Probing the Pre-Reionization Epoch with Molecular Hydrogen Intensity Mapping
氢分子现在被认为是导致第一批恒星和星系形成的原始气体云的主要冷却剂。与分子氢有关的谱线辐射应该是宇宙再电离开始时物质分布的一个很好的示踪剂。在这里，我们提出了在静止帧中红外波长的H2线发射的强度映射映射出的红移z > 10的气体的空间分布。我们计算了几条H2谱线的平均强度和聚类功率谱。我们发现0- 0 S（3）转动谱线在静止波长为9.66微米处是红移范围10 - 30的最亮谱线，在z~15处的强度约为5 - 10 Jy/sr。为了减少天体物理和仪器系统，我们提出了交叉相关的多条线的H2旋转和振动线发射光谱。我们的估计强度可以作为指导规划工具，为未来的中红外光谱任务，如SPICA。
2012-12-12 astro-ph.CO
Probing the Epoch of Reionization with the Lyman Alpha Forest at z~4-5
不均匀的宇宙学再电离过程在z=4-5的星系际介质中留下了有形的印记。莱曼α森林通量功率谱提供了一个潜在的强大的探测时代的再电离。利用现有的SDSS I/II类星体样品，在没有其他物理过程影响Lyman α通量功率谱的情况下，利用z=4.5 ± 0.5处的Lyman α森林吸收谱，可以在~7 σ水平上区分两种宇宙学再电离方案，一种在z=6处完成再电离，另一种在z=9处完成再电离.红移范围z=4-5可能提供最好的窗口，因为仍然有足够的透射通量和类星体来测量通量波动的精确统计，并且IGM仍然保留了大量的再电离记忆。
2009-07-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing Reionization with Intensity Mapping of Molecular and Fine Structure Lines
我们提出的分子气体分布在再电离时代的意见。在$z \sim $ 6至8处，$^{12}$ CO $(J=1-0)$线强度导致约0.5 $μ$ K的平均亮度温度，在1至10 Mpc空间尺度（对应于30弧分角尺度）处具有0.1 $μ$ K的均方根波动。这种强度波动可以用干涉仪来绘制，类似于现有的和计划中的21厘米背景实验，但工作在$\sim$ 12至17 GHz。我们讨论了检测HI和CO分子气体之间的互相关的可行性，因为这样的互相关具有的优点，它将是独立的系统和最前景的21厘米和CO $(1-0)$线实验。额外的仪器调谐到高阶跃迁的CO分子或仪器操作的高光谱分辨率在毫米波长的目标158 $μ$ m CII可以进一步提高再电离的研究与分子气体。结合21厘米和CO线观测有可能建立星系间介质中气体和分子气体的相对分布，这些气体聚集在与这些星系中大质量恒星的形成密切相关的单个第一光星系中。
2011-01-14 astro-ph.CO
Probing the epoch of pre-reionization by cross-correlating cosmic microwave and infrared background anisotropies
第一颗恒星形成的时期和当时星系际介质（IGM）的状态无法用现有的望远镜直接观测。来自这些早期来源的辐射现在是宇宙红外背景（CIB）的一部分，并且当这些来源吸收它们周围的气体时，IGM等离子体将通过热Sunyaev-Zeldovich（TSZ）效应在宇宙微波背景（CMB）中产生微弱的温度各向异性。虽然这些TSZ各向异性太微弱，无法检测到，我们表明，交叉相关的源减去CIB波动从{ \it欧几里得}的地图，适当构造的微波地图在不同的频率可以探测的物理状态的气体在再电离和测试/约束模型的早期CIB源。我们识别了来自空间和地面仪器的频率组合的CMB减去的微波图，以表明它们可以与即将到来的全天空{ \it Euclid} CIB图交叉相关，以检测尺度为$\sim 5'-60'$的交叉功率，其中信号/噪声高达$S/N\sim 4-8$，这取决于这些预再电离时期对汤姆逊光学深度的贡献（$Δτ\simeq 0.05$）和IGM的温度（高达$\sim10^4$ K）。这样的测量将为探索这些第一光源的出现和物理特性提供一个新的窗口。
