第32章：大尺度取向协同全景重构（偏振/磁场/尘）

目录 ／ 附录-预测和证伪

一、【一句话目标】
在统一角标定/频标/时标与源端定标框架下，集成尘偏振辐射、同步辐射偏振、恒星偏振与测距、法拉第旋转（RM）格点、原子/分子气体速度—梯度磁场代理与尘形态脊结构，重建大尺度（≥ 数度）取向场的全景图与层析图。在剥离带通/波束/泄漏/扫描条纹/法拉第色散等系统项后，检验是否存在一个无色散公共项，可在多探针上同时体现为：取向一致（共线/共面）、跨频稳健（去旋后）与零时滞同现，且随环境强度（柱密度/湍流/磁压/丝状体位置）单调可调。若取向协同可由法拉第残留/角度零点漂移/I→Q/U 泄漏/E—B 泄漏/扫描几何解释，或不具备跨平台—跨团队复现，则否证。

二、【要测什么】

• 取向协同指数（文字化分级）
  在同位—同窗口径下，统计探针对（尘偏振 vs 同步偏振、尘偏振 vs 恒星偏振、偏振 vs 尘脊主轴、偏振 vs 速度—梯度磁场）之间的相对偏角分布，形成取向协同指数与共线度，分级为强/中/弱；上抬/下压，并标注**“平行/垂直/斜交”**标签。
• 无色散一致性
  在高频尘偏振子带与低/中频同步偏振子带上（后者经RM 去旋到 λ→0 口径），比较取向协同指数的方向与强度排序。若出现随λ²/1/ν规律翻向/缩放，判为色散/链路项。
• 零时滞同现
  在不同季节/姿态/任务切分下，评估各探针取向协同指数的零时滞峰与侧翼对比（强/中/弱）。若存在显著滞后或仅在单一切分显著，降级。
• 环境单调性与分层结构
  以柱密度 N_H/E(B–V)、尘温、湍流代理（线宽/密度涨落）、磁压 β、RM 幅度、到宇宙丝结点距离、银河纬度为自变量，记录取向协同的增强/平台/不相关；并在Gaia 距离层析下，比较不同距离壳层的协同一致性与**高度（|b|）**分层。
• 形态—取向共证
  对尘脊/气体骨架（结构张量/骨架提取/霍夫类方法）与偏振取向的平行/垂直偏好进行分区统计；若骨架转角诱发的取向同步旋转可跨探针复现，记为加分。
• E/B 模取向稳健性（文字化）
  在统一 PSF与掩膜下，比较E/B 分解后的主轴取向与原始 Q/U 取向的一致性；若E—B 泄漏改变方向排序，判为方法伪像。

三、【怎么做】

1. 数据与探针族
   • 尘偏振（高频）：多子带覆盖，优先法拉第自由窗口，并提供副瓣/带边日志；
   • 同步偏振（低/中频）：频内子带用于RM 合成与去旋，输出λ→0 取向场与去旋残差上限；
   • 恒星偏振＋测距：基于Gaia距离层析，构建距离壳层的取向图；
   • RM 格点与外源偏振：尺度化法拉第屏与外源方向基准；
   • 原子/分子气体速度—梯度磁场代理：由 H I/CO 立方体提取速度梯度方向作为磁场平面内取向的独立代理；
   • 尘形态脊结构：从尘强度/光学消光图中提取骨架/脊线与主轴。
2. 统一定标与去系统化
   • 角度零点与坐标约定：跨任务统一偏振角零点/旋向定义，以标准偏振天体/地面校源闭环；
   • I→Q/U 泄漏与波束差：提供泄漏模板与差分波束校正，统一到共同 PSF；
   • RM 去旋：在子带内求得去旋到 λ→0 的取向场，并发布残差/置信等级；
   • 像素与掩膜：统一像素尺度/天区掩膜，对边界像素降权并单列报告。
3. 全景重构与层析
   • 同位—同窗拼接：以天区块 × 子带 × 距离壳层为单元，生成取向场格网与文字化标签；
   • 协同指数与共线度：对多探针对计算取向协同指数与平行/垂直偏好比（文字化等级）；
   • 层析比较：在不同距离壳层/银河纬度/环境强度分位上，比较协同指数的方向与强度排序。
4. 前馈—盲化—仲裁
   • 环境组（前馈）：仅用尘脊/骨架、RM/柱密度/湍流/磁压/银河几何与掩膜，发布每个单元的预测卡（“平行/垂直/斜交”偏好、强度等级、随环境是否单调/平台、去旋后是否无色散）；
   • 测量组（独立管线）：在**≥2 套清洗路径与两种像素/掩膜口径下，独立产出取向场与协同指数及无色散/同现**判据；
   • 仲裁组：按预注册规则对齐预测卡—实测摘要，在天区/频段/季节/方法族维度统计命中/错向/空击率。

