利用前星系期中性氢的引力透镜效应成像宇宙物质分布

在宇宙再电离时期及之前，来自中性氢的21厘米发射会受到所有较低红移处物质的引力透镜作用。对这种发射的低频射电观测可用于重建前景物质（包括重子物质与暗物质）的投影质量分布。我们比较了此类21厘米透镜与未来星系透镜巡天的潜在成像能力。我们使用千禧年模拟（Millennium Simulation），结合多种理想化观测计划可达到的噪声、分辨率和红移加权，模拟了大面积透镜收敛图。我们发现，21厘米透镜图的信噪比可以远超任何使用星系透镜制作的图。如果足够大的射电望远镜能够达到不可约噪声极限，投影收敛图将提供真实物质分布的高保真图像，从而允许直接观测单个星系的暗物质晕，并提供关于质量与光相对分布的丰富统计和形态学信息。对于像计划中的平方公里阵列（SKA）这样的仪器设计，在望远镜核心阵列的分辨率极限附近实现高质量成像可能是可行的。