论TRAPPIST-1的XUV光度演化

我们模拟了TRAPPIST-1的长期XUV光度，以约束其行星系统所经历的高能辐射环境的演化。利用马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC），我们推导了TRAPPIST-1恒星及XUV演化的概率性约束，这些约束考虑了观测不确定性、模型参数间的简并性以及低质量恒星的经验数据。我们将TRAPPIST-1的质量约束为$m_{\star} = 0.089 \pm{0.001}$ M$_{\odot}$，并发现其早期XUV光度很可能饱和于$\log_{10}(L_{XUV}/L_{bol}) = -3.03^{+0.23}_{-0.12}$。从后验分布中，我们推断TRAPPIST-1目前仍有约40%的概率处于饱和阶段，这表明TRAPPIST-1在数十亿年内保持了高活动性和$L_{XUV}/L_{bol} \approx 10^{-3}$。因此，TRAPPIST-1的行星系统很可能经历了持续且极端的XUV辐射环境，可能驱动了显著的大气侵蚀和挥发物损失。在TRAPPIST-1约1 Gyr的主序前阶段，内行星可能接收到的XUV辐射量是现代地球的${\sim}10^3 - 10^4$倍。通过MCMC推导这些约束在计算上并非易事，因此将我们的方法扩展到约束更多拥有类地系外行星的M矮星的XUV演化，将产生巨大的计算开销。我们证明，approxposterior——一个基于高斯过程进行近似贝叶斯推断的开源Python机器学习包——能够准确高效地复现我们的分析，其计算时间比使用emcee进行MCMC采样少980倍，模拟次数少1330倍。我们发现，相对于emcee，approxposterior推导出的约束在最佳拟合值和$1\sigma$不确定性上的平均误差分别为0.61%和5.5%。