优化星系 21 厘米谱线堆叠观测：精度评估与对称化堆叠

我们对 $21$ 厘米谱线堆叠实验中常见操作的精度进行了评估。为此，我们生成了模拟干涉观测数据，探测频率 $1310<\nu<1420$ MHz（$0.005<z<0.084$）处的 21 厘米发射，覆盖约 $6$ deg$^2$ 的天区，以模拟真实 MeerKAT 观测的特征。我们发现，主波束修正仅导致相对于真实 $M_{\rm HI}$ 信号百分之几的偏差（在主波束功率为 0 时约 $8\%$，在 0.6 主波束功率时约 $3\%$），且基于噪声特性的加权方案给出了无偏结果。相反，当应用于流量限制样本时，基于距离的加权方案可能导致显著的系统性质量差异（在所研究情形中 $\Delta M_{\rm HI}\sim 40-50\%$）。我们发现，在堆叠过程中考虑光谱红移不确定性时（$\Delta z\sim 0.00035$，即 $\Delta v \sim 100\,{\rm km\, s}^{-1}$），所得最终 $\braket{M_{\rm HI}}$ 无显著差异。我们还提出了一种新技术，通过利用星系小立方体的几何对称性来增加星系样本的有效规模，在分析最终堆叠谱时潜在地将 SNR 提升约 $\sqrt{2}$ 倍（在小立方体中为 4 倍）。正如预期，该过程被发现有鲁棒的无偏性，同时有效提高了 SNR。我们认为，需要采用包含详细且逼真模拟的适当框架，才能准确可靠地利用 SKA 探路者即将提供的数据库。