通过红移 21-cm 信号探测早期宇宙：建模与观测挑战
宇宙学与河外天体物理
2023-02-01 v1 天体物理仪器与方法
摘要
来自原子氢 (HI) 的红移 21-cm 辐射提供了一个极佳的直接探针，用于研究星系际介质 (IGM) 中 HI 的演化，从而揭示首批发光物体的性质、它们在宇宙黎明 (CD) 和再电离时期 (EoR) 期间的演化与作用，以及此后结构的形成与演化。由于强烈的前景和其它观测污染，利用当前和未来的仪器在 CD-EoR 期间直接映射 HI 密度相当困难。该红移 HI 信号的首次探测计划通过统计估计量来进行。鉴于探测和分析红移 21-cm 信号具有至关重要的意义，CD-EoR 的物理学是即将建成的 SKA-Low 望远镜的目标之一。本文总结了印度天文学家为理解红移 21-cm 信号的起源、首批电离光子的来源、它们在 IGM 中的传播、对预期 21-cm 信号的各种宇宙学效应，以及功率谱、双谱等各种信号的统计测度而做出的共同努力。本文还讨论了在开发统计测度估计量以探测信号方面的共同努力，包括对其预期不确定性的严格评估，以及诸如强烈前景辐射和校准问题等各种挑战。本文讨论的各种探测方法在实际中也已应用于 GMRT，成功评估了前景污染，并给出了 EoR 和后 EoR 期间物质密度的上限。此处汇编的共同努力是全球努力的重要组成部分，旨在为通过 SKA-Low 获取 CD-EoR 的第一缕曙光准备适当的观测技术和分析程序。
引用
@article{arxiv.2211.05512,
title = {Probing early universe through redshifted 21-cm signal: Modelling and observational challenges},
author = {Abinash Kumar Shaw and Arnab Chakraborty and Mohd Kamran and Raghunath Ghara and Samir Choudhuri and Sk. Saiyad Ali and Srijita Pal and Abhik Ghosh and Jais Kumar and Prasun Dutta and Anjan Kumar Sarkar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.05512},
year = {2023}
}
备注
37 pages, 26 figures, Review article, Accepted for publication in the Special Issue of Journal of Astrophysics and Astronomy on "Indian Participation in the SKA"