绘制全球21厘米信号的参数空间

早期恒星形成的宇宙仍受限于很弱的约束，高红移恒星的性质、第一批加热源以及再电离过程都高度不确定。这使得规划21厘米实验的观测者缺乏理论指导。在本工作中，我们探索了高红移参数的可能范围，包括恒星形成效率与恒星形成晕的最小质量；第一批X射线源的效率、光谱能量分布及红移演化；以及再电离历史。这些参数仅受现有观测的微弱约束，主要是对宇宙微波背景的光深。我们使用现实的半数值模拟，在红移范围 $z = 6-40$ 内，针对跨越允许范围的193种天体物理参数的不同组合，生成了全球21厘米信号。我们表明，预期信号占据了巨大的参数空间，但全球21厘米曲线具有固定的总体形状。即使在我们广泛的模型选择下，我们仍然发现全球21厘米信号的关键特征与高红移宇宙的底层天体物理性质之间存在清晰的相关性，即 Ly$\alpha$ 强度、X射线加热率和电离光子的产生率。这些相关性可用于以大部分与模型无关的方式，将未来对全球21厘米信号的测量直接与天体物理量联系起来。我们还识别了可用作一致性检验的额外相关性。