利用 21-cm 信号功率谱探测重化时期星际介质
宇宙学与河外天体物理
2024-07-17 v1
摘要
重化时期（EoR）的红移 21-cm 信号直接探测该时期星际介质的电离态和热态。特别是，受致发射源周围电离区域分布的影响，EoR 21-cm 信号功率谱在尺度上会呈现出特征。在本文中，我们旨在利用数值模拟研究这些在不同重化阶段的尺度依赖特征，并构建一个无源模型独立的框架，用于探测星际介质属性。假设自旋温度较高，我们对 EoR 21-cm 亮度温度功率谱与相应密度功率谱之比的红移演化进行建模，采用由一组红移和尺度无关参数组成的 ansatz。该参数组探测平均电离分数的红移演化以及与电离区域形态相关的量。我们在使用不同模拟算法生成的不同重化情景中对该 ansatz 进行测试，发现其能够在绝对偏差 的范围内恢复平均中性分数的红移演化。我们的框架允许我们以与星际介质状态相关的参数解释 21-cm 信号功率谱。该无源模型独立的框架可通过利用 ongoing 和未来射电望远镜（如 LOFAR、MWA、HERA 和 SKA）的多红移功率谱测量来高效约束重化情景。这将提供关于 EoR 星际介质属性的独立信息。
引用
@article{arxiv.2404.11686,
title = {Probing the intergalactic medium during the Epoch of Reionization using 21-cm signal power spectra},
author = {Raghunath Ghara and Abinash Kumar Shaw and Saleem Zaroubi and Benedetta Ciardi and Garrelt Mellema and Léon V. E. Koopmans and Anshuman Acharya and Madhurima Choudhury and Sambit K. Giri and Ilian T. Iliev and Qing-Bo Ma and Florent Mertens},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.11686},
year = {2024}
}
备注
16 pages, 13 figures, 2 tables, Accepted for publication in Astronomy and Astrophysics