再电离时期21厘米光锥模拟中快照间隔影响的量化与缓解

再电离时期(EoR)中性氢(HI)的21厘米信号由于光锥(LC)效应沿视线(LoS)发生显著演化。为了正确解释该信号,在模拟中准确纳入这一效应十分重要。21厘米LC模拟通常通过将有限数目($N_{\rm RS}$)的“再电离快照”切片拼接在一起来生成,每个快照对应再电离的不同阶段。在本文中,我们量化了由于$N_{\rm RS}$有限而在21厘米LC模拟中引入的误差。我们表明,当$N_{\rm RS}$较小($(=2,4)$)且平均中性分数在拼接边界处分别跃变$\delta \bar{x}_{\rm HI} =0.2,0.1$时,这会在拼接边界处引入大的不连续性$(> 200 \%)$。当$N_{\rm RS}=13$且$\delta \bar{x}_{\rm HI}=0.02$时,这一数值降至$17 \%$。我们发现,使用$N_{\rm RS} =26$可实现$\delta \bar{x}_{\rm HI} \le 0.01$,并将其作为与其他模拟进行比较的参考。我们提出并验证了一种在不按比例增加计算成本的情况下通过增大$N_{\rm RS}$来缓解该误差的方法,计算成本主要产生于暗物质和晕密度场的生成。我们的方法仅在特定几个红移处生成这些场,并将其插值以在密集间隔的红移处生成再电离快照。我们利用此方法生成了$N_{\rm RS}=51,101$和$201$的21厘米LC模拟,并表明误差按$N_{\rm RS}^{-1}$下降。