利用小波散射变换分析21cm森林：洞察21cm森林的非高斯特征

21cm森林——由高红移射电源的光谱中由介入中性氢导致的窄吸收特征构成，为探测重化时期的星际介质和小尺度结构提供了独特的手段。虽然功率谱方法已被广泛用于分析21cm森林，但这些技术在捕捉信号非高斯性方面存在局限。本文引入小波散射变换（Wavelet Scattering Transform, WST）作为一种新型诊断工具，用于21cm森林，允许提取功率谱方法难以捕获的更高阶统计特征。通过将模拟亮度温度光谱分解为散射系数的层级结构，WST隔离了局部强度波动（一级散射系数）和尺度尺度相关性（二级散射系数），揭示了21cm森林中固有的复杂、多尺度非高斯相互作用。该方法增强了21cm森林在区分不同宇宙模型（如冷暗物质CDM和温暖暗物质WDM）以及增强X射线加热情景方面的能力。与专注于高斯统计的传统方法不同，WST捕获了更丰富的天文学和宇宙学信息。我们的分析表明，WST可显著改善对关键参数（如X射线加热效率和WDM粒子质量）的约束，为宇宙结构形成早期阶段提供更深入的洞见。