Applied Machine-Learning Models to Identify Spectral Sub-Types of M Dwarfs from Photometric Surveys
Notice bibliographique
Résumé
Abstract M dwarfs are the most abundant stars in the Solar Neighborhood and they are prime targets for searching for rocky planets in habitable zones. Consequently, a detailed characterization of these stars is in demand. The spectral sub-type is one of the parameters that is used for the characterization and it is traditionally derived from the observed spectra. However, obtaining the spectra of M dwarfs is expensive in terms of observation time and resources due to their intrinsic faintness. We study the performance of four machine-learning (ML) models—K-Nearest Neighbor (KNN), Random Forest (RF), Probabilistic Random Forest (PRF), and Multilayer Perceptron (MLP)—in identifying the spectral sub-types of M dwarfs at a grand scale by deploying broadband photometry in the optical and near-infrared. We trained the ML models by using the spectroscopically identified M dwarfs from the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) Data Release (DR) 7, together with their photometric colors that were derived from the SDSS, Two-Micron All-Sky Survey, and Wide-field Infrared Survey Explorer. We found that the RF, PRF, and MLP give a comparable prediction accuracy, 74%, while the KNN provides slightly lower accuracy, 71%. We also found that these models can predict the spectral sub-type of M dwarfs with ∼99% accuracy within ±1 sub-type. The five most useful features for the prediction are r − z, r − i, r − J, r − H , and g − z, and hence lacking data in all SDSS bands substantially reduces the prediction accuracy. However, we can achieve an accuracy of over 70% when the r and i magnitudes are available. Since the stars in this study are nearby (d ≲ 1300 pc for 95% of the stars), the dust extinction can reduce the prediction accuracy by only 3%. Finally, we used our optimized RF models to predict the spectral sub-types of M dwarfs from the Catalog of Cool Dwarf Targets for the Transiting Exoplanet Survey Satellite, and we provide the optimized RF models for public use.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».