利用 Tapered Gridded Estimator 和 uGMRT 在 $z=2.28$ 进行 21 厘米强度映射 I：前景规避

再电离后 $(z \le 6)$ 的中性氢（HI）21 厘米强度映射信号有潜力探测大尺度结构、研究膨胀历史并约束各种宇宙学参数。此处我们应用 Tapered Gridded Estimator（TGE）来估计 $P(k_{\perp},k_{\parallel})$（即 $z = 2.28$ $(432.8\, {\rm MHz})$ 红移 21 厘米信号的功率谱），所用数据来自 uGMRT Band 3 对欧洲大面积 ISO 巡天-北 1（ELAIS-N1）观测中抽取的 $24.4\,{\rm MHz}$ 子带。TGE 允许我们对天空响应进行锥化，从而抑制来自望远镜视场边缘源的前景贡献。我们将 TGE 应用于测量的可见度数据，以估计多频角功率谱（MAPS）$C_{\ell}(\Delta\nu)$，并由此通过最大似然确定 $P(k_{\perp},k_{\parallel})$，该方法自然克服了频率通道缺失（此处为 55\%）的问题。整个方法通过模拟得到验证。对于实测数据，利用前景规避技术，我们在 $k = 0.347 \, \textrm{Mpc}^{-1}$ 处获得 21 厘米亮度温度涨落的 $2\,\sigma$ 上限 $\Delta^2(k) \le (133.97)^2 \, {\rm mK}^{2}$。这对应于 $[\Omega_{\rm HI}b_{\rm HI}] \le 0.23$，其中 $\Omega_{\rm HI}$ 和 $b_{\rm HI}$ 分别表示宇宙 HI 质量密度和 HI 偏置参数。先前工作分析了同一数据在 $z=2.19$ 处的 $8 \, {\rm MHz}$，并报告在 $k=1 \, {\rm Mpc}^{-1}$ 处 $\Delta^{2}(k) \le (61.49)^{2} \, {\rm mK}^{2}$ 和 $[\Omega_{\rm HI} b_{\rm HI}] \le 0.11$。此处给出的上限仍比对应于 $\Omega_{\rm HI} \sim 10^{-3}$ 和 $b_{\rm HI} \sim 2$ 的预期信号大数个量级。