利用 SKA 研究再电离时代/宇宙黎明时期的宇宙学
宇宙学与河外天体物理
2015-01-20 v1
摘要
SKA 将在 MWA、PAPER 和 LOFAR 等先驱仪器以及 HERA 等计划仪器对再电离时代（EoR）的早期探测基础上，首次对来自再电离和宇宙黎明的 21 cm 亮度温度涨落进行高信噪比测量。这将允许对红移 z = 6 - 27 处的 21 cm 信号进行成像和统计绘图，并约束基础宇宙学和密度场的演化。这一时期包含了理论上可观测宇宙体积的近 60%，并且拥有比 CMB 更多的线性模式，为 SKA 开启新一代精密宇宙学提供了机遇。然而，这一乐观图景因需要理解和消除天体物理学效应而变得复杂，因此限制因素将是系统误差而非统计误差。本章描述了 SKA 可获得的宇宙学信息（相对于天体物理学信息）。讨论的关键领域包括：利用 21 cm 涨落作为密度场示踪剂来约束宇宙学参数；21 cm 信号的引力透镜效应；通过衰变或湮灭暗物质等奇异物理机制对加热过程的约束；非高斯性或温暗物质等基础物理对源种群的影响；以及由红移 z = 1000 处重子与光子退耦引起的整体流动的约束。本章探讨了分离宇宙学与天体物理学的路径，例如通过速度空间畸变和红移分离。我们讨论了 SKA 第一阶段灵敏度带来的提取宇宙学信息的新机遇，并探讨了 SKA2 可实现的进展。
引用
@article{arxiv.1501.04291,
title = {Cosmology from the EoR/Cosmic Dawn with the SKA},
author = {Jonathan Pritchard and Kiyotomo Ichiki and Andrei Mesinger and Robert Benton Metcalf and Alkistis Pourtsidou and Mario Santos and Filipe Abdalla and Tzu-Ching Chang and Xuelei Chen and Jochen Weller and Saleem Zaroubi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1501.04291},
year = {2015}
}
备注
19 pages, 8 figures. Accepted for publication in the SKA Science Book 'Advancing Astrophysics with the Square Kilometre Array', to appear in 2015