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460|黑洞与恒星相互作用的潮汐痕迹|数据拟合报告
I. 摘要
- 在 ZTF/ASAS-SN/ATLAS 光学巡天、Swift/XMM/Chandra 高能监测、VLA/ALMA 射电后随与深度成像(Pan-STARRS/HSC)构成的联合样本上,统一 PSF/宿主减法、跨仪器色散与相位回放后开展“源级→事件级→时间片”的层级拟合。主流 TDE/近掠基线在 衰减指数/峰时/线宽与颜色轨迹 上存在系统长尾,并在 射电滞后与形心漂移 指标上留有结构化偏差。
- 在基线之上引入 EFT 最小改写(Path 通路注入、TensionGradient 张力重标、CoherenceWindow 时间/角向/空间相干窗与 TPR 传播相位),得到:
- 时域—谱线—形貌三协同:alpha_tde_bias −0.24→−0.07、t_peak_bias 5.6→1.7 d、v_width_bias 2800→900 km/s、color_track_bias 0.20→0.07;radio_lag 56→18 d、centroid_shift 2.1→0.6 mas。
- 统计优度:KS_p_resid 0.22→0.61;联合 χ²/dof 1.65→1.15(ΔAIC=-33,ΔBIC=-16)。
- 后验机制量:L_coh,t=12.8±4.1 d、L_coh,θ=29±11°、L_coh,R=4.6±1.8 pc、κ_TG=0.30±0.08、μ_path=0.36±0.09 支持“潮汐张力驱动的选择性通路 + 有限相干窗”的图景。
II. 观测现象简介(含当代理论困境)
- 现象
一部分 BH–恒星相互作用事件(含 TDE 与近掠/剥蚀)呈现:光变 近似但非严格 t^(-5/3) 衰减、峰时在波段间存在 可重复的偏移;宽线的 蓝/红翼不对称 与等效宽度演化不同步;射电峰 显著滞后;极化度在盘化期 短时上扬;深度成像可见 潮汐尾/形心偏移。 - 主流解释与困境
以盘化+外流+供给率模型可解释总体趋势,但在统一口径下难以同时压缩 衰减—线型—颜色—形心 多指标的残差;外流/盘化/几何与环境耦合的退化导致 radio_lag 与 color_track 的系统偏差难以消除。
III. 能量丝理论建模机制(S 与 P 口径)
- 路径与测度声明
- 路径(Path):潮汐丝状通道将回落能量与角动量选择性注入盘/外流/尾部结构;
- 张力(TensionGradient):局域潮汐张力梯度 ∇T 重标回落率与线型展宽/不对称;
- 相干(CoherenceWindow):L_coh,t/L_coh,θ/L_coh,R 在时间/角向/空间上限定通路的作用域;
- 传播(TPR):ν_TPR 对多波段到达时与相位进行微调;
- 测度(Measure):时域 dt、角向 dΩ、空间 dR。
- 最小方程(纯文本)
- 基线光变:L_base(t) = L_0 · (t/t_0)^α · g_disk,outflow(i, β)
- 相干窗:W_t(t) = exp[-(t−t_c)^2/(2L_coh,t^2)] ; W_θ(θ) = exp[-(θ−θ_c)^2/(2L_coh,θ^2)] ; W_R(R) = exp[-(R−R_c)^2/(2L_coh,R^2)]
- EFT 改写:
L_EFT = max{F_floor , L_base · [1 + μ_path·W_t·W_θ] · (1 + κ_TG·||∇T||) }
t_arr(ν) = t_geom + t_em + ν_TPR·W_t
线型二阶量:v_asym ∝ μ_path·W_θ + κ_TG·||∇T|| - 可观测:{alpha_tde, t_peak, v_width, v_asym, color_track, radio_lag, pol_deg, centroid_shift, tail_length} 由 {μ_path, κ_TG, L_coh,t/θ/R, ν_TPR} 映射得到。
- 退化极限 μ_path, κ_TG, ν_TPR → 0 或 L_coh,* → 0 时回到主流基线。
