I179｜NGC 3221 的最亮离散源在 19 年间变了吗？

01 · 问题

一句话

在 NGC 3221 的 EPIC 视场中，以最严格的冻结阈值在 2004 和 2023 两个历元都检测到的离散源，其 0.3–10 keV 流量比 r_j = F_j(2023)/F_j(2004) 的分布是什么？这些源中有多少比例的 log r_j 区间排除了零？

这不是一个关于"有没有变源"的是非题。它测量的是一个连续量：变源比例 f_var 及其置信区间，以及 |log r_j| 的分布。仪器底噪（跨历元有效面积校准、pn Full Frame vs Extended Full Frame 模式差异、MOS MEDIUM→THIN1 滤波片变化、各历元背景）在比较之前声明，不是事后拟合。

02 · 天空几何与档案覆盖

五个核中心指向，19 年间隔

NGC 3221（RA=10h22m20s, Dec=+21°34′10″, D=51.76 Mpc）有 5 个公开 XMM EPIC 科学观测：2004 年的 0202730101 和 2023 年 5 月的 0922170101–0401 系列。全部核中心指向，EPIC 15′ 半径视场完整覆盖 D25 椭圆（3.3′×0.8′）。

NGC 3221 全景 35′：左为 DSS2 光学，右为 XMM EPIC-RGB；标出 D25 椭圆、5 个 XMM 视场圆和核位置。 — **全景（35′）。**左：DSS2 光学；右：XMM EPIC-RGB。红色虚线椭圆为 D25（3.3′×0.8′, PA=167°，UGC 1973）。橙色圆为 2004 年 0202730101 的 15′ 半径视场（偏核 0.69′）；青色圆为 2023 年 092217 系列的 15′ 半径视场（偏核 <0.001′）。两历元均完整覆盖星系。下载 1-column PNG · 下载 2-column PNG

NGC 3221 放大 8′：核区光学和 X 射线图，标出 D25 和主要离散源位置。 — **放大（8′）。**核区放大。彩色圆点为 Das+2026 确认的六个 ULX 中的四个最亮者（ULX1、ULX4、New-1）及核 AGN 的近似位置。这些位置仅为展示；正式分析使用冻结源表。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。显示伸缩不参与曝光校正、科学 flux 或任何变率测量；叠加线使用原始 WCS。

03 · 为什么值得关心

一个被假设但从未被测量的前提

X 射线双星族群研究（XLF–SFR/M⋆ 标定关系）把单历元源表当作"这个星系的源"来堆叠。这个做法隐含了一个假设：最亮的离散源在十年尺度上是稳定的。这个假设从未在 51.76 Mpc 的距离上被测量过，因为很少有星系拥有同一仪器、同一滤波片、相隔足够长的多历元数据。

NGC 3221 恰好有：2004 年 37 ks 和 2023 年 438 ks 的 EPIC-pn THIN1 数据。Das+2026 用这些数据做了 ISM/ extraplanar 双相热气体分析，并逐源叙述了六个 ULX 在 2023 年内的日尺度变率——但没有做冻结阈值的跨历元流量比测量，没有给出 f_var，也没有声明仪器底噪。

如果最亮源在 19 年间显著变化，那么：(i) XLF 堆叠的散射下限需要上调；(ii) 同一目标上 I106/I117 的 CGM 源掩膜——用 2023 年源表遮蔽 2004 年数据——会泄漏。如果最亮源稳定，则掩膜复用和历元合并获得一个有依据的上限。

04 · 测量什么

深度不对称决定了样本大小

2004 历元干净 pn 曝光 26.6 ks，2023 历元 297.5 ks——11.2 倍深度差。在 51.76 Mpc 处，2004 历元 5σ 光度下限 ≈ 2.1×10³⁹ erg/s，2023 历元 ≈ 6.2×10³⁸ erg/s。共同检测样本受限于较浅的 2004 历元。

I179 决策图：左面板显示各源在两个历元的 S/N，右面板显示深度不对称和共同检测样本。 — **决策图。**左：各源在 2004（红）和 2023（蓝）的 S/N。虚线为 S/N=5 阈值。右：深度不对称（11.2×）和共同检测样本。在 S/N>5 阈值下，共同检测样本为 AGN + ULX1 + ULX4 + New-1（4 源）；S/N>3 时加入 ULX2（5 源）。下载 1-column PNG · 下载 2-column PNG

