探索 SKA 的 21cm - 莱曼阿尔法发射体协同效应

我们在中性氢(HI)自旋翻转跃迁的 21cm 辐射与潜在星系族（特别是表现为莱曼阿尔法发射体(LAE)的星系子群体）的交叉关联中，研究早期星系的再电离特征和电离性质。两个观测量同时源自一个 $z\simeq6.6$ 流体动力学模拟 (GADGET-2) 快照，该快照经过辐射转移代码 (pCRASH) 和尘埃模型的后处理，我们进行了参数研究，旨在约束平均星系际介质(IGM)电离状态 ($1-\langle \chi_{HI} \rangle$) 和再电离拓扑（由外向内与由内向外）。我们发现，在我们的模型中 LAE 占据最致密和电离程度最高的区域，导致 LAE 与 21cm 辐射之间极强的反相关。一个 1000 小时 SKA-LOW1 - 斯巴鲁 Hyper Suprime Cam 实验可以对 $\langle \chi_{HI} \rangle$ 提供约束，使我们能够在 $r<10$ 共动 Mpc 尺度上区分 50%、25%、10% 和完全电离的 IGM 电离水平（假设 SKA 避开前景）。我们的结果支持由内向外再电离情景，其中对于 $\langle \chi_{HI} \rangle >= 0.1$，最致密的节点（低密度空洞）最先（最后）被电离。此外，1000 小时 SKA-LOW1 观测应能够通过探测到承载 LAE 的最致密区域（> 2 角分尺度）相比于无 LAE 的较低密度区域有更低的 21cm 亮温度（约低 2-10 mK）来确认由内向外情景。