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用机器学习分析原行星盘的 spectral energy distribution

地球与行星天体物理 2023-04-05 v1 太阳与恒星天体物理 机器学习

摘要

删节版。已知对原行星盘能谱分布(SED)进行分析以确定其物理属性具有高度简并性。因此,需进行贝叶斯分析以获取参数不确定度与简并性。此处的挑战在于计算速度,因为一次辐射转移模型计算需耗时数分钟。我们对30个知名原行星盘执行了贝叶斯分析,以确定其物理盘属性,包括不确定度与简并性。为规避计算成本问题,我们创建了神经网络(NN)以模拟SED生成过程。我们生成了两套辐射转移盘模型,用于训练并测试两个分别预测连续与断续盘SED的NN。随后对DIANA项目收集的30个原行星盘SED数据执行贝叶斯分析,以确定所有参数的后验分布。我们分析两次:(i)采用旧距离及先前研究使用的附加参数约束以比较结果;(ii)采用更新距离与自由参数选择,以获得同质且无偏的模型参数。我们评估了SED分析确定物理盘参数的不确定度,并探测与量化了最强简并性。NN能在1ms内预测SED,与辐射转移代码所得真实SED相比不确定度约5%。我们发现参数值与不确定度显著不同于先前由χ2\chi^2拟合获得的值。比较连续与断续盘的全局证据,发现30个对象中有26个由具有两个分明径向区的盘更好地描述。此外,我们创建了一个交互式工具,可瞬时返回任意参数组合下NN预测的SED。

关键词

引用

@article{arxiv.2302.04629,
  title  = {Analysing the SEDs of protoplanetary disks with machine learning},
  author = {T. Kaeufer and P. Woitke and M. Min and I. Kamp and C. Pinte},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2302.04629},
  year   = {2023}
}

备注

40 pages, 22 figures, the online tool is available at https://tillkaeufer.github.io/sedpredictor