天体物理对 21 厘米巡天宇宙学预报的影响

我们利用先前工作中建立的关于中性氢分布晕模型形式体系的结果,结合未来射电设备的实验参数,对下一代巡天的天体物理与宇宙学参数给出预报。我们考虑使用 BINGO、CHIME、FAST、TianLai、MeerKAT 和 SKA 实验配置开展的 21 厘米强度映射巡天。我们采用 {$\Omega_m, \sigma_8, h, n_s, \Omega_b$} 的 5 参数宇宙学数据集,假设平坦 $\Lambda$CDM 模型,以及代表 HI-晕质量关系的截断与斜率的天体物理参数 {$v_{c,0}, \beta$}。我们探究了 (i) 量化天体物理对宇宙学参数恢复的影响,(ii) 宇宙学预报对天体物理参数化细节的依赖性,以及 (iii) 探测 HI 功率谱更小尺度对约束的改进。对于单独的 SKA I MID 强度映射巡天,探测至 $\ell_{\rm max} = 1000$ 的尺度,我们发现若对天体物理参数无任何先验地边缘化,则 $\Omega_b$ 与 $\Omega_m$ 的约束增宽因子为 $1.1 - 1.3$,$h$、$n_s$ 与 $\sigma_8$ 为 $2.4 - 2.6$。然而,即便来自当前天体物理认识的先验信息也大幅缓解了这种增宽。这些发现在考虑扩展的 HIHM 关系时未显著改变,说明结果对天体物理参数化选择具有稳健性。探测至 $\ell_{\rm max} = 2000$ 的尺度将约束改进了 1.5-1.8 倍。预报随层析红移 bin 数增加而改善,在许多情况下于 4-5 个红移 bin 处饱和。我们还对其他实验的强度映射给出了约束预报,并得出类似结论。