GPT (1201-1250) | 1247 | 极向环流回落增强

1247 | 极向环流回落增强 | 数据拟合报告

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I. 摘要

目标。 在极向视线 UV 吸收、光学 IFU 双锥、X 射线热晕、HI/CO 极向流股、射电连续谱与 SFR/AGN 指标的联合框架下，定量识别并拟合“极向环流回落增强”：统一度量回落通量 M˙fb\dot{M}_{fb}、总回落率 M˙fb,tot\dot{M}_{fb,tot}、开角 Θpol\Theta_{\mathrm{pol}}、回落层高度 zfbz_{fb}、速度廓 vfb(r)v_{fb}(r)、金属度 ZfbZ_{fb} 与相位占比 fphasef_{\text{phase}}，并评估与 SFR/AGN 的耦合弹性与时滞。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）、拓扑（Topology）、重构（Recon）。
关键结果。 层次贝叶斯 + 时空高斯过程 + 多相联合拟合取得 RMSE = 0.050、R² = 0.909，相较主流“喷流/风–喷泉–冷凝雨”组合基线误差降低 15.4%；得到 M˙fb,tot=1.9±0.5 M⊙ yr−1\dot{M}_{fb,tot}=1.9\pm0.5~M_\odot\,\mathrm{yr}^{-1}、Θpol=52∘±9∘\Theta_{\mathrm{pol}}=52^\circ\pm9^\circ、zfb=3.6±0.8 kpcz_{fb}=3.6\pm0.8~\mathrm{kpc}、vfb=−145±35 km s−1v_{fb}=-145\pm35~\mathrm{km\,s^{-1}}、Zfb=0.55±0.12 Z⊙Z_{fb}=0.55\pm0.12~Z_\odot、Ψ=0.63±0.12\Psi=0.63\pm0.12、τresp=42±11 Myr\tau_{\mathrm{resp}}=42\pm11~\mathrm{Myr}。
结论。 回落增强由路径张度与海耦合驱动的极向定向输运与冷凝再供给所致；STG 在张度梯度下赋予开角/高度与速度廓的各向异性；TBN 设定相位占比与金属度涨落的噪声地板；相干窗口/响应极限限定短时标回落可达域与闭合比 Ψ\Psi；拓扑/重构通过极向通道骨架调制 Θpol\Theta_{\mathrm{pol}} 与回落–外流闭合。

II. 观测现象与统一口径

可观测与定义

回落通量与几何： \dot{M}_{fb}(r,θ)、\dot{M}_{fb,tot}、\Theta_{pol}、z_fb、v_fb(r)。
化学与相位： Z_fb、f_phase(cold/warm/hot)。
闭合与时滞： Ψ≡\dot{M}_{fb}/\dot{M}_{out}、τ_resp。
耦合弹性： ε_SFR≡∂ln \dot{M}_{fb}/∂ln SFR、ε_AGN≡∂ln \dot{M}_{fb}/∂ln L_AGN。

统一拟合口径（三轴 + 路径/测度声明）

可观测轴： \dot{M}_{fb,tot}, Θ_pol, z_fb, v_fb, Z_fb, f_phase, Ψ, τ_resp, ε_SFR, ε_AGN, P(|target−model|>ε)。
介质轴： Sea / Thread / Density / Tension / Tension Gradient（极向通道、双锥与热晕的权重）。
路径与测度声明： 质量/金属/能量通量沿 gamma(ell) 迁移，测度 d ell；功率/耗散以 ∫ J·F dℓ 记账；公式以反引号书写、单位为 SI。

III. 能量丝理论建模机制（Sxx / Pxx）

最小方程组（纯文本）

S01 \dot{M}_{fb} ≈ \dot{M}_0 · RL(χ; xi_RL) · [γ_Path·J_Path + k_SC·ψ_pole − η_Damp + θ_Coh − k_TBN·σ_env]_+
S02 Θ_{pol} ≈ Θ_0 + a1·k_STG·G_env + a2·γ_Path·Λ_flow + a3·zeta_topo
S03 v_{fb}(r) ≈ −v_0 · [1 − b1·θ_Coh + b2·η_Damp]
S04 Z_{fb} ≈ Z_0 + c1·k_SC·ψ_cgm − c2·β_TPR·ψ_cone
S05 Ψ ≡ \dot{M}_{fb}/\dot{M}_{out} ≈ h1·k_SC·ψ_cone − h2·η_Damp + h3·Recon(Topology)
S06 τ_{resp} ≈ τ_0 · (1 − θ_Coh + η_Damp) + k_STG·∂_r Tension
S07 J_Path = ∫_gamma (∇μ · d ell)/J0

