无需测量 EoR 功率谱而测量 EoR 功率谱

宇宙的大尺度结构应很快能在再电离时期（EoR）的高红移处通过谱线强度映射测得。许多正在进行和计划中的巡天正利用 21 cm 谱线示踪 EoR 期间星系际介质（IGM）中的中性氢涨落。这些可与同期测量来自星系谱线（如 [CII]、CO、H-$\alpha$ 和 Ly-$\alpha$）的大尺度发射涨落的其他工作有效结合。每条谱线的大尺度功率谱都编码了关于再电离的重要信息，其中 21 cm 功率谱相对直接地示踪了电离历史。本文表明，仅利用 21 cm 涨落与另外两个独立谱线强度映射数据立方体各自的交叉功率谱，即可提取大尺度 21 cm 功率谱。该技术比通常的 21 cm 自功率谱测量对残留前景更稳健，因而有助于验证自谱探测。我们用数值模拟刻画了此方法的精度，发现对于 EoR 大部分时期，大尺度 21 cm 功率谱可被推断至 5% 以内的精度，在 $k\sim0.1\,\text{Mpc}^{-1}$ 尺度、$\left< x_i \right> = 0.36$（我们模型中 $z = 8.34$）处达到 0.6% 的精度。从两条扩展到 $N$ 条附加谱线将提供 $N(N-1)/2$ 个大尺度 21 cm 功率谱的交叉检验。本工作有力推动了探测相同宇宙学体积的冗余谱线强度映射巡天。