第7章：黑洞近环“共同时延＋极化翻转带”的同位缩放

目录 ／ 附录-预测和证伪

一、【一句话目标】
在可分辨黑洞近环（光子环/近视界辐射环）的时域与偏振观测中，同时寻找两类可操作信号：其一是共同时延（环上不同方位的亮度起伏存在稳定的相对到达时差）；其二是极化翻转带（线偏振角在窄带内发生近似 90° 的快速翻转）。若二者在同一归一化方位与半径上稳定同位出现，并且其尺度随黑洞质量与角尺度呈比例缩放、对观测频段不显著敏感，则支持“几何—路径型”共同项的主张；若二者不同位、缩放关系被破坏或呈现明显色散特征，则否证。

二、【要测什么】

• 环上“共同时延”的存在与方向：将近环划分为若干等弧段，度量任意两段光变之间的最强互相关滞后是否在多历元中保持稳定的符号与大小顺序，并检验同一对象在不同频段与不同台阵下的一致性。
• “极化翻转带”的位置与带宽：在同一环的径向—方位平面上定位线偏振角快速翻转的狭窄区域，记录其角位置、半径与带宽，以及与邻近区域的偏振分数落差。
• 同位缩放检验：将上两项信号映射到归一化坐标（以环的角直径与特征时间尺为归一基准），比较不同对象（如银河系中心与射电星系核心）、不同频段（86–345 GHz）与不同历元下的位置重合度与尺度比例关系。
• 频率独立性与路径判据：比较两信号在多频上的表现是否不随频段翻向或重标度；若存在近似常数的整体时移而不随频率变化，则记为无色散公共项的候选；若随频率呈系统性翻转或按波长平方变化，则优先归因于介质/前景。

三、【怎么做】

1. 样本与观测配置
   • 目标对象：优先选择具备近环分辨能力与高偏振信噪的超大质量黑洞，如M87*、银河系中心，并扩展到少量亮核（在 86–230–345 GHz 可恢复环状结构）。
   • 观测手段：采用毫米/亚毫米甚长基线干涉阵（VLBI）的强度与偏振测量，结合闭合相位/闭合偏振量，必要时配合单天线高时采样的辅测以增强时域覆盖。
   • 历元策略：为每对象获取多频、准同时的历元序列，覆盖不同季节与阵列几何，以剔除阵列采样造成的假象。
2. 处理与盲化比对
   • 环上分区与时间轴统一：预注册环的径向窗口与等弧段分区方案，统一时间轴与口径，避免事后优化。
   • 独立管线：由强度时域组提取弧段光变并输出滞后矩阵；由偏振组在独立管线中定位翻转带并给出方位—半径—带宽。两组仅共享历元标签与分区方案，不共享结果数值。
   • 仲裁与同位判定：第三方依据预注册口径，计算“滞后峰所在弧段”与“翻转带中心弧段”的同位率，并在归一化坐标下度量不同频段与对象之间的缩放一致性（位置重合、带宽/时间尺比例是否稳定）。
3. 阳性/阴性对照与剥离假象
   • 阳性对照：
     1. 在同一对象的多频数据中，滞后峰与翻转带在同一归一化方位反复出现，且滞后量按对象的特征时间尺呈比例缩放；
     2. 更换阵列子集或分辨率后，上述同位与缩放关系仍在误差内保持。
   • 阴性对照：
     1. 打乱弧段标签或旋转分区模板后，同位率应退化至接近随机；
     2. 在校准源/点源上不应检出稳定翻转带或系统性滞后；
     3. 若在低频（强法拉第旋转/散射更显著）出现位置漂移或翻向，而在高频消失，则优先归因于介质屏或散射核。
   • 与介质/仪器区分：
     1. 对同一历元内的子带进行“随频行为”检查：若翻转角随波长平方规律漂移，或滞后量随频段呈系统性重标度，则判为法拉第/色散；
     2. 在互换 D‑term 解、不同极化标定顺序下重复处理，若同位关系消失，视为仪器泄漏造成。
4. 系统误差与对策（不超过三点）
   • 前景法拉第屏与色散：会造成频率相关的偏振角漂移与时延差异。对策：采用子带内差分与跨频一致性检查，对呈现随频规律的部分降权或剔除，并以高频历元为主判。
   • 阵列采样与成像偏差：稀疏 (u)–(v) 采样可制造假环或位置漂移。对策：在多成像算法（模型拟合/正则成像/闭合量反演）间交叉验证，并进行子阵列/降采样稳健性测试。
   • 仪器偏振泄漏与幅相稳定性：D‑term 误差与相位漂移会引入假翻转或假滞后。对策：实施多源解耦标定与交叉极化校核，并在校准互换与时序反演中验证结论不变。
5. 执行与公开
   • 预注册：分区方案、同位与缩放判据、阳性/阴性对照与剔除规则、统计口径；
   • 留出与复验：每对象、每频段预留部分历元作最终确认；
   • 跨阵列复核：在不同台阵配置、不同数据处理团队间复现实验；
   • 公开材料：发布分区模板、滞后矩阵摘要、翻转带位置与带宽的文字化报告及关键中间产物，便于外部复核；
   • 与第1章（路径无色散公共项）、第22章（喷流基座亮度—极化的同位同窗变化）、第26章（近视界“毛孔断层”动态成像）形成互证闭环并相互引用。

四、【成败线】

1. 支持（通过）：
   • 在同一对象的多频观测与不同历元中，共同时延峰与极化翻转带在同一归一化方位与半径上稳定同位；
   • 二者的时间与空间尺度随对象的特征时间尺与环角尺度呈比例缩放，且不随频段翻向或重标度；
   • 结论在不同阵列配置、不同处理管线下保持稳健，并在阳性/阴性对照检验中显著优于随机。
2. 否证（未通过）：
   • 二者长期不同位，或只有其一出现而另一项缺席；
   • 随频段出现系统性翻向/重标度（呈典型色散/法拉第特征），或结果主要由单一阵列/单一路线驱动；
   • 打乱标签与旋转载入后，同位与缩放关系不显著高于随机，难以归因几何—路径型共同项。