I226｜M101 D25 边界是否真是一个 X 射线转变？

01 · 问题

只问一个可证伪的投影问题

在一次合格的、跨越 M101 D25 椭圆边界的 XMM EPIC 观测中，控制点源与已声明 nuisance 后，边界外的弥散 X 射线表面亮度是否仍有一个超过材料阈值的正残差？

这里的“跨越”不是把一个圆画在天球上就算完成。主量 β_D25 必须在同一个 response domain 中，以预先冻结的椭圆自然半径 ρ、一阶 sin(PA)/cos(PA) 方位项、source-plus-background likelihood 与同单位材料阈值 δ_D25 一起定义。当前这些资格条件尚未完成。

02 · 为什么值得关心

已有工作看见了复杂的中心弥散发射；它们没有回答 D25 是否是一个可用的转变坐标

An XMM-Newton view of M101 — III. Diffuse X-ray emission（Warwick, Jenkins, Read, Roberts & Owen 2007）在中心 10′ 的 source-excluded 残差中同时看到平滑径向分量与 spiral-arm 结构。The Chandra M101 Megasecond: Diffuse Emission（Kuntz & Snowden 2010）进一步表明 X 射线表面亮度与 FUV、半径和局地结构强耦合。Magnetic fields and hot gas in M 101（Weżgowiec et al. 2022）则发现非臂区的 two-thermal disk/halo 分解受灵敏度限制。

这些结论共同意味着：不能把光学 D25 当作理所当然的气体边界；也不能用一个只含几何半径的模型把 spiral、吸收或背景结构误读为边界跳变。I226 的价值是把这个前提变成一个窄而明确的检验：若 D25 在完整的方位稳健模型后仍保留材料级残差，它才可作为 face-on spiral 中 disk–outer-atmosphere 研究的候选坐标；若没有，则该坐标的经验依据被削弱。

这不是“验证一个 halo 模型”。一个星系的一次投影测量只能更新 M101 在这个角尺度、这个模型与这个灵敏度下的证据。

03 · 天空几何

档案覆盖到了中心；没有一个已验证的 minor-axis 外偏移视场

M101 的 RC3 D25 为 28.84′ × 26.91′，PA=21°。七个公开 Full-Frame EPIC 观测的 aimpoint 都在目标中心 6.163′ 以内；最接近的 0824450501 仍是 PA≈66° 的近中心代理，不能替代 minor-axis 的 response/mask/GTI 条件。下图使用一个示意的 15′、PA=291°（NW）指向中心：它只显示名义天球几何，不冻结 I226 的指向、cell、mask、buffer 或 detector footprint。

M101 示例 15 arcmin NW XMM FoV 的 DSS2 光学和 XMM EPIC-RGB 全视场图；标出 D25、既有档案 FoV 和示意 FoV。 — **完整 FoV（32.4′）。**左为 DSS2 color，右为 ESDC/P/XMM/EPIC-RGB；两图来自同一示意指向中心的真实 WCS，North-up、East-left。青色圆是七个既有 XMM 名义 FoV，绿色圆是示意新 FoV（R=15′），红色为 RC3 D25。它们均不是 GTI、chip-gap、mask 或 response 资格证明。下载 1-column PNG · 下载 2-column PNG

M101 示例指向中心附近的 D25 边界光学和 XMM EPIC-RGB 科学放大图；明确提示 cell、mask 和 response 域未冻结。 — **科学放大（8.4′）。**仍使用同一 WCS 中心；D25 曲线定位真正要跨越的边界。由于 I226-E1/E2 未闭合，本图故意不画伪造的测量 cell。下载 1-column PNG · 下载 2-column PNG

XMM RGB 使用所有通道共用的正强度 p0.5–p99.5 percentile clip 与 asinh 伸缩；蓝灰色表示 zero coverage，而非低表面亮度。这个显示伸缩不参与曝光校正、科学 flux 或 β_D25 测量；叠加线使用原始 WCS。

04 · 真正要测的数，以及为什么不能沿用父代

测量的是一个边界系数，不是“有没有 halo”

