广义修正引力下的 21cm 强度映射:模拟与预测

谱线强度映射为探测再电离时期宇宙学与基础物理打开了一扇崭新而令人振奋的窗口,其延展到的红移范围此前未被星系巡天测试过。这些谱线涨落功率谱是于大尺度与红移范围内检验引力的有力工具。我们在修正引力的通用参数化下模拟了 21cm 涨落的宇宙学体积,以计算相应功率谱,其中附加参数为物质扰动初值 $\alpha$ 与尺度依赖的修正引力参数 $Y$(亦称 $G_\mathrm{eff}$),用于度量泊松方程中相对广义相对论的偏离。我们展示了这些与模型无关的引力修正对再电离延迟或加速的影响。针对 SKA 任务将开展的 21cm 强度映射巡天,我们预测了谱线强度映射在红移 $z=6-11$ 约束参数 $Y$ 与 $\alpha$ 的能力,其中 $Y$ 在该时期假定为常数(但不要求始终为常数)。在最保守情形下,$Y$ 参数可被约束在百分之数十水平,而对前景及(温和)非线性区建模的改进可使约束达到亚百分之一水平。我们展示了联合估计再电离模型参数及其相关性的影响,以及前景去除的影响。我们注意到,层析对打破简并至关重要,且在加入再电离模型参数时可使约束不显著退化,其中 most 约束力来自 $z=7-10$ 红移区间,此处 21cm 功率谱形状演化最快。