预注册观测量：对冻结共同检测样本中的每个源，测量 r_j = F_j(2023)/F_j(2004) 及其区间；对样本总体，报告 f_var（log r_j 区间排除零的源比例）及其 Clopper-Pearson 置信区间，以及 |log r_j| 的分布。

05 · 如果答案相反

四种结果，全部有信息量

NON-STATIONARY POPULATION：f_var 显著高于仪器底噪。最亮离散源在 19 年间确实变化，单历元源表不是稳定描述。XLF 标定关系的散射下限需要上调；源掩膜跨历元复用需要重新定价。
STATIONARY WITHIN THE FLOOR：f_var 与底噪一致，报告上限。最亮源在可达到的精度内稳定。这直接许可 I106/I117 等 CGM 测量复用掩膜和合并历元，去掉一个未定价的系统误差项。
PARTIALLY RESOLVED POPULATION：共同检测样本小于预注册最小值（物理上最可能的结果），但核 AGN 的 19 年流量比仍可高精度测量（S/N=24.8 vs 82.9）。这本身就是这个星系 AGN 的一个结果。
INCONCLUSIVE：如果检测阈值、深度匹配或背景恢复的预注册资格未通过，则不做物理结论。一个诚实的 INCONCLUSIVE 比装饰过的 null 更有价值。

关于 null 的措辞：如果 2004 历元在某源位置未检测到发射，这不意味着"该源在 2004 年不存在"。它意味着：在这个孔径、这个能段、这个灵敏度下，表面亮度低于 S。源可能更暗、更热、更冷，或在提取区域之外。

06 · 成本

纯档案，零新观测

本想法不请求任何新望远镜时间。所有数据已在公开档案中。需要 PI 授权的是一次有边界的 R6 HEAVY 计算：对 5 个 ObsID 做干净事件筛选（I179-E4）、深度匹配的共同源恢复（I179-E1）、以及跨历元响应/背景处理（I179-E3）。

主要风险是样本量：在 S/N>5 下共同检测样本可能只有 4 个源，f_var 的 Clopper-Pearson 区间在 n=4 时很宽。这是 51.76 Mpc 距离的固有约束，不是方法缺陷。

07 · 观测日志

本页所依据的数据

ObsID	历元	偏核距离 (′)	计划曝光 (ks)	干净 pn (ks)	干净比例
0202730101	2004-05-30	0.693	37.0	26.6	71.9%
0922170101	2023-05-02	0.001	108.6	72.2	66.5%
0922170201	2023-05-04	0.001	109.9	78.0	71.0%
0922170301	2023-05-10	0.001	109.6	79.6	72.6%
0922170401	2023-05-12	0.001	109.7	67.7	61.7%
合计		—	474.8	324.1	—

干净 pn 曝光来自 Das+2026 Table 1。2004 历元为 pn THIN1 Full Frame + MOS MEDIUM Full Frame；2023 历元为 pn THIN1 Extended Full Frame + MOS THIN1 Full Frame。RGS 存在于全部 5 个 ObsID。

Chandra 上下文（不进入决策规则）：2 个 ACIS 非光栅观测共 29.630 ks（2001 + 2008）。Suzaku：1 个 ObsID 121.246 ks。两者在 51.76 Mpc 处对离散源检测均不够深。

08 · 来源与边界

每个数字可追溯

本页所有数字来自以下来源，均可独立验证：

NGC 3221 坐标、D25、PA、距离：SIMBAD/NED，记录于 shared/survey/per-target/NGC3221.md
XMM 观测元数据：XSA TAP v_exposure，SHA-256 1b033d9b…
干净 pn 曝光：Das+2026 Table 1（2026ApJ...997..177D）
ULX 光度和 S/N 计算：R3 证据包 cycles/cycle-obs9/evidence/idea-I179.md §3.2
非抢先验证：ADS 有界查询 q3=0, q4=0（T11274），Das+2026 补充材料检查（无流量比表）

D25 参数来源：UGC（1973UGC...C...0000N），PA=167°（B1950）。注意：目录等照度 PA 拟合于外缘光，在扭曲或相互作用系统上不一定跟随可见盘。NGC 3221 是高倾角（b/a=0.24）的 SB 型棒旋星系，D25 椭圆仅用于显示视场覆盖，不用于放置提取孔径。

本页不请求 HEAVY 授权，不关闭任何 gate，不改变任何 idea 的 lifecycle、score 或 Elo。它只是一个展示：这个问题值得一次有边界的 R6 计算来回答。