We construct a physically-parameterized probabilistic autoencoder (PAE) to learn the intrinsic diversity of type Ia supernovae (SNe Ia) from a sparse set of spectral time series. The PAE is a two-stage generative model, composed of an Auto-Encoder (AE) which is interpreted probabilistically after training using a Normalizing Flow (NF). We demonstrate that the PAE learns a low-dimensional latent space that captures the nonlinear range of features that exists within the population, and can accurately model the spectral evolution of SNe Ia across the full range of wavelength and observation times directly from the data. By introducing a correlation penalty term and multi-stage training setup alongside our physically-parameterized network we show that intrinsic and extrinsic modes of variability can be separated during training, removing the need for the additional models to perform magnitude standardization. We then use our PAE in a number of downstream tasks on SNe Ia for increasingly precise cosmological analyses, including automatic detection of SN outliers, the generation of samples consistent with the data distribution, and solving the inverse problem in the presence of noisy and incomplete data to constrain cosmological distance measurements. We find that the optimal number of intrinsic model parameters appears to be three, in line with previous studies, and show that we can standardize our test sample of SNe Ia with an RMS of $0.091 \pm 0.010$ mag, which corresponds to $0.074 \pm 0.010$ mag if peculiar velocity contributions are removed. Trained models and codes are released at \href{https://github.com/georgestein/suPAErnova}{github.com/georgestein/suPAErnova}


翻译:我们建造了一个物理比喻性自动电解码( PAE), 以便从一组光谱时间序列中学习Ia超级新星( Sne Ia) 的内在多样性。 PAE 是一个由Auto- Encoder( AE) 组成的两阶段基因化模型( AE), 该模型在使用正常化流程( NF) 的培训后可以进行概率性解释。 我们证明, PAE 学习了一个低维潜潜空空间, 捕捉人口内部存在的非线性特征范围, 并且能够准确地模拟SNE Ia 的光谱演变, 直接从整个波长和观察参数的时间里, 直接模拟SNE Ia 的光谱演化过程。 通过引入一个相关惩罚条件和多阶段训练, 由Autouto En- Enccoder (AE) 组成, 我们显示, 在培训期间可以将内在和外部的变异性模式分开, 需要额外的模型来进行规模标准化。 我们用SNeIa Ia的下游任务来进行越来越精确的宇宙/ 。

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