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Exoplanet characterization across the mass-radius space using machine learning

Baumeister, Philipp und Bahrenberg, Johannes und Tosi, Nicola und Charly, Aleeda (2025) Exoplanet characterization across the mass-radius space using machine learning. EGU General Assembly 2025, 2025-04-27 - 2025-05-02, Vienna. doi: 10.5194/egusphere-egu25-15903.

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Offizielle URL: https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU25/EGU25-15903.html

Kurzfassung

Characterizing the internal composition of exoplanets is an essential part in understanding the diversity of observed exoplanets and the processes that govern their formation and evolution. However, the interior of an exoplanet is inaccessible to observations, and can only be investigated via numerical structure models. Furthermore, interior models are inherently non-unique, because the large number of unknown parameters outweigh the limited amount of observables. One set of observable parameters can correspond to a multitude of possible planet interiors. Probabilistic inference methods, such as Markov chain Monte Carlo sampling, are a common, but computationally intensive and time-consuming tool to solve this inverse problem and obtain a comprehensive picture of possible planetary interiors, while also taking into account observational uncertainties. This prohibits large-scale characterization of exoplanet populations. We explore here an alternative approach to interior characterization utilizing ExoMDN, a stand-alone machine-learning model based on mixture density networks (MDNs) that is capable of providing a full probabilistic inference of exoplanet interiors in under a second, without the need for extensive modeling of each exoplanet's interior or even a dedicated interior model. ExoMDN is trained on a large database of 5.6 million precomputed, synthetic interior structures of low mass exoplanets. The fast prediction times allow investigations into planetary interiors which were not feasible before. We demonstrate how ExoMDN can be leveraged to perform large-scale interior characterizations across the entire population of low-mass exoplanets. We can show how ExoMDN can be used to comprehensively quantify the effect of measurement uncertainties on the ability to constrain the interior of a planet, and to which accuracy these parameters need to be measured to well characterize a planet’s interior.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/219977/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag, Poster)
Titel:Exoplanet characterization across the mass-radius space using machine learning
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Baumeister, PhilippFU Berlinhttps://orcid.org/0000-0001-9284-0143NICHT SPEZIFIZIERT
Bahrenberg, JohannesInstitut für Planetenforschung, DLR, BerlinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tosi, Nicolanicola.tosi (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4912-2848NICHT SPEZIFIZIERT
Charly, AleedaInstitut für Planetenforschung, DLR, BerlinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.5194/egusphere-egu25-15903
Status:veröffentlicht
Stichwörter:EXoplanets, Interior inference, Machine learning
Veranstaltungstitel:EGU General Assembly 2025
Veranstaltungsort:Vienna
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:27 April 2025
Veranstaltungsende:2 Mai 2025
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Exploration des Sonnensystems
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetenphysik
Hinterlegt von: Tosi, Dr. Nicola
Hinterlegt am:02 Dez 2025 09:46
Letzte Änderung:02 Dez 2025 09:46

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