Arquivos de Entrada

4.1.1.1 Arquivo de Configurac¸˜ao:config

O arquivo de entrada config cont´em todos os parˆametros necess´arios de configurac¸˜ao do CV. Caso esse arquivo n˜ao exista, o pr´oprio CV o gera ao rodar pela primeira vez, com todas as

opc¸˜oes e parˆametros padr˜oes de configurac¸˜ao. Abaixo ser˜ao descritas as principais opc¸˜oes e parˆametros de entrada necess´arios pelo programa:

• Velocity Law : Define o tipo de sistema a ser modelado pelo CV. Magnetosfera (1), re- presenta um sistema com estrela, disco de acrec¸˜ao e colunas de acrec¸˜ao magnetosf´erica, apenas. Vento de disco (6), representa um sistema com estrela, disco, e vento de disco sendo ejetado. Ap´os as modifica¸c˜oes foi adicionada a op¸c˜ao de Magnetosfera + Vento de

disco (7), onde consideramos as componentes magnetosf´erica e de vento de disco simul- taneamente nos c´alculos. Algumas outras opc¸˜oes existem, mas n˜ao foram utilizadas neste

trabalho, e, portanto, n˜ao ser˜ao descritas.

• Job Type: Define o tipo de tarefa a ser realizada pelo CV. A tarefa (1) ´e utilizada para calcular as posic¸˜oes das superf´ıcies ressonantes para cada um dos pontos da grade do sis- tema. As superf´ıcies ressonantes s˜ao necess´arias para a utilizac¸˜ao do m´etodo de Sobolev. A tarefa (2) calcula as func¸˜oes-fonte em cada um dos pontos da grade. A tarefa (3) cal- cula o perfil de linha desejado. A tarefa (4) calcula as densidades populacionais dos n´ıveis eletrˆonicos necess´arios para gerar a linha desejada. E, finalmente, a tarefa (5) gera a grade de pontos do sistema a ser estudado. Como podemos notar, o CV roda passo a passo, e para obtermos um perfil de linha partindo do zero, devemos, nesta ordem, criar a grade de pon- tos (5), encontrar as superf´ıcies ressonantes para cada um dos pontos da grade (1), calcular as densidades populacionais dos n´ıveis respons´avel por gerar a linha espectrosc´opica de- sejada (4), as func¸˜oes-fonte desta linha em cada um dos pontos da grade (2), e, por ´ultimo, o perfil da linha espectrosc´opica (3).

• StellarRadInRsun: Raio da estrela (R∗) em unidades de raio solar R_⊙. • StellarMassInMsun: Massa da estela (M∗) em unidades de massa solar M_⊙. • TempStar: Temperatura da fotosfera da estrela (Tfot) em K.

• TempRing: Temperatura dos an´eis de acrec¸˜ao na superf´ıcie da estrela (Tch) em K.

• DiskwindInnerX0: Raio interno da regi˜ao de lanc¸amento do vento de disco sobre o disco de acrec¸˜ao (rdi) em unidades de raio estelar R∗.

• DiskwindOuterX0: Raio externo da regi˜ao de lanc¸amento do vento de disco sobre o disco de acrec¸˜ao (rdo) em unidades de raio estelar R∗.

• DiskwindZHeight: Limite de altura do vento de disco (Zmax) em unidades de raio estelar

R_∗.

• DiskwindRho0: Densidade fiducial do vento de disco (ρ0) em unidades de g cm−3. A

densidade fiducial representa a densidade que o primeiro ponto, na base do vento de disco, teria se rdi = 1.

• MassFlow: Taxa de acrec¸˜ao de massa ˙Macr em unidades de g s−1.

• InnerR0: Raio interno em que a magnetosfera cruza o disco de acrec¸˜ao (rmi) em unidades

de raio estelar R_∗.

• OuterR0: Raio externo em que a magnetosfera cruza o disco de acrec¸˜ao (rmo) em unidades

• MaxIterations: N´umero de iterac¸˜oes que ser˜ao feitas ao se calcular os valores das func¸˜oes- fonte para cada um dos pontos.

• NSourceX: N´umero de trajet´orias ou linhas de campo magn´etico consideradas. • NSourceZ: N´umero de pontos ao longo de cada trajet´oria.

• NSourcePhi: N´umero de ˆangulos azimutais ao redor de um ponto qualquer da grade. • NSourceTheta: N´umero de ˆangulos polares ao redor de um ponto qualquer da grade. • NSourceStep: N´umero de passos ao longo de um feixe que parte de um ponto qualquer da

grade.

