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千新星建模与参数推断:理解不确定性及评估观测与模型间的兼容性

高能天体物理现象 2025-05-28 v1 天体物理仪器与方法

摘要

在光学瞬变研究中,参数推断是通过将观测光变曲线与不同模型的预测进行比较,并找到最匹配的模型与参数组合,从而提取物理信息(即对源特征的约束)的过程。在千新星(KNe)研究这一发展中领域,建模的系统不确定性仍然非常大,且许多模型难以令人满意地拟合与双中子星(BNS)并合 GW170817 相关的 AT2017gfo 千新星的完整多波长数据集。在多信使背景下,我们有时会观察到仅 KN 推断结果与其他信使约束之间的张力。为了讨论 KN 模型与观测以及其他信使导出信息之间的兼容性,我们详细阐述了贝叶斯参数推断过程,并识别了 KN 分析中蕴含的众多不确定性来源。我们强调了系统误差范围超参数 σsys\sigma_{\rm sys},它可以作为模型拟合优度的度量。随后,我们讨论了如何通过使用先验与后验之间的 Kullback-Leibler 散度量化信息增益,来评估参数推断分析的性能。以 Bu2019lm 模型与 NMMA 贝叶斯推断框架为例,我们展示了专用的望远镜网络 KN 跟踪观测合理可达的预期性能,并突出了影响此类推断性能的不同因素(观测节奏、误差范围)。最后,我们将 KN 分析应用于 AT2017gfo 数据集,以验证我们的性能预测并讨论多信使方法的互补性。

关键词

引用

@article{arxiv.2505.21392,
  title  = {Kilonova modelling and parameter inference: Understanding uncertainties and evaluating compatibility between observations and models},
  author = {Thomas Hussenot-Desenonges and Marion Pillas and Sarah Antier and Patrice Hello and Peter T. H. Pang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2505.21392},
  year   = {2025}
}

备注

23 pages, 16 figures, 6 tables (1 sidewaystable)