astrofísica Estelar
• Pesquisador responsável: Caius Lucius Selhorst
• Beneficiário: Caius Lucius Selhorst
• Instituição Sede: Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento (IP&D). Universidade do Vale do Paraíba (UNIVAP). São José dos Campos , SP, Brasil
• Assunto(s): Astrofísica solar Atmosfera solar Transferência radiativa Modelos matemáticos Publicações de divulgação científica Artigo científico
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Numerical models | Radiative transfer | Solar radio emission | Física Solar

Resumo

Apresentamos um novo modelo numérico, chamado "PAKAL", o qual resolve a equação de transferência radiativa em atmosferas 3D usando aproximação plano-paralelo local. O Pakal utiliza perfis radiais de densidade e temperatura previamente calculados (baseados em modelos hidrostáticos, hidro-dinâmicos ou MHD) para calcular a emissão de fontes com estruturas 3D com alta resolução espacial. Então, o modelo resolve a equação de transferência radiativa em um série de perfis, indo da fonte ao observador. Pakal usa um algoritmo constituído de 3 estruturas: um autômato celular, um sistema inteligente, e um programa coordenador. O código de saída pode ser tanto um mapa bi-dimensional, quanto um perfil uni-dimensional, os quais reproduzem as observações com alta precisão, fornecendo assim, detalhadas informações físicas sobre o meio onde a radiação foi gerada e/ou transmitida. Nós aplicamos o modelo à uma geometria 3D da atmosfera Solar, supondo atmosfera localmente plano-paralela, e emissão rádio free-free térmica proveniente de um gás formado por Hidrogênio e Hélio e em equilíbrio termodinâmico. A convergência do modelo foi testada. Calculamos o espectro da emissão solar indo de comprimentos de onda milimétricos aos centímetros e encontramos uma concordância melhor com as observações do que modelos anteriores. Os testes de estabilidade e convergência mostraram a grande precisão do código. Finalmente, Pakal pode melhorar o tempo de integração em até uma ordem de magnitude quando comparado com códigos que utilizam integração linear. (AU)