$\tau_{es}$–21cm 交叉相关的可探测性：一种用于斑块状再电离的层析探针

未来宇宙微波背景（CMB）实验所探测到的电子散射光学厚度 $\tau_{\rm es}$ 的涨落与地基射电干涉仪所探测到的 21cm 微分亮温度 $\Delta T_{\rm 21cm}$ 的涨落之间的交叉相关，将示踪宇宙的再电离历史。特别地，$\tau_{\rm es}-$21cm 交叉相关应可确定作为红移函数的特征气泡尺寸分布与电离分数。当假设交叉相关信号受仪器噪声而非前景限制时，我们估计了其被即将开展的实验探测到的潜力。具体而言，HERA 与 Simons 天文台、CMB-S4 和 PICO 的组合应产生约 3–6 的信噪比，而利用 SKA 应将其提升至 10–20。最后，我们讨论了当存在（经简单建模的）21cm 前景时此类可探测性水平如何受到影响。对于最有前景的 PICO$\times$SKA 配置，需要将前景去除效率达到 $7\times 10^{-4}$ 的水平，以实现交叉相关信号的 $5\sigma$ 探测；此外，在安全避开视线方向傅里叶模高于 $0.03 \,h\,\rm Mpc^{-1}$ 的前景污染时，将保证约 $3\sigma$ 的探测显著性。