2014-11-07 astro-ph.CO
HeII Ly$α$ Transmission Spikes and Absorption Troughs in Eight High-resolution Spectra Probing the End of HeII Reionization
利用哈勃太空望远镜上的宇宙起源摄谱仪获得的8个HeII透明类星体的存档高分辨率（$R=λ/Δλ\simeq 12,500$ - $18,000$）远紫外光谱，我们统计了HeII Lya透射尖峰和大尺度吸收谷。该样品覆盖了红移范围2.5<z<3.8，从而探测了在HeII再电离时期结束时快速演变的HeII吸收。测量到的槽的长度从z>3时的L>100cMpc急剧减小到z~2.7时的L~ 30 cMpc，表明在这些红移处HeII再电离的显著进展。此外，在z~2.9处检测到的L~ 65 cMpc槽长得出乎意料，表明紫外背景的波动尺度比现有模型预测的要大。通过将测量到的透射峰的入射率与根据（146 cMpc）^[3]光学薄Nyx流体动力学模拟的输出（采用不同的紫外背景模型）建立的前向模拟光谱的预测值进行比较，我们推断出了HeII光电离率$Γ_\mathrm{He\,II}(z)$的红移演化。光电离率随着红移的增加而降低，从z~2.6的$\simeq 4.6\times 10^{-15}\mathrm{\,s^{-1}}$到z~3.2的$\simeq 1.2 \times 10^{-15}\mathrm{\,s^{-1}}$，与以前从HeII有效光学深度的推断一致，并遵循当前波动的HeII电离背景模型的预期趋势。
2022-02-09 astro-ph.CO
Prospects for Probing Feedback from the First Black Holes and Stars During Reionization
从黑暗时代和再电离之间的宇宙早期（即，z>6，nu<200 MHz）探测第一批恒星和类星体反馈效应的方法。通过HI层析成像，我们有可能确定氢在宇宙中的分布，并限制第一批恒星和黑洞的诞生。这样的观测也可能限制暴胀的性质和第一颗恒星形成开始之前的任何外来加热机制（例如，暗物质衰变）。在30 ~ 200 MHz的不同频率范围内，由于宇宙的膨胀和恒星和/或黑洞的点燃，宇宙微波背景辐射和自旋温度之间的相对平衡发生变化，电离后的全球（全天空）HI信号具有明显的特征。一个技术路线图，以接近这些意见，开始与地基阵列和结束的低频无线电阵列在月球背面的描述。
2009-08-20 astro-ph.CO
Probing Reionization and Early Cosmic Enrichment with the MgII Forest
由于使星系际介质（IGM）再电离的大质量恒星不可避免地爆炸为超新星，用金属污染宇宙，宇宙再电离和浓缩的历史密切交织在一起。虽然过度敏感的Ly-alpha跃迁在中性IGM中完全饱和，但如果再电离过程中产生的金属（Z~10 ^{-3} Z_sol）渗透中性IGM，则像MgII 2796，2804双峰这样的强低电离金属线将产生可检测的"金属线森林"。我们模拟MgII森林的第一次通过结合一个大的流体动力学模拟与半数值再电离拓扑结构，假设一个简单的富集模型，IGM均匀地充满金属。与识别离散吸收体的传统方法相比，我们将吸收体视为连续的随机场，并利用精密宇宙学的技术测量其两点关联函数。我们表明，一个现实的模拟数据集的10 JWST光谱可以同时确定镁丰度，[Mg/H]，1西格玛精度为0.02 dex和测量全球中性分数为5%的宇宙= 0.74和[Mg/H]=-3.7。<x_HI><x_HI>或者，如果IGM是原始的，则MgII森林的零检测将在95%可信度下对IGM金属丰度设定严格的上限[Mg/H]<-4.4，假设来自另一探针的> 0.5。<x_HI>金属浓度在环星系周围的星系可以显着污染的IGM信号，但我们演示了如何这些离散的吸收剂可以很容易地识别和掩盖，使其对关联函数的影响可以忽略不计。因此，MgII森林具有巨大的潜力，可以精确地限制宇宙的再电离和浓缩历史。
