MESA Tutorial - 항성 진화 시뮬레이션

MESA를 설치했다면, 이제 간단한 튜토리얼을 진행해 보도록 하겠습니다. 우선 튜토리얼을 진행할 폴더를 만들어 보겠습니다.

터미널을 열고 원하시는 곳에 작업을 진행할 폴더를 만들어 주세요. 작업 환경 경로는 원하는 경로로 설정해 주시면 되고, 저는 폴더명을 'mesa_tutorial'이라 하겠습니다.

mkdir mesa_tutorial
cd mesa_tutorial

 

설치한 MESA 폴더로부터 실행 파일들을 새로 만든 폴더 안으로 복사하여 넣겠습니다.

(설치 과정 링크: https://djlab.tistory.com/4)

cp -r $MESA_DIR/star/work tutorial1
cd tutorial1

 

그 다음 실행 파일 'mk'를 실행시켜, 컴파일을 진행해 보겠습니다.

./mk

 

이제 코드를 돌리기 위한 모든 준비가 끝났습니다. 코드를 돌리기 전에 잠시 관련 파일들에 대해 간략히 설명 드리겠습니다.

 

1. inlist

inlist 파일은 처음으로 MESA에서 읽어드리는 파일이며 현재 튜토리얼에서는 아래와 같은 섹션들로 구성되어 있습니다.

• star_job: 항성진화에 대한 프로그램 전체 옵션을 설정합니다.
• eos: 상태방정식(Equation of State)에 대한 옵션을 설정합니다. 
• kap: Opacity에 대한 옵션을 설정합니다.
• controls: 항성 모형에 대한 옵션을 설정합니다.
• pgstar: 생성된 데이터에 대한 플롯 옵션을 설정합니다.

2. inlist_project

inlist에서 설정한 옵션들에 대해 구체적인 계산 parameter와 계산 방식 등을 설정할 수 있습니다. 가령, inlist_project에서 'controls' 부분을 보면 다음과 같이 설정되어 있습니다.

&constrols
! see star/defaults/controls.defaults
  initial_mass = 15 ! in Msun units
  initial_z = 0.02

 

현재 튜토리얼에서 항성의 초기 질량은 $15 M_{\odot}$이며 ($1M_{\odot}$은 태양의 질량을 의미합니다.), 초기 metallicity는 0.02로 설정되어 있습니다. 이외에도 다양한 계산 옵션들을 설정할 수 있습니다. 그러나 계산 옵션들을 이해하기 위해서는 물리적 모형에 대한 지식이 필요하므로, 이에 대해서는 추후에 포스팅하도록 하겠습니다.

 

3. inlist_pgstar

inlist_pgstar에서는 Plot에 대한 옵션을 설정할 수 있습니다. 그림에 대한 부분을 자세하게 조정할 것은 아니므로, 일단 그대로 두겠습니다.

 

그럼 이제 코드를 돌려보도록 하겠습니다. 아래 명령어를 입력하면, 코드가 돌아갑니다.

./rn

 

코드가 진행되는 동안 앞에서 설정한 항성의 모형이 시간에 따라 진화하는 모습을 보여주는 Hertzsprung-Russell diagram과 그에 해당하는 밀도-온도 프로파일의 변화를 관찰할 수 있습니다.

항성의 진화 과정에 따른 표면 온도와 광도의 궤적을 보여주는 HR 도표(왼쪽)와 그에 해당하는 온도-밀도의 도표.

 

그럼 예제에서 제시된 초기 input 파일들을 원하는 항성의 모형에 맞게 설정할 수 있다면, 우리가 원하는 조건에 대한 항성 진화 모형을 볼 수 있을 것으로 기대됩니다!

 

그러기 위해선 항성 내부에서의 물리학에 대해 좀 더 공부를 해야 하겠죠? 하나 하나씩 천천히 공부해 나가며 포스팅을 이어가 보도록 하겠습니다.