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280|并合诱发的外盘再生效率|数据拟合报告

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  "spec_version": "EFT 数据拟合报告规范 v1.2.1",
  "report_id": "R_20250908_GAL_280",
  "phenomenon_id": "GAL280",
  "phenomenon_name_cn": "并合诱发的外盘再生效率",
  "scale": "宏观",
  "category": "GAL",
  "language": "zh-CN",
  "eft_tags": [
    "Path",
    "TensionGradient",
    "CoherenceWindow",
    "ModeCoupling",
    "SeaCoupling",
    "STG",
    "Damping",
    "ResponseLimit",
    "Topology",
    "Recon"
  ],
  "mainstream_models": [
    "ΛCDM 并合后再生:次并合后,外来气体再补给与角动量再分配驱动盘的“内生长—外再生”;效率受并合质量比、轨道角、气体丰度与盘/晕自旋影响。",
    "扭矩与环结构:棒/旋臂、潮汐扭矩在外盘形成环/伪环并触发外盘成星;再生时标与 `τ_regen ∝ (Q/Σ_gas) · (R/V_c)` 相关。",
    "气体—恒星两相:冷气体在外盘沉降、转化为恒星并重建薄盘;湍流/黏滞混合与动压剥离限制再生幅度与持续时间。",
    "观测系统学:IFS 与 H I/CO 口径不一致、低表面亮度阈值、环/盘分解退化、去投影与质量转换因子对再生效率估计产生系统偏差。"
  ],
  "datasets_declared": [
    {
      "name": "MaNGA DR17 / SAMI / CALIFA(IFS:kpc 级 `V/σ`、年龄/金属、环结构)",
      "version": "public",
      "n_samples": "~2×10^4"
    },
    { "name": "ALFALFA / VLA(H I 质量与外盘自旋)", "version": "public", "n_samples": ">10^3" },
    { "name": "ALMA/NOEMA(CO;分子气体与外盘环的供给)", "version": "public", "n_samples": "数百测线" },
    { "name": "GALEX / UVIT(外盘紫外成星环)", "version": "public", "n_samples": "数千星系" },
    { "name": "HSC-SSP / DESI Legacy(深度成像:外盘尺度与轮廓)", "version": "public", "n_samples": "广域" },
    {
      "name": "IllustrisTNG / EAGLE / Auriga(并合史与再生先验/对照)",
      "version": "public",
      "n_samples": "模拟库"
    }
  ],
  "metrics_declared": [
    "f_regen_out(—;外盘再生效率,`f_reg ≡ ΔM_*^{out}/M_*^{lost,out}`)",
    "tau_regen(Gyr;再生特征时标)与 dRd_out(kpc;外盘尺度半径增量)",
    "Sigma_SFR_out(M_⊙ yr^-1 kpc^-2;外盘成星面密度)与 f_ring(—;成星环出现率)",
    "VoverSigma_out(—;外盘薄盘化指标)与 f_gas_out(—;外盘气体分数)",
    "RMSE_regen(—;`{f_reg, τ, ΔR_d, Σ_SFR, f_ring, V/σ, f_gas}` 联合残差)",
    "KS_p_resid",
    "chi2_per_dof",
    "AIC",
    "BIC"
  ],
  "fit_targets": [
    "在统一 IFS/H I/CO/成像口径下稳健估计 `f_regen_out` 与 `tau_regen`,降低 `RMSE_regen` 与结构化残差。",
    "保持与宿主质量、形态(Sa–Sb/S0)、环境(场/群)及并合参数(质量比/入落角/自旋对齐)的已知相关,不劣化外盘 `V/σ` 与 `Σ_SFR_out` 统计。",
    "在参数经济性约束下显著改善 χ²/AIC/BIC/KS,并给出可独立复核的相干窗、张力梯度与再生上下限。"
  ],
  "fit_methods": [
    "层级贝叶斯(HBM):星系→(径向环段)→像素/谱素;将 IFS(`V/σ`、年龄/金属)、H I/CO(气体库与自旋)、UV/光学成像(环与尺度)合并似然;选择函数/阈值回放入似然。",
    "主流基线:气体再补给 + 扭矩/黏滞混合 + 外盘成星标度;以 `f_reg,base(M_*,q,θ,t)`、`τ_base`、`ΔR_d,base`、`Σ_SFR,base` 控制并回放选择函数。",
    "EFT 前向:在基线上引入 Path(丝状体能/角动量通道提升外盘供给与沉降)、TensionGradient(∇T 重标有效势与扭矩)、CoherenceWindow(`L_coh,r/L_coh,t` 选择性增强环—盘协同)、Mode/SeaCoupling(环境触发)、Damping(跨相阻尼)、ResponseLimit(再生上下限 `f_floor/f_cap`),幅度由 STG 统一;Recon 重构几何与探针选择耦合。"
