从21厘米层析成像中恢复HII区尺寸统计

我们引入一种称为“粒度分析（granulometry）”的新技术，用于从21厘米层析成像中表征和恢复HII区的平均尺寸及尺寸分布。该技术易于实现，但将先前定义不明确的形态学概念置于坚实的数学基础之上。21厘米层析成像中冷斑的尺寸分布可用作HII区尺寸潜在概率分布的直接示踪器。我们利用大规模再电离模拟和模拟观测数据立方体探索了该方法的性能，同时考虑了SKA1-low和未来SKA2扩展的能力。我们表明，该技术允许从宽视场成像（$\rm SNR\lesssim3$）中以中等信噪比恢复HII区尺寸分布，其统计不确定性由样本方差主导。我们讨论了成功测量对角分辨率、视场和热噪声极限的观测要求。为了从21厘米层析成像中获得全部科学回报并利用与21厘米功率谱的协同作用，我们建议采用一种观测策略：通过干涉马赛克/多波束观测配合额外的中间基线（~2-4公里）进行宽视场成像（数十平方度）。