再电离时期21厘米功率谱的无星系现象学模型
宇宙学与河外天体物理
2022-06-08 v2 星系天体物理
摘要
当前一代针对高红移21厘米信号干涉仪的上限最近已开始排除物理上真实但仍极端的再电离时期(EoR)模型。尽管推断首批星系的详细性质是测量高红移()21厘米信号最重要的动机之一,但它们也能对星系际介质(IGM)的性质提供有用的约束。受此启发,我们构建了一个简单的现象学21厘米功率谱模型,该模型直接基于IGM性质,绕过了推断流程中通常采用的算力昂贵的3维半数值建模,并避免了对星系性质的显式假设。关键的简化假设为:(i)电离场是二元的,由球形气泡组成,其丰度可由参数化气泡尺寸分布很好地描述;(ii)气泡外“主体”IGM的自旋温度是均匀的。尽管模型简单,但从由\textsc{21cmfast}生成的模拟21厘米功率谱中恢复的IGM平均电离分数和自旋温度通常与真实输入值吻合良好。这表明,使用具有非常不同假设、参数和先验的模型可以获得对IGM相当的约束。随着未来几年上限的持续改进,我们的方法将是对半数值模型的补充。
引用
@article{arxiv.2201.07249,
title = {A galaxy-free phenomenological model for the 21-cm power spectrum during reionization},
author = {Jordan Mirocha and Julian B. Muñoz and Steven R. Furlanetto and Adrian Liu and Andrei Mesinger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.07249},
year = {2022}
}
备注
23 pages, 14 figures, accepted for publication in MNRAS, code publicly available at https://github.com/mirochaj/micro21cm