宇宙历史中 21 厘米信号的演化

利用中性氢红移 21 厘米谱线探测再电离时期的潜力，正推动着多个低频干涉仪的建造。人们也对通过探测三维密度扰动的功率谱以及比微波背景各向异性探测尺度更小的尺度，来约束暴胀的初始条件以及暗物质和暗能量的性质表现出浓厚兴趣。对 21 厘米信号的理论理解已被分割成不同的物理感兴趣区域。在本文中，我们首次尝试描述 0<z<300 之间 21 厘米信号的完整红移演化。我们纳入了气体密度、温度和中性分数涨落对 21 厘米信号的贡献，以及莱曼阿尔法通量，并允许来自阻尼莱曼阿尔法系统的再电离后信号。我们的综合分析为优化未来阵列的设计提供了有用的基础，其目标是通过探测 21 厘米功率谱的 peculiar velocity distortion（本动速度畸变），或将 21 厘米视界延伸至 z > 25（第一星系形成之前）或 z < 6（残留氢团块示踪大尺度结构时），从而将粒子物理与天体物理区分开来。