基于潮汐环境条件的重化演化期间HI功率谱的快速准确计算

预测中和氢 (HI) 密度场在重化期间的统计属性，是使用即将到来的21 cm观测约束重化模型的重要步骤。半数值重化模型通常耦合塌缩分数场 $f_{\text{coll}}(\mathbf{x})$，后者决定暗物质中塌缩halo的比例。在本工作中，我们改进了之前仅基于暗物质过密度 $\delta(\mathbf{x})$ 计算 $f_{\text{coll}}$ 的方法，纳入潮汐张量特征值的更多环境信息。我们从一组高分辨率、小体积模拟中计算条件于这些特征值的 $f_{\text{coll}}$ 的均值，并用于抽样大体积、低分辨率模拟的 $f_{\text{coll}}$ 场。随后我们使用半数值代码计算HI密度场及其功率谱，并将结果与参考的高分辨率、大体积模拟进行基准测试。在红移、被 ionized 比例、网格分辨率和最小halo质量的多种变化下，我们的方法在 $k \lesssim 0.5~ h~ \text{Mpc}^{-1}$ 时，能够以 $< 2\%-5\%$ 的误差精准恢复大尺度HI功率谱，显著优于仅基于密度条件化以约 $< 10\%$ 误差的先前方法。总体而言，这一方法是一个简单而高效的工具，用于重化期间HI图的前向建模。