第8章：AGN 喷流“轴向穿孔”与宇宙丝骨架共线（骨架化取向统计）

目录 ／ 附录-1. 预测和证伪（V6.0）

一、前言

宇宙丝骨架为大尺度环境提供主方向场；AGN 喷流在传播过程中若受该方向场的“通道化”约束，则其轴向更倾向沿骨架方向伸展，表现为更直、更长、更对称的“轴向穿孔”形态。本章以可复现的骨架提取与取向统计为核心，把“喷流—骨架共线”从形象描述压缩为可仲裁的定量判据，并要求在置换空检与对照天区下可分离。

二、预测（核心一句话）

在同一红移层与同一角分辨率口径下，AGN 喷流轴向与其宿主所在的局部宇宙丝骨架主方向之间的夹角分布显著偏向小角度；且当喷流与骨架更共线时，喷流呈现更强的“轴向穿孔”形态（更长、更直、更对称），该效应在纤维/结点环境中更强、在空洞环境中显著减弱。

三、一句话目标

用“共线偏置＋形态协同＋环境分层”的三联结构，确立喷流轴向与宇宙丝骨架的可复验共线性，并以置换空检排除算法与选择效应伪像。

四、要测什么

1. 喷流轴向：对每个 AGN，测量喷流的天空投影位置角 PA_jet，并构造喷流方向单位向量 ĵ⊥。对双边喷流取双侧主轴，对单边喷流取最稳健主脊线方向。
2. 骨架方向：在同一红移层内，对宿主邻域（预注册物理尺度窗）提取宇宙丝骨架并得到宿主位置处的切向主方向场，记为 f̂⊥。骨架必须来自可复现的骨架化算法（脊线/骨架图），不得由人工描线。
3. 共线角：定义投影共线角
   ψ = arccos(|ĵ⊥ · f̂⊥|)，取值范围 0°–90°。
4. 共线偏置指标：预注册阈值 ψ0（例如 15° 或 20°），定义共线比例 f_align = P(ψ ≤ ψ0)，并以随机期望 f_rand = ψ0/90° 作基线；同时给出全分布的非参数检验（例如对均匀分布的偏离显著性）。
5. “轴向穿孔”形态指标：对每个喷流测量三项形态量并归一化到同一口径：
   • 归一化长度 L̂ = L_jet/R_env（R_env 为环境窗尺度或宿主有效半径口径）；
   • 直线度 S = 1 − (Δ/ L_jet)，其中 Δ 为喷流主脊线相对主轴的累计偏离长度；
   • 对称性 Q = exp(−|ln(F₁/F₂)|) 或等效的臂长比对称指标（F₁、F₂ 为两侧通量或两侧长度）。
6. 环境分层：为每个系统赋予环境等级（空洞/纤维/结点）与连续环境强度指标（骨架强度分位、到结点距离、局部星系数密度或等效指标），用于分层比较 f_align、L̂、S、Q。

五、怎么做

• 样本构造：选取同时具备喷流成像与宿主红移信息的样本，覆盖宽红移与宽功率范围；并对宿主恒星质量、红移与射电亮度做匹配分箱，避免“高功率样本恰好在结点更多”造成伪共线。
• 骨架提取口径冻结：预注册骨架化算法、平滑尺度、红移层厚度、环境窗尺度与掩膜处理；同一口径用于全部天区与全部子样本。
• 喷流方向口径冻结：预注册喷流主轴提取规则（像素阈值、脊线拟合、双边合成规则）与质量控制阈值；对弯折显著或多分量喷流，按预注册规则分类处理，不得事后剔除“反例”。
• 盲化：骨架组在未知喷流方向条件下生成 f̂⊥；喷流组在未知骨架方向条件下生成 PA_jet 与形态量；仲裁组解盲后按冻结口径计算 ψ 分布、f_align 与形态协同。
• 跨探针复核：骨架方向至少由两类独立数据得到并行输出（例如星系分布骨架与弱透镜/剪切场骨架），共线结论需在两类骨架上同向一致。

六、对照与空检

• 置换空检：随机旋转骨架方向场或对宿主位置做同分布重采样，ψ 分布应回到近似均匀，f_align 应回到 f_rand；若仍显著偏小角度，则判为算法或选择效应伪像。
• 对照天区：选择环境等级显著不同但观测深度与分辨率匹配的对照天区，比较 f_align 与形态协同差异；若差异仅随观测深度变化而不随环境变化，则不支持共线主张。
• 红移置换：在红移层析中置换宿主红移标签，骨架方向与喷流方向的共线偏置应显著减弱。
• 形态伪像对照：在相同数据上用独立成像/去卷积管线重建喷流主轴，若共线只在单一管线成立，则不计入支持。

七、支持（通过）判据

• 共线偏置成立：在总体样本与独立子样本中，ψ 分布显著偏离均匀分布，f_align 显著高于 f_rand，且在置换空检下回落至随机。
• 形态协同成立：在控制宿主质量、红移与喷流功率后，ψ 越小的子样本呈现更高的 L̂、更高的 S 与更高的 Q；该趋势在纤维/结点环境中更强，在空洞环境中显著弱化。
• 跨骨架一致成立：使用两类独立骨架（星系骨架与场骨架）得到的共线偏置方向一致，且差异在误差带内可收敛。

八、否证（未通过）判据

• ψ 分布与均匀分布不可区分，或 f_align 与 f_rand 无显著差异且跨数据集复现；共线偏置无法通过置换空检打碎；或所谓共线只在单一管线、单一频段或单一天区成立。
• “轴向穿孔”形态与 ψ 无关，或形态协同在控制宿主与功率后消失；环境分层不表现为“纤维/结点更强、空洞更弱”的单调结构。
• 两类独立骨架给出相互矛盾的结论，且无法通过预注册系统项解释收敛。

九、系统误差与对策

• 投影效应与三维误差：观测只能给出投影角度。对策：在统计上使用投影不变量并在红移、倾角与喷流类型分层；必要时引入可测的倾角代理量作为协变量上限约束。
• 骨架提取算法依赖：平滑尺度与掩膜可能改变局部方向。对策：预注册主口径并提供小扰动稳健性范围；关键结论必须跨两类骨架与跨尺度扰动同向。
• 样本选择函数耦合：观测深度、分辨率与环境分布可能相关。对策：匹配分箱与天区对照并行；以置换空检与对照天区把选择效应信号打碎。

十、成败线（一句话版）

若喷流轴向与宇宙丝骨架主方向在统计上显著共线，并且共线程度越高“轴向穿孔”形态越强且在纤维/结点环境中更显著，同时置换空检与对照天区可分，则支持本章预测；若共线偏置与形态协同均不成立或空检同样显著，则否证本章预测。