用21厘米强度映射实验约束相互作用暗能量模型的前景

我们利用为中性氢强度映射（IM）实验生成的模拟数据，对相互作用暗能量模型中的宇宙学参数约束进行预测。本文仅考虑能量转移率 $Q=\beta H\rho_{\rm c}$ 的相互作用暗能量模型，并取 BINGO、FAST、SKA1-MID 和 Tianlai 作为 21 cm IM 实验的典型例子。我们发现 Tianlai 圆柱阵列将在约束相互作用暗能量模型方面发挥重要作用。假设前景去除与定标完美，且仅用 Tianlai 数据，我们在 I$\Lambda$CDM 模型中得到 $\sigma(H_0)=0.19$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$、$\sigma(\Omega_{\rm m})=0.0033$ 和 $\sigma(\sigma_8)=0.0033$，远优于 Planck+光学 BAO（即光学星系巡天）的结果。然而，与 Planck+光学 BAO 相比，仅 Tianlai 数据无法对耦合参数 $\beta$ 给出很紧的约束，而 Planck+Tianlai 数据由于数据组合很好地打破了参数简并，可给出 $\sigma(\beta)=0.00023$ 的相当紧的约束。在 I$w$CDM 模型中，我们从 Planck+Tianlai 得到 $\sigma(\beta)=0.00079$ 和 $\sigma(w)=0.013$。此外，我们还详细比较了 BINGO、FAST、SKA1-MID 和 Tianlai 在约束相互作用暗能量模型方面的表现。我们表明，未来的 21 cm IM 实验将为探索暗能量本质提供有用工具，并在测量暗能量与暗物质之间耦合方面发挥重要作用。