偏振前景辐射对全球 21 cm 信号的污染

全球（即天区平均）21 cm 信号实验可以测量从宇宙黎明到再电离时期的宇宙演化。这些测量受到明亮前景辐射存在的挑战，若其频谱是平滑的，则可与宇宙学信号分离。这一假设在单偏振天线情况下失效，因为它们测量的是线偏振前景辐射——其不可避免地通过星际介质发生法拉第旋转。我们通过真实的天区和偶极子模拟，在低频带 $50$ 至 $100$ MHz（预期有 21 cm 吸收轮廓）以及较高频带（$100-200$ MHz）中，研究银河系偏振前景对全球 21 cm 信号提取的影响。我们发现，具有复杂频率结构的偏振污染的存在会使两个频带中重建信号参数的幅度和形状产生偏倚。我们研究偏振前景是否能解释 EDGES 合作组最近报道的异常的 21 cm 宇宙黎明信号。我们发现，未考虑的偏振前景污染可以产生增强且扭曲的 21 cm 吸收谷，类似于 Bowman 等人（2018）报道的异常轮廓，且其幅度与假定的输入高斯轮廓存在轻微张力（约 $1.5 \sigma$ 水平）。此外我们注意到，在偏振前景污染的假设下，重建的 EDGES 信号的幅度可能被高估约 $30\%$，从而缓解基于奇异物理进行解释的需求。