2020-07-30 astro-ph.CO
Probing the Physics of Reionization Using kSZ Power Spectrum from Current and Upcoming CMB Surveys
本研究利用Cross-ILC前景减除技术，结合当前及未来CMB巡天的kSZ功率谱测量，可在无τ先验下严格约束再电离参数，结合LiteBIRD数据能实现对再电离中点和持续时间的高精度CMB测量，凸显宽多极kSZ探测的重要性。
2024-03-12 astro-ph.CO
HST/COS Observations of the Quasar Q0302-003: Probing the He II Reionization Epoch and QSO Proximity Effects
Q 0302 -003（$z=3.2860 \pm 0.0005$）是发现的第一个显示He II Gunn-Peterson槽的类星体，这是$z=3.2860 \pm 0.0005$不完全氦再电离的标志。我们提出了它的HST/宇宙起源光谱仪远紫外中分辨率光谱，它解决了许多光谱特征的第一次，允许研究类星体本身，星系际介质，类星体邻近效应。Q 0302 -003有一个比先前声称的更硬的固有极端紫外光谱指数，这是从光谱的直接拟合（产生$α_ν = -0.8$）和类星体的视线接近区的氦-氢离子比确定的。沿着这条视线的星系际吸收表明，除了由于本地源引起的电离之外，氦冈恩-彼得森槽在$2.87 < z < 3.20$范围内大部分是黑色的，这表明氦的再电离在这些红移处还没有完成。然而，我们尝试性地报告了在低密度区域时在高红移槽中检测到非零通量，但在高密度区域为零通量。这限制了He II分数为几个百分比，表明氦再电离已经通过$z \sim 3.1$取得了实质性进展。冈恩-彼得森海槽恢复到$z < 2.87$的He II Ly $α$森林。我们证实了一个传输功能，由于电离区周围的$z = 3.05$类星体只是离开视线，并解决了功能的第一次。我们发现了一个类似的特征，可能是由距离视线更远的一个发光的$z = 3.23$类星体引起的，这表明这个类星体已经发光超过3400万年。
2014-02-13 astro-ph.CO
Probing Quintessence using BAO imprint on the cross-correlation of weak lensing and post-reionization HI 21 cm signal
在这项工作中，我们调查的可能性，限制解冻的Quintessence标量场模型的暗能量。我们提出利用重子声振荡（BAO）对再电离后21 cm信号和星系弱透镜会聚场的互相关的影响，用层析成像方法测量角直径距离$D_A(z)$和哈勃参数$H(z)$ .然后，这些量的预测误差用于约束Quintessence模型参数。我们发现，在四个观测频率$916 $ MHz，$650$ MHz，$520$ MHz和$430 $ MHz的独立$600$小时无线电干涉观测与深弱透镜调查覆盖半边天交叉相关，可以测量分组的$D_A$和$H$在百分之几的灵敏度水平。对幂律解冻的Quintessence模型的Monte Carlo分析给出了初始斜率$λ_i$、暗能量密度参数$Ω_{ϕ0}$和势$Γ$形状的$1-σ$边缘化边界分别为8.63%、10.08%和9.75%。当与SN和其他探针进行联合分析时，约束分别提高到7.66%、4.39%和5.86%。
2022-07-06 astro-ph.CO
Probing reionization using quasar near-zones at redshift z ~ 6
