利用 21cm-星系互相关巡天约束再电离形态与源性质

21cm 观测与星系巡天之间的互相关通过降低前景敏感性同时将电离形态与星系联系起来，为探测再电离提供了强有力的手段。我们量化了 21cm-星系互功率谱在推断中性氢比例 $x_\mathrm{HI}(z)$ 和平均超密度 $\langle 1+\delta_\mathrm{HI} \rangle(z)$ 方面的约束能力，并探讨了其对视场、红移精度 $\sigma_z$ 和最小晕质量 $M_\mathrm{h,min}$ 的依赖关系。我们采用基于模拟的推断框架 EoRFlow 进行无似然参数估计。模拟观测包含 100h SKA-Low 的热噪声、前景规避以及真实的星系巡天效应。对于基准巡天（$\mathrm{FOV}=100\,\mathrm{deg}^2$，$\sigma_z=0.001$，$M_\mathrm{h,min}=10^{11}\mathrm{M}_\odot$），互功率谱产生无偏约束，其后验体积（PV）相对于先验约为 10%。与仅使用 21cm 自功率相比，互功率测量将 PV 降低了 20-30%。在前景规避下，光谱红移精度是必不可少的；测光红移会使互相关失去信息量。值得注意的是，互功率谱约束了电离源性质，即逃逸比例 $f_\mathrm{esc}$ 和恒星形成效率 $f_*$，这些参数在自功率中保持简并（PV $>$60%）。严格的约束要求要么是探测到暗弱星系（$M_\mathrm{h,min} \sim 10^{10}\mathrm{M}_\odot$）且具有中等前景的深度巡天，要么是具有乐观前景去除的保守质量限制（PV $<$15%）。21cm-星系互相关在增强形态约束方面超越了自功率，同时实现了以前无法获得的源性质约束。要充分发挥其潜力，需要精确的红移以及暗弱星系探测极限或改进的 21cm 前景清洗。