利用GMRT观测探测再电离后的21厘米信号

我们分析了610 MHz的GMRT观测数据，旨在探测来自z=1.32的红移21厘米信号。我们使用多频角功率谱$C_l(\Delta \nu)$来表征背景辐射在角尺度约20角秒到10角分、频率带宽7.5 MHz（分辨率125 kHz）范围内的统计特性。测得的$C_l(\Delta \nu)$范围从7 mK$^2$到18 mK$^2$，主要受前景辐射主导，而预期的HI信号$C_l^{\rm HI}(\Delta \nu) \sim 10^{-6}-10^{-7}$ mK$^2$则小几个数量级。前景辐射被认为起源于连续谱源，预期随$\Delta \nu$平滑变化，而HI信号在约0.5 MHz内去相关，这为分离两者提供了可能。对于每个$l$，我们使用0.5 < $\Delta \nu$ < 7.5 MHz的区间拟合一个四阶多项式，并从测得的$C_l(\Delta \nu)$中减去该多项式，以去除整个带宽$\Delta \nu$ < 7.5 MHz内的任何平滑变化成分。我们发现，残差$C_l(\Delta \nu)$呈现振荡模式，在最小的$l$值1476处，振幅和周期分别约为0.1 mK$^2$和$\Delta \nu = 3$ MHz，且振幅和周期随$l$增大而减小。通过应用适当选择的高通滤波器，我们能够去除$l=1476$处的残差振荡模式，此时残差$C_l(\Delta \nu)$在3倍噪声水平上与零一致。我们得出结论，已成功去除了$l=1476$处的前景辐射，残差与噪声一致。我们据此对HI信号设定了上限，其振幅由$x_{\rm HI} b$决定，其中$x_{\rm HI}$和$b$分别是HI中性分数和HI偏置因子。在我们的观测中，若$x_{\rm HI} b$大于7.95则会被探测到，因此该值在3倍标准差水平上被排除。（摘要略有删节）