利用莱曼-α森林交叉相关提升谱线强度图信噪比

我们预测了未来谱线强度绘图（LIM）巡天与当前及未来莱曼-$\alpha$ 森林数据交叉相关的可行性。我们使用大型宇宙学流体动力学模拟来建模 COMAP LIM 实验在 5 年基准下的 CO 转动跃迁的预期发射信号，以及包括 eBOSS、DESI 和 PFS 在内的各种巡天的莱曼-$\alpha$ 森林吸收信号。我们表明，CO$\times$莱曼-$\alpha$ 森林可显著增强 CO 的探测信噪比，当与 Prime Focus Spectrograph（PFS）巡天中观测到的森林交叉相关时提升 $200$ 至 $300\%$，而对当前可用的 eBOSS 或即将到来的 DESI 观测有 $50$ 至 $75\%$ 的增强。我们与星系巡天预期的信噪比提升进行比较，表明 CO$\times$莱曼-$\alpha$ 即使在原始信噪比上也与光谱星系巡天相当。此外，我们的研究表明，由于信噪比的提高以及莱曼-$\alpha$ 吸收功率谱建模的简单性，CO 发射的成团性受到 CO$\times$莱曼-$\alpha$ 森林的严格约束。任何前景污染或系统误差预计不会在 LIM 巡天与莱曼-$\alpha$ 森林观测间共有；这提供了无偏推断。我们的发现凸显了利用莱曼-$\alpha$ 森林辅助谱线强度实验信号初始探测的潜在益处。例如，我们还估计来自 EXCLAIM 和 DESI/eBOSS 各自的 [CII]$\times$莱曼-$\alpha$ 森林测量应具有比计划的 [CII]$\times$类星体观测大约高一个数量级的信噪比。由于 eBOSS Stripe 82 中观测到的类星体光谱与多个 LIM 巡天重叠，我们的结果可立即应用于实际数据。