利用流体动力学模拟和辐射转移程序，研究了$z\sim 6$类星体在其近区产生的星系际介质（IGM）中的附加加热效应。如果氦在HeII中占主导地位，IGM有效状态方程的归一化（$T_0$）和斜率（$γ$）都会被类星体的过度电离所修改。使用现有的限制$T_0$在$z\sim6$，我们讨论了HI和HeII再电离的性质和时代的影响。我们研究了HeIII区域的范围与类星体年龄的函数关系，并表明，对于$z \sim 6$类星体的典型推断年龄（即$\sim 10^8$年），它延伸到HI邻近区域的80%。对于这些长寿命，即使使用来自邻近区域的所有HI线，也可以检测到加热效应。使用通量和曲率概率分布函数（PDF），我们研究了作为IGM中初始物理条件的函数的加热效应的统计可探测性。对于目前的样本量，宇宙方差占主导地位的通量PDF。曲率统计更适合于捕捉宇宙方差之外的加热效应，即使样本量是目前可用的一半。
2014-07-16 astro-ph.CO
Probing the end of reionization with the near-zones of z > 6 QSOs
类星体近区是探测电离层再电离结束时z ~ 6-7处电离状态的重要探测器。我们在这里提出了高分辨率的宇宙学三维辐射转移模拟类星体环境的主机晕质量，10 $^{10-12.5}$ M_sun。我们的模拟近区再现了在6 < z < 7处观察到的近区尺寸的总体减小及其分散。在我们的模拟中，可观察到的近区性质仅非常微弱地依赖于宿主晕的质量。扩展到IGM的H II区域的大小通常受到与（低质量）暗物质晕松散相关的（超）莱曼极限系统的限制。这导致了近区大小对方向的强烈依赖，并驱动了观察到的大散射。在以我们最大质量的宿主晕为中心的模拟中，即使初始体积平均中性氢分数低至~ 10 $^{-3}$，许多视线也显示出强烈的红色阻尼翼。对于类星体的寿命足够长，以允许增长的中央超大质量黑洞，而光学明亮，我们可以重现所观察到的近区的ULAS J1120+0641只有一个IGM，最初是中性的。我们的研究结果表明，z > 7类星体的较大样本将提供重要的限制中性氢分数的演变，从而对如何晚再电离结束。
2016-08-23 astro-ph.CO
The Necessity of Individually Validated Beam Models for an Interferometric Epoch of Reionization Detection
本文研究MWA非相同波束响应对21厘米EoR功率谱探测的影响，发现单一波束校准会导致前景泄漏超过宇宙学信号1000倍以上，并证明纳入实测形变波束模型可有效抑制泄漏，为EoR探测提供可行校准方案。
2024-09-30 astro-ph.CO astro-ph.IM
Characterizing Beam Errors for Radio Interferometric Observations of Reionization
在21厘米干涉测量实验中，由于天空和仪器之间的耦合而产生的色度是一个限制系统效应。这种耦合是由仪器的初级光束产生的;因此，以极高的精度知道光束是很重要的。在这里，我们展示了如何已知的光束不确定性可以使用数据库的光束模型的特点。在这个介绍性的工作中，我们专注于波束误差所产生的物理偏移和/或破碎的天线在一个站。我们使用的公共代码OSKAR生成一个“理想”的SKA波束形成的256天线定期间隔在一个35米的圆圈，以及一个大型数据库的“扰动”波束采样分布的断裂/偏移天线。我们使用主成分分析（PCA）和核PCA（KPCA）分解光束误差（“理想”减去“扰动”）。使用20个分量，我们发现PCA/KPCA可以将我们数据集中的波束残差减少60-90%，与理想波束的假设相比。利用模拟观测的宇宙信号加上前景，我们发现，假设理想的光束可以导致1%的误差EoR窗口和10%的楔形的2D功率谱。当用PCA/KPCA来表征光束不确定性时，在EoR窗口中功率谱的误差减小到0.01%以下，在楔形区域中小于1%。我们的框架可以用来表征，然后边缘化的不确定性，在光束鲁棒的下一代21厘米参数估计。
2022-01-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
