再电离前时期磁场的新探针：II. 可探测性

在本系列论文的第一篇中，我们提出了一种利用21厘米层析探测宇宙黑暗时代大尺度星系际磁场的新方法。该方法依赖于宇宙环境中氢原子的自旋排列效应，以及原子磁进动对21厘米亮温度涨落统计的影响。在本文中，我们预测了未来层析巡天利用该方法探测磁场的灵敏度。为此，我们发展了最小方差估计量形式体系，以利用亮温度涨落的两点统计捕捉特征各向异性信号。我们发现，取决于再电离历史，且在前景减除系统误差受控的条件下，一个采用紧凑网格配置、收集面积略超一平方公里的偶极天线阵列可在三年观测内实现~$10^{-21}$高斯共动（缩放至当今值）的$1\sigma$探测。利用此方法，层析21厘米巡天因而可探测比当前CMB对原初磁场的限制低十个数量级的磁场，并对高红移原位大尺度磁场提供极佳灵敏度。