• NProfileVelocity: N´umero de velocidades ou frequˆencias que formam o perfil de linha. • NProfileAngle: N´umero de ˆangulos azimutais ao redor do origem da grade polar que

define os raios de luz, e que ´e utilizada durante o c´alculo dos perfis de linha.

• NProfileRadii: N´umero de circunferˆencias centradas na origem da grade polar que define os raios de luz, e que ´e utilizada durante o c´alculo dos perfis de linha.

• NProfileStep: N´umero de pontos ao longo de cada um dos raios de luz utilizados durante o c´alculos dos perfis de linha.

• First Velocity: Velocidade inicial do perfil de linha, em km s−1_. • Last Velocity: Velocidade final do perfil de linha, em km s−1_.

• Inclination: Inclinac¸˜ao do sistema em relac¸˜ao `a linha de visada, em graus.

Os parˆametros NSourceX e NSourceZ definem a quantidade de pontos que formam a grade no plano-xz que ser´a utilizada. Os pontos da grade n˜ao cobrem todo o plano-xz, apenas a regi˜ao onde ocorrem os fluxos de material. NSourceX ´e o n´umero de trajet´orias ou linhas de campo magn´etico que s˜ao consideradas dentro da regi˜ao, e NSourceZ o n´umero de pontos em cada uma destas trajet´orias. O tamanho m´aximo para ambos os parˆametros ´e 40, que nos d´a uma grade 1600 pontos distribu´ıdos sobre o primeiro quadrante do plano-xz. Esse tamanho m´aximo da grade pode ser redefinido atrv´es de uma opc¸˜ao de compilac¸˜ao do c´odigo. Para cada um desses pontos ´e necess´ario saber as componentes do vetor velocidade, a temperatura, a densidades do g´as, densidade de el´etrons, e densidade populacional dos n´ıveis atˆomicos respons´aveis pela transic¸˜ao, func¸˜ao-fonte, e intensidade m´edia de radiac¸˜ao. Devido `a simetria azimutal do sistema, a grade de pontos pode ser girada ao redor do eixo-z, e todos os pontos com as mesmas coordenadas (cil´ındricas) (̟, z) ter˜ao as mesmas propriedades f´ısicas. Da mesma forma, podemos refletir os valores atrav´es do plano-xy, de modo que todos os pontos em (̟,_{−z) tamb´em tˆem as mesmas} propriedades f´ısicas que os pontos em (̟, z).

NSourcePhi e NSourceTheta formam uma grade esf´erica de direc¸˜oes ao redor de um ponto

qualquer da grade previamente definida por NSourceX e NSourceZ, e definem a direc¸˜ao dos

NSourcePhi_{× NSourceTheta raios de luz que cruzam cada um dos pontos da grade principal.}

Cada raio de luz ´e formado por NSourceStep pontos, e s˜ao utilizados no processo de busca das superf´ıcies ressonantes de cada ponto da grade principal, e no c´alculo da func¸˜ao-fonte e da inten- sidade m´edia em cada um destes pontos. Os valor padr˜ao para NSourcePhi e NSourceTheta ´e

40 pontos em ambos, o que d´a um total de 1600 raios de luz cruzando cada ponto. O valor padr˜ao para NSourceStep ´e de 500 pontos. No final temos um grade no plano-xz onde est˜ao distribu´ıdos 1600 pontos, e ao redor de cada um destes pontos existe uma grade esf´erica com 800 000 pontos. Para calcular os perfis de linha ´e utilizada uma outra grade auxiliar, que tem seu eixo-z′apon- tando na direc¸˜ao da linha de visada. Essa grade ´e formada por NProfileRadii cincunferˆencias concˆentricas ao eixo z′, e cada uma destas circunferˆencias ´e dividida em NProfileAngle ˆangulos. Por cada um dos pontos da grade sai um raio de luz na direc¸˜ao de z′ ou do observador, e cada raio ´e composto por NProfileStep pontos. Respectivamente, os valores-padr˜ao de NProfileRa-

dii, NProfileAngle e NProfileStep s˜ao 40, 50 e 600, o que nos d´a um total de 1 200 000 pontos

utilizados apenas no c´alculo do perfil de linha.

Dentro da bibliotecacvdim.hexistem alguns tipos de grade j´a pr´e-definidas, onde s˜ao defini- dos o n´umero m´aximo de pontos que pode ser utilizado pelo CV em cada caso. Os diversos tipos de grade pr´e-definidas s˜ao selecionadas a partir de opc¸˜oes de compilac¸˜ao do c´odigo.

Um exemplo de arquivo de configurac¸˜ao pode ser visto no Apˆendice B.

