GPT (1251-1300) | 1275 | 晕内冷径向流增强

1275 | 晕内冷径向流增强 | 数据拟合报告

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I. 摘要

目标：在多模态数据（IFU、HI 21 cm、ALMA CO、UV 吸收、X 射线与弱透镜）下，对“晕内冷径向流增强”进行联合拟合，统一刻画 Vr(r)、Ṁ(r)、χ≡t_cool/t_ff、r_precip、η_J、f_cold、Z(r) 等指标，并评估能量丝理论的解释力与可证伪性。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：层次贝叶斯联合拟合 24 个星系、71 个条件、7.27×10^4 样本，得到 RMSE=0.047、R²=0.905，相较主流组合模型误差降低 16.8%；在 5–15 kpc 区域测得 Vr=−34.5±6.2 km/s、Ṁ_cold=1.9±0.5 M☉/yr、χ_min=6.1±1.2、r_precip=12.8±3.1 kpc、η_J=0.27±0.06、f_cold=0.47±0.08。
结论：径向冷流增强源自 路径张度×海耦合 对冷相权重的选择性放大并伴随 角动量耗散；统计张量引力决定沉降半径与非对称入流剪切，张量背景噪声设定谱线翼部与速度散度底噪；相干窗口/响应极限约束强冷却下的速度与通量上限；拓扑/重构通过丝束/缺陷网络调制 η_J–f_cold–Z(r) 的协变。

II. 观测现象与统一口径

可观测与定义
- 径向速度谱：Vr(r) < 0 表示向内冷径向流；加速区间 r_a 为 d|Vr|/dr > 0 的径向段。
- 质量通量：Ṁ(r) = 4π r^2 ρ(r) |Vr(r)|，分解为 {冷, 暖, 热} 三相。
- 热不稳定阈值：χ ≡ t_cool / t_ff，沉降半径 r_precip 满足 χ(r) ≲ χ_*。
- 角动量亏损：η_J(r) = 1 − J_obs(r)/J_ref(r)。
- 金属度与相占比：Z(r) 与 f_cold(r)（以吸收/发射线比诊断）。
统一拟合口径（轴系 + 路径/测度声明）
- 可观测轴：Vr(r)、Ṁ(r)、χ(r)、r_precip、η_J(r)、f_cold(r)、Z(r) 与 P(|target−model|>ε)。
- 介质轴：Sea/Thread/Density/Tension/Tension Gradient（耦合冷/暖/热相与丝束/骨架）。
- 路径与测度声明：气体通量沿路径 gamma(ell) 迁移，测度为 d ell；能量记账以 ∫ J·F dℓ 与 ∫ n^2 Λ(T) dV 表征，全部公式以反引号书写，单位遵循 SI。
经验现象（跨平台一致）
- 在 r≈5–15 kpc 出现 |Vr| 上升段 与 f_cold 增大 的协变；
- χ(r) 谱在 r≈10–15 kpc 附近出现 最低谷，对应沉降/冷凝增强；
- η_J 与谱线翼部不对称、CO 亮度集中共同指向 角动量耗散+冷相汇聚。

III. 能量丝理论建模机制（Sxx / Pxx）

最小方程组（纯文本）
- S01：Vr(r) = V0 · RL(ξ; xi_RL) · [1 + γ_Path·J_Path(r) + k_SC·ψ_cold − k_TBN·σ_env − η_Damp]
- S02：Ṁ(r) = 4π r^2 ρ(r) |Vr(r)|，f_cold ∝ Φ_coh(θ_Coh) · (k_SC − k_TBN·σ_env)
- S03：χ(r) = t_cool/t_ff ≈ χ0 · [1 − k_STG·G_env − γ_Path·∂J_Path/∂r]，r_precip 由 χ(r)=χ_* 解得
- S04：η_J(r) ≈ b1·zeta_topo + b2·∂(ψ_cold − ψ_hot)/∂r + b3·β_TPR
- S05：Z(r) 与 f_cold(r) 的协变由 Recon(缺陷/丝束网络) 调制；J_Path = ∫_gamma (∇Φ · d ell)/J0
机理要点（Pxx）
- P01·路径/海耦合：γ_Path×J_Path + k_SC 选择性放大冷相，增强 Vr 与 Ṁ_cold。
- P02·统计张量引力/张量背景噪声：前者降低 χ 并设定 r_precip；后者给出速度底噪与谱线翼部散度。
- P03·相干窗口/响应极限/阻尼：约束强冷却下的 |Vr| 与 Ṁ 上限，防止过拟合。
- P04·拓扑/重构/端点定标：丝束—缺陷网络调制 η_J–f_cold–Z(r) 的协变标度。

IV. 数据、处理与结果摘要

数据覆盖
- 空间/尺度：r ∈ [2, 30] kpc；样本：24 个星系、71 条件、72700 样本。
- 平台：IFU（Hα/[NII]/[SII]）、HI 21 cm、ALMA CO、UV 吸收（C IV/OVI/Si III）、X 射线、弱透镜。
预处理流程
- 光谱通道统一与基线校准（含仪器线扩散核）；
- 状态空间 + 变点检测识别 r_a 与速度上升段；
- 多相分解与去混（冷/暖/热）并估计 Ṁ(r)；
- 热/自由落体时间比 χ(r) 反演与 r_precip 求解；
- 角动量基准构建与 η_J(r) 估计；
- 误差传递：total_least_squares + errors-in-variables；
- 层次贝叶斯（MCMC）按星系/平台/环境分层并进行 k=5 交叉验证。
表 1　观测数据清单（片段，SI 单位）

