利用 SKA 观测从复合时期到再电离时期的全天空信号
天体物理仪器与方法
2015-01-20 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
宇宙中氢含量通过复合时期直至再电离结束的演化，预计将作为均匀河外宇宙无线电背景中细微的光谱特征显现出来。中性氢 21 厘米自旋翻转跃迁激发温度的红移演化，表现为相对于宇宙微波背景的redshifted 发射和吸收。来自宇宙黎明和再电离时期的光谱痕迹的精确特征，取决于第一批束缚恒星系统和早期星系的光谱辐射度、丰度和分布，这些因素支配着自旋翻转能级布居数的演化。当自旋温度偏离周围遗留宇宙微波背景温度时，来自这些时期的红移 21 厘米信号会在 40-200 MHz 范围内产生全天空光谱结构，该范围几乎完全位于 SKA-Low 的频段内。另一种来自气体演化的光谱结构是来自氢和氦复合时期的红移复合线；由此事件产生的微弱全天空光谱结构最好在 SKA-mid 350-3050 MHz 频段的上端进行检测。SKA 干涉仪单元的总功率谱构成了对这些来自复合和再电离时期微弱信号的测量集；单元间的干涉仪可见度构成了校准集。挑战在于单元光谱响应的精确偏振校准，以及解决加性干扰和不需要的天空角结构模式向光谱模式泄漏的问题。在此，我们讨论了使得这些全天空 SKA 测量宇宙氢演化成为可能的观测方法和设计要求。
引用
@article{arxiv.1501.04340,
title = {All-sky signals from recombination to reionization with the SKA},
author = {Ravi Subrahmanyan and N. Udaya Shankar and Jonathan Pritchard and Harish K. Vedantham},
journal= {arXiv preprint arXiv:1501.04340},
year = {2015}
}
备注
Accepted for publication in the SKA Science Book 'Advancing Astrophysics with the Square Kilometre Array', to appear in 2015