Récemment, YANG Xiaolin et ses collaborateurs des observatoires du Yunnan de l'Académie chinoise des sciences ont développé un nouveau code rapide, Lemon (Solution Monte Carlo d'équations intégrales linéaires basé sur la solution de Neumann), visant à résoudre précisément les processus de transfert de rayonnement (RTP). Le schéma du code est basé sur l'équation intégrale linéaire et sa solution en série de Neumann. L'étude a été publiée dans The Supplément du Journal d'Astrophysique Séries.

Les RT sont les processus physiques les plus primaires et omniprésents dans le domaine de l'astrophysique, et ils jouent un rôle important aussi bien dans les recherches théoriques que dans les observations pratiques. Pour résoudre les RT, diverses méthodes ont été proposées, parmi lesquelles la méthode Monte Carlo (MC) est la méthode numérique la plus importante et la plus largement utilisée en raison de sa simplicité mais de ses performances puissantes et remarquables.

La méthode MC conventionnelle (ou schéma de traçage de photons), cependant, a un défaut intrinsèque qui est que la grande quantité de calculs produit généralement un résultat avec une faible statique et une grande variance, car une partie importante du coût de calcul est totalement gaspillée.

Afin de pallier le défaut, Yang Xiaolin et ses collaborateurs ont proposé un nouveau schéma, dans laquelle ils ont suggéré que la méthode MC employée pour résoudre les RT devrait être basée sur l'équation intégrale et sa solution de Neumann plutôt que sur le traçage de photons.

Le nouveau régime présente des avantages majeurs. Il peut obliger les photons à contribuer aux résultats sur chaque site de diffusion, améliorant considérablement l'efficacité et la précision des calculs. Par conséquent, le défaut est surmonté ou atténué. Il permet de traiter les RT avec et sans polarisations dans un cadre unifié et de simplifier la procédure de calcul si la configuration géométrique du système présente une symétrie axiale ou sphérique. En outre, il peut être appliqué directement pour résoudre toute équation différentielle-intégrale linéaire avec des conditions initiales ou aux limites fournies de manière appropriée.

Lemon est entièrement développé sur ce nouveau schéma et écrit en langage FORTRAN 90. Il est accessible au public et peut être téléchargé à partir de :github.com/yangxiaolinyn/Lemon. Maintenant, Lemon peut résoudre les problèmes des RT principalement limités à l'espace-temps plat. Pour augmenter la vitesse de calcul, Lemon implémente le calcul parallèle le plus simple en adoptant le schéma MPI (Message Passing Interface).

La validation de Lemon a été vérifiée en reproduisant les résultats de plusieurs problèmes de test. On peut trouver que Lemon se caractérise par une vitesse rapide, flexibilité dans les méthodes de calcul, haute efficacité et précision, ce qui garantit les applications potentielles de Lemon pour les calculs de RT à l'avenir.