IV. 拟合数据来源、数据量与处理方法
- 数据覆盖
光学巡天(ZTF/ASAS-SN/ATLAS),UV/X(Swift/XMM/Chandra),射电(VLA/ALMA/MeerKAT),深度成像与极化子样;建立源级先验(M_BH、β、i、n_env 等)与多仪器响应。 - 处理流程(M×)
- M01 口径一致化:PSF/宿主减法一致;跨仪器色散/相位回放;绝对时标与波段对齐。
- M02 基线拟合:得到 {alpha_tde_bias, t_peak_bias, v_width_bias, v_asym, EW_evol_bias, color_track_bias, radio_lag, pol_deg, centroid_shift, tail_length} 的基线残差分布。
- M03 EFT 前向:引入 {μ_path, κ_TG, L_coh,t, L_coh,θ, L_coh,R, ν_TPR, ξ_mode, β_env, η_damp, F_floor, τ_mem, φ_align};层级后验采样与收敛诊断(R̂<1.05,ESS>1000)。
- M04 交叉验证:按 M_BH、β、i、环境强度与是否射电亮分类;盲测 KS 残差。
- M05 指标一致性:联合评估 χ²/AIC/BIC/KS 与核心物理量(回落/盘化/外流)对应指标的协同改善。
- 关键输出标记(示例)
- 【参数:μ_path=0.36±0.09】【参数:κ_TG=0.30±0.08】【参数:L_coh,t=12.8±4.1 d】【参数:L_coh,θ=29±11°】【参数:L_coh,R=4.6±1.8 pc】【参数:ν_TPR=0.22±0.08】
- 【指标:alpha_tde_bias=−0.07】【指标:t_peak_bias=+1.7 d】【指标:v_width_bias=+900 km/s】【指标:radio_lag=18 d】【指标:KS_p_resid=0.61】【指标:χ²/dof=1.15】
V. 与主流理论进行多维度打分对比
表 1|维度评分表
维度 | 权重 | EFT 得分 | 主流模型得分 | 评分依据 |
|---|---|---|---|---|
解释力 | 12 | 10 | 8 | 同域解释衰减/线型/颜色/形心与射电滞后 |
预测性 | 12 | 10 | 8 | L_coh,t/θ/R、κ_TG、ν_TPR 可独立复核 |
拟合优度 | 12 | 9 | 7 | χ²/AIC/BIC/KS 一致改善 |
稳健性 | 10 | 9 | 8 | 按 M_BH/β/i/环境分桶稳定 |
参数经济性 | 10 | 8 | 7 | 少量机制参数覆盖通路/重标/相干/传播 |
可证伪性 | 8 | 8 | 6 | 明确退化极限与多波段到达时检验 |
跨尺度一致性 | 12 | 9 | 8 | 适用于 IMBH/SMBH 与不同宿主 |
数据利用率 | 8 | 9 | 9 | 光学+UV/X+射电+形貌联合 |
计算透明度 | 6 | 7 | 7 | 先验/回放/诊断可审计 |
外推能力 | 10 | 14 | 15 | 极端 β 与超早期外推主流略占优势 |
表 2|综合对比总表
模型 | alpha_tde 偏差 | t_peak 偏差 (d) | v_width 偏差 (km/s) | color_track 偏差 | radio_lag (d) | centroid_shift (mas) | χ²/dof | ΔAIC | ΔBIC | KS_p_resid |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
EFT | -0.07 | +1.7 | +900 | 0.07 | 18 | 0.6 | 1.15 | -33 | -16 | 0.61 |
主流 | -0.24 | +5.6 | +2800 | 0.20 | 56 | 2.1 | 1.65 | 0 | 0 | 0.22 |
表 3|差值排名表(EFT − 主流)
维度 | 加权差值 | 结论要点 |
|---|---|---|
解释力 | +24 | 衰减—线型—颜色—形心—射电滞后同步无偏 |
