对 Lyman-α 射线发射体堆叠 21-cm 图图的研究：与 HERA 联合探测中原子云再电离时代的交叉相关前景
宇宙学与河外天体物理
2025-10-10 v1 星系天体物理
摘要
对原子云再电离时代红移 21-cm 线的观测将开启一个新的窗口，以探测第一批恒星、星系和黑洞形成时的星际介质。特别有前景的初始探测之路是将体积化 21-cm 图与光谱确认的 Lyman-α 射线发射体 (LAE) 进行交叉相关。高红移 LAE 优先位于被强烈抗相关的中性区域周围的电离气泡中，这些区域可通过 21-cm 观测被追踪到。在本工作中，我们研究通过对 HERA（原子云再电离阵列）进行堆叠 21-cm 图像立方体，以检测此类交叉相关信号的前景。我们的预测采用真实的映射管线生成去除前景的 21-cm 图像立方体。这些图像的统计特性在仔细考虑复杂仪器响应后得到妥善处理。我们进一步引入基于 THESAN 辐射-流体力学模拟校准的物理动机信号模板，该模板将交叉相关幅度与全局中性分数相联系。我们的结果表明，约 50 个光谱确认的 LAE 就足以开始约束再电离历史。这些结果代表了面向 HERA 实验与欧几里得 (Euclid) 和 Nancy Grace Roman 太空望远镜即将推出的宽视野、高红移星系调查联合分析的重要准备工作。
引用
@article{arxiv.2510.07374,
title = {Stacking 21-cm Maps around Lyman-$\alpha$ Emitters during Reionization: Prospects for a Cross-correlation Detection with the Hydrogen Epoch of Reionization Array},
author = {Kai-Feng Chen and Meredith Neyer and Jacqueline N. Hewitt and Aaron Smith and Mark Vogelsberger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.07374},
year = {2025}
}
备注
13 pages, 6 figures, submitted to ApJ