Flow-Based Generative Emulation of Grids of Stellar Evolutionary Models

要約

恒星の進化モデルのグリッドをエミュレートするためのフローベースの生成アプローチを紹介します。
これらのモデルの入力パラメーターと出力プロパティを多次元確率分布として解釈することで、条件付き正規化フローをトレーニングして、条件付き結合分布の形式でグリッドの入力と出力の間の複雑な関係を学習および予測します。
これらのフローの表現力と多用途性を活用して、入力パラメーターの連続範囲にわたってさまざまな進化の軌跡と等時線をエミュレートする機能を紹介します。
さらに、これらのフローを使用して恒星のパラメータを推定するための単純なベイジアンアプローチを説明し、ケプラーミッションによって観測された赤色巨星の小惑星地震データセットへのその適用を実証します。
このアプローチを散開星団 NGC 6791 と NGC 6819 の赤色巨星に適用することで、初期のヘリウム存在量と混合長さパラメーター値に関する事前情報なしで全球の星地震パラメーターと分光パラメーターのみにフィッティングした場合に、どのように大きな年齢の不確実性が生じるかを示します。
また、15,388 個の野外赤色巨星の質量と半径の修正推定値を決定することにより、大規模な流れを使用した推論も実行します。
これらの推定値は、既存のグリッドベースのモデリングの結果との一致性が向上し、赤色塊の個体群レベルでの特徴が明らかになり、修正された星地震スケーリング関係を使用して以前に決定されたケプラー赤色巨星の質量が 5 ～ 10% 過大評価されていたことを示唆しています。
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要約(オリジナル)

We present a flow-based generative approach to emulate grids of stellar evolutionary models. By interpreting the input parameters and output properties of these models as multi-dimensional probability distributions, we train conditional normalizing flows to learn and predict the complex relationships between grid inputs and outputs in the form of conditional joint distributions. Leveraging the expressive power and versatility of these flows, we showcase their ability to emulate a variety of evolutionary tracks and isochrones across a continuous range of input parameters. In addition, we describe a simple Bayesian approach for estimating stellar parameters using these flows and demonstrate its application to asteroseismic datasets of red giants observed by the Kepler mission. By applying this approach to red giants in open clusters NGC 6791 and NGC 6819, we illustrate how large age uncertainties can arise when fitting only to global asteroseismic and spectroscopic parameters without prior information on initial helium abundances and mixing length parameter values. We also conduct inference using the flow at a large scale by determining revised estimates of masses and radii for 15,388 field red giants. These estimates show improved agreement with results from existing grid-based modelling, reveal distinct population-level features in the red clump, and suggest that the masses of Kepler red giants previously determined using the corrected asteroseismic scaling relations have been overestimated by 5-10%.

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