第37章：星系团 tSZ/kSZ 残差中的平滑“底噪”判别

目录 ／ 附录-预测和证伪

一、【一句话目标】
在统一频标/时标与源端定标框架下，整合多台阵多频段的星系团 Sunyaev–Zel’dovich（SZ）观测与外部环境图层，对tSZ/kSZ 分量进行约束/去混叠与波束/带通统一后，检验在残差图像与叠加剖面中是否存在一个跨频平滑、随时间窗稳定、跨仪器可复现的**“底噪”常项**；并评估其与视线环境（引力透镜收敛度/大尺度结构分层/团际丝连接度/团内动力态）之间的单调或平台式关联。若该底噪可由尘/射电前景色温误配、CIB 起伏、带通/波束不匹配、地图转移函数与扫描条纹、点源残留等已知因素解释，或缺乏跨频—跨台阵—跨团队复现，则否证。

二、【要测什么】

• 平滑底噪指数（文字化分级）
  在统一波束与带通后，对单团与样本叠加（按质量/红移/环境分箱）的残差亮温/强度，提取常项偏置与缓慢漂移斜率，并按强/中/弱；上抬/下压分级；统计其在多频段与多仪器上的一致性与符号稳定性。
• 非色散一致性（跨频平滑）
  在毫米—亚毫米多通道上检验残差颜色：要求底噪强度与排序对载频/带边不敏感，拒绝尘（随频上升）/射电（随频下降）/tSZ（已约束）等典型色散律；若随频率呈系统翻向/缩放，判为色散/前景项。
• 零时滞同现（跨台阵对齐口径）
  在单一外参时标/频标对齐后，比较不同仪器/季节/扫描批次残差序列的零时滞峰与侧翼对比（强/中/弱）；若跨台阵零时滞同现显著，加分。
• 径向与形态学稳健性
  在团心—外延的环形剖面与形态分区（冷核/并合、圆对称/椭圆、亚结构丰富度）中，检验底噪常项是否随半径稳定且对形态不敏感；若仅局限个别子象元/不规则扇区，降级。
• 环境关联与分层
  与引力透镜收敛度/剪切、星系密度场、丝状体连通度、超星系团成员关系等环境代理配准，记录底噪的增强/平台/不相关标签；并按质量（M500）、红移、动力态作分层对照。
• 比值稳健与模板正交性
  对多频比值检验“整体平移、比值不变”：若比值稳定而绝对残差出现平滑常项，计为支持；同时要求与尘/射电/CIB 模板近正交。
• 季节/历年复现与事件响应
  比较季节/年度尺度的符号与强度排序是否复现；在并合事件/冲击波候选/强透镜前景样本中检验是否存在同向或阈值式响应。

三、【怎么做】

1. 数据与台阵族
   • 全空与深场：多频全天/半全天（如卫星）与深场巡天（如地基高分辨）联合；
   • 样本来源：SZ 团目录、X 射线团样本与光学丰富度样本，提供质量/红移/形态信息；
   • 环境图层：引力透镜 κ/γ 地图、星系—丝网络重构、CIB/尘/射电模板、速度场代理等。
2. 统一定标与去系统化
   • 波束与带通：发布每通道波束/副瓣与带通核/色修正，统一到共同波束/共同带通核，并留出带边；
   • 成图转移函数：公布扫描—解条纹—滤波的转移函数与噪声特性，限定安全多极段；
   • 组件分离双路径：一条约束 ILC/模板回归（显式消 tSZ/kSZ、抑尘/射电，保留颜色平坦自由度），一条参数化匹配滤波（逐团拟合tSZ/kSZ/尘/射电），互为盲化；
   • 点源与 CIB 管控：利用射电/尘源目录与CIB 起伏模型做掩膜/注入—回收，发布残差上限。
3. 序列构建与比较
   • 同窗—同核栅格：以团样本 × 频段 × 仪器 × 时间窗为单元，输出底噪指数表与零时滞指数表（文字化）；
   • 剖面与堆栈：按质量/红移/环境分箱叠加，给出团心—外延的常项稳定度与颜色平滑度标签；
   • 模板正交与差分：对尘/射电/CIB/银河前景构造差分与正交检验，要求底噪对这些模板近正交。
4. 前馈—盲化—仲裁
   • 环境前馈组：仅用环境图层与掩膜，发布每单元预测卡（底噪方向/强度、是否非色散、是否零时滞同现、是否径向平台）；
   • 测量组（独立管线）：两条以上清洗路径与两套对齐策略并行，互不共享残差；
   • 仲裁组：对齐预测卡—实测摘要，在频段/仪器/季节/方法族维度统计命中/错向/空击率。
5. 交叉一致性
   • 与第29章（CMB μ/y 微畸变时演史与持续底噪检验）对齐底噪方向与强度口径；
   • 与第5章（ARCADE‑2 无线电背景底噪起源判别）比较低频—毫米的一致性与差异；
   • 与第27章（路径红移四维层析）核对环境切片上的单调/平台标签。

