生成极大体积的再电离模拟

为大型干涉仪实验首次探测宇宙 21 cm 信号，需要对数据分析与还原管线进行严格测试。为验证这些管线不会错误地移除或添加可模仿宇宙信号的特征（例如来自旁瓣或大尺度功率泄漏），我们需要比实验主视场更大的再电离模拟。对于视场约 $25^{2}$ deg.$^{2}$ 的 MWA 这类实验，这将需要若干 Gpc 的模拟，目前不可行。为此，我们开发了半数值再电离模拟代码 21CMFAST 的简化版本，通过假设结构形成的线性理论来偏好大体积而非部分物理精度。据此，我们构建了一个 7.5 Gpc 的共动体积，体素分辨率为 $\sim1.17$ cMpc，专门针对 MWA 的分箱频谱分辨率定制。该模拟用于验证 2020 年 MWA 21 cm 功率谱（PS）上限（Trott 等）的管线。我们随后用这一大体积模拟探究：（i）较小体积模拟是否因缺失大尺度模式而有偏，（ii）宇宙方差估计中的非高斯性，（iii）前景楔移除后恢复的 21 cm PS 的偏差，以及（iv）拼接较小体积模拟以实现极大体积的影响。综上，我们发现：（i）缺失大尺度功率无偏差，（ii）如 Mondal 等之后所预期，宇宙方差中非高斯性贡献显著，（iii）对于我们特定模型，楔模式切除后 21 cm PS 被高估 10–20%，（iv）拼接较小体积模拟会低估大尺度功率及估计的宇宙方差。