21 厘米结构演化 (EOS)：宇宙黎明与再电离的公开大规模模拟
摘要
我们介绍 21 厘米结构演化 (EOS) 项目：提供最新的宇宙学 21 厘米模拟的定期公开发布。21 厘米干涉测量将彻底改变对宇宙黎明 (CD) 和再电离时期 (EoR) 的研究，最终产生我们宇宙最初十亿年的三维地图。进展将依赖于复杂的数据分析流水线，而这些流水线又在大规模模拟观测上测试。在此我们呈现 2016 年 EOS 数据发布，包含最大的（边长 1.6 Gpc，1024^3 网格）、公开的 CD 和 EoR 的 21 厘米模拟。我们纳入了针对小质量星系中非均匀复合和光热抑制恒星形成的校准的、子网格方案。我们给出了两个模拟运行，大致限定了来自暗弱未观测星系的贡献。从这两个极端情况，我们预测再电离持续时间（定义为平均中性分数从 0.9 到 0.1 的变化）应在 2.7 < Delta z < 5.7 之间。在 EoR 后期阶段，大规模 21 厘米功率可能因模型不同而相差高达约 10 倍。这一差异有相当的 contribution 来自：(i) 源的典型偏置；以及 (ii) 在由暗弱星系驱动的延长 EoR 模型中更有效的负反馈。我们还做了可探测性预测。通过 1000 小时积分，HERA 和 SKA1-low 应在整个 EoR/CD 达到约几百的信噪比，而在完美前景清洗的极度乐观场景下，所有仪器都应能对宇宙信号做出统计探测。我们还提醒，我们清洗前景的能力决定了 SKA1 预期的窄/深与宽/浅巡天之间的相对性能。我们的 21 厘米功率谱、模拟输出和可视化已公开可用。
引用
@article{arxiv.1602.07711,
title = {The Evolution of 21-cm Structure (EOS): public, large-scale simulations of Cosmic Dawn and Reionization},
author = {Andrei Mesinger and Bradley Greig and Emanuele Sobacchi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1602.07711},
year = {2016}
}
备注
12 pages, 9 figures, MNRAS submitted; data and visualizations are available at http://homepage.sns.it/mesinger/EOS.html