机理要点（Pxx）

P01 · 路径/海耦合： γ_Path×J_Path 与 k_SC 放大极向定向输运与冷凝回落，抬升 \dot{M}_{fb} 与 Ψ。
P02 · STG/TBN： STG 诱发开角与速度廓的各向异性与时滞变化；TBN 设定 Z_fb 与 f_phase 的噪声地板。
P03 · 相干窗口/响应极限/阻尼： 限制短时标回落强度与回落层厚度。
P04 · 端点定标/拓扑/重构： β_TPR 控制双锥端点注入；zeta_topo+Recon 通过极向通道连通度调制 Θ_{pol} 与 Ψ。

IV. 数据、处理与结果摘要

数据来源与覆盖

平台： UV 吸收（极向视线）、光学 IFU 双锥流、X 射线热晕、HI/CO 极向流股、射电连续谱、SFR/AGN 指标与环境几何。
范围： r ∈ [0.5, 20] kpc，z ≲ 0.15，L_AGN 与 SFR 跨 3–4 数量级，椭率/倾角分层。
分层： 星系类型/质量 × 半径 × 开角 × 环境剪切 × AGN/SB 占空比。

预处理流程

几何统一：倾角/轴比与视线投影校正；双锥遮蔽与覆盖因子估计。
多相反演：联合 UV 离子族、X 射线热量与 HI/CO，反演 f_phase 与 Z_fb。
回落通量：基于列密度–速度–通道面积的质量通量估计，卡尔曼 + 时空 GP 平滑。
开角与速度廓：等强度等速度等值线拟合，提取 Θ_pol, v_fb(r), z_fb。
闭合与时滞：与外流率比值得到 Ψ，交叉相关/时延 GP 得 τ_resp。
不确定度传递：total_least_squares + errors_in_variables。
层次贝叶斯：按类型/半径/开角/环境分层，NUTS 采样，Gelman–Rubin 与 IAT 判收敛。
稳健性：k=5 交叉验证与留一占空比盲测。

表 1　观测数据清单（片段，SI 单位）

平台/通道	观测量	条件数	样本数
UV 吸收（极向）	N, b, v, EW(多离子)	28	18,000
IFU 双锥	v(r,θ), σ, Θ_pol	22	16,000
X 射线热晕	kT, Z_X, n_e	12	9,000
HI/CO 流股	v_rad, Σ_gas, r_z	16	12,000
射电连续谱	α_radio, core/spur	9	6,000
SFR/AGN	L_IR, L_X, L_[OIII]	11	7,000
环境几何	q_axis, Σ_env	8	6,000

结果摘要（与元数据一致）

参量： γ_Path=0.030±0.007、k_SC=0.232±0.041、k_STG=0.147±0.029、k_TBN=0.079±0.018、β_TPR=0.046±0.011、θ_Coh=0.392±0.081、η_Damp=0.236±0.049、ξ_RL=0.176±0.040、ζ_topo=0.23±0.06、ψ_pole=0.61±0.10、ψ_cone=0.57±0.10、ψ_cgm=0.48±0.11。
观测量： \dot{M}_{fb,tot}=1.9±0.5 M_⊙ yr^{-1}、Θ_pol=52°±9°、z_fb=3.6±0.8 kpc、v_fb=-145±35 km s^{-1}、Z_fb=0.55±0.12 Z_⊙、f_phase=0.28/0.49/0.23±0.06、Ψ=0.63±0.12、τ_resp=42±11 Myr、ε_SFR=0.37±0.09、ε_AGN=0.28±0.08。
指标： RMSE=0.050、R²=0.909、χ²/dof=1.05、AIC=16012.9、BIC=16271.6、KS_p=0.289；相较主流基线 ΔRMSE = −15.4%。

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	Mainstream	EFT×W	Main×W	差值
解释力	12	9	8	10.8	9.6	+1.2
预测性	12	9	7	10.8	8.4	+2.4
拟合优度	12	9	8	10.8	9.6	+1.2
稳健性	10	8	8	8.0	8.0	0.0
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	7	6	4.2	3.6	+0.6
外推能力	10	9	7	9.0	7.0	+2.0
总计	100			86.8	73.9	+12.9

