21 厘米观测能否区分作为再电离源的大质量与小质量星系？
宇宙学与河外天体物理
2015-05-28 v1
摘要
通过观测第一批星系在最初十亿年间再电离星系际介质时对其产生的影响来探测这些星系的前景，引出了这样一个问题：这种间接观测能否诊断出哪类星系对再电离负有最大责任。我们试图通过考虑一组大尺度的再电离辐射转移模拟来回答这个问题，这些模拟在足够大的体积内进行，以对可观测特征做出统计上有意义的预测，同时直接分辨所有低至 10^8 太阳质量的原子冷却暗晕。我们在此重点关注 21 厘米背景的预测，以考察即将进行的观测是否能够区分一个主要由大质量暗晕电离的宇宙与一个由大质量和小质量暗晕共同负责电离的宇宙，并考察这些结果如何依赖于不确定的源效率。我们发现，第一代再电离纪元/21 厘米射电干涉仪阵列观测到的 21 厘米涨落功率谱，应该能够区分仅由大质量暗晕再电离的情形与由大、小质量暗晕共同再电离的情形。一些再电离情景产生非常相似的功率谱和均方根演化，因此只能通过它们不同的平均再电离历史和 21 厘米概率密度函数分布来区分。我们发现，在类似 LOFAR 的窗口上平滑后的 21 厘米概率密度函数分布的偏度，显示出一个与由不均匀性引起的均方根上升相关的清晰特征。对平均光电离率的测量对所研究区域的平均密度敏感，因此在某些情况下可能会被强烈偏斜。（节略）
引用
@article{arxiv.1107.4772,
title = {Can 21-cm observations discriminate between high-mass and low-mass galaxies as reionization sources?},
author = {Ilian T. Iliev and Garrelt Mellema and Paul R. Shapiro and Ue-Li Pen and Yi Mao and Jun Koda and Kyungjin Ahn},
journal= {arXiv preprint arXiv:1107.4772},
year = {2015}
}
备注
33 pages, 38 figures, mostly in color. Comments welcome