X射线共振映射的 RTFAST-Spectra 模拟器——针对活跃星系核

贝叶斯分析正越来越多地被用于 X 射线光谱学，但其主要局限于相对简单的物理模型，这是由于 X 射线建模软件和计算时间的限制所致。结果是，对具有高物理复杂性的数值模型的贝叶斯分析尚未实现。这一挑战在例如对吸积黑洞 X 射线二元星系的 X 射线辐射建模中尤为突出，因为慢速的模型计算严重限制了参数空间的探索，并可能偏向对天体物理参数的推断。本文提出了 RTFAST-Spectra：一个神经网络模拟器，作为黑洞 X 射线共振模型 RTDIST 中光谱部分的即插即用替换品。这一模拟器是首个为 reltrans 模型套件开发的模拟器，也是首个为集成了 17 个物理上有意义模型参数的当代 X 射线反射模型开发的模拟器。我们采用主成分分析（PCA）创建轻量级神经网络，能够保留复杂原子谱线与简单连续辐射之间的相关性，从而实现对科学重点的关键参数的一致建模。在最保守的条件下，我们实现了对原模型中所有 17 个自由参数的 $\mathcal{O}(10^2)$ 倍加速，精度达到 $\mathcal{O}(1\%)$。这意味着从数月缩短到数小时即可完成完整后验拟合。我们采用马尔可夫链蒙特卡洌抽样展示了如何更好地探索数据中模型参数的后验分布，并讨论了在拟合真实数据时解释模型的复杂性。