面向月基干涉仪探测21-cm森林背景类星体的配置要求

21-cm森林为探测原始时代(Reionization)期间类星体间的介质热力学历史和小尺度结构提供了强大的宇宙学探针。然而，其成功严重依赖于高红移射电明亮类星体(HzRLQs)的可用性。本文研究了旨在最大化HzRLQ探测以支持未来21-cm森林研究的月基低频射电干涉仪的配置要求。建立在先前开发的类星体亮度函数(QLF)基础上，我们在各种阵列配置下预测HzRLQ数量。假设总体观测面积为$10^4\,\mathrm{deg}^2$且观测1年，分别比较带宽为10 MHz的连续光度测量与分辨率为5 kHz的21-cm森林测量。我们的结果表明，最小收集面积约为6500平方米即可实现$z \sim 6$的探测，而类SKA阵列($N_{\mathrm{st}} = 512$)可将探测极限扩展至21-cm森林测量的$z \sim 10$，连续光度测量的$z \sim 16$。更大的阵列($N_{\mathrm{st}} = 2048$)可在21-cm森林模式下达到$z \sim 11$。我们还探索了在保持固定收集面积的同时增加阵列规模以提高观测效率的配置。这会提高源探测率，但显著增加数据体积和计算需求。这些结果凸显了针对不同观测目标优化阵列设计的重要性，以及灵敏度、光谱分辨率和数据管理之间的平衡。一个 well-designed 的月基阵列将为探测原始时代和早期宇宙结构形成开辟新的观测窗口。