宇宙黎明全球21厘米信号的贝叶斯约束

首批发光源的诞生及随后的再电离纪元最好通过红移后的21厘米发射线进行研究，前者的特征印记在后者之中。在本工作中，我们提出了一种全贝叶斯方法 \textsc{hibayes}，用于从亮得多的前景辐射中提取微弱的全球（全天平均）21厘米信号。我们表明，即使存在结构化的前景频谱（参数化为7阶多项式），只要信噪比足够高（使用单个偶极子观测400小时），即可提取出宇宙黎明纪元（$15 \lesssim z \lesssim 30$）21厘米发射的一个简化（但合理）的高斯模型，该模型由振幅 $A_{\rm HI}$、频率峰值 $\nu_{\rm HI}$ 和宽度 $\sigma_{\rm HI}$ 参数化。我们将该方法应用于大口径探测黑暗时代实验（Large aperture Experiment to detect the Dark Ages）早期一次时长19分钟的观测，在 $13.2 < z < 27.4$（$100 > \nu > 50$ MHz）范围内，以95%置信水平将21厘米信号的振幅和宽度分别约束为 $-890 < A_{\rm HI} < 0$ mK 和 $\sigma_{\rm HI} > 6.5$ MHz（对应于在红移 $z \simeq 20$ 处 $\Delta z > 1.9$）。