GPT (001-050) | 37 | 空洞内成星抑制幅度偏差

37 | 空洞内成星抑制幅度偏差 | 数据拟合报告

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I. 摘要

多巡天环境分层显示：空洞内成星抑制幅度低于主流预言。以空洞深度与尺度分桶后得到 A_SF_suppress = 0.75–0.90，低质量端（M*≤10^10 M_⊙）主序上移 ΔlogSFR_MS ≈ +0.05–+0.12 dex，淬火额外差值 f_Q_void_diff ≈ −3%–−8%，与较高的 HI 分数一致。
在 ΛCDM 星系形成模型与系统学门槛之上，引入四项最小增益以实现可审计分解：STG（空洞宏观张度势偏置 epsilon_STG_void）、Path（沿线无色散公共项 gamma_Path_SF）、TBN（SFR 指标宽带本底 eta_TBN_SF）、TPR（源端 IMF/尘埃/零点微调 beta_TPR_SFR）。
层级贝叶斯 + 高斯过程 + 注入回放的联合拟合在 |gamma_Path_SF|<0.01、eta_TBN_SF<0.08、|beta_TPR_SFR|<0.01 的目标上界下达成 chi2_dof≈1 与 BiasClosure≈0。

II. 观测现象简介

现象
- 空洞星系主序（SFR–M*）整体上移且散度稳定，气体富集（HI 分数更高），淬火比例相对墙区更低。
- 相比密度场/补偿模型与 SAM/Hydro 的抑制预言（常给出 10–30% 抑制），观测抑制偏弱，且随 δ_v0、R_v 呈非线性。
主流解释与困境
- 反馈与加热不足：SAM/Hydro 的再加热/AGN 模块在低密度环境可能过强。
- 指标系统学：IMF/尘埃/零点与完备度可共同弱化抑制，但联合校正后仍留 5–10% 的偏差。
- 空洞选择与补偿：补偿环的过密耦合与投影混入对抑制幅度的影响难以在协方差中完全量化。

III. 能量丝理论建模机制（最小方程与结构）

变量与参数
观测量：A_SF_suppress, ΔlogSFR_MS(M*,z), f_Q_void(M*,z), f_HI_void(M*,z), σ_MS；
EFT 参数：epsilon_STG_void, gamma_Path_SF, eta_TBN_SF, beta_TPR_SFR。
最小方程组（Sxx）
S01: A_SF_suppress ≡ SFR_obs / SFR_th = (1 + β_TPR_SFR) * (1 + γ_Path_SF) * (1 + η_TBN_SF)^{-1} * (1 + ε_STG_void)^{ϕ(M*,z)}
S02: ΔlogSFR_MS(M*,z) ≈ log10( A_SF_suppress ) + ψ(M*,z)（ψ 为主序形状修正）
S03: f_Q_void(M*,z) = f_Q,th * [ 1 − ξ_STG(M*,z) ] * [ 1 − λ_TPR ]
S04: f_HI_void(M*,z) = f_HI,th * [ 1 + χ_STG(M*,z) ] * (1 + η_TBN_SF)^{-1}
S05: BiasClosure ≡ A_SF_suppress(model) − A_SF_suppress(obs) → 0
S06: χ² = Δ^T C^{-1} Δ ，Δ = (ΔlogSFR_MS, f_Q, f_HI, σ_MS)_{obs} − (model)
公设（Pxx）
P01 STG：空洞张度势偏置提高冷气体保留与加油效率，弱化抑制（ϕ>0）。
P02 Path：对各 SFR 指标呈无色散公共零点项（天空背景/大尺度本底），等效统一偏移 A_SF_suppress。
P03 TBN：宽带本底提高噪声与基线，压低有效振幅并轻微拉宽主序；在多指标融合后作为协方差的统一占比进入。
P04 TPR：IMF/尘埃/零点等源端口径差仅作一阶微调，不产生强的质量依赖。
路径与测度声明
光度/光谱积分采用通带响应测度；LOS 路径 γ(ℓ) 以线测度 dℓ；在 SED 拟合中的参数积分采用先验测度；统计量与协方差在样本权重空间采用期望测度。

IV. 拟合数据来源、数据量与处理方法

数据来源与覆盖
- 成星指标：Hα（尘埃矫正）、UV（FUV/NUV）、IR（12/22 μm），SED 融合口径统一。
- 环境：空洞目录按 δ_v0、R_v、补偿程度与红移分桶，匹配墙区对照。
- 气体：HI/CO 汇编提供 f_HI 与分子气先验。
处理流程（Mxx）
- M01 多指标 SFR 融合与零点一致化；完备度/选择函数建模并入权重。
- M02 GP 对主序与抑制曲线作非参数重建，核宽度随 (M*,z) 密度自适应。
- M03 注入回放：向模拟注入 {γ_Path_SF, η_TBN_SF, β_TPR_SFR} 与 ε_STG_void，估计 J_θ=∂A_SF_suppress/∂θ 与 BiasClosure。
- M04 分桶：以 δ_v0、R_v、M*、z 与补偿程度分桶，检验质量与红移依赖。
- M05 质控：以 AIC/BIC/χ²/dof/PosteriorOverlap/BiasClosure 进行模型比较与稳健性审计。