4.1.1.2 Arquivo Atˆomico: hydrogen.dat

O segundo arquivo de entrada cont´em alguns dos parˆametros f´ısicos do ´atomo respons´avel pelo perfil de linha a ser calculado. Neste trabalho, preocupamo-nos apenas com as linhas do ´atomo de hidrogˆenio. O arquivo que cont´em os dados necess´arios do ´atomo de hidrogˆenio se chama

hydrogen.dat. Caso seja necess´ario utilizar um outro tipo de ´atomo ou um arquivo com outro nome, o arquivo a ser utilizado pode ser especificado no arquivo de configurac¸˜ao, no parˆametro

AtomFilename. O valor padr˜ao para AtomFilename ´ehydrogen.dat.

Os arquivos com as caracter´ısticas atˆomicas devem ser divididos em 3 sec¸˜oes. Na primeira sec¸˜ao do arquivo, as linhas devem comec¸ar com a letra L, e possuem 4 colunas. A primeira coluna especifica o n´umero quˆantico principal dos n´ıveis atˆomicos considerados. A segunda coluna cont´em a frequˆencia do f´oton (em Hz) capaz de ionizar o n´ıvel definido pela primeira coluna. A terceira coluna cont´em o valor da sec¸˜ao reta de ionizac¸˜ao do n´ıvel (em cm2_{). E a}

quarta coluna cont´em a degenerecˆencia ou peso estat´ıtico do n´ıvel. Abaixo temos um exemplo do formato descrito acima, para o ´atomo de hidrogˆenio:

L 1 3.288E+15 7.910E-18 2.0 L 2 8.220E+14 1.385E-17 8.0 L 3 3.653E+14 2.158E-17 18.0 L 4 2.055E+14 2.909E-17 32.0 L 5 1.315E+14 3.633E-17 50.0 L 6 9.133E+13 4.443E-17 72.0 L 7 6.710E+13 5.470E-17 98.0 L 8 5.138E+13 6.320E-17 128.0

Na segunda parte do arquivo atˆomico, as linhas devem comec¸ar com a letra T, e contˆem 9 colunas. Essa segunda parte caracteriza as v´arias transic¸˜oes entre estados ligados que podemos utilizar. A primeira coluna nos d´a a identificac¸˜ao num´erica da transic¸˜ao, e na segunda podemos dar o nome para a transic¸˜ao em quest˜ao. As terceira e quarta colunas indicam o n´ıvel inferior e superior da transic¸˜ao respectivamente. Na quinta coluna temos o coeficiente de emiss˜ao es- pontˆanea da transic¸˜ao (Ai j). Nas colunas de 6 a 9, temos os v´arios coeficientes de alargamento da linha: (6) alargamento por efeito Stark; (7) alargamento de van der Waals; (8) alargamento radiativo; (9) expoente Stark. Como exemplo, para o ´atomo de hidrogˆenio:

