SPEXのいいところは (manualでも自画自賛の文章があるけど) データを再現する温度や元素組成比といった「表の」パラメータだけじゃなく、イオン存在比や各放射プロセスごとの寄与といった「裏の」プラズマの物理状態を知ることができる点だ。また単純な電離平衡プラズマでもAPECとは比べ物にならないほど高い自由度を持ってる。その分よくわかってないことに出くわす頻度も高く、遊んでるとなんだこりゃって思う部分も多々ある。
今日でくわしたのは密度に関する話。
cieを初めとするプラズマモデルでは電子密度(n_e)を陽に指定することができる。放射強度は電子密度とイオン密度の積(n_e * n_X)に比例するが、これとemissivityに効く電子温度(T_e)を一定に保っている限り、電子密度自体はCCDクオリティの分光ではスペクトルの形状をほんの少ししか変えない。（マイクロカロリメータ-クラスの分解能があればtripletのR ratioが変わるのが見える。）
でもよくよく考えると、n_e * n_X, T_e不変でn_eをいじるってことはn_Xいじってるんじゃね？ってことになって、そうだとすると電離の進行度とかが影響されちゃう。SPEXのascdumpコマンドではn_e / n_Hを教えてくれるので、n_eを変えてこの比がどう変わるか見てみた。すると、
SPEX> com cie
You have defined 1 component.
SPEX> pa 1 1 ed s t
SPEX> pa 1 1 ed v 1e-14
SPEX> calc
SPEX> pa sh fr
--------------------------------------------------------------------------------------------------
sect comp mod acro parameter with unit value status minimum maximum lsec lcom lpar
1 1 cie norm ne nX V (1E64/m**3) 1.000000 thawn 0.0 1.00E+20
1 1 cie t Temperature (keV) 1.000000 thawn 5.00E-04 1.00E+03
1 1 cie ed El dens (1E20/m**3) 9.9999998E-15 thawn 1.00E-22 1.00E+10
--------------------------------------------------------------------------------
Fluxes and restframe luminosities between 2.0000 and 10.000 keV
sect comp mod photon flux energy flux nr of photons luminosity
(phot/m**2/s) (W/m**2) (photons/s) (W)
1 1 cie 3.732456E-03 1.568204E-18 4.690343E+42 1.970663E+27
SPEX> ascd term 1 1 plas
number of layer lines : 4076 0
Plasma parameters
-----------------
Electron temperature : 1.0000 keV
Electron density/1E20 : 1.00000E-14 /m**3
Hydrogen density/1E20 : 8.30225E-15 /m**3
Electron/Hydrogen density: 1.2045
SPEX> pa 1 1 ed v 1e-13
SPEX> calc
SPEX> pa sh fr
--------------------------------------------------------------------------------------------------
sect comp mod acro parameter with unit value status minimum maximum lsec lcom lpar
1 1 cie norm ne nX V (1E64/m**3) 1.000000 thawn 0.0 1.00E+20
1 1 cie t Temperature (keV) 1.000000 thawn 5.00E-04 1.00E+03
1 1 cie ed El dens (1E20/m**3) 9.9999998E-14 thawn 1.00E-22 1.00E+10
--------------------------------------------------------------------------------
Fluxes and restframe luminosities between 2.0000 and 10.000 keV
sect comp mod photon flux energy flux nr of photons luminosity
(phot/m**2/s) (W/m**2) (photons/s) (W)
1 1 cie 3.732456E-03 1.568204E-18 4.690343E+42 1.970663E+27
SPEX> ascd term 1 1 plas
number of layer lines : 4076 0
Plasma parameters
-----------------
Electron temperature : 1.0000 keV
Electron density/1E20 : 1.00000E-13 /m**3
Hydrogen density/1E20 : 8.30225E-14 /m**3
Electron/Hydrogen density: 1.2045
はい、変わってませんね。n_e/n_H不変。よくよく考えると放射強度はn_e * n_X * Vに比例なので、n_e増やしたらn_Xも同じだけ増やして、Vはその逆２乗で減らす、ということになてるんですね。イオンと電子の密度の比は不変に保たれるので、電離の進行度が変にn_eに左右されることはないと安心できます。
ところで、refパラメータをいじってH以外の元素(ここではHe)に対する組成比の計算に切り替えた上でHの組成比を0にしてやると、、
SPEX> pa 1 1 ed v 1e-14
SPEX> pa 1 1 ref v 02
SPEX> pa 1 1 01 v 0
SPEX> calc
SPEX> pa sh fr
--------------------------------------------------------------------------------------------------
sect comp mod acro parameter with unit value status minimum maximum lsec lcom lpar
1 1 cie norm ne nX V (1E64/m**3) 1.000000 thawn 0.0 1.00E+20
1 1 cie t Temperature (keV) 1.000000 thawn 5.00E-04 1.00E+03
1 1 cie ed El dens (1E20/m**3) 9.9999998E-15 thawn 1.00E-22 1.00E+10
--------------------------------------------------------------------------------
Fluxes and restframe luminosities between 2.0000 and 10.000 keV
sect comp mod photon flux energy flux nr of photons luminosity
(phot/m**2/s) (W/m**2) (photons/s) (W)
1 1 cie 2.904043E-03 1.210261E-18 3.649328E+42 1.520860E+27
SPEX> ascd term 1 1 plas
number of layer lines : 4071 0
Plasma parameters
-----------------
Electron temperature : 1.0000 keV
Electron density/1E20 : 1.00000E-14 /m**3
Hydrogen density/1E20 : 4.89013E-14 /m**3
Electron/Hydrogen density: 0.20449
ってなるんですが。。つまりascdumpで出てくるn_e/n_Hってほんとはn_e/(Σ{Z}{n_elem(Z)})だよね多分って突っ込み。実際計算してるのがどういう物理量なのかは現在問い合わせ中。。