Probing Reionization with Quasar Spectra: the Impact of the Intrinsic Lyman-alpha Emission Line Shape Uncertainty
可以说，了解红移z > 6的星系际介质（IGM）再电离尾端的最佳希望是通过检测和表征明亮类星体光谱中IGM的Gunn-Peterson（GP）阻尼翼吸收。然而，使用类星体光谱来测量IGM阻尼翼需要类星体的固有莱曼α发射线的模型。在这里，我们量化的不确定性，在固有的线的形状，以及这些不确定性如何影响IGM中性分数的测定。我们已经收集了一个目录的高分辨率的HST光谱的发射线的未遮蔽的低红移类星体，并具有其特点的变化的形状的线。然后，我们添加模拟吸收高红移IGM这些类星体光谱，以确定相应的不确定性，再电离约束使用当前和未来的样本z > 6类星体光谱。我们发现，如果莱曼-α发射线的红移被假定为符合从金属线确定的系统红移，推断IGM中性分数系统地偏置到低的值，由于莱曼-α线相对于金属线的系统蓝移。如果类似的蓝移持续存在于z > 6的类星体中，这种偏差加强了先前关于z ~ 6处存在大量中性氢的说法。即使只有少数明亮的类星体，这种技术也能够在高度电离（x_IGM ~ 10^-3）和中性（x_IGM = 1）的IGM之间做出可靠的区分。
2009-08-17 astro-ph.CO
Probing the intergalactic medium during the Epoch of Reionization using 21-cm signal power spectra
该研究利用数值模拟和八参数模型，从21厘米信号功率谱中提取星系际介质电离状态信息，不依赖源模型，可有效约束再电离场景。
2024-04-17 astro-ph.CO
The Precision Array for Probing the Epoch of Reionization: 8 Station Results
我们正在开发探测再电离时代的精密阵列（PAPER），以探测早期宇宙的21厘米发射，当时第一批恒星和星系正在形成。我们描述了整体实验策略和架构，并总结了两个纸部署：一个4天线阵列在低RFI环境中的西澳大利亚州和8天线阵列在我们的原型网站在绿银行，西弗吉尼亚州。从这些活动中，我们报告的系统性能，包括初级波束模型验证，系统增益对环境温度的依赖性，接收器和整个系统的温度测量，并在每个部署地点的RFI环境的特性。我们提出了一个全天空地图之间的合成139 MHz和174 MHz使用两个阵列的数据，达到80 mJy（4.9 K，在154 MHz的光束大小为2.15e-5球面度），与10 mJy（620 mK）的热噪声水平，这表明什么将是更好的前景减法实现。我们计算角功率谱（$C_\ell$）在一个寒冷的补丁，并确定他们占主导地位的点源，但与银河系同步辐射在较低的射频和角波模的贡献。虽然宇宙的前景方差占主导地位的错误，在这些功率谱，我们测量的热噪声水平为310 mK在$\ell=100$为中心的1.46 MHz频段在164.5 MHz。这种灵敏度水平大约是三个数量级的温度以上的波动水平在21厘米发射与再电离。
2009-05-27 astro-ph.CO
Probing delayed-end reionization histories with the 21cm-LAE cross-power spectrum
为了预测21 cm-LAE互功率谱，我们模拟了21 cm信号和LAE在再电离时期的粒子数演化。我们采用高动态范围模拟的IGM创建的模型是一致的，从CMB，莱曼- $α$森林和LAE人口统计的约束。使用这些模型，我们考虑的演变的交叉功率谱的选择现实的再电离的历史和预测的灵敏度，目前和即将到来的调查，以测量这个信号。我们发现，一个延迟结束再电离的印记可以观察到未来的调查，并强烈的约束，可以放在再电离的进展，迟至$z=5.7$使用斯巴鲁SKA调查。我们预测的信噪比实现的组合斯巴鲁/PFS与MWA，LOFAR，HERA和SKA干涉仪的集成时间为1000小时。我们发现，斯巴鲁-SKA调查可以测量交叉功率谱的后期再