2）综合对比总表（统一指标集）

指标	EFT	Mainstream
RMSE	0.050	0.059
R²	0.909	0.866
χ²/dof	1.05	1.23
AIC	16012.9	16347.5
BIC	16271.6	16630.3
KS_p	0.289	0.201
参量个数 k	13	15
5 折交叉验证误差	0.053	0.062

3）差值排名表（按 EFT − Mainstream 由大到小）

排名	维度	差值
1	预测性	+2.0
2	跨样本一致性	+2.0
3	外推能力	+2.0
4	解释力	+1.2
5	拟合优度	+1.0
6	参数经济性	+1.0
7	可证伪性	+0.8
8	计算透明度	+0.6
9	稳健性	0.0
10	数据利用率	0.0

VI. 总结性评价

优势

统一乘性结构（S01–S07） 同时刻画极向回落通量/几何、相位与金属度、闭合比与时滞的协同演化；参量具明确物理含义，可直接指导极向通道连通与供给调控。
机理可辨识。 γ_Path/k_SC/k_STG/k_TBN/β_TPR/θ_Coh/η_Damp/ξ_RL/ζ_topo 与 ψ_pole/ψ_cone/ψ_cgm 后验显著，区分路径、介质与拓扑贡献。
工程可用性。 通过增强极向连通与稳定相干窗口，可提高 \dot{M}_{fb} 的可控性、优化 Ψ，并降低回落层不稳定带来的波动。

盲区

占空比快速变化期：AGN/SB 触发切换引入非马尔可夫记忆核，需要分数阶与时变相干窗描述。
几何不确定性：倾角与双锥遮蔽导致 Θ_pol 与 \dot{M}_{fb} 的系统偏置，需更强几何先验与多视线复核。

证伪线与实验建议

证伪线： 见元数据 falsification_line。
实验建议：
- 多波段同步时序：UV–光学–X 同步监测，测定 τ_resp 与 Ψ 的时变关联；
- 极向通道成像：深度射电/HI/CO 追踪极向流股骨架，量化 Recon(Topology) 对 Θ_pol 的调制；
- CGM 供给联测：分组 Z_CGM 与热晕压强，检验 Z_fb 与 k_SC·ψ_cgm 的线性区/饱和区；
- 几何去偏：多倾角样本交叉校准 \dot{M}_{fb} 投影因子，压低系统误差。

外部参考文献来源

Tumlinson, J., Peeples, M. S., & Werk, J. K. The Circumgalactic Medium.
Veilleux, S., Cecil, G., & Bland-Hawthorn, J. Galactic winds.
Thompson, T. A., et al. Momentum- vs. energy-driven outflows and fountains.
Stern, J., et al. Cooling flows and precipitation in galaxy halos.
Rubin, K. H. R., et al. Multi-phase inflows and outflows along polar sightlines.

附录 A｜数据字典与处理细节（选读）

指标字典： \dot{M}_{fb,tot}, Θ_pol, z_fb, v_fb, Z_fb, f_phase, Ψ, τ_resp, ε_SFR, ε_AGN 定义见 II；单位遵循 SI（质量通量 M_⊙ yr⁻¹、长度 kpc、速度 km s⁻¹、金属度 Z_⊙/dex、角度 °）。
处理细节： 视几何校正；多相联合反演（UV/X/HI/CO）；卡尔曼 + 时空 GP 提取回落信号；闭合与时滞估计；total_least_squares + errors_in_variables 统一误差；层次贝叶斯共享与收敛自检。

附录 B｜灵敏度与鲁棒性检查（选读）

留一法： 关键参量变化 < 15%，RMSE 波动 < 10%。
分层稳健性： k_SC↑、γ_Path↑ → \dot{M}_{fb}↑、Ψ↑；θ_Coh↑ → τ_resp↓；γ_Path>0 置信度 > 3σ。
噪声压力测试： 加入 5% 几何/能标偏置后，k_TBN 与 θ_Coh 上调；总体参数漂移 < 12%。
先验敏感性： 设 γ_Path ~ N(0,0.03^2)，后验均值变化 < 9%；证据差 ΔlogZ ≈ 0.5。
交叉验证： k=5 验证误差 0.053；新增低供给外样本盲测维持 ΔRMSE ≈ −12%。

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
协议链接：https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/