黑暗时代的红移21厘米信号

我们进行了半解析模拟，以构建黑暗时代的红移21厘米图。采用熵底模型在模拟的迷你晕中植入原星系。该模型将重子质量和温度等气体量分配给每个N体粒子，并在后续分析中充分利用数据的粒子性质。我们发现，早期宇宙中模拟迷你晕的数密度可以用Sheth & Tormen函数很好地描述，因此模拟迷你晕的信号功率远大于Furlanetto (2006b)提出的Press & Schechter预测。尽管在z=15时，晕粒子中测量的物质功率谱比星系际介质小约一个数量级，但相反地，在尺度k≲10 h Mpc^{-1}上，晕的21厘米信号涨落比嵌入的绝热星系际介质高一个数量级。但它们的谱形状几乎相同。我们发现，大尺度上的绝热信号功率介于无限自旋温度模型（T_s≫T_cmb）和均匀自旋温度等于背景值模型（T_s = T_s^{bg}）的线性预测之间。更高的预热温度（或更高的背景熵）会使信号的功率谱更平坦，因为更热的星系际介质信号受到更强的热展宽，并且在小尺度上占主导的迷你晕涨落受到更高背景熵的更严重抑制。因此，在100≤k≤1000 h Mpc^{-1}尺度上测量的这种模型依赖的功率谱斜率，将使我们能够在未来的观测中轻松确定最佳匹配的晕+星系际介质模型。