四、【阳性/阴性对照与剥离假象】

1. 阳性对照（支持大尺度取向协同）：
   • 去旋后，尘偏振—同步偏振—恒星偏振—速度梯度磁场代理的取向协同指数在方向与强度排序上一致，且与尘脊主轴呈稳定的平行/垂直偏好；
   • 无色散成立：不同频段/子带与任务/季节给出的协同指数不随λ²/1/ν规律翻向或缩放；
   • 零时滞同现显著：在季节/姿态/任务切分间，协同指数波动呈零时滞峰；
   • 环境单调性/平台成立：协同随柱密度/湍流/磁压/丝结点距离呈单调增强或平台，并在距离层析上具一致方向；
   • 跨平台/跨团队复现且预测卡命中率显著高于随机。
2. 阴性对照（反对大尺度取向协同）：
   • 取向结果随λ²/1/ν/带边系统翻向或缩放，或与RM 未净化残留强相关；
   • 信号仅在单一频段/单一任务/单一路径显著，或对像素/掩膜/平滑核高度敏感；
   • I→Q/U 泄漏/差分波束/E—B 泄漏/扫描条纹即可重现取向偏好；
   • 标签置换/掩膜旋转/去旋参数打乱仍“显著”，判为方法/选择偏差。

五、【系统误差与对策（不超过三点）】

• 偏振角零点漂移与跨任务角度偏置：可导致虚假平行/垂直偏好。对策：用标准偏振天体/地面校源进行绝对角标定与交叉闭合，并发布角度零点日志；在分析中加入角度扰动容差评估。
• I→Q/U 泄漏与差分波束：会把强度形态投射为假取向。对策：建立泄漏模板与差波束校正，统一到共同 PSF，并用注入—回收/带边留出设定上限。
• 法拉第去旋不足与频内色散：残留λ² 旋转会掩盖无色散公共项。对策：进行多子带 RM 合成与残差上限发布，对高 RM 区设留出并在高频尘偏振窗口交叉验真。

六、【执行与公开】

• 预注册：探针清单、子带划分、像素/掩膜口径、统一定标/去系统化流程、取向协同指数/平行—垂直偏好/无色散/零时滞判据、环境自变量与分层口径、阳性/阴性对照与排除条款、仲裁评分；
• 留出与复验：为高 RM 区/强尘区/骨架交汇区设留出天区与子带，用于最终确认；
• 跨团队/跨平台复现：互换原始 Q/U/强度/RM 立方体/速度立方体/脚本，开展降采样/加噪/核变体/去旋参数扰动稳健性测试；
• 公开材料：发布预测卡、取向协同指数表、平行/垂直偏好地图、无色散与同现摘要、角标/带通/波束/泄漏/RM 日志与关键中间产物；
• 与第15章（类星体偏振成组对齐）、第8章（AGN 喷流—宇宙丝共线）、第17章（卫星系与宿主丝主轴共线）、第27章（路径红移四维层析）构成取向—环境—层析互证闭环并相互引用。

七、【成败线】

1. 支持（通过）：
   • 在**≥2 套独立管线、≥2 类平台/任务与多子带下，得到去旋后一致的取向协同指数与平行/垂直偏好**，满足无色散与零时滞同现；
   • 协同随环境强度呈单调或平台，并在距离层析与银河纬度分层上方向一致；
   • 预测卡命中率显著高于随机，结论对角标/泄漏/波束/掩膜/像素口径稳健。
2. 否证（未通过）：
   • 取向结果呈色散律或受去旋残留/泄漏/波束/扫描主导，跨平台/团队不复现；
   • 协同对口径/参数高度敏感或环境单调性不成立；
   • 仲裁命中率接近随机，留出天区/子带中信号消失。