面向光锥再电离时期21厘米信号的模拟与量化

光锥（LC）效应导致再电离时期（EoR）21厘米信号 $T_{\rm b} (\hat{\bf{n}}, \nu)$ 沿视线（LoS）方向 $\nu$ 显著演化。在本文第一部分，我们提出了一种在包含本动速度的再电离时期21厘米信号模拟中恰当纳入光锥效应的方法。随后，我们讨论了如何在存在光锥效应的情况下量化再电离时期21厘米信号的二阶统计量。我们证明，三维功率谱 $P({\bf{k}})$ 无法量化全部信息，因为它假设信号是遍历且周期性的，而光锥效应沿视线方向破坏了这些条件。考虑一个以红移 $8$ 为中心的LC模拟，其中平均中性氢比例在模拟盒内从 $0.65$ 降至 $0.35$，我们发现 $P({\bf{k}})$ 在 $17.41 \, {\rm MHz}$ 模拟带宽的两端丢失了约 $40\%$ 的信息。多频角功率谱（MAPS） ${\mathcal C}_{\ell}(\nu_1,\nu_2)$ 量化了 $T_{\rm b} (\hat{\bf{n}}, \nu)$ 的统计特性，且不假设信号沿视线方向是遍历和周期性的。我们期望这能量化再电离时期21厘米信号的全部统计信息。我们将MAPS应用于我们的LC模拟，并展示了再电离时期21厘米信号的初步结果。