高红移21 cm功谱的弱引力透镜效应

我们描述了由宇宙大尺度结构对中和氢在再电离时期高红移处21厘米辐射的弱引力透镜效应。由于21厘米辐射可通过频率获得径向信息，从而获得不同红移处的三维区域，这表明21厘米研究可能为研究弱透镜效应提供有用的背景。我们关注引力透镜对角功谱与本征三维功谱的效应。我们提出了一种新方法，通过积分透镜位场的微分傅里叶空间壳并近似表示放大矩阵来计算弱透镜信号。该方法适用于再电离模型中至小角尺度的21厘米功谱，覆盖一定的红移范围。在小角尺度上，角功谱的效应通常小于1%；而在对应再电离气泡特征尺度的尺度上，效应极小，这源于该尺度上21厘米信号角功谱的近尺度不变性。我们描述了弱透镜对三维21厘米功谱的预期效应，指出透镜在本征功谱中产生的非球形扰动随波矢极角而变化。对于k < 0.1 h/Mpc的尺度，3D功谱的效应小于1%；但对于k > 1 h/Mpc的高度倾斜模，效应可大于1%。这些尺度上透镜效应的角变异可由极四次多项式于波矢极角余弦描述。探测21厘米功谱的引力透镜效应需要未来的低频射电阵列进行非常灵敏、高分辨率观测。