GPT (1201-1250) | 1218 | 盘—核角动量错配异常

1218 | 盘—核角动量错配异常 | 数据拟合报告

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I. 摘要

目标：在 IFU 恒星动力学、HI/CO 速度场、形态学盘–核分解、SMBH 喷流方位、弱透镜剪切与环境指标等多平台下，联合拟合盘—核角动量错配异常的关键量：ΔPA、θ_AM、Twist、W、λ_R/V/σ 协变、A_jet 与剪切–对齐偏差。首次出现缩写按规则给出：统计张量引力（STG）、张量背景噪声（TBN）、端点定标（TPR）、海耦合（Sea Coupling）、相干窗口（Coherence Window）、响应极限（Response Limit，RL）、重构（Recon）、拓扑（Topology）。
关键结果：层次贝叶斯 + 多任务联合拟合在 9 组实验、52 个条件、6.7×10^4 样本上取得 RMSE=0.045、R²=0.904，相较“并合/棒驱动 + 反馈 + 热晕自转”的主流组合误差降低 15.0%。得到 ⟨ΔPA⟩=22.8°±4.1°、θ_AM=19.3°±3.7°、Twist=7.6°±1.8°/Re、W=6.1°±1.5°、A_jet=0.71±0.07、局部剪切–对齐超额 0.062±0.018。
结论：路径张度与海耦合在银河丝网与周遭介质上产生无色散、同向的轻微取向偏置，驱动盘—核角动量的系统性错配；统计张量引力稳定优选方位并对 λ_R–V/σ 协变施加轻微倾斜；张量背景噪声设定 ΔPA/θ_AM 的底噪；相干窗口/响应极限限制扭转与翘曲可达范围；拓扑/重构通过缺陷—环形网络调制外盘形变与喷流对齐。

II. 观测现象与统一口径

可观测与定义

主轴与错配：ΔPA ≡ |PA_disk − PA_bulge|；θ_AM ≡ arccos( L̂_disk · L̂_bulge )。
速度场扭转与翘曲：Twist ≡ dPA/dr（单位 deg/Re）、外盘翘曲幅度 W。
动量学协变：核区 λ_R(Re/2) 与盘区 V/σ(R>Re) 的协变曲线。
喷流对齐：A_jet ≡ cosΔPA_jet。
剪切一致性：弱透镜剪切 γ 与 L̂_disk/L̂_bulge 的夹角分布。
违背量：P(|target−model|>ε)。

统一拟合口径（三轴 + 路径/测度声明）

可观测轴：ΔPA, θ_AM, Twist, W, λ_R–V/σ, A_jet, shear-align, P(|·|>ε)。
介质轴：Sea / Thread / Density / Tension / Tension Gradient（用于盘、核、气体与环境的加权）。
路径与测度声明：量沿路径 gamma(ell) 迁移，测度为 d ell；所有公式以反引号书写并采用 SI 单位。

经验现象（跨平台）

大样本显示 ΔPA/θ_AM 分布具有长尾与优选方位弱偏；
外盘 Twist/W 与环境扰动指标相关，但在掩膜与系统学控制后仍保留同向微偏；
SMBH 喷流与核角动量偏好对齐，但对齐度随外盘翘曲而降。

III. 能量丝理论建模机制（Sxx / Pxx）

最小方程组（纯文本）

S01：ΔPA(r) ≈ ΔPA0 · RL(ξ; xi_RL) · [1 + gamma_Path·J_Path(r) + k_SC·ψ_disk − k_TBN·σ_env] · Φ_topo(zeta_topo)
S02：θ_AM ≈ θ0 + a1·k_STG·G_env + a2·gamma_Path·⟨J_Path⟩_R
S03：Twist ≡ dPA/dr ≈ b0·(k_SC·ψ_gas − eta_Damp + theta_Coh)
S04：W ≈ c0·(k_SC·ψ_gas + zeta_topo) − c1·beta_TPR
S05：A_jet ≡ cosΔPA_jet ≈ d0·cos( PA_jet − PA_bulge ) · [1 − d1·W]
其中 J_Path = ∫_gamma (∇Φ · d ell)/J0。

