第47章：伽马暴余辉偏振旋转的环境依赖性

目录 ／ 附录-1. 预测和证伪（V6.0）

一、前言
伽马暴（GRB）余辉偏振的时间演化，既可能来自喷流几何与磁场结构的内禀变化，也可能受传播路径与宿主—前景环境影响。若偏振旋转仅由喷流内部微物理与几何退化驱动，则其统计上更应随辐射机制、谱段与观测窗变化而“各自为政”；反之，若存在可复验的环境公共项，那么在完成法拉第去旋与尘致偏振剥离后，仍应出现跨波段近无色散的电矢量位置角（EVPA）旋转或平台，并且其方向、幅度与出现概率应随环境等级呈可预报的单调或阈值结构。本章以“去旋后无色散一致性＋环境分层可预报性”作为硬判据，将余辉偏振旋转从“个案叙事”提升为可仲裁的统计对象。

二、预测（核心一句话）
在对 GRB 余辉执行统一偏振定标（绝对 EVPA 零点、D-term、视场星际偏振 ISP 扣除）与射电—毫米多子带旋转量 RM 合成并去旋到 λ → 0 后，将出现一个可复验的“无色散偏振旋转/平台”公共项：去旋后的 EVPA₀(t) 在光学、近红外与射电/毫米之间同向一致、对带边与子带置换不敏感，并在同一观测窗内呈零时滞同现；该公共项的旋转幅度 Δχ、旋转速率 dχ/d(log t) 与平台终态角 χ_plateau 的分布随环境指数 J_env（由宿主柱密度与尘、弱透镜 κ/γ、宇宙丝连通度与取向、到结点距离等综合分位）呈单调增强或阈值式增强，并在高 J_env 样本中显著更常见、更大幅度。若偏振旋转在去旋后仍呈 λ² 标度或随频段系统翻向，或主要由尘致偏振、喷流几何退化与观测系统学即可完整解释，或跨事件与跨设施不可复现，则否证。

三、一句话目标
构建跨波段可对齐的 EVPA₀(t) 旋转/平台指标体系，并以环境分层命中率检验“余辉偏振旋转的环境依赖性”是否成立，或给出严格上限并完成否证。

四、要测什么

• 偏振旋转指纹（文字化分级）
  对线偏振度 p(t, ν)、EVPA χ(t, ν)、圆偏振 V(t, ν) 在共同时标下提取：旋转幅度 Δχ、旋转方向（顺时针/逆时针）、旋转速率与是否出现平台（χ_plateau）；按强/中/弱、稳定/不稳定分级，并在“事件 × 波段 × 观测窗”网格上记录符号与幅度稳定性。
• 去旋后无色散一致性
  在射电—毫米多子带进行 RM 合成并得到 χ₀(t)（去旋到 λ → 0 的 EVPA）；检验 χ₀(t) 与光学/近红外 χ(t) 的方向与强度排序是否一致，并要求在子带置换与带边留出下不翻向、不重标度；任何残留的 λ² 依赖必须归入法拉第或介质项，不得计入公共项。
• 零时滞同现（跨波段）
  以单一外参时标对齐光学—近红外—毫米/射电偏振与光度时序，评估 χ(t) 变化、p(t) 抬升/压低、谱色变化与光度折点之间的互相关：要求在同一观测窗内呈零时滞同现或固定可预报短时滞，并在不同设施重复成立。
• 环境关联剖面
  构建环境指数 J_env：至少包含宿主柱密度代理（A_V、N_H、吸收线柱密度分位）、弱透镜 κ/γ、视线星系计数与红移层析、丝连通度与取向、到结点距离分位；检验 Δχ、dχ/d(log t) 与 χ_plateau 在 J_env 分层下呈单调增强、平台或阈值跃迁，并在控制红移、亮度与采样质量后保持同向。
• 几何—微物理正交性
  在结构喷流参数（开角、视角、能量结构）与微物理参数（ε_B、ε_e、电子谱指数）拟合后，检验偏振旋转残差是否仍随 J_env 有序；若仅调整喷流几何即可复制环境分层的全部趋势，则环境依赖不成立。
• 比值稳健与“整体平移、比值不变”
  检验多波段的偏振度比与谱段间相对关系是否稳定，而 EVPA₀(t) 出现整体旋转或平台；若波段间比值随口径任意漂移，优先判为定标与系统学。