合格后，预先固定的主模型为：

Σ_X,i = α + b₁(ρ_i−1) + b₂(ρ_i−1)²
      + a_s sin(θ_i) + a_c cos(θ_i)
      + β_D25 O_i + Z_iγ + ε_i

O_i 是 D25 外指示量；ρ=1 在 D25 椭圆上；θ 是相对于 M101 核的天球位置角。必须有一个冻结的有限区间 [L_D25, U_D25]：只有所有资格条件通过且 L_D25 > δ_D25 才是 SUPPORT；只有 U_D25 ≤ δ_D25 才是 WEAKEN；其余一律 INCONCLUSIVE。

I226 决策图，显示父代 I021 的边界系数在加入方位模型后大幅变化，并列出 R6 HEAVY 必须完成的四个资格化项目。 — **为何需要 I226，而不是把 I021 的数字搬过来。**父代代理重放中，`β_D25` 从 geometric-R 的 277 counts/cell 降到完整 `ρ+sin(PA)+cos(PA)` 模型的 23 counts/cell；这不是 I226 的结果，也不是可行性证明，而是“必须先把方位结构纳入模型”的设计证据。下载 1-column PNG · 下载 2-column PNG

05 · 如果答案相反，或根本答不出来

一个诚实的 WEAKEN 有信息；一个未资格化的 null 没有

SUPPORT：在冻结的 response 域中，材料级正边界残差仍存留。它支持的只是该投影模型下的边界残差。
WEAKEN：在已达到 recovery/coverage 标准的灵敏度下，区间上界仍不超过材料阈值。它削弱“D25 是可用的弥散 X 射线转变坐标”的主张；它不等于“没有 halo”。
INCONCLUSIVE：如果同单位阈值、真实 detector/mask/GTI 支持、background likelihood 或响应折叠的恢复率任一失败，就不做物理结论。这样的 null 很无聊，也不值得用漂亮图形掩饰。

06 · 成本与现在仍未知的成本

本页的唯一请求：先授权一次资格化 HEAVY，不批准观测时间

R5 为 I226 留下的下一步是 heavy_pending：一次 R6 工作包必须冻结一个具体 minor-axis 指向/项目、camera/band/cell-area 的同单位 δ_D25、source-plus-background likelihood，并在完整 ρ+sin(PA)+cos(PA) 模型中进行 response-folded 注入/恢复和径向变化 harmonic 的 misspecification control。

“约 140 ks”只是一条未资格化的历史 design envelope，不是本页的 exposure request，也不是灵敏度计算。实际 clean time、outer-D25 source brightness、detector gap、vignetting、mask 后面积、background 与可恢复材料阈值都未知。若这项 HEAVY 资格化失败，正确动作是停在 INCONCLUSIVE，而不是把未知成本包装成一个 proposal。

给 PI 的可执行选择

批准：仅批准上述 R6 HEAVY 资格化包；它不自动批准 XMM time request。

不批准：在此停止。这个页面已说明，当前没有足够证据承诺观测时间或宣称 halo/CGM 结果。

来源与可重复性

本页的证据边界

Warwick, Jenkins, Read, Roberts & Owen (2007), An XMM-Newton view of M101 — III. Diffuse X-ray emission, MNRAS 376, 1611–1620. arXiv
Kuntz & Snowden (2010), The Chandra M101 Megasecond: Diffuse Emission, ApJS 188, 46. DOI
Weżgowiec et al. (2022), Magnetic fields and hot gas in M 101, A&A 664, A108. arXiv
本地可追溯输入：I226 idea card、R3 evidence、R4 critique/rebuttal、R5 adjudication、M101 source card，以及本页冻结的 HiPS2FITS display inputs 与父代 D051 anchor。所有 hash、命令和重放路径记录在发布 manifest。

Release correction：本版本修正了 v1 的 display-only artifact defect：旧图的实际 WCS 中心与 caption 不一致，且旧 decision PNG 未显示 caption 所述的 277→23 与 R6 checklist。v1 仅保留为 rejected precursor；该修正不改变 I226 的科学、Gate 或 HEAVY 状态。