面向色彩束的天文全局 21 cm 光谱提取：基于物理驱动的误差建模
天体物理仪器与方法
2025-12-10 v3 宇宙学与河外天体物理
摘要
从 Cosmic Dawn 和再电离时期提取天空平均 21 cm 信号面临重大挑战。由于颜色束的光谱畸变，明亮且各向异性的银河前景（比 21 cm 信号亮 4-5 个数量级）会引入额外的光谱结构，这些结构容易模拟真实的 21 cm 信号。本文针对月球轨道实验，研究信号提取，在该实验中，天线在轨道上快速移动，需使用多个轨道的数据。我们提出了一种受物理驱动且考虑误差相关性的前景和测量误差建模方法。通过根据光谱指数分布将天空划分为多个区域，并考虑建模误差的完整协方差，联合拟合前景和 21 cm 信号。我们针对发现月球轨道实验的模拟数据进行测试。该方法即使针对色彩度较高的测试天线，也成功提取了各种幅度的 21 cm 信号。该方法在容忍适度束色的前提下，显著放宽了天线设计和制造对严格要求的制约，为未来地面或空间 21 cm 全局信号实验提供了实用解决方案。
引用
@article{arxiv.2507.13102,
title = {Robust Extraction of Global 21 cm Spectrum from Experiments with a Chromatic Beam Based on Physics-Motivated Error Modeling},
author = {Haoran Li and Furen Deng and Meng Zhou and Yidong Xu and Xuelei Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.13102},
year = {2025}
}
备注
12 pages, 12 figures, 1 table, accepted by ApJ