闪烁噪声功率谱及其对高红移21厘米观测的影响

由波在湍流电离层中传播所产生的可见度闪烁，在低射电频率（$\nu\lesssim 200$ MHz）下可能是重要的噪声源。许多低频实验正在进行，以探测再电离时期（EOR: $12\gtrsim z\gtrsim 7$, $100\lesssim \nu \lesssim 175$ MHz）中性氢$21$厘米信号的亮度温度涨落功率谱。本文中，我们推导了此类实验中的闪烁噪声功率谱，同时考虑了自定标和傅里叶合成等典型数据处理操作的影响。我们发现，对于如LOFAR和MWA等最小冗余阵列，闪烁噪声与热噪声同数量级，其谱相干性由快照$uv$覆盖随频率的拉伸决定，因而被限制在柱坐标（$2$维）功率谱空间中著名的楔形结构内。对于如HERA和SKA-LOW（核心）等紧凑、完全冗余（$d_{\rm core}\lesssim r_{\rm F} \approx 300$ m 在 $150$ MHz）阵列，在所有基线上都将以闪烁噪声为主，但这种噪声的空间和频率相干性将使其能与频谱平滑的前景一同被去除。