显著的 21 厘米功率谱 I：使用标记统计探究再电离后时代的 HI 分布
宇宙学与河外天体物理
2024-09-10 v1
摘要
通过测量 21 厘米背景的强度涨落，中性氢（HI）功率谱为探究再电离后时代（红移 ）宇宙的大尺度结构（LSS）提供了洞察。预期有大量 HI 存在于低密度和中等密度环境中，但功率谱主要捕获来自高密度区域的信息。为了更充分地提取 HI 场中包含的信息，我们研究了标记功率谱统计量的使用。在此，功率谱通过一个依赖于平滑局部密度的非线性标记函数进行有效的重新加权，使得低密度或高密度区域被加权或降权。该方法还可能捕获该场某些高阶统计矩的信息。我们使用半数值模拟对 HI 分布进行建模，并首次在 范围内研究了标记 HI 功率谱。我们的分析表明，在再电离后时代，HI 场存在显著的演化。在很宽的长度尺度范围内（共动波数 Mpc），我们如期发现 HI 在早期演化缓慢，而在晚期演化较快。标准（无标记）HI 场的功率谱不能很好地捕获这种演化。我们还研究了 HI 场的演化如何依赖于所选的标记平滑尺度，以及这如何影响标记功率谱。我们得出结论，关于低密度和中等密度下 HI 含量的信息，对于基于 21 厘米背景对 HI 含量及其演化进行正确且一致的分析至关重要。因此，与普通功率谱相比，标记功率谱可以为参数约束提供偏差较小的统计量。
引用
@article{arxiv.2409.05187,
title = {The re-markable 21-cm power spectrum I: Probing the HI distribution in the post-reionization era using marked statistics},
author = {Mohd Kamran and Martin Sahlén and Debanjan Sarkar and Suman Majumdar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.05187},
year = {2024}
}
备注
32 pages, 10 figures, comments are welcome, prepared for submission to JCAP