在含噪声的红移 21 cm 数据集中识别电离区域

研究再电离的最有前景的方法之一是使用红移 21 cm 线。然而，早期世代的红移 21 cm 巡天将不具备对再电离过程进行详细测绘的灵敏度，而是将侧重于统计测量。在此我们表明，尽管如此，通过将合适的滤波器应用于含噪声数据，仍有可能在即将到来的数据集中{\em 直接识别电离区域}。滤波数据中显著极小值的位置与电离区域的位置对应良好。特别地，我们用 Murchison Widefield Array (MWA) 的 500 天线阵子版本所预期的热噪声水平，破坏了再电离期间红移 21 cm 信号的半数值模拟，并模拟了前景扣除的退化效应。使用匹配滤波技术，我们发现尽管热噪声很大，MWA 应该能够直接识别电离区域。在一个合理的基准模型中，其中约 20% 的宇宙体积在 z ~ 7 处是中性的，我们发现 500 阵子 MWA 可以在其巡天体积的 6 MHz 部分中直接识别多达约 150 个电离区域，并粗略确定这些区域中每一个的大小。这反过来可能允许有趣的多波长后续观测，比较电离区域内部和外部的星系属性。我们讨论了用于通过匹配滤波技术探测电离区域的射电天线阵子的最优配置与用于测量功率谱的最优设计有何不同。这些考虑对未来红移 21 cm 巡天的设计具有潜在的重要意义。