X射线背景及其与21厘米信号的关联

我们使用高分辨率流体动力学模拟来研究高红移高能源（如X射线双星、吸积核黑洞和激波加热的星际介质）对X射线背景的贡献。采用Eide等人（2018）讨论的模型，我们发现这些再电离时期（EoR）的X射线源贡献了未分辨X射线背景的不到百分之几。相同源对X射线背景涨落的角功率谱的贡献小于约2%。利用模拟EoR的辐射转移模拟输出，我们评估了X射线背景与来自中性氢的21 cm信号之间的互相关。这种相关性可用于确认21 cm信号的起源，并提供关于EoR期间X射线源性质的信息。我们发现，在再电离早期当大部分氢为中性时相关性为正，而当星际介质高度电离时变为负，从正到负的转变取决于X射线模型和所考虑的尺度。以{\tt SKA}作为21 cm实验的参考仪器，如果相应的X射线巡天仅能分辨并移除观测流量$>10^{-15}\,\rm erg\, cm^{-2} \, s^{-1}$的X射线源，则此类相关的预测信噪比（S/N）$<1$；而若在$x_{\rm HI}=0.5$时探测到观测流量$>10^{-17}\,\rm erg\, cm^{-2} \, s^{-1}$的源，则从$l=1000$到$10^{4}$的累积S/N约为$5$。