Recientemente, YANG Xiaolin y sus colaboradores de los Observatorios de Yunnan de la Academia de Ciencias de China desarrollaron un nuevo código rápido, Lemon (solucionador de Monte Carlo de ecuaciones integrales lineales basado en la solución de Neumann), con el objetivo de resolver los procesos de transferencia de radiación (RTP) con precisión. El esquema del código se basa en la ecuación integral lineal y su solución en serie de Neumann. El estudio fue publicado en The Suplemento de revista astrofísica Serie.

Los RT son los procesos físicos más primarios y omnipresentes en el campo de la astrofísica, y juegan un papel importante tanto en las investigaciones teóricas como en las observaciones prácticas. Para resolver RT, se han propuesto varios métodos, entre los cuales el método de Monte Carlo (MC) es el método numérico más importante y ampliamente utilizado debido a su simplicidad pero a la vez potentes y notables prestaciones.

El método MC convencional (o esquema de rastreo de fotones), sin embargo, tiene un defecto intrínseco que es la gran cantidad de cálculos que suelen producir un resultado con una estática muy baja y una gran varianza, ya que una parte significativa del costo computacional se desperdicia por completo.

Para superar el defecto, Yang Xiaolin y sus colaboradores propusieron un nuevo esquema, en el que sugirieron que el método MC empleado para resolver los RT debería basarse en la ecuación integral y su solución de Neumann en lugar del rastreo de fotones.

El nuevo esquema tiene grandes ventajas. Puede obligar a los fotones a hacer contribuciones a los resultados en cada sitio de dispersión, mejorando significativamente la eficiencia y precisión del cálculo. Como resultado, el defecto se supera o se alivia. Puede tratar los RT con y sin polarizaciones en un marco unificado y simplificar el procedimiento de cálculo si la configuración geométrica del sistema tiene una simetría axial o esférica. Adicionalmente, se puede aplicar directamente para resolver cualquier ecuación integral diferencial lineal con condiciones iniciales o de contorno provistas de manera apropiada.

Lemon se desarrolla completamente en este nuevo esquema y está escrito en lenguaje FORTRAN 90. Está disponible públicamente y se puede descargar desde:github.com/yangxiaolinyn/Lemon. En el presente, Lemon puede resolver los problemas de los RT restringidos principalmente al espacio-tiempo plano. Para aumentar la velocidad de cálculo, Lemon implementa el cálculo paralelo más simple mediante la adopción del esquema de interfaz de paso de mensajes (MPI).

La validación de Lemon se ha verificado reproduciendo los resultados de varios problemas de prueba. Uno puede encontrar que Lemon se caracteriza por su alta velocidad, flexibilidad en los métodos computacionales, alta eficiencia y precisión, lo que garantiza las posibles aplicaciones de Lemon para el cálculo de RTs en el futuro.