同步辐射自吸收对 21cm 实验的影响
宇宙学与河外天体物理
2015-06-05 v1
摘要
河外射电源的同步辐射自吸收 (SSA) 所导致的光谱曲率可能会破坏光谱平滑性特征——即在搜寻再电离时期 (EOR) 的 21cm 实验中成功去除明亮射电前景的前提。我们定量估计了该效应对低频天空角功率谱测量的影响，方法是将一个现象学模型纳入模拟射电源中，该模型以转折频率在 100-1000MHz 范围内的射电源比例为特征，并采用分段幂律描述转折频率 nu_m 附近的光谱跃迁，模拟区域为 10x10 deg^2 的小天区。我们在切除 S_150MHz>=100mJy 的亮源并进一步减去每个像素在频域上的最佳拟合多项式后，统计比较了包含与不包含 SSA 的残差图变化。研究表明，SSA 对 EOR 探测的影响敏感地依赖于射电源在转折频率附近的光谱轮廓：由分段幂律描述的硬跃迁模型（在 nu_m 处光谱指数发生转折）会在残差背景上留下显著印记，并与 EOR 信号产生严重混淆。然而，由软跃迁模型产生的河外前景角功率谱上的光谱特征（其中 nu_m 附近光谱分布的上升和下降幂律通过特征宽度 >=200 MHz 的平滑过渡相连），可以通过使用多项式拟合并在可接受的程度内予以扣除 (delta T<1mK)。鉴于后一种情形似乎既符合理论预期又符合射电光谱观测，我们得出结论：SSA 对 21cm 实验的影响可能非常微小。
引用
@article{arxiv.1205.1113,
title = {Influence of synchrotron self-absorption on the 21cm experiments},
author = {Qian Zheng and Xiang-Ping Wu and Jun-Hua Gu and Jingying Wang and Haiguang Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1205.1113},
year = {2015}
}
备注
17 pages, 10 figures, accepted for publication in MNRAS