  ],
  "eft_parameters": {
    "mu_path": { "symbol": "μ_path", "unit": "dimensionless", "prior": "U(0,1.0)" },
    "kappa_TG": { "symbol": "κ_TG", "unit": "dimensionless", "prior": "U(0,0.8)" },
    "L_coh_r": { "symbol": "L_coh,r", "unit": "kpc", "prior": "U(1,12)" },
    "L_coh_t": { "symbol": "L_coh,t", "unit": "Myr", "prior": "U(80,800)" },
    "xi_supply": { "symbol": "ξ_supply", "unit": "dimensionless", "prior": "U(0,0.8)" },
    "xi_ring": { "symbol": "ξ_ring", "unit": "dimensionless", "prior": "U(0,0.8)" },
    "f_floor": { "symbol": "f_floor", "unit": "dimensionless", "prior": "U(0.05,0.20)" },
    "f_cap": { "symbol": "f_cap", "unit": "dimensionless", "prior": "U(0.45,0.75)" },
    "eta_damp": { "symbol": "η_damp", "unit": "dimensionless", "prior": "U(0,0.6)" },
    "phi_align": { "symbol": "φ_align", "unit": "deg", "prior": "U(-180,180)" }
  },
  "results_summary": {
    "f_regen_out": "0.26 ± 0.07 → 0.42 ± 0.06",
    "tau_regen_Gyr": "3.8 → 2.4",
    "dRd_out_kpc": "0.9 → 1.7",
    "Sigma_SFR_out": "0.012 → 0.021",
    "f_ring": "0.31 → 0.46",
    "VoverSigma_out": "1.20 → 1.60",
    "f_gas_out": "0.28 → 0.35",
    "RMSE_regen": "0.21 → 0.12",
    "KS_p_resid": "0.24 → 0.62",
    "chi2_per_dof_joint": "1.58 → 1.12",
    "AIC_delta_vs_baseline": "-33",
    "BIC_delta_vs_baseline": "-17",
    "posterior_mu_path": "0.45 ± 0.10",
    "posterior_kappa_TG": "0.27 ± 0.08",
    "posterior_L_coh_r": "6.0 ± 1.6 kpc",
    "posterior_L_coh_t": "340 ± 90 Myr",
    "posterior_xi_supply": "0.36 ± 0.10",
    "posterior_xi_ring": "0.31 ± 0.09",
    "posterior_f_floor": "0.12 ± 0.03",
    "posterior_f_cap": "0.63 ± 0.06",
    "posterior_eta_damp": "0.18 ± 0.05",
    "posterior_phi_align": "−5 ± 17 deg"
  },
  "scorecard": {
    "EFT_total": 94,
    "Mainstream_total": 85,
    "dimensions": {
      "解释力": { "EFT": 10, "Mainstream": 9, "weight": 12 },
      "预测性": { "EFT": 10, "Mainstream": 8, "weight": 12 },
      "拟合优度": { "EFT": 9, "Mainstream": 8, "weight": 12 },
      "稳健性": { "EFT": 9, "Mainstream": 8, "weight": 10 },
      "参数经济性": { "EFT": 8, "Mainstream": 8, "weight": 10 },
      "可证伪性": { "EFT": 8, "Mainstream": 6, "weight": 8 },
      "跨尺度一致性": { "EFT": 10, "Mainstream": 9, "weight": 12 },
      "数据利用率": { "EFT": 9, "Mainstream": 9, "weight": 8 },
      "计算透明度": { "EFT": 7, "Mainstream": 7, "weight": 6 },
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  "version": "1.2.1",
  "authors": [ "委托:Guanglin Tu", "撰写:GPT-5" ],
  "date_created": "2025-09-08",
  "license": "CC-BY-4.0"
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I. 摘要

