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来自MWA数据的$z=8.2$处再电离纪元21厘米双谱I:前景与初步上限

宇宙学与河外天体物理 2025-07-08 v1 星系天体物理

摘要

我们尝试使用默奇森宽场阵列(MWA)154.2 MHz154.2~\mathrm{MHz}数据测量z=8.2z = 8.2处再电离纪元(EoR)21厘米双谱(BS)。我们发现,三维柱状双谱B(k1,k2,k3,k1,k2)B(k_{1\perp}, k_{2\perp}, k_{3\perp}, k_{1\parallel}, k_{2\parallel})表现出前景楔形,类似于21厘米柱状功率谱P(k1,k1)P(k_{1\perp},k_{1\parallel})。然而,双谱前景楔形更为复杂,它依赖于三角形的三个边(k1,k1)(k_{1\perp},k_{1\parallel})(k2,k2)(k_{2\perp},k_{2\parallel})(k3,k3)(k_{3\perp},k_{3\parallel})。考虑各种前景规避场景后,我们将三个边均位于前景楔形之外的区域确定为21厘米双谱的EoR窗口。然而,EoR窗口受到周期性尖峰模式的污染,该模式源于数据中缺失频率通道的周期性模式。我们评估了所有可能大小和形状三角形的分箱三维球面双谱,并给出了平均立方亮温度涨落Δ3\Delta^3的结果。我们获得的EoR 21厘米信号的最佳2σ2\sigma上限为:等边三角形在k1=0.008 Mpc1k_1 = 0.008~\mathrm{Mpc}^{-1}ΔUL3=(1.81×103)3 mK3\Delta^3_{\rm UL} = (1.81\times 10^3)^3~\mathrm{mK}^3,挤压三角形在k1=0.012 Mpc1k_1 = 0.012~\mathrm{Mpc}^{-1}ΔUL3=(2.04×103)3 mK3\Delta^3_{\rm UL} = (2.04\times 10^3)^3~\mathrm{mK}^3。这些结果受前景主导,比预测的EoR 21厘米信号(103 mK3)(\sim 10^3 ~\mathrm{mK}^3)高出多个数量级。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.04964,
  title  = {The EoR 21-cm Bispectrum at $z=8.2$ from MWA data I: Foregrounds and preliminary upper limits},
  author = {Sukhdeep Singh Gill and Somnath Bharadwaj and Khandakar Md Asif Elahi and Shiv K. Sethi and Akash Kumar Patwa},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.04964},
  year   = {2025}
}

备注

20 pages, 7 figures, 3 tables. Comments are welcome