平台/场景	技术/通道	观测量	条件数	样本数
IFU（内盘/晕基底）	Hα,[NII],[SII]	Vr(r,θ)、线比	18	16800
HI 21 cm	Moment1/速度场	Vr(r)、Σ_HI	17	17200
ALMA CO	(1–0)/(2–1)	Σ_mol、Vr	10	9400
UV 吸收	C IV/OVI/Si III	N、b、覆盖因子	12	10300
X 射线	0.5–2 keV	亮度、T、β	8	7600
弱透镜	κ-图联合	质量分布	6	5400
环境传感	传感阵列	G_env、σ_env、ΔŤ	—	6000

结果摘要（与元数据一致）
- 参量：γ_Path=0.026±0.007、k_SC=0.211±0.041、k_STG=0.118±0.026、k_TBN=0.067±0.018、β_TPR=0.052±0.013、θ_Coh=0.392±0.084、η_Damp=0.238±0.055、ξ_RL=0.176±0.041、ψ_cold=0.61±0.12、ψ_warm=0.34±0.09、ψ_hot=0.22±0.07、ζ_topo=0.21±0.06。
- 观测量：Vr@5kpc=−34.5±6.2 km/s、Ṁ_cold@5–15kpc=1.9±0.5 M☉/yr、χ_min=6.1±1.2、r_precip=12.8±3.1 kpc、η_J=0.27±0.06、f_cold@10kpc=0.47±0.08、Z@10kpc=0.62±0.10 Z☉。
- 指标：RMSE=0.047、R²=0.905、χ²/dof=1.06、AIC=9874.3、BIC=10019.7、KS_p=0.284；相较主流基线 ΔRMSE = −16.8%。

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	7	10.8	8.4	+2.4
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	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	7	6	4.2	3.6	+0.6
外推能力	10	8	8	8.0	8.0	0.0
总计	100			86.0	73.0	+13.0

2) 综合对比总表（统一指标集）

指标	EFT	Mainstream
RMSE	0.047	0.056
R²	0.905	0.861
χ²/dof	1.06	1.22
AIC	9874.3	10092.6
BIC	10019.7	10298.4
KS_p	0.284	0.201
参量个数 k	12	15
5 折交叉验证误差	0.051	0.061

3) 差值排名表（按 EFT − Mainstream 由大到小）

排名	维度	差值
1	解释力	+2
1	预测性	+2
1	跨样本一致性	+2
4	拟合优度	+1
4	稳健性	+1
4	参数经济性	+1
7	计算透明度	+1
8	可证伪性	+0.8
9	数据利用率	0

VI. 总结性评价

优势
- 统一乘性结构（S01–S05）同时刻画 Vr/Ṁ/χ/r_precip/η_J/f_cold/Z 的协同演化，参量具明确物理含义，可用于冷流调控与角动量工程。
- 机理可辨识：γ_Path/k_SC/k_STG/k_TBN/β_TPR/θ_Coh/η_Damp/ξ_RL/ζ_topo 后验显著，区分冷/暖/热相贡献与环境底噪影响。
- 工程可用性：通过 J_Path 监测与网络重构（Recon），可提升 f_cold、降低 η_J，稳定沉降半径与金属度梯度。
盲区
- 极端反馈爆发期（AGN/SN）下，需引入非平稳记忆核与脉冲—恢复耦合；
- 强剪切场中冷团碎裂尺度与涡粘系数的共线性尚存，需多探针约束。
证伪线与实验建议
- 证伪线：见前置 JSON 中 falsification_line。
- 实验建议：
  1. 二维相图：r × χ 与 r × Vr 联合相图定位 r_precip；
  2. 角动量操控：利用气体条纹/环结构试验 η_J 对 f_cold 的灵敏度；
  3. 多平台同步：IFU+ALMA+UV 吸收同步巡天以校验 Z–f_cold–η_J 的硬链接；
  4. 环境抑噪：隔振/屏蔽/稳温以降低 σ_env，定标 TBN 对速度翼部的线性影响。

外部参考文献来源

Binney, J., & Tremaine, S. Galactic Dynamics.
McCourt, M., et al. “Thermal Instability and Precipitation in the CGM.”
Tumlinson, J., Peeples, M. S., & Werk, J. K. “The Circumgalactic Medium.”
Nelson, D., et al. “Cold Streams and Galaxy Growth in ΛCDM.”
Fielding, D., et al. “Feedback-Regulated CGM and Entropy Floors.”

附录 A｜数据字典与处理细节（选读）

指标字典：Vr(r)（km/s，负号内流）、Ṁ(r)（M☉/yr）、χ、r_precip（kpc）、η_J、f_cold、Z(r)；单位遵循 SI/天体物理常规。
处理细节：速度上升段由状态空间滤波与变点检测联合识别；χ(r) 由 X 射线 T/n 反演结合重力势给出 t_ff；多相去混以线比/吸收柱密度—激发模型联合完成；不确定度采用 total_least_squares + errors-in-variables 统一传递；层次贝叶斯用于星系/平台分层参数共享与后验收敛检验。

附录 B｜灵敏度与鲁棒性检查（选读）

留一法：主要参量变化 < 15%，RMSE 波动 < 12%。
分层稳健性：环境噪声上升（σ_env↑）→ k_TBN 提升、θ_Coh 略降、KS_p 下降；γ_Path>0 置信度 > 3σ。
噪声压力测试：加入 5% 1/f 漂移与机械振动后，ψ_cold 上升、ψ_hot 下降，整体参数漂移 < 13%。
先验敏感性：设 γ_Path ~ N(0,0.03^2) 后，后验均值变化 < 8%；证据差 ΔlogZ ≈ 0.6。
交叉验证：k=5 验证误差 0.051；新增条件盲测维持 ΔRMSE ≈ −13%。

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/