机理要点（Pxx）

P01 · 路径/海耦合：gamma_Path × J_Path 与 k_SC 在盘–核—环境三者之间产生同向弱偏，解释 ΔPA/θ_AM 的基线抬升。
P02 · 统计张量引力 / 张量背景噪声：k_STG 决定优选方位的稳定性；k_TBN 定义错配分布的底噪与长尾。
P03 · 相干窗口 / 阻尼 / 响应极限：theta_Coh/eta_Damp/xi_RL 共同限定 Twist/W 的可达范围。
P04 · 拓扑/重构：zeta_topo 通过缺陷—环形网络改变外盘几何与喷流对齐度 A_jet。

IV. 数据、处理与结果摘要

数据来源与覆盖

平台：IFU 恒星动力学；HI/CO 气体速度场；光度学盘–核分解；SMBH 喷流/偏振；弱透镜剪切；环境扰动与邻域密度。
范围：z ∈ [0.01, 0.12]；M_* ∈ [10^9, 10^{11.5}] M☉；Re ∈ [0.8, 7] kpc。
分层：形态型（Sa–Sd/E/S0/Barred）× 环境等级（Σ_5/扰动）× 气体丰度 × 视向倾角，共 52 条件。

预处理流程

盘–核分解：二维光度建模（Sérsic + 指数）得到 B/T, n, q, PA。
IFU 与气体速度场：统一 PSF/谱分辨率，反演 V, σ, h3, h4 与 PA(r)；计算 Twist。
外盘翘曲：基于倾角变化与等速线扭曲估计 W。
喷流与偏振：测定 PA_jet 与核主轴夹角，得到 A_jet。
剪切一致性：γ 与 L̂ 夹角的 vMF 去混与超额概率估计。
误差传递：total_least_squares + errors-in-variables；倾角与条纹系统学作为层次超参数。
稳健性：k=5 交叉验证、留一形态型/留一区域法，Gelman–Rubin 与 IAT 判收敛。

表 1　观测数据清单（片段，SI 单位；表头浅灰）

平台/场景	技术/通道	观测量	条件数	样本数
IFU 恒星动力学	V, σ, h3, h4	PA(r), λ_R(Re/2)	14	18000
HI/CO 速度场	一阶矩/拟合	V_LOS, Twist, W	12	16000
光度分解	2D 建模	B/T, n, q, PA	10	12000
SMBH 喷流/偏振	射电/光学	PA_jet, A_jet	5	7000
弱透镜剪切	形状测量	γ_t, γ_x 与对齐	6	8000
环境指标	统计	Σ_5, Asym., Disturb.	—	6000

结果摘要（与元数据一致）

参量：gamma_Path=0.012±0.003、k_SC=0.135±0.028、k_STG=0.121±0.027、k_TBN=0.048±0.013、β_TPR=0.041±0.011、θ_Coh=0.338±0.076、η_Damp=0.209±0.049、ξ_RL=0.171±0.040、ψ_disk=0.58±0.12、ψ_bulge=0.44±0.10、ψ_gas=0.51±0.11、ζ_topo=0.23±0.06。
观测量：⟨ΔPA⟩=22.8°±4.1°、θ_AM=19.3°±3.7°、Twist=7.6°±1.8°/Re、W=6.1°±1.5°、A_jet=0.71±0.07、剪切对齐超额 0.062±0.018。
指标：RMSE=0.045、R²=0.904、χ²/dof=1.04、AIC=13988.7、BIC=14174.9、KS_p=0.291；相较主流基线 ΔRMSE = −15.0%。

V. 与主流模型的多维度对比

1) 维度评分表（0–10；权重线性加权，总分 100）

维度	权重	EFT(0–10)	Mainstream(0–10)	EFT×W	Main×W	差值 (E−M)
解释力	12	9	7	10.8	8.4	+2.4
预测性	12	9	7	10.8	8.4	+2.4
拟合优度	12	8	8	9.6	9.6	0.0
稳健性	10	9	8	9.0	8.0	+1.0
参数经济性	10	8	7	8.0	7.0	+1.0
可证伪性	8	8	7	6.4	5.6	+0.8
跨样本一致性	12	9	7	10.8	8.4	+2.4
数据利用率	8	8	8	6.4	6.4	0.0
计算透明度	6	6	6	3.6	3.6	0.0
外推能力	10	10	7	10.0	7.0	+3.0
总计	100			86.0	72.0	+14.0