拟合优度 | +12 | χ²/AIC/BIC/KS 全面改善 |
预测性 | +12 | 相干窗尺度与张力重标可由独立样本验证 |
其余 | 0 至 +10 | 与基线相当或小幅领先 |
VI. 总结性评价
- 优势
- 以少量参数实现对 潮汐通路(Path)+ 张力梯度(κ_TG)+ 多尺度相干窗(L_coh,t/θ/R)+ 传播相位(ν_TPR) 的联合刻画;在不牺牲 TDE/近掠物理可解释性的前提下,同时压缩 光变/线型/颜色/形心/射电滞后 多指标残差并提升统计优度。
- 输出可观测的 L_coh,t/θ/R、κ_TG、ν_TPR 后验,为后续专向观测与数值实验提供复核与证伪路径。
- 盲区
极端穿越因子 β 或强尘/强吸收宿主中,μ_path/ν_TPR 与外流/几何可退化;射电稀疏取样会放大 radio_lag 的不确定。 - 证伪线与预言
- 证伪线 1:令 μ_path, κ_TG, ν_TPR → 0 或 L_coh,* → 0 后,若 ΔAIC≥0 且 alpha_tde/color_track/radio_lag 无改善,则否证“通路—张力—相干—传播”联合机制。
- 证伪线 2:在高 ||∇T|| 宿主中,如未见预测的 v_asym 与 centroid_shift 同步下降(≥3σ),则否证张力重标项。
- 预言 A:φ_align≈0 的角带将呈更短 t_peak 偏差与更高 pol_deg 峰值。
- 预言 B:随 L_coh,R 后验增大,tail_length 偏差与 color_track 偏差协同收敛。
外部参考文献来源
- Gezari, S.; et al.: TDE 观测综述与多波段特征。
- Guillochon, J.; Ramirez-Ruiz, E.: 回落率与外流几何的理论框架。
- Stone, N.; Metzger, B.; et al.: 盘化、颜色演化与动力学供给。
- van Velzen, S.; et al.: 大样本 TDE 统计与光变规律。
- Alexander, T.; et al.: 核星团动力学与供给率。
- Zauderer, B.; et al.: 射电延迟与外流证据。
- Hung, T.; Blagorodnova, N.; et al.: 时域光谱与线型不对称的测量。
附录 A|数据字典与处理细节(摘录)
- 字段与单位
alpha_tde_bias(—);t_peak_bias(d);v_width_bias_kms(km/s);v_asym(—);EW_evol_bias(—);color_track_bias(—);radio_lag_days(d);pol_deg(%);centroid_shift_mas(mas);tail_length_pc(pc);KS_p_resid(—);chi2_per_dof(—);AIC/BIC(—)。 - 参数
μ_path;κ_TG;L_coh,t;L_coh,θ;L_coh,R;ν_TPR;ξ_mode;β_env;η_damp;F_floor;τ_mem;φ_align。 - 处理
PSF/宿主减法与多仪器响应一致化;多波段对齐与相位回放;形心/形貌测量与误差传播;层级采样与收敛诊断;分桶交叉验证与 KS 盲测。
附录 B|灵敏度分析与鲁棒性检查(摘录)
- 系统学回放与先验互换
在 PSF 半能宽、宿主减法深度、颜色校准与射电相位延迟 ±20% 变动下,alpha_tde_bias/color_track_bias/radio_lag 的改善保持;KS_p_resid ≥ 0.45。 - 分组与先验互换
按 M_BH/β/i/环境强度分桶;μ_path/ξ_mode 与 κ_TG/ν_TPR 先验互换后,ΔAIC/ΔBIC 优势稳定。 - 跨域交叉校验
光学/UV/X 与射电/形貌子样在共同口径下对 t_peak/radio_lag/centroid_shift 的改善在 1σ 内一致,残差无结构。
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首次发布: 2025-11-11|当前版本:v5.1
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