贝叶斯留一交叉验证在系外行星大气分析中的应用

在过去十年中，系外行星透射光谱让我们对太阳系外行星的物理与化学本质有了前所未有的理解。物理与化学知识主要是通过基于某种拟合优度度量将竞争模型拟合到光谱数据中提取的。然而，当前采用的度量几乎无法揭示给定模型在单个数据点层面究竟如何失效以及可在何处改进。随着数据质量与模型复杂度的提升，迫切需要我们更好地理解哪些观测在驱动我们的模型解释。在此我们提出应用贝叶斯留一交叉验证来评估系外行星大气模型的性能并计算期望对数逐点预测密度（elpd$_\text{LOO}$）。elpd$_\text{LOO}$ 在数据点分辨率上估计大气模型的样本外预测精度，提供可解释的模型批评。我们在一颗热木星的合成 HST 透射光谱上引入并演示了该方法。我们应用 elpd$_\text{LOO}$ 来解释 HAT-P-41b 的当前观测并评估其大气中近期推断出的 H$^-$ 的可靠性。我们发现先前对 H$^{-}$ 的探测仅依赖于单个数据点。这一用于系外行星反演的新度量为我们更好地认识模型与数据局限的工具库提供了补充与扩展。elpd$_\text{LOO}$ 提供了在单数据点层面审视模型的手段，这是稳健解释即将来自 JWST 的大量光谱信息的先决条件。