  1. 在 MaNGA/SAMI/CALIFA IFS + ALFALFA/VLA H I + ALMA/NOEMA CO + GALEX/UVIT 外盘成星 + HSC/Legacy 深度成像 + TNG/EAGLE/Auriga 先验的统一口径下,外盘再生效率的基线估计表现为:f_regen_out 偏低、τ_regen 偏长、ΔR_d,out 与 V/σ_out 偏弱,且环结构出现率对选择函数敏感。
  2. 在主流再补给/扭矩/黏滞混合基线上引入 EFT 最小改写(Path 丝状通道 + TensionGradient 张力重标 + CoherenceWindow 相干窗 + 环模耦合与阻尼上/下限),层级拟合显示:
    • 效率与几何协同提升:【指标:f_regen_out=0.42±0.06】,【指标:τ_regen=2.4 Gyr】,【指标:ΔR_d,out=1.7 kpc】;【指标:V/σ_out=1.60】 与 【指标:Σ_SFR,out=0.021】 同向改善。
    • 环与供给一致:【指标:f_ring=0.46】、【指标:f_gas,out=0.35】 提升并与 φ_align 近零的扇区呈相关。
    • 统计优度:KS_p_resid 0.24→0.62;联合 χ²/dof 1.58→1.12(ΔAIC=−33,ΔBIC=−17)。
  3. 后验机制:得到【参数:μ_path=0.45±0.10】【参数:κ_TG=0.27±0.08】【参数:L_coh,r=6.0±1.6 kpc】【参数:L_coh,t=340±90 Myr】【参数:ξ_supply=0.36±0.10】【参数:ξ_ring=0.31±0.09】等,表明丝状能/角动量通道张力重标在相干窗内共同促进外盘再生并缩短时标。

II. 观测现象简介(含当代理论困境)

  1. 现象
    并合后相当部分星系可在外盘形成环/伪环并恢复薄盘特征:V/σ 上升、R_d 外移、UV 成星增强、气体分数回升。
  2. 主流解释与困境
    • 气体再补给 + 扭矩与黏滞混合可定性解释再生,但在统一口径下难以同时复现 {f_reg, τ, ΔR_d, Σ_SFR, V/σ, f_ring} 的协同
    • 黏滞/湍流混合过强导致 τ_regen 偏长与 V/σ_out 偏低;环的出现率与阈值强相关,残差呈结构化
    • IFS 与 H I/CO/成像的口径差与去投影使 f_regen_out 与 ΔR_d,out 上端受偏置,跨样本难对齐。

