AGN-Modellierung mit UNICORN

Der UNICORN-Code

Die meisten Modelle für die Emission Aktiver Galaxienkerne nehmen eine isotrope und homogene Emissionsregion an, meist sogar nur unter der Annahme, dass hochenergetische Teilchen mit einem festen Potenzgesetz injiziert werden. Nach Erfahrungen mit Zwei-Zonen-Modellen (A self-consistent and time-dependent hybrid blazar emission model. Properties and application, Weidinger und Spanier 2015) sollte die Schockbeschleunigung besser im Emissionsmodell dargestellt werden.

UNICORN verwendet ein ortsaufgelöstes Simulationsgebiet, bei dem ein AGN-Jet entlang seiner Achse in Scheibe geteilt wird. In jeder Scheibe wird eine Photonenpopulation und eine vor- und eine zurücklaufende Elektronen- und Protonenpopulation betrachtet. Diese bewegen sich durch Advektion entlang der Jetachse. Parallel wird dazu ein vorgegebens Geschwindigkeitsprofil des Hintergrundplasmas betrachtet. Durch Streuung an diesem Plasma stellt sich nach einer gewissen Zeit ein Gleichgewicht zwischen den vor- und zurücklaufenden Teilchen ein. Für einen Schock im Hintergrundplasma ergibt sich dann im Modell direkt Fermi-I Beschleunigung.

Teilchen werden nur an einer Stelle in das Simulationsgebiet injiziert, die verschiedenen Scheiben haben also nicht jeweils eigene Parametersätze. Nur die Ausdehnung der Scheiben ist variabel, um verschiedene Geometrien darstellen zu können. Daraus lässt sich selbstkonsistent die Verteilung nichtthermischer Teilchen im Jet und insbesonder um den Schock herum darstellen.

UNICORN unterstütz eine Reihe von verschiedenen Strahlungsprozessen:

• Synchrotronstrahlung (Elektronen, Protonen, Myonen, Pionen)
• Invers-Compton Streuung von Elektronen
• Elektronenpaarbildung und -vernichtung
• Photohadronische Prozessen nach Simplified Models for Photohadronic Interactions in Cosmic Accelerators (Hümmer et al. 2010)

UNICORN ist mit MPI und OpenMP parallelisiert und unterstütz GPU-Computing mit der OpenCL-Schnittstelle. Daten werden als HDF5-Datei gespeichert und sind somit universell auswertbar.

Eine nähere Modellbeschreibung findet sich in A Numerical Model of Parsec-scale SSC Morphologies and Their Radio Emission (Richter and Spanier 2016, The Astrophysical Journal) . Wissenschaftliche Ergebnisse mit dem UNICORN-Code werden auf der AGN-Seite beschrieben.

Der Source-Code von UNICORN ist nicht frei verfügbar. Für Kooperationszwecke kann er allerdings weitergegeben. Bei Interesse an einer Codenutzung, schreiben Sie bitte eine Email.

Der UNICORN-0D-Code

UNICORN bietet viele Möglichkeiten durch seine Ortsauflösung. In vielen Fällen stehen bei der Modellierung von AGN nur wenig Datenpunkte zur Verfügung und Ziel ist es dort meistens nicht, ein vollständiges Modell der Quelle zu erarbeiten, sondern nur einen ungefähren Parametersatz zu gewinnen. Dafür ist der numerische Aufwand von UNICORN zu hoch. UNICORN-0D hingegen beinhaltet die moderne Implementation von Strahlungsprozessen und Parallelisierungstechniken, enthält aber ansonsten die einfache Quellgeometrie von COJONES (A self-consistent and time-dependent hybrid blazar emission model. Properties and application, Weidinger und Spanier 2015)

Eine erste Anwendung war die Parameterstudie AGN neutrino flux estimates for a realistic hybrid model (Richter and Spanier 2018, Astroparticle Physics). Hier wurden fast 1000 Modell-Quellspektren in kurzer Zeit berechnet.

Ebenso wie für UNICORN gilt: Der Source-Code von UNICORN ist nicht frei verfügbar. Für Kooperationszwecke kann er allerdings weitergegeben. Bei Interesse an einer Codenutzung, schreiben Sie bitte eine Email.