从21厘米信号进行推断
宇宙学与河外天体物理
2019-10-01 v1
摘要
一旦我们获得观测数据，如何从中提取信息？本章聚焦于在探测到21厘米信号后，对其中有趣的天体物理与宇宙学信息进行推断。本质上，天体物理的推断可分为三部分：1. 观测数据的刻画：观测到的21厘米信号在空间上以及沿视线方向（频率或红移维度）变化，提供了早期宇宙中星系际介质的完整三维影像。然而，我们无法在理论模型与观测信号之间进行逐像素的比较。相反，我们需要借助多种统计方法对观测数据进行平均，以便更好地刻画并比较这一微弱信号的行为。2. 对21厘米信号建模的高效方法：为了解释观测并理解其背后的天体物理过程，我们必须能够生成有物理动机、可复现该信号的模型。此外，这些模型必须在计算上尽可能高效，以切实可行地研究21厘米信号。3. 提取物理参数的稳健概率框架：观测到的21厘米信号依赖于众多物理过程，这些过程在我们的模型或模拟中由许多未知参数描述。而且，为了处理所需的动力学范围，模型中包含近似。我们必须以有意义的方式刻画我们的未知，才能真正推断出再电离时代与宇宙黎明时期的天体物理过程。在本章中，我们将分别关注这三部分，讨论从21厘米信号推断天体物理与宇宙学信息的当前最先进水平。
引用
@article{arxiv.1909.13860,
title = {Inference from the 21cm signal},
author = {Bradley Greig},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.13860},
year = {2019}
}
备注
To appear as a book chapter in "The Cosmic 21-cm Revolution: Charting the first billion years of our Universe", Ed Andrei Mesinger (Bristol: IOP Publishing Ltd) AAS-IOP ebooks http://www.iopscience.org/books/aas