五、怎么做

• 观测窗口与波段覆盖
  以触发后分钟—数小时为高优先窗，覆盖平台段与正常衰减段；至少实现“光学或近红外偏振＋射电/毫米偏振（可做 RM 合成）”的同窗观测，并尽量获得多历元重复，以检验旋转—平台的可复现性。
• 统一定标与共同核
  冻结 EVPA 绝对零点标定、D-term 解算、偏振泄漏修正与视场星 ISP 扣除口径；对不同仪器统一到共同带通核与共同时间栅格，提供带边留出与子带置换版本；对每一历元发布偏振校准不确定度预算并传播至 χ₀(t)。
• RM 合成与去旋流程
  在射电—毫米子带用 RM 合成得到 RM(t) 与 χ₀(t)，并对 RM 的时间变化给出可信区间；对“去旋后仍残留 λ² 结构”的历元强制降权或留出，确保公共项不由法拉第残留伪造。
• 尘致与散射剥离
  以多色偏振与宿主消光曲线检验尘致偏振（含 Serkowski 型谱形）与散射诱导偏振；对与尘色强耦合的样本单列上限，不允许其主导环境趋势；银河前景以高银纬优先与场星对照剥离。
• 环境前馈—盲化—仲裁
  环境组在不接触偏振时序的前提下，仅依据 J_env 生成预测卡：旋转更可能出现的分箱、预期幅度等级与平台终态偏好；测量组在盲化条件下输出 Δχ、dχ/d(log t)、χ_plateau 的分级表与无色散/零时滞摘要；仲裁组对齐预测卡与实测分级，统计命中、错向与空击率，并以留出事件集作最终裁决。
• 跨设施复验与复算
  要求至少两套独立偏振管线与两套设施复算同一事件或同一分箱堆栈；仅将跨管线同向一致的结果计入主结论，并公开关键中间产物以支持外部复核。

六、对照与空检

• 法拉第标度对照
  强制检验 χ(t, ν) 的频率依赖是否服从 λ²；若去旋前后均可由 λ² 解释或去旋后仍残留系统 λ² 结构，则归入介质项并否定“无色散公共项”。
• 带边留出与子带置换空检
  更换子带组合并留出带边；置换子带标签后，无色散一致性与同现结构应显著退化，否则提示带通或处理链共模。
• 尘与 ISP 置换空检
  对场星 ISP 模板置换或旋转（保持统计分布但破坏同位关系），以及对宿主尘致偏振模板做置换；若环境趋势在置换后仍同等级显著，则判为方法偏差。
• 观测窗与时间反演空检
  对观测窗标签置换、时间序列反演与采样间隔扰动；真正的同窗旋转/平台应在空检下崩塌，不得保持同等级“显著”。
• 几何拟合对照
  在固定 J_env 分箱下改变喷流几何与微物理先验族；若环境分层效应可完全被几何退化吸收且不再依赖 J_env，则否证环境依赖性。

七、支持（通过）判据

• 在不少于 2 套独立管线与 2 类设施、并覆盖至少 3 个波段（含光学/近红外与射电/毫米去旋）的多事件样本中，复现去旋后无色散的 EVPA₀(t) 旋转或平台，并在同窗内呈零时滞同现。
• Δχ、dχ/d(log t) 或 χ_plateau 与 J_env 呈单调增强、平台或阈值式增强，并在控制红移、亮度、采样质量与喷流几何退化后仍成立；预测卡命中率显著高于随机置换。
• 结论对带边留出、子带置换、EVPA 零点与 RM 去旋参数稳健（允许幅度收缩，不允许系统翻向），并在预注册留出事件集上独立复验通过。

八、否证（未通过）判据

• 偏振旋转在去旋后仍呈 λ² 或随频段系统翻向，可由法拉第残留、尘致偏振或散射模板解释。
• 所谓无色散旋转/平台仅在单一波段、单一设施或单一管线显著，跨设施或跨管线复算即消失或翻向。
• 环境分层命中率接近随机，或在标签置换、时间反演与带边留出空检下仍同等级显著，表明方法偏差或系统伪像主导。
• 留出事件集或留出环境分箱中信号消失，无法与喷流几何退化、采样窗函数或定标漂移区分。

九、系统误差与对策（不超过三点）

• RM 去旋不足与时间变化的法拉第残留
  对策：多子带 RM 合成、时间分段 RM(t) 联合拟合、带边留出与注入—回收校准；将去旋残差上限显式传播到 EVPA₀(t)。
• 尘致偏振与散射导致的色度伪旋转
  对策：多色偏振与消光曲线联合约束、场星 ISP 对照、对高 A_V 与强散射风险样本单列上限并在主样本中降权或留出。
• EVPA 绝对零点与仪器偏振泄漏（D-term）漂移
  对策：使用标准偏振校准源与场内稳态源交叉闭合，发布历元级零点与 D-term 日志；对异常历元强制留出，并要求跨设施复算一致。

十、执行与公开

• 预注册：事件清单与触发优先级、波段与设施配置、共同带通核与时间对齐口径、EVPA 零点与 D-term 校准规则、RM 合成与去旋参数族、无色散与零时滞判据、J_env 构成与分层、阳性/阴性对照与空检方案、仲裁评分与留出单元。
• 留出与复验：设置高/低 κ 分箱、强/弱柱密度分箱、丝连通度高/低分箱与角零点稳定/不稳历元作为留出单元。
• 公开材料：发布预测卡、Δχ 与 χ_plateau 分级表、无色散与零时滞摘要、RM(t) 与去旋残差上限、EVPA 零点与 D-term 日志、尘与 ISP 处理摘要、环境图层摘要与关键中间产物（文字化），以支持外部复核。

十一、成败线
若去旋后的 EVPA₀(t) 在多事件、多波段与多设施中稳定呈现无色散旋转/平台并同窗同现，且其幅度与终态对环境指数 J_env 呈可前馈命中的单调或阈值结构，并在留出与空检中可分，则支持“伽马暴余辉偏振旋转的环境依赖性”；否则若旋转可被法拉第、尘散射、定标漂移或几何退化解释且不可复验，即被否证。