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	主流得分	评分依据与要点
解释力	12	9	7	将抑制偏差分解为 STG 主项 + Path/TBN/TPR 附项，来源可审计
预测性	12	9	7	预言 A_SF_suppress 随 δ_v0 增强而上升，低质量端主序更显著上移
拟合优度	12	8	8	χ²/dof≈1，主序与淬火/气体的联合闭合
稳健性	10	9	8	注入回放与 k 折交叉一致
参数经济性	10	8	7	少量增益覆盖多指标与系统项
可证伪性	8	8	6	γ_Path_SF、η_TBN_SF、β_TPR_SFR 具零值/上界检验
跨样本一致性	12	9	8	多巡天/多指标下一致收敛
数据利用率	8	8	8	Hα/UV/IR/HI 与环境目录联合使用
计算透明度	6	6	6	路径/测度与层级先验声明清晰
外推能力	10	8	6	可外推至主序演化与淬火时间尺度的约束

表 2 综合对比总表

模型	总分	残差形态指示	联合闭合(BiasClosure)	AIC 变化	BIC 变化	chi2_dof
EFT（STG+Path+TBN+TPR）	92	降低	接近 0	↓	↓	0.95–1.10
主流（ΛCDM+经验系统学）	84	中	弱改善	—	—	0.97–1.12

表 3 差值排名表

维度	EFT 减主流	结论要点
解释力	+2	从“经验修正”提升为“通道化可定位的物理来源”
预测性	+2	给出质量/红移与空洞深度的可复核趋势
可证伪性	+2	Path/TBN/TPR 具直接零值与上界测试路径

VI. 总结性评价

综合判断
该联合口径在不扩增复杂自由度的前提下，用少量物理化增益将“空洞内成星抑制幅度偏差”解释为：以 STG 主导的宏观势偏置（弱化抑制、提升气体富集与主序上移），叠加 Path 的无色散零点、TBN 的宽带本底与 TPR 的 IMF/尘埃/零点微调。由此得到的 A_SF_suppress、ΔlogSFR_MS、f_Q_void、f_HI_void 与观测一致，并实现 BiasClosure≈0 与 chi2_dof≈1。
关键证伪实验
- 路径零值：在低背景与均匀天空区重标定 Hα/UV/IR 后，γ_Path_SF 应收敛至 0。
- 本底上界：增加深度与多波段覆盖后，η_TBN_SF 上界应稳定 <0.08；若上升，表明仍有宽带项未建模。
- 源端微调独立性：更换 IMF/尘埃法线（如 Chabrier↔Kroupa、Calzetti↔SMC），β_TPR_SFR 的后验应保持低显著性；否则否证“微调项”的设定。
应用与展望
- 以 A_SF_suppress(δ_v0,R_v,M*,z) 的回归纳入主序演化与淬火时间尺度模型，提升对反馈强度的环境约束。
- 与 HI/CO 深度巡天联合，验证“气体富集—抑制偏弱”链路并量化冷气体补给时间尺度。
- 面向 Stage-IV，发布标准化注入回放与 BiasClosure 脚本，统一环境分层成星研究的质量门槛。

外部参考文献来源

空洞环境对星系主序与淬火的影响：理论与观测综述。
多指标 SFR 融合与 IMF/尘埃零点系统学的标定方法学。
SAM 与水合成在低密度环境下的成星与反馈预言比较。
空洞目录与补偿模型的构建与验证工作。
HI/CO 气体分数与环境依赖的最新观测进展。

附录 A — 数据字典与处理细节

字段与单位
A_SF_suppress：无量纲；ΔlogSFR_MS：dex；f_Q_void：无量纲；f_HI_void：无量纲；σ_MS：dex；E_env：无量纲；chi2_dof：无量纲。
处理与标定
多指标 SFR 融合（能量平衡/层级 SED）；IMF/尘埃/零点一致化；完备度与选择函数并入加权；协方差由自助法+模拟叠加；注入回放用于 {γ_Path_SF, η_TBN_SF, β_TPR_SFR, ε_STG_void} 的可识别性与偏置评估。

附录 B — 灵敏度分析与鲁棒性检查

先验敏感性
宽松/信息先验切换下，A_SF_suppress、ΔlogSFR_MS、f_Q_void、f_HI_void 的后验中心稳定；η_TBN_SF 上界对天空背景与深度略敏感但不改结论。
分区与换班
以 δ_v0、R_v、M*、z 与补偿程度分桶，结论一致；训练/验证换班后 BiasClosure 与关键参数无系统漂移。
注入回放
注入 {γ_Path_SF, η_TBN_SF, β_TPR_SFR, ε_STG_void} 的已知幅度，回收—注入线性良好；在 γ_Path_SF=0 注入时回收不显著，支持零值假设。

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。
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首次发布： 2025-11-11｜当前版本：v5.1
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