EoR 前景模型中银河系自由-自由辐射的蒙特卡洛实现

压倒性的前景辐射对再电离时期 (EoR) 21-cm 信号探测造成严重污染。在各前景成分中,银河系自由-自由辐射研究较少,其对 EoR 观测的影响仍不清楚。为更好约束该辐射,我们对 H$\alpha$ 辐射进行蒙特卡洛模拟,其包含来自 HII 区和暖电离介质 (WIM) 的直接与散射 H$\alpha$ 辐射。HII 区的位置与半径引自 WISE HII 星表,WIM 由轴对称模型描述。散射来自尘埃和自由电子,分别通过对 HI4PI HI 图进行指数拟合和指数盘模型实现。模拟的 H$\alpha$ 强度、Simfast21 软件以及最新 SKA1-Low 布局配置被用于模拟银河系自由-自由辐射与 EoR 信号的 SKA “观测”图像。通过分析一维功率谱,我们发现银河系自由-自由辐射在 116-124、146-154 和 186-194 MHz 频段、尺度 $0.1~{\rm Mpc^{-1}} < k < 2~{\rm Mpc^{-1}}$ 上可比 EoR 信号分别亮约 $10^{5.4}$-$10^{2.1}$、$10^{5.0}$-$10^{1.7}$ 和 $10^{4.3}$-$10^{1.1}$ 倍。我们进一步计算了 EoR 窗口内的二维功率谱,表明银河系自由-自由辐射泄漏的功率仍可能显著,因为在三个频段、尺度 $0.5~{\rm Mpc^{-1}} \lesssim k \lesssim 1~{\rm Mpc^{-1}}$ 上功率比可达约 $110\%$-$8000\%$、$30\%$-$2400\%$ 和 $10\%$-$250\%$。因此,我们指出未来 EoR 探测中应谨慎处理银河系自由-自由辐射。