利用再电离后时代的21厘米信号约束大尺度HI偏置
宇宙学与河外天体物理
2015-05-30 v2
摘要
在缺乏表征再电离时代的复杂天体物理过程的情况下，再电离后时代中性氢(HI)的21厘米发射被认为是潜在暗物质分布的极佳示踪物。假设一个背景宇宙学，它通过(i) 一个将HI与暗物质分布联系起来的偏置函数b(k,z)和(ii) 一个设定其振幅的平均中性分数(x_{HI})来建模。在本文中，我们研究了大尺度HI偏置的性质。再电离后的HI使用仅含引力的N体模拟以及为暗物质晕分配气体的合适规则来建模。使用模拟的偏置作为z≤4时HI分布的基准模型，我们基于扩展版GMRT参数的噪声模型，生成了21厘米角功率谱(C_{l})的假设数据集。假设在基准红移z=2.5处，在400 ≤ l ≤ 8000范围内，分箱的C_{l}以信噪比≳4被测量。我们探索了使用主成分分析(PCA)约束b(k)的可能性。我们的分析表明，在0.2 < k < 2 Mpc^{-1}范围内，假设1 ≲ b(k) ≲ 2（这设定了2-sigma极限），模拟数据集无法区分表现出不同k依赖性的模型。这证明了大尺度上使用线性偏置模型的合理性。高度不确定的x_{HI}被当作自由参数处理，导致偏置重建质量下降。发现给定的模拟数据能以约4%（2-sigma误差）的精度约束基准x_{HI}。这里概述的方法可以成功应用于未来的观测数据集，以约束b(k,z)和x_{HI}, 从而增进我们对低红移宇宙的理解。
引用
@article{arxiv.1109.5552,
title = {Constraining large scale HI bias using redshifted 21-cm signal from the post-reionization epoch},
author = {Tapomoy Guha Sarkar and Sourav Mitra and Suman Majumdar and Tirthankar Roy Choudhury},
journal= {arXiv preprint arXiv:1109.5552},
year = {2015}
}
备注
10 pages, 11 figures, 2 tables. Accepted in MNRAS. Revised to match the accepted version