21cmEMU：21cmFAST 汇总可观测量模拟器
宇宙学与河外天体物理
2025-05-09 v3 星系天体物理
机器学习
摘要
近年来，再电离时期（EoR）的观测取得了快速进展。这些进展使得对我们宇宙最初十亿年中的星系和星系际介质（IGM）性质进行高维推断成为可能。然而，即便使用高效的半数值模拟，传统推断方法在飞行中计算三维光锥也可耗费 核时。在此我们提出 21cmEMU：一个来自广泛使用的 21cmFAST 模拟代码的若干汇总可观测量模拟器。21cmEMU 以表征 EoR 星系的九个参数为输入，输出以下汇总统计量：(i) IGM 平均中性分数；(ii) 21 厘米功率谱；(iii) 平均 21 厘米自旋温度；(iv) 天空平均（全局）21 厘米信号；(v) 紫外（UV）光度函数（LFs）；以及 (vi) 至宇宙微波背景（CMB）的汤姆孙散射光学深度。所有可观测量均以亚百分比中位精度预测，计算成本降低超过 10 倍。在验证推断结果后，我们展示了若干应用，包括：(i) 量化不同观测数据集的相对约束能力；(ii) 考察近期关于晚期 EoR 的声称如何影响先前的推断；以及 (iii) 预测来自氢再电离阵列（HERA）望远镜第六观测季的即将到来的约束。21cmEMU 已公开可用，并作为替代模拟器包含在公开 21CMMC 采样器中。
引用
@article{arxiv.2309.05697,
title = {21cmEMU: an emulator of 21cmFAST summary observables},
author = {Daniela Breitman and Andrei Mesinger and Steven Murray and David Prelogovic and Yuxiang Qin and Roberto Trotta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.05697},
year = {2025}
}
备注
21 pages, 13 figures, submitted to MNRAS