光锥效应对再电离时期21厘米功率谱的影响

对再电离时期（EoR）中性氢红移21厘米辐射的观测被认为是探测该时期最有前景的工具。第一代低频射电望远镜的主要目标之一是测量三维21厘米功率谱。然而，由于沿观测三维体积的视线方向（LOS）接收到的信号来自不同的回溯时间，因而可能在统计上不同，21厘米信号可能沿视线方向发生显著演化。我们利用数值模拟研究了这种所谓的光锥效应对球平均三维21厘米功率谱的影响。对于该版本的功率谱，我们发现该效应大部分被“平均掉”了，并且与平均21厘米信号及其沿视线方向的均方根变化的演化量相比，观察到功率谱的变化较小。尽管如此，在大尺度上高达50%的变化是可能的。通常，当包含该效应时，功率在大/小尺度上被增强/抑制。功率被增强/抑制所对应的交叉模式，随着再电离的进行向更大尺度移动。在考虑三维功率谱时，我们发现在再电离后期和大尺度上它是各向异性的。该效应由再电离期间氢的电离分数的演化主导，并且包含本动速度几乎不会改变这些结论。我们提出了简单的解析模型，定性地解释了我们在模拟中看到的所有特征。