在频率空间探索宇宙再电离纪元：一种改进的21厘米层析成像前景去除方法

为了正确恢复宇宙再电离过程中中性氢发射的红移21厘米信号，我们重新审视了基于频率空间二次多项式拟合技术的分离方法，通过定量评估恢复的21厘米信号的样本统计量，研究其在复杂前景下是否令人满意地工作。我们构建了表征真实天空空间和光谱子结构的前景模型，并用于模拟观测到的射电频谱。通过不同分离方法恢复的21厘米频谱和相应功率谱的统计分析，以及它们对再电离过程平均晕偏置$b$和平均电离分数$x_e$的约束，在$z=8$和60 mK噪声水平下，我们发现：尽管复杂前景可以用二次多项式展开很好地近似，但当应用单窄段分离方法时，21厘米信号中很大一部分Mpc尺度分量（$\gtrsim 6h^{-1}$ Mpc尺度为75%，$\gtrsim 1h^{-1}$ Mpc尺度为34%）会丢失，因为它容易被误识别为前景的一部分。使用本文提出的三段窄段拟合技术可以获得21厘米信号的最佳恢复以及$b$和$x_e$的最紧约束。在其他红移处也可获得类似结果。