探测再电离时期 CII 发射的前景

我们生成了大天区范围内原子 CII 线发射的模拟，以确定在当前高红移再电离时期绘制该线图的可行性。利用 CII 发射与星系恒星形成率（SFR）之间的观测关系，我们估算了 200 GHz 至 300 GHz 频率范围内的 CII 线强度、红移演化和空间涨落。我们在红移范围 $z\, \sim\, 5.3\, -\, 8.5$ 内获得的 CII 发射频率平均强度为 ${\rm I_{\rm CII}=(4 \pm 2)\times10^{2}\, Jy\, \rm sr^{-1}}$。在该频率范围内对 CII 发射的观测将受到较低红移处发射线的污染，特别是 CO 转动线。对于相关频率范围，我们利用模拟估算了 CO 污染（源于 $z\, <\, 2.5$ 的星系发射）为 ${\rm I_{\rm CO} \approx 10^{3}\, Jy \, sr^{-1}}$，并基于观测关系独立证实了这一结果。我们利用跨越多个红移的 CII 和 CO 发射的详细模拟生成了随角度和频率变化的地图，以便适当考虑观测流程和光锥效应。为了减少前景污染，我们发现应当掩蔽红移低于 $\sim 2.5$ 且在其中一条 CO(J:2-1) 至 CO(J:6-5) 线中的 CO 通量高于 ${\rm 5\times 10^{-22}\, W\ m^{-2}}$ 或 AB 星等低于 ${\rm m_{\rm K}\, =\, 22}$ 的星系。我们估计额外的连续谱污染量级为 ${\rm 10^{5}\, Jy\, sr^{-1}}$。此外，还考虑了将前景线与星系进行互相关以探测前景强度的可能性。