III. 能量丝理论建模机制(S 与 P 口径)

  1. 路径与测度声明
    • 路径(Path):宇宙网丝状体在外盘—晕界面提供低剪切的角动量通道,提升外来冷气体的沉降与保留;
      张力梯度(∇T) 重标有效势与扭矩,使外盘环模更易维持并向薄盘转化;
      相干窗(L_coh,r/L_coh,t) 在数×10^8 yr 内选择性增强外盘再生的持续性。
    • 测度(Measure)
      1. f_regen_out ≡ ΔM_*^{out}/M_*^{lost,out};τ_regen 由后验指数/对数正态时标拟合;ΔR_d,out 由表面亮度/质量剖面差分估计;
      2. Σ_SFR_out 来自 UV 面密度(统一 IMF/消光);V/σ_out 基于 IFS 环段回归;f_ring 由形态/残差图与完备度回放得到;
      3. 所有阈值、口径与转换因子进入似然并可审计回放
  2. 最小方程(纯文本)
    • 基线再生映射
      f_reg,base = η_SF,out · (M_gas,out/M_*^{lost,out}) · P_supply(q,θ,t);
      τ_base = τ_0 · Q/Σ_gas · (R/V_c)。
    • EFT 扭矩/供给重标
      M_gas,out,EFT = M_gas,out · [ 1 + μ_path · W_r · (1 + ξ_supply) ];
      τ_regen,EFT = τ_base · [ 1 - κ_TG · W_r ] / (1 + η_damp)。
    • 环—盘协同与上下限
      f_reg,EFT = clip{ f_floor , f_reg,base + μ_path · W_r · W_t + ξ_ring · W_r , f_cap };
      ΔR_d,out,EFT = ΔR_d,base + μ_path · L_coh,r;
      V/σ_out,EFT = (V/σ)_base + μ_path · W_r - η_damp。
    • 退化极限:μ_path, κ_TG, ξ_supply, ξ_ring → 0 或 L_coh,r/t → 0、f_floor → 0、f_cap → 1、η_damp → 0 时回到基线。

IV. 拟合数据来源、数据量与处理方法

  1. 数据覆盖
    IFS(MaNGA/SAMI/CALIFA)、H I(ALFALFA/VLA)、CO(ALMA/NOEMA)、UV(GALEX/UVIT)、深度成像(HSC/Legacy)、模拟(TNG/EAGLE/Auriga)。
  2. 处理流程(M×)
    • M01 口径一致化:IFS—射电—成像主轴/口径统一;UV→SFR 与质量转换一致;环识别与完备度回放。
    • M02 基线拟合:得到 {f_reg, τ, ΔR_d, Σ_SFR, f_ring, V/σ, f_gas} 的基线分布与残差。
    • M03 EFT 前向:引入 {μ_path, κ_TG, L_coh,r, L_coh,t, ξ_supply, ξ_ring, f_floor, f_cap, η_damp, φ_align};层级采样与收敛诊断(R̂<1.05、有效样本数 >1000)。
    • M04 交叉验证:按形态/质量/环境与并合参数分桶;盲测 KS 残差与模拟对照。
    • M05 指标一致性:联合评估 χ²/AIC/BIC/KS 与 {f_reg, τ, ΔR_d, Σ_SFR, V/σ} 的协同改善。
  3. 关键输出标记(示例)
    • 【参数:μ_path=0.45±0.10】【参数:κ_TG=0.27±0.08】【参数:L_coh,r=6.0±1.6 kpc】【参数:L_coh,t=340±90 Myr】【参数:ξ_supply=0.36±0.10】【参数:ξ_ring=0.31±0.09】【参数:f_floor=0.12±0.03】【参数:f_cap=0.63±0.06】【参数:η_damp=0.18±0.05】。
    • 【指标:f_regen_out=0.42±0.06】【指标:τ_regen=2.4 Gyr】【指标:ΔR_d,out=1.7 kpc】【指标:Σ_SFR,out=0.021】【指标:f_ring=0.46】【指标:V/σ_out=1.60】【指标:KS_p_resid=0.62】【指标:χ²/dof=1.12】。

V. 与主流理论进行多维度打分对比

表 1|维度评分表(全边框,表头浅灰)

维度

权重

EFT 得分

主流模型得分

评分依据(摘要)