四、【阳性/阴性对照与剥离假象】

1. 阳性对照（支持“平滑底噪”）：
   • 在多频—多仪器中，残差出现同向/符号稳定的常项，并在对齐口径下呈零时滞同现；
   • 非色散成立：对载频/带边不敏感，且与尘/射电/CIB的颜色不相符；
   • 与环境强度呈单调或平台，在丝连通度高/κ 高样本中增强；
   • 前馈预测命中率显著高于随机，跨方法/仪器/季节复现。
2. 阴性对照（反对“平滑底噪”）：
   • 残差颜色符合尘/射电/CIB任一模板，或随频率呈可预期色散律；
   • 信号仅在单一频段/单一仪器/单一季节显著，或对波束/带通/对齐/多极窗高度敏感；
   • 标签置换/旋转堆栈/随机偏移仍“显著”，判为选择/方法偏差；
   • 点源深掩膜/更严格色修正/带边留出后信号消失，或转移函数/条纹即可复制。

五、【系统误差与对策（不超过三点）】

• 带通—色修正误配：跨仪器带通差异与色修正不足会伪造“平坦”残差。对策：共同带通核、色温族边际化与带边留出，发布色修正日志。
• 波束/成图转移函数不匹配：波束副瓣与解条纹残留可在叠加中形成常项。对策：共同波束卷积、多极安全窗、注入—回收与扫描子集留出。
• 点源与 CIB 起伏：致密源与团引力透镜放大的 CIB 会残留底噪。对策：深掩膜/源注入—回收、CIB 起伏模板约束与多频颜色判别。

六、【执行与公开】

• 预注册：样本/频段/仪器清单、共同波束/带通核与转移函数、非色散/零时滞/径向平台判据、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：设置高 κ 高连通区/低 κ 参考区、强点源密区与并合候选的留出单元；
• 跨团队/跨仪器复现：互换基带/地图块/掩膜与日志/脚本，开展降采样/加噪/核变体/对齐扰动稳健性测试；
• 公开材料：发布预测卡、平滑底噪指数表、零时滞与非色散摘要、带通/波束/转移函数/色修正/掩膜日志与关键中间产物。

七、【成败线】

1. 支持（通过）：
   • 在**≥2 套独立管线、≥2 套仪器/巡天、≥3 个频段中，复现非色散的平滑底噪常项与零时滞同现**；
   • 与环境强度呈单调或平台关系，且对波束/带通/对齐/掩膜/多极窗稳健；
   • 预测卡命中率显著高于随机，并在留出单元中独立复现。
2. 否证（未通过）：
   • 结果遵循尘/射电/CIB颜色或被波束/带通/转移函数主导，跨频/跨仪器不复现；
   • 对参数/口径高度敏感或在留出单元中消失；
   • 仲裁命中率接近随机，难以与前景/方法伪像区分。