在全球 21 cm 实验前景中建模热地平线

来自宇宙氢的 21 cm 信号是探测早期宇宙最有希望的探针之一。对该信号的探测将揭示关于首批恒星、暗物质性质以及早期结构形成的关键信息。我们探讨了具有发射和反射特性（即“热”）的地平线对全球 21 cm 实验恢复该信号的影响。研究表明，使用具有物理动机的前景模型来恢复天空平均的 21 cm 信号时，必须准确描述辐射计周围的地平线。我们表明，不考虑地平线将导致信号恢复的残差比注入信号大一个数量级，其对数贝叶斯证据比考虑地平线时低近 1600。研究表明，信号恢复对描述地平线时土壤温度和反射系数的不正确值很敏感，即使反射率有 10% 的误差也会使给定拟合的 RMSE 增加两倍。我们还表明，这些参数可使用贝叶斯推断进行拟合，以缓解这些问题，而不过拟合和误判非探测。我们进一步证明，信号恢复对地平线投影到天空上的测量误差敏感，但使用超出物理预期的先验来拟合土壤温度和反射系数可解决这些问题。我们表明，即使地平线高度被误测达 20%，使用扩展的先验范围也能可靠恢复信号，将不进行此拟合的模型的 RMSE 降低 9 倍。