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21cm 强度映射实验中原初非高斯性与前景之间的简并

宇宙学与河外天体物理 2020-10-20 v2

摘要

原初非高斯性(PNG)的潜在证据预计存在于宇宙学巡天所绘制的最大尺度上。即将开展的 21cm 强度映射实验旨在通过巡天星系内的中性氢(HI)来探测这些尺度。然而,前景信号主导了微弱的 21cm 发射,意味着需要前景清洗以恢复宇宙学信号。其影响是在最大尺度上抑制 HI 功率谱,尤其是沿视线方向。尽管人们一致认为这种污染对探测 PNG 具有潜在问题,但尚待充分探索和量化。本工作中,我们基于模拟前景图并采用真实数据中使用的技术予以去除,首次给出了对 fNLf_\text{NL} 的预报。利用 MCMC 分析,我们证明在 fNL=0f_\text{NL}=0 的基准输入下,前景清洗后的数据恢复了高度有偏的值(fNL=102.17.96+8.39f_\text{NL} = -102.1_{-7.96}^{+8.39} [68% CL])。引入具有固定前景污染参数的模型使我们恢复了无偏结果(fNL=2.9411.9+11.4f_\text{NL} = -2.94_{-11.9}^{+11.4})。然而,尚不清楚我们是否对前景污染有足够理解以允许此类刚性模型。将我们前景模型中的主要参数 kFGk_\parallel^\text{FG} 作为 nuisance 参数并对其进行边缘化,仍恢复无偏结果,但代价是误差大幅增大(fNL=0.7544.5+40.2f_\text{NL} = 0.75^{+40.2}_{-44.5}),且只能借助施加 Planck 2018 先验来减小。我们的结果表明,若要利用 HI 强度映射研究 PNG,必须在理解和控制前景去除效应方面取得显著进展。

关键词

引用

@article{arxiv.2007.12126,
  title  = {The degeneracy between primordial non-Gaussianity and foregrounds in 21cm intensity mapping experiments},
  author = {Steven Cunnington and Stefano Camera and Alkistis Pourtsidou},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2007.12126},
  year   = {2020}
}

备注

15 pages, 8 figures. The busy reader should study Fig 8 which demonstrates the degeneracy between f_NL and k_FG the main parameter in our model to account for foreground removal effects. Accepted by MNRAS