通过强度映射互相关确定星系的 HI 含量

我们提出了一种创新方法，通过 HI 强度映射测量与光学选星系光谱样本的互相关来测量中性氢（HI）含量。我们证明，HI-星系互功率谱包含一个加性散粒噪声项，该项与光学选星系的平均 HI 亮温度成比例，从而可以对每个星系的平均 HI 质量施加约束。这种方法可以估计那些因太暗而无法通过其 21cm 发射直接观测的星系族群在广泛红移范围内的 HI 含量。作为光学光度或颜色的函数，这种互相关可用于推导 HI 标度关系。我们证明，通过将即将进行的澳大利亚 SKA 探路者（ASKAP）观测与现有光学选样本进行互相关，该信号将是可探测的。我们还使用半解析模拟验证了，在 $M_{HI} > 10^8 M_{\odot}$ 范围内，我们的技术能够以独立于底层功率谱形状的方式成功恢复 HI 质量。我们得出结论，该方法是研究星系演化的有力工具，仅需一个强度映射数据集即可从现有光学和红外观测中推断出互补的 HI 气体信息。