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21cm强度映射中宇宙大尺度结构振荡的 cosmology 预测

宇宙学与河外天体物理 2025-10-10 v2

摘要

在本工作中,我们采用模板方法从21cm中性氢强度图中提取与宇宙大尺度结构振荡(Baryon Acoustic Oscillations, BAO)相关的尺度。随后我们使用Fisher矩阵分析对宇宙参数的标准差进行预测。为测试该方法,我们选择BINGO望远镜的观测配置。我们随后从21cm角功率谱(APS)中提取 BAO位移参数 α\alpha。此外,我们将这些结果转化为对最终宇宙参数的约束。由于 BAO数据alone只能约束哈勃常数和声学尺度的乘积 H0rsH_0r_s,变量之间存在退化,导致我们无法获得有用的约束。我们通过将21cm强度映射 BAO结果与普朗克卫星获得的宇宙微波背景(CMB)协方差组合,来打破这些退化。在 particular,我们发现该组合能获得的最佳预测是哈勃参数 σh\sigma_h,以及暗能量参数 σw0\sigma_{w_0}σwa\sigma_{w_a} 的标准差。我们发现 Λ\LambdaCDM模型中 σh=0.0055  (0.8%)\sigma_h = 0.0055\;(0.8\%)。对于 wwCDM模型,σh=0.020  (2.9%)\sigma_h = 0.020\;(2.9\%)σw0=0.075  (7.5%)\sigma_{w_0} = 0.075\;(7.5\%)。在CPL参数化中,σh=0.029  (4.4%)\sigma_h = 0.029\;(4.4\%)σw0=0.40  (40%)\sigma_{w_0} = 0.40\;(40\%)σwa=1.7\sigma_{w_a} = 1.7。最后,我们观察到使用完整APS提供的约束优于仅使用 BAO,但更容易受到系统误差的影响。

关键词

引用

@article{arxiv.2406.04830,
  title  = {Cosmological Forecasts from the Baryon Acoustic Oscillations in 21cm Intensity Mapping},
  author = {Benjamin Ostergaard and André Alencar da Costa and Yu Sang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2406.04830},
  year   = {2025}
}

备注

16 pages, 4 figures; accepted version by Modern Physics Letters A