利用21厘米层析成像的再电离统计探针

我们考虑了高红移宇宙的“21厘米层析成像”能在多大程度上区分不同的电离历史。利用一种新的解析模型，将HII区的大小分布与大规模星系过密度联系起来，我们计算了再电离期间21厘米亮温度的角功率谱和其他统计性质。我们表明，HII区在功率谱上留下的特征使我们能够将具有离散气泡的历史与部分均匀电离（例如由X射线引起）的历史区分开来。我们还表明，“双重再电离”情景将以依赖于第一代源关闭机制的方式改变气泡的形态。例如，如果转变在全球范围内发生在固定红移处，第一代源将在21厘米功率谱上留下持久特征。最后，我们将我们的模型与先电离空洞的模型进行比较。虽然这两种模型的功率谱在性质上相似，但我们表明其下中性氢的分布存在显著差异，并建议其他统计检验可以区分它们。下一代低频射电望远镜将具有区分所有这些模型的灵敏度，并强有力地约束再电离的历史和形态。