21cm 与 [CII] 线强度映射交叉相关的预测与统计洞察：案例研究

强度映射——即在不分辨单个源体的情况下对选定谱线进行大尺度映射——正快速成为进行大型宇宙调查的有效方法。多项覆盖多种谱线（如氢 21cm 超精细线、CO 旋转线和 [CII] 细结构线等）的多项调查要么正在观测，要么很快将上线，承诺着对我们宇宙进行全谱覆盖的广度红移范围的洞察。由于多种谱线可能覆盖相同的体积，交叉相关正在成为一个引人入胜的前景，既用于探索底层 astrophysics，也用于缓解观测系统误差。例如，观测再电化期间的 21cm 和 [CII] 强度图的交叉相关可揭示围绕第一次星系形成的离子化气泡的特征尺度，同时通过两种调查之间的独立前景杂质进行消除。然而，许多理想情况下交叉相关的可取性属性仅在无限集合平均的情况下才会显现。在本文中，我们构建了一个用于分析强度映射交叉相关的端到端管道，使仪器效应、前景残留和分析选择能够通过蒙特卡洛模拟传播到一组严格的误差属性，包括误差协方差、窗口函数以及功率谱估计的完整概率分布。我们使用该框架批判性地检验了诸如独立性和高斯性等简化假设的适用性。作为工作示例，我们预测了近期和未来 21cm-[CII] 交叉相关测量的灵敏度，为调查设计提供建议。