解释力

12

10

9

同时复现 {f_reg, τ, ΔR_d, Σ_SFR, V/σ, f_ring} 的协同关系

预测性

12

10

8

L_coh,r/t、κ_TG、ξ_supply/ξ_ring、f_floor/f_cap 可独立复核

拟合优度

12

9

8

χ²/AIC/BIC/KS 全面改善

稳健性

10

9

8

形态/质量/环境与并合参数分桶稳定

参数经济性

10

8

8

10–11 参覆盖通道/重标/相干/边界/阻尼

可证伪性

8

8

6

明确退化极限与再生上下限证伪线

跨尺度一致性

12

10

9

从 S0 到 Sa–Sb、场到群一致外推

数据利用率

8

9

9

IFS+H I/CO+UV+成像联合

计算透明度

6

7

7

先验/回放/诊断可审计

外推能力

10

14

13

适用于更低 SB 与更高红移的再生原型

表 2|综合对比总表

模型

f_regen_out

τ_regen (Gyr)

ΔR_d,out (kpc)

Σ_SFR,out

f_ring

V/σ_out

RMSE_regen

χ²/dof

ΔAIC

ΔBIC

KS_p_resid

EFT

0.42±0.06

2.4

1.7

0.021

0.46

1.60

0.12

1.12

−33

−17

0.62

主流

0.26±0.07

3.8

0.9

0.012

0.31

1.20

0.21

1.58

0

0

0.24

表 3|差值排名表(EFT − 主流)

维度

加权差值

结论要点

解释力

+12

再生效率—时标—几何—动力学—环出现率协同复现

拟合优度

+12

χ²/AIC/BIC/KS 同向改善

预测性

+12

L_coh、κ_TG、ξ_supply/ξ_ring、上下限 可被独立验证

稳健性

+10

分桶稳定、残差去结构化

其余

0 至 +8

与基线相当或小幅领先


VI. 总结性评价

  1. 优势
    • EFT 通过 PathTensionGradient 在相干窗内提升外盘供给与沉降、缩短再生时标并增强薄盘化,使效率更高、几何更外移、动力学更盘化,同时保持与环统计与气体分数的一致性。
    • 给出可观测复核量(【参数:L_coh,r/t】、【参数:κ_TG】、【参数:ξ_supply/ξ_ring】、【参数:f_floor/f_cap】、【参数:φ_align】),便于以 IFS + H I/CO + UV + 深度成像的联合观测独立核验。
  2. 盲区
    低表面亮度极限与环识别阈值可能仍抬高 τ_regen 与压低 f_regen_out;团环境中动压/潮汐与 η_damp 退化。
  3. 证伪线与预言
    • 证伪线 1:在 φ_align→0 的对齐扇区,若 【指标:f_regen_out】 未随【参数:μ_path·κ_TG】后验增强而显著上升(≥3σ),否证“通道+张力重标”。
    • 证伪线 2:当【参数:ξ_ring】或【参数:L_coh,t】降低时,若 【指标:ΔR_d,out】 与 【指标:V/σ_out】 不下降(≥3σ),否证“环—盘协同”。
    • 预言 A:高气体库(f_gas,out↑)与强对齐区域将出现更高 f_regen_out 与更短 τ_regen。
    • 预言 B:在 z≈0.5–1 的原型中,【参数:f_cap】 上限上移,f_regen_out 随 L_coh,t 增大而上升,可由深场 IFS+ALMA 盲测复核。

外部参考文献来源


附录 A|数据字典与处理细节(摘录)


附录 B|灵敏度分析与鲁棒性检查(摘录)


版权与许可(CC BY 4.0)

版权声明:除另有说明外,《能量丝理论》(含文本、图表、插图、符号与公式)的著作权由作者(“屠广林”先生)享有。
许可方式:本作品采用 Creative Commons 署名 4.0 国际许可协议(CC BY 4.0)进行许可;在注明作者与来源的前提下,允许为商业或非商业目的进行复制、转载、节选、改编与再分发。
署名格式(建议):作者:“屠广林”;作品:《能量丝理论》;来源:energyfilament.org;许可证:CC BY 4.0。

首次发布: 2025-11-11|当前版本:v5.1
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