SKAO 时代多波长线强度映射协同的宇宙学研究

线强度映射 (LIM) 已成为一种强有力的工具，通过测量来自未分辨源或星系际介质的光谱线累积发射的空间涨落，来探测跨越宇宙时间的宇宙大尺度结构。除了中性氢最丰富的 21-cm 超精细谱线外，还有明亮的远红外精细结构谱线，如 [CII] 158 $\mu$m、[OIII] 88 $\mu$m、[NII] 122/205 $\mu$m 和 [OI] 63 $\mu$m，以及中/高-$J$ CO 跃迁、氢的 Ly$\alpha$ 和 H$\alpha$，均可作为潜在的 LIM 探针。一个关键机遇在于将 SKAO 的 21-cm 强度图与由一系列正在进行和即将开展、探测重叠宇宙体积的 LIM 实验所目标的其他谱线强度图相结合并进行交叉相关。21-cm 图与其他谱线示踪体的交叉相关可缓解不相关的系统性误差，并提高对底层物质分布的敏感度，而多谱线分析有助于解耦宇宙学和天体物理参数。除交叉功率谱外，高阶统计和形态统计——如交叉双谱、标记相关和形态测量——可捕捉非高斯特征及结构形成的环境依赖性。本章探讨了将 SKAO 观测与其他线强度映射实验相结合所能实现的协同效应，并论证了此类联合分析如何能为星系演化和宇宙学研究带来新见解。