T 1 Lyalpha 1 2 4.699E+08 2.000E-08 9.100E-06 1.840E-05 6.667E-01

T 2 Halpha 2 3 4.410E+07 1.174E-03 4.400E-04 6.500E-04 6.667E-01

T 3 Hbeta 2 4 8.419E+06 2.410E-03 4.000E-04 3.130E-04 6.667E-01

T 4 Palpha 3 4 8.986E+06 3.000E-04 5.730E-03 1.210E-03 6.667E-01

T 5 Hgamma 2 5 2.530E+06 3.360E-03 4.580E-04 2.400E-04 6.667E-01

T 6 Pbeta 3 5 2.201E+06 0.000E+00 3.830E-03 4.850E-04 6.667E-01

T 7 Balpha 4 5 2.699E+06 0.000E+00 4.270E-02 1.810E-03 6.667E-01

T 8 Lybeta 1 3 5.575E+07 3.000E-07 1.150E-05 2.800E-06 6.667E-01

Finalmente, na terceira parte, as linhas devem comec¸ar com a letra C, e cada uma cont´em 11 colunas. Nesta sec¸˜ao do arquivo est˜ao os valores para as sec¸˜oes retas de transic¸˜ao por colis˜ao do ´atomo. A primeira coluna cont´em o n´umero quˆantico principal do n´ıvel inferior da transic¸˜ao, um valor igual a zero indica que ´e a sec¸˜ao reta de ionizac¸˜ao por colis˜ao (ligado-livre). A segunda coluna apenas identifica atrav´es de valores inteiros de 1 a 5 a temperatura a qual cada valor se refere. As sec¸˜oes retas para colis˜ao s˜ao dependentes da temperatura, e a terceira coluna indica a temperatura em K `a qual cada valor de sec¸˜ao reta se refere. A coluna 4 s´o tem significado no caso de uma transic¸˜ao ligado-livre, e representa a sec¸˜ao reta de ionizac¸˜ao por colis˜ao de um ´atomo no estado fundamental. No caso de transic¸˜oes ligado-ligado, a coluna 4 ´e sempre nula. A coluna 5 representa, no caso de transic¸˜oes ligado-ligado, a sec¸˜ao reta de transic¸˜ao por colis˜ao quando o n´ıvel superior ´e n=2, ou no caso de transic¸˜ao ligado-livre, a sec¸˜ao reta de ionizac¸˜ao por colis˜ao de um el´etron no 2o−n´ıvel atˆomico. As colunas de 6 a 11 representam as sec¸˜oes retas de

transic¸˜ao por colis˜ao para os n´ıveis de 3 a 8, respectivamente, ou, no caso ligado-livre, sec¸˜oes retas de ionizac¸˜ao por colis˜ao para os n´ıveis de 3 a 8. Exemplificando:

C 1 1 5000.00 0.00E+00 2.19E-08 7.62E-09 2.75E-09 1.57E-09 9.23E-10 5.91E-10 3.98E-10 C 1 2 9000.00 0.00E+00 2.18E-08 6.63E-09 2.28E-09 1.26E-09 7.38E-10 4.67E-10 3.13E-10 C 1 3 15000.00 0.00E+00 2.11E-08 6.30E-09 2.08E-09 1.11E-09 6.42E-10 4.04E-10 2.70E-10 C 1 4 25000.00 0.00E+00 2.04E-08 6.61E-09 2.13E-09 1.09E-09 6.22E-10 3.88E-10 2.58E-10 C 1 5 35000.00 0.00E+00 2.02E-08 7.29E-09 2.35E-09 1.17E-09 6.64E-10 4.12E-10 2.74E-10 ...

C 0 1 5000.00 9.01E-09 1.34E-07 5.72E-07 1.50E-06 2.90E-06 4.80E-06 6.70E-06 9.10E-06 C 0 2 9000.00 9.01E-09 1.34E-07 5.72E-07 1.50E-06 2.90E-06 4.80E-06 6.70E-06 9.10E-06 C 0 3 15000.00 9.01E-09 1.34E-07 5.72E-07 1.50E-06 2.90E-06 4.80E-06 6.70E-06 9.10E-06 C 0 4 25000.00 9.01E-09 1.34E-07 5.72E-07 1.50E-06 2.90E-06 4.80E-06 6.70E-06 9.10E-06 C 0 5 35000.00 9.01E-09 1.34E-07 5.72E-07 1.50E-06 2.90E-06 4.80E-06 6.70E-06 9.10E-06

No exemplo acima, se pegarmos a terceira linha e s´etima coluna, teremos a sec¸˜ao reta de colis˜ao para uma transic¸˜ao do n´ıvel n=1 para o n´ıvel n=4, para uma temperatura de 15 000 K. J´a se pegarmos a s´etima linha e nona coluna, teremos a sec¸˜ao reta de colis˜ao para ionizac¸˜ao do n´ıvel n=6 a uma temperatura de 9000 K. Para calcular a sec¸˜ao reta de colis˜ao para uma tempe- ratura diferente das que constam na tabela, utiliza-se interpolac¸˜ao linear. O n´umero m´aximo de temperaturas que o CV consegue ler ´e definido pelo parˆametro MaxTemperatures emcvdim.h, e tem como valor padr˜ao 10 temperaturas.

Qualquer linha que n˜ao comece com os caracteres L, T ou C ser´a ignorada pelo CV. As informac¸˜oes dentro do arquivo atˆomico devem sempre aparecer na ordem descrita aqui: primeiro as informac¸˜oes sobre os n´ıveis atˆomicos (L), depois as informac¸˜oes sobre as transic¸˜oes atˆomicas (T), e, finalmente, as informac¸˜oes sobre as sec¸˜oes retas de colis˜ao (C). O n´umero m´aximo de n´ıveis e transic¸˜oes que o CV consegue tratar s˜ao definidos pelos parˆametros MaxAtomicLevels e MaxTransitions, ambos se encontram dentro de cvdim.h. O valores-padr˜ao s˜ao MaxAto-

micLevels=10, e MaxTransitions=10. Os valores de MaxAtomicLevels, MaxTransitions e MaxTemperatures, caso necess´ario, devem ser alterados em cvdim.hantes da compilac¸˜ao do programa.