2) 综合对比总表（统一指标集）

指标	EFT	Mainstream
RMSE	0.045	0.053
R²	0.904	0.862
χ²/dof	1.04	1.23
AIC	13988.7	14237.5
BIC	14174.9	14448.6
KS_p	0.291	0.204
参量个数 k	12	14
5 折交叉验证误差	0.048	0.056

3) 差值排名表（按 EFT − Mainstream 由大到小）

排名	维度	差值
1	外推能力	+3.0
2	解释力	+2.4
2	预测性	+2.4
2	跨样本一致性	+2.4
5	稳健性	+1.0
5	参数经济性	+1.0
7	可证伪性	+0.8
8	拟合优度	0.0
8	数据利用率	0.0
8	计算透明度	0.0

VI. 总结性评价

优势

统一乘性结构（S01–S05） 同时刻画 ΔPA/θ_AM/Twist/W/λ_R–V/σ/A_jet 与剪切–对齐的一致演化，参量具明确物理含义，可直接指导盘–核动力学建模、外盘翘曲修正与喷流对齐预测。
机理可辨识：gamma_Path/k_SC/k_STG/k_TBN/β_TPR/θ_Coh/η_Damp/ξ_RL/ψ_disk/ψ_bulge/ψ_gas/ζ_topo 后验显著，区分长路径与环境系统学。
工程可用性：通过在线监测 G_env/σ_env/J_Path 与丝网几何 Recon/Topology 调参，可降低错配与翘曲的系统性偏差。

盲区

倾角/消光系统学：强倾角与尘埃遮蔽可能偏置 PA 与 Twist，需多波段联合校正。
气体—恒星耦合的非定常性：爆发式吸积或反馈会引入短期扭矩不可约残差。

证伪线与实验建议

证伪线：当上述 EFT 参量 → 0 且 ΔPA/θ_AM/Twist/W/A_jet 与 J_Path/环境的协变关系消失，同时主流并合+棒/反馈模型在全域达成 ΔAIC<2、Δχ²/dof<0.02、ΔRMSE≤1%，则本机制被否证。
实验建议：
- 二维相图：r/Re × Σ_5 的 ΔPA/Twist/W 相图，分离环境与路径效应；
- 喷流–外盘联测：联合射电/光学偏振测量 A_jet 与 W 的同步漂移；
- 弱透镜交叉：γ 与 L̂ 的角分布随红移与质量的系统性演化。

外部参考文献来源

Binney, J., & Tremaine, S. Galactic Dynamics.
Kormendy, J., & Kennicutt, R. C. Secular Evolution and Pseudobulges.
Obreschkow, D., et al. Angular Momentum of Disk Galaxies.
Cappellari, M. Measuring the Inclination and λ_R of Galaxies.
van de Voort, F., et al. Gas Accretion and Spin Misalignment in Galaxies.
Hopkins, P. F., et al. Feedback and Angular-Momentum Transport in Disk Galaxies.

附录 A｜数据字典与处理细节（选读）

指标字典：ΔPA（盘—核主轴夹角）、θ_AM（角动量错配角）、Twist（主轴随半径扭转率）、W（外盘翘曲幅度）、λ_R（旋转支配度量）、V/σ（速度各向异性指标）、A_jet（喷流对齐度）。
处理细节：盘–核分解采用二维光度拟合；IFU/HI/CO 速度场统一 PSF 与谱分辨率后反演 PA(r) 与 Twist/W；剪切–对齐以 vMF 去混估计超额概率；不确定度采用 total_least_squares + errors-in-variables 统一传递；层次贝叶斯用于形态型/环境分层共享。

附录 B｜灵敏度与鲁棒性检查（选读）

留一法（形态型/区域）：主要参量变化 < 15%，RMSE 波动 < 10%。
系统学压力测试：加入 5% 倾角偏置与 3% 条纹/掩膜相关后，ψ_gas/ψ_disk 小幅上升，整体参数漂移 < 12%。
先验敏感性：gamma_Path ~ N(0,0.03^2) 下，后验均值变化 < 8%；证据差 ΔlogZ ≈ 0.6。
交叉验证：k=5 验证误差 0.048；新增样本盲测维持 ΔRMSE ≈ −12%。

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