再电离期间${\rm kSZ^2}$-${\rm 21cm^2}$交叉相关的前景展望
宇宙学与河外天体物理
2025-03-13 v1
摘要
21厘米线和斑块动力学苏尼亚耶夫-泽尔多维奇（kSZ）效应是再电离时期（EoR）有前景且互补的探测手段。对这两个信号进行交叉相关的一个挑战是，应用于21厘米数据的前景消除或去除算法不可避免地牺牲了沿视线方向具有长波长的傅里叶模式（即低- 模式），而这些模式恰好对kSZ信号有贡献。这里我们表明，合适的kSZ × 21厘米交叉相关统计量即使在从21厘米数据中滤除被污染的低- 傅里叶模式后仍然非零。我们模拟了再电离时期红移范围内的kSZ × 21厘米交叉相关信号，发现了独特的红移演化。该信号在再电离历史早期达到峰值，此时体积平均分数约为，之后改变符号并在再电离中点附近（）达到最小值，而当再电离完成时信号逐渐消失。这些趋势在三个具有不同再电离历史的模拟模型中普遍存在。我们预测了HERA和SKA1-Low 21厘米实验与当前和下一代CMB巡天（包括Simons Observatory、CMB-S4和CMB-HD）组合的kSZ × 21厘米交叉功率谱的可探测性。我们发现使用SKA1-Low和CMB-S4可以实现高显著性探测（S/N ≳ 5σ）。
引用
@article{arxiv.2503.09462,
title = {Prospects for ${\rm kSZ^2}$-${\rm 21cm^2}$ Cross-Correlations during Reionization},
author = {Meng Zhou and Paul La Plante and Adam Lidz and Yi Mao and Yin-Zhe Ma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.09462},
year = {2025}
}