再电离后中性氢（${\rm HI}$）21 厘米双谱的建模

利用多项即将开展的强度映射实验测量再电离后的 21 厘米双谱 $B_{{\rm HI}}(\mathbf{k_1},\mathbf{k_2},\mathbf{k_3})$，有潜力以很高精度确定宇宙学参数。本文中，我们利用中性氢（${\rm HI}$）分布的半数值模拟，估计了 $z$ 范围 $1 \le z \le 6$ 内的 21 厘米双谱。我们确定了可用二阶微扰理论预测充分建模 21 厘米双谱的 $k$ 与 $z$ 范围，并由此预测线性与二次 ${\rm HI}$ 偏置参数 $b_1$ 和 $b_2$ 的红移演化。发现 $b_1$ 值随 $z$ 减小近乎线性下降，且与早先通过建模 21 厘米功率谱 $P_{{\rm HI}}(k)$ 得到的预测吻合良好。$b_2$ 值随 $z$ 减小急剧下降，在 $z \sim 3$ 处变为零，并在 $z<2$ 时达到近常数值 $b_2 \approx - 0.36$。我们给出了 $b_1$ 和 $b_2$ 作为 $z$ 函数的多项式拟合公式。本文的建模有望在未来利用 21 厘米双谱确定宇宙学参数和限制原初非高斯性的工作中发挥作用。