用加拿大氢强度映射实验探测宇宙学 21 cm 发射

我们呈现了用加拿大氢强度映射实验(CHIME)在红移 0.78 至 1.43 间对大尺度结构(LSS)的 21 cm 发射的探测。获取自 102 个夜晚的射电观测用于构建地图，这些地图经过前景滤波并堆叠于 eBOSS 成团目录中亮红星系(LRG)、发射线星系(ELG)和类星体(QSO)的角向与光谱位置。我们在对所有三种 LSS 示踪体堆叠时发现决定性探测证据，其 Bayes 因子对数分别为 18.9 (LRG)、10.8 (ELG) 和 56.3 (QSO)。基于似然比检验的另一种频率派解释给出探测显著性为 $7.1\sigma$ (LRG)、$5.7\sigma$ (ELG) 和 $11.1\sigma$ (QSO)。这些是首个用干涉仪做出的 21 cm 强度映射测量。我们约束了中性氢(HI)的有效成团振幅 $\mathcal{A}_{\rm HI}\equiv 10^{3}\,\Omega_\mathrm{HI}\left(b_\mathrm{HI}+\langle\,f\mu^{2}\rangle\right)$，其中 $\Omega_\mathrm{HI}$ 为 HI 宇宙丰度，$b_\mathrm{HI}$ 为 HI 线性偏袒，$\langle\,f\mu^{2}\rangle=0.552$ 编码线性阶红移空间畸变效应。我们得到 LRG $(z=0.84)$ 的 $\mathcal{A}_\mathrm{HI}=1.51^{+3.60}_{-0.97}$，ELG $(z=0.96)$ 的 $\mathcal{A}_\mathrm{HI}=6.76^{+9.04}_{-3.79}$，QSO $(z=1.20)$ 的 $\mathcal{A}_\mathrm{HI}=1.68^{+1.10}_{-0.67}$，约束受非线性尺度建模不确定性的限制。我们也对每种示踪体光谱红移中的偏倚敏感，并发现 QSO 存在非零偏倚 $\Delta\,v= -66 \pm 20 \mathrm{km/s}$。我们将 QSO 目录分为三个红移 bin，在每个 bin 中均有决定性探测，其中 $z=1.30$ 的上 bin 产生了迄今最高红移的 21 cm 强度映射测量。