再电离后宇宙的原子氢含量

我们利用星系形成的半解析模型与覆盖大宇宙体积且高分辨率的 N 体模拟，对原子氢（HI）性质进行了综合分析。我们考察了 HI 质量函数与 HI 密度，刻画了它们的红移演化及其对宿主暗物质晕质量的依赖。我们分析了本地宇宙直至红移 $z=5$ 的暗物质晕的 HI 含量，讨论了不同星系性质的贡献。我们发现不同的聚集历史在该关系的弥散中起着关键作用。我们提出了可用于借助 HOD 技术构建模拟 HI 图的新拟合函数。我们研究了与未来 $21$~cm 强度映射（IM）实验相关的 HI 成团性质，包括 HI 偏倚与散粒噪声水平。HI 偏倚随红移增大，并在所探测的最大尺度上大致平坦。除 $z=0$ 处的下凹特征外，尺度依赖性出现在随红移增大而渐大的尺度上。散粒噪声值与独立研究推断的一致，证实散粒噪声不会成为 IM 实验的限制因素。我们详述了各类星系性质对 HI 功率谱的贡献及其与晕偏倚的关系。我们发现 HI 贫乏的卫星星系在 1-晕项尺度上起重要作用。最后，我们给出了红移空间中的 $21$~cm 信号，这是有待未来如 SKA 等射电望远镜数据检验的基本预言。