利用条件归一化流建模模糊暗物质宇宙学中再电离后的 HI 分布

即将开展的 21 cm 强度映射实验（如平方千米阵列（SKA））在限制暗物质性质方面具有巨大潜力。本工作中，我们在再电离后红移范围 $z=3.42-4.94$ 内，利用冷暗物质（CDM）与模糊暗物质（FDM）宇宙学的高分辨率流体力学 $N$ 体模拟对中性氢（HI）分布进行建模。我们表明，在类 FDM 宇宙学中 HI 丰度降低。具有 $m\sim 10^{-22}$ eV 的极端 FDM 模型与一系列观测相矛盾。由于晕偏置增加，HI 偏置随之增加，这与我们从阻尼莱曼 $\alpha$（DLA）截面推断出的 DLA 偏置相平行。在极端 FDM 模型中，后者在低质量端具有高中位数，这可归因于宇宙纤维的高柱密度。与 CDM 相比，FDM 模型表现出非常相似的 DLA 丰度，而 sub-DLA 的丰度已经较低。我们研究了在 $z=4.94$ 处利用 SKA1-Low 探测最亮 HI 峰的前景，结果表明在角分辨率 $\theta_A = 2^{\prime}$ 下具有中等信噪比（SNR），且 SNR 随 $\theta_{A}$ 值减小而迅速下降。在二维 HI 图上训练条件归一化流网络 HIGlow 后，我们对其轴子质量的潜在空间进行插值，以预测一种新的合成 FDM 宇宙学的峰值通量，发现其与预期吻合良好。因此，本工作突显了归一化流在捕捉 HI 图中复杂非线性结构方面的潜力，为条件样本生成与预测任务提供了一种通用工具。