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来自Fermi-LAT光变曲线的γ射线耀变体耀斑提前预警:严格因果的机器学习回溯测试

高能天体物理现象 2026-05-11 v1

摘要

长期的Fermi-LAT监测使得我们有可能询问,在耀斑变得明显于γ射线发射之前,耀变体光变曲线是否显示出即将发生耀斑的迹象。我们提出了一个严格因果的机器学习框架,用于从3天分箱的LAT光变曲线预测γ射线耀变体耀斑。耀斑区间通过贝叶斯块识别,每条光变曲线用365天滑动窗口采样,从中测量42个变异性特征。我们分别训练WATCH和TRIGGER模型:WATCH预测未来90天内是否会出现耀斑活动,而TRIGGER预测未来45天内是否会发生新的耀斑爆发。为避免时间泄漏,所有缩放、校准、阈值选择和验证仅使用MJD 60000之前的截止前数据。我们将该方法应用于FSRQ 4FGL J1048.4+7143,使用13个明亮耀变体作为辅助训练源。在逻辑回归、多项式逻辑回归和随机森林分类器中,多项式逻辑回归在保留的WATCH集上表现最强,ROC AUC = 0.891,平均精度 = 0.396,块置换概率pperm=0.006p_{\rm perm}=0.006。在选定的WATCH阈值下,它恢复了保留WATCH集中21个正窗口中的18个,召回率为0.86。同一模型在保留的TRIGGER排序中也表现最佳,TRIGGER AUC = 0.770,TRIGGER AP = 0.123,尽管未获得可靠的爆发前TRIGGER警报。WATCH状态在两个保留的耀斑事件之前出现,最终警报在爆发前4.5天和2.5天。相应的更广泛的WATCH活跃期在耀斑爆发前88.5天和72.5天开始。这些结果表明,长期的Fermi光变曲线包含关于耀变体耀斑积累过程的有用预测信息。

关键词

引用

@article{arxiv.2605.07680,
  title  = {Advance warning of $\gamma$-ray blazar flares from \textit{Fermi}-LAT light curves: a strictly causal machine-learning backtest},
  author = {Zahir Shah and Sikandar Akbar},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2605.07680},
  year   = {2026}
}