宇宙黎明 21 厘米功率谱的晕模型方法

在再电离纪元之前，宇宙黎明的 21 厘米信号由莱曼-$\alpha$ 耦合与首批辐射源引起的气体温度涨落主导。虽然早期对该纪元建模依赖于解析技术，学界迅速转向更昂贵的半数值模型。此处，我们重新评估允许快速探索广阔天体物理参数空间的更简方法的适用性。我们提出一种基于晕模型框架计算 21 厘米功率谱的新解析方法。莱曼-$\alpha$ 耦合与温度涨落均由重叠的辐射通量轮廓描述，其中包含谱红移与源于回望（光锥）效应的源衰减。该 21 厘米晕模型与半数值代码 21cmFAST 比较，展现出总体良好一致，即在大范围 $k$-模与红移上功率谱差异小于三倍。我们表明，两种方法间的剩余差异与来自晕的丰度、偏度与吸积率建模不确定性的预期变化相当。尽管这些当前不确定性未来必须减小，我们的工作表明，以可接受的精度进行推断将借助极高效率的宇宙黎明晕模型变得可行。