基于 BINGO 与 SKA 观测的 21 cm 角功率谱对相互作用暗能量的预报

中性氢（HI）强度映射是一种探测宇宙大尺度结构、增进我们对晚期加速膨胀理解的有前景技术。本工作中，我们首先审视一种替代宇宙学——相互作用暗能量（IDE）——相对共识 $\Lambda$CDM 模型如何影响 21 cm 角功率谱。我们在该相互作用背景下重新推导了 21 cm 亮度温度涨落，并揭示了一项额外的全新贡献。随后我们估算了三项即将开展的 HI 强度映射巡天（分别为 BINGO、SKA1-MID Band$\,$1 与 Band$\,$2）的噪声水平，并采用 Fisher 矩阵方法预报它们对 IDE 模型的约束。我们发现，尽管 $\textit{Planck}\,$ 2018 在早期宇宙参数约束上保持主导，BINGO 与 SKA1-MID Band$\,$2 对暗能量状态方程 $w$、相互作用强度 $\lambda_i$ 与约化 Hubble 常数 $h$ 给出了对最新 CMB 测量的互补限制，而 SKA1-MID Band$\,$1 在这些晚期宇宙参数约束上甚至优于 $\textit{Planck}\,$ 2018。预期最小不确定度由 SKA1-MID Band$\,$1+$\textit{Planck}\,$ 给出：对 $w$ 约 $0.34\%$、对 $h$ 约 $0.22\%$、对 HI 偏置 $b_{\rm HI}$ 约 $0.64\%$，以及对 $\lambda_{1}$（$\lambda_{2}$）的绝对不确定度约 $3\times10^{-4}$（$7\times10^{-4}$）。此外，我们量化了红移 bin 数目、红移空间畸变、前景残差与测得 HI 比例 $\Omega_{\mathrm{HI}}(z)$ 不确定度等系统误差的影响。我们的结果表明，无论单独还是进一步与其他测量协同，HI 强度映射巡天在约束 IDE 上前景光明。