高红移 21 厘米辐射与星系分布的十字相关性研究

我们研究了在（和再电离期之前）星系分布与星际介质中 21 厘米辐射之间的十字相关性的可探测性。我们表明，第一代 21 厘米实验，如 Mileura Widefield Array (MWA)，如果结合检测 m>10^10 Msol 所有星系的深层星系调查（覆盖 MWA 整个约 800 平方度视场），即可在 k~0.1/Mpc 尺度上测量十字相关性，精度可达几个百分点。LOFAR 结合覆盖其约 50 平方度视场的星系调查可达到更好的限制。十字功率谱的误差随重叠体积的平方根而增大，因此即使是几个平方度的合理调查，也应能获得正检测。在除去 21 厘米信号之外，十字相关性相对于 21 厘米功率谱具有四个关键优势：（1）其信噪比高出几个数量级，允许探测更小的空间尺度，或更有效地检测非均匀再电离；（2）允许更干净地划分红移空间失真（仅当星系红移精确known时）；（3）通过与高红移星系 Population 相关联，可明确确定 21 厘米波动的宇宙本质；（4）对于 21 厘米信号所需的前景清洗水平大大降低。