21厘米信号的闵可夫斯基泛函作为原初特征的探针
宇宙学与河外天体物理
2026-01-28 v1
摘要
来自宇宙黎明和再电离纪元（EoR）的红移21厘米信号编码了关于天体物理过程和原初物理（如暴胀）的重要信息。在这项工作中，我们使用形态学统计来同时探索21厘米信号对暴胀特征和EoR动力学的敏感性。聚焦于暴胀期间粒子产生产生的原初特征，我们生成了跨越红移5 < z < 35的21厘米信号的半数值模拟，并融入了这些特征。使用闵可夫斯基泛函（MF），我们分析了21厘米场（密度、中性氢分数、自旋温度和亮温度）的形态。我们证明，MF对原初特征的振幅和尺度都高度敏感，捕获了丰富的形态信息。特别是，我们表明MF可以稳健地识别暴胀特征并将其与标准模型区分开来。我们进一步探索了各种EoR情景，并证明跨红移组合MF可以解开原初特征与EoR效应的信号。这种方法为利用即将到来的21厘米巡天探测暴胀开辟了新途径。
引用
@article{arxiv.2601.19450,
title = {Minkowski Functionals of the 21 cm Signal as a Probe of Primordial Features},
author = {Kanan Virkar and Suvedha Suresh Naik and Pravabati Chingangbam},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.19450},
year = {2026}
}
备注
31 pages, 14 figures, Prepared for submission to JCAP