系外行星半径谷位置随轨道周期的标度：在 2025–2026 扩充样本上的独立重测

来源说明：本则出自独立撰写的第二批方案。它与前 20 则同样遵循八块结构与硬门槛要求，但撰写时未做英文文献检索，新颖性边界依据的是历届获奖图谱与既有知识，而非当轮查新。因此其「需核实」条目更多，启动前须自行补一轮英文检索。

1 · 研究问题

在 NASA 系外行星档案的最新确认行星样本(较原发现样本扩充数倍)中,1.5–2 R⊕ 半径谷中心位置随轨道周期的幂律指数 d log R_valley / d log P，与已发表值(Van Eylen et al. 2018 报告约 −0.10，精确值与误差需核实)是否在置信区间内一致？

2 · 研究背景与空白

小型系外行星的半径分布在 ~1.8 R⊕ 处有一条显著的低谷("半径谷")，把超级地球与亚海王星分成双峰——Fulton et al.(2017, AJ)在 California-Kepler Survey(CKS)约 2000 颗行星中首次分辨。谷的位置随轨道周期负向移动，其斜率是区分成因机制(光致蒸发 vs 核动力质量损失 vs 原初无气包层)的关键判别量，不同机制预言的指数符号与数值不同。

Van Eylen et al.(2018)用星震学精化的小样本测得负斜率；此后确认行星数与恒星参数精度(Gaia 视差)都大幅提升。

空白在于样本覆盖：用 2025–2026 时点的全档案(含大量 TESS 确认行星)按同一口径重测谷位置与斜率的公开工作有限(需核实：搜索关键词 "radius valley slope period reanalysis 2024 2025")。数据是一张 CSV，纯 CPU；斜率一致与否两个结果都直接对话成因机制，是理想的"新样本独立检验"。

3 · 可检验假设

• H1：扩充样本(半径精度优于 10% 的子样本)中谷位置斜率的 95% 置信区间与 Van Eylen et al. 2018 值重叠；区间宽度较其减半(样本增大红利)。
• H2：斜率符号在"仅 Kepler 子样本"与"含 TESS 子样本"之间一致；若不一致，差异可由两巡天目标星群体(光谱型分布)差异定性解释(标注为待检验推测)。

4 · 量化验收标准

1. 方法学校验(硬门槛)：用原始 CKS 样本(公开表)重现 Fulton et al. 2017 的双峰半径分布与谷位置，谷中心偏差 ≤ 5%。此条不过关，后续全部结论无效。
2. 统计口径预先写死：谷位置判据冻结为"对 log R–log P 平面做核密度估计后取谷脊线"与"分周期箱内双高斯拟合取谷心"两法，主结果用前者、后者作交叉；测量误差用对每颗行星按报告误差重抽的蒙特卡洛(≥1000 次全样本重抽)传播；斜率置信区间用自助法。
3. 样本筛选规则(半径相对误差 < 10%、周期 < 100 天、剔除争议标记行星)在分析前冻结成文档。
4. 明确声明不做巡天完备性修正，结论限定为"观测样本内的谷位置"，并单列一节讨论选择效应可能的偏置方向(标注为定性推断)。
5. 两法谷位置差 > 各自误差棒时必须报告并分析，不得只报好看的一法。
6. 可复现性：档案查询 URL/TAP 语句 + 筛选文档 + 脚本开源。

5 · 数据与工具

用途	来源 / 工具
行星参数总表	NASA Exoplanet Archive(exoplanetarchive.ipac.caltech.edu),Planetary Systems 复合表，网页 CSV 导出或 TAP/astroquery；单表 < 100 MB，纯 CPU
校验样本	CKS 公开数据表(Fulton et al. 2017 随文发布,CDS/VizieR 可取),仅用于校验与对比，不计入本项目的数据贡献
分析	Python:pandas + scipy(KDE、拟合)+ 自写自助法；全分析 CPU < 10 min
文献对照	Fulton 2017 / Van Eylen 2018 谷参数,仅用于校验与对比，不计入本项目的数据贡献

6 · 方法路径

1. 下载复合表与 CKS 表，建立字段映射与清洗笔记。
2. 复现 CKS 双峰与谷位置(验收 1)。
3. 冻结筛选规则与两套谷位置判据，写入预注册式文档(报告附录)。
4. 生成扩充样本，重测谷位置-周期关系，蒙特卡洛误差传播。
5. 子样本分解(Kepler/TESS、恒星光谱型)检验 H2。
6. 核实边界：复合表同一行星多解的取值规则(默认参数集标志)是否引入偏置——换"最新发表参数"规则复跑一遍对照。
7. 独立交叉校验：把半径换成用 Gaia DR3 恒星半径重新标定的值(档案已含)，对照斜率稳健性。

7 · 新颖性边界

• 本课题不声称发现半径谷(Fulton et al. 2017)或其周期依赖(Van Eylen et al. 2018)，不声称判定成因机制。
• 已有工作：原发现 + 星震学小样本斜率 + 各机制理论预言(均已发表)。
• 本项目贡献(主结论):2025–2026 时点扩充样本上同口径的谷位置与斜率独立重测 + 双判据交叉 + 误差蒙特卡洛。斜率漂移则提示样本群体依赖，不漂移则机制判别量获得更强约束——两种结果都构成有效结论。属"时间/样本覆盖空白"。
• 核对获奖清单：凌星相邻获奖为 TESS 假阳性管线(2021 铜)——处理光变曲线证认；本题不碰光变曲线，只做确认样本的统计几何，两者在数据层级与问题上均不同，报告中点名区分。

8 · 决策门槛(go / no-go)

⚠️ 第 3 周末：档案表下载与字段核实完成(半径/周期/误差列齐全)。 ⚠️ 第 5 周末：验收 1 复现达标；不达标先查 CKS 样本切割(星等、撞击参数过滤)。 ⚠️ 第 10 周末：扩充样本量核查。阈值：精度 < 10% 子样本 ≥ 1500 颗行星；不足则放宽至 15% 并把精度阈值作为敏感性维度报告,降级不改变主框架。 ⚠️ 最平淡结果预案：斜率与文献完全一致——交付定位为"更强约束 + 完全可复现管线"，在讨论中给出对三类成因模型的排除力度对比(引用其预言区间，标注需核实各模型预言精确值：搜索关键词 "photoevaporation core-powered mass loss radius valley slope prediction")。

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