建立宇宙21 cm功率谱与干涉仪闭合相位之间的关系

对宇宙21 cm信号的测量需要实现较高的动态范围才能将其从亮前景辐射中隔离。校准不准确可能会损害光滑前景连续体的光谱保真度，从而限制动态范围，甚至可能阻止宇宙线信号的检测。鉴于这一挑战，最近的工作提出使用校准独立的闭合相位来搜索宇宙21 cm信号的光谱波动。然而，迄今为止，只有对闭合相位如何映射到宇宙21 cm功率谱的经验性理解。本工作旨在建立闭合相位与宇宙背景线信号功率谱之间的更准确的数学关系。建立在前期工作基础上，我们将宇宙信号分量视为闭合相位的扰动，并使用延迟谱方法估计其功率。我们使用标准傅里叶变换技术建立了该估计与宇宙功率谱之间的关系，并通过模拟HERA观测进行验证。我们发现，统计上，来自闭合相位的功率谱估计大约等于宇宙功率谱与前景依赖窗口函数卷积的结果，前提是信号对前景的比值较小。与标准方法相比，窗口函数的前景依赖性导致模式混合增加，以及在圆柱功率谱的线-of-sight维度上前景功率的显著扩散。可以通过标记窗口函数较宽的实例来缓解这些效应。获得必要灵敏度的关键在于，这种映射将允许我们根据其在圆柱傅里叶空间中的印记，对不同形状的闭合三角形的测量进行平均。