通过 21\,cm 和线强度映射实验探讨重化时代

重化时代（EoR），即宇宙从中性向离子化状态转变的阶段，代表了理解第一批恒星和星系形成的关键时期。原子和分子线（如 $[\mathrm{CII}]$ 和 CO J-梯度转换）的强度映射，横跨广泛红移范围，是探索星形成历史、金属丰度、气体和尘埃分布以及星系内部物理条件的强大工具。此外，21\,cm 线强度映射直接探测中性氢在星际介质中的分布，为理解重化时机和形貌提供了独特的窗口。本研究探索了 21\,cm 信号与多线强度映射（LIM）之间的交叉相关，以预测其在下一代实验中的可检测性。我们的分析强调这些技术的互补性，以约束如最低致电源质量和电离分数 $x_e$ 等参数。LIM 的交叉相关还可对金属富集程度以及星形成率与多线发射率之间的关系进行约束。我们使用来自平方公里阵列（SKA）-low 21\,cm 和弗雷德·杨亚毫米望远镜（FYST）等效 LIM 实验的模拟观测，发现 $[\mathrm{CII}]$--21\,cm 交叉相关可通过在多个红移箱中测量 $x_e$ 来约束重化历史，显著程度范围为 9 到 40 $\sigma$。我们进一步分析了 CO 转换，表明 CO(1-0)--21\,cm 交叉相关对约束重化参数具有竞争力。本文所探讨的互补性将实现对重化和 LIM 参数的稳健约束，最大化当前和下一代强度映射实验的科学回报。