利用 SKA 对宇宙黎明时期首批源周围的红移 21-cm 图样成像

利用红移 \HI ~21-cm 信号理解宇宙中首批源的性质，是当前和即将开展的低频实验的主要目标之一。我们研究了利用 SKA1-low 对宇宙黎明时期首批源周围的红移 21-cm 图样进行成像的可能性。我们为适用于 SKA1-low 的首批源（由星系内的恒星和 X 射线源组成）周围建立了 \HI ~21-cm 图像地图模型。除系统噪声外，我们还将天体物理前景叠加到信号图上加以考虑。我们发现，在使用多项式拟合扣除前景、并通过在 $10^{'} - 30^{'}$ 角尺度上平滑地图来抑制噪声后，在 SKA1-low 的 2000 小时观测中，位于 $z \sim 15$ 的孤立源可以 $\sim 4 - 9 \, \sigma$ 置信度被探测到。尽管源周围的 21-cm 轮廓因高斯平滑而改变，图像仍可用于提取部分源性质。我们通过生成基于 $N$ 体模拟和一维辐射转移代码的宇宙黎明真实 \HI ~21-cm 地图，考虑了单个源图样间的重叠。我们发现这些源在 $z = 15$ 的 SKA1-low 图像中应可探测，在 2000 (200) 小时观测中 SNR 为 $\sim 14 (4)$。因此一种可能的观测策略是：对多个天区进行较短时间观测，找出 SNR $\gtrsim 3$ 的天区，并对这些天区进行更长时间的观测。此类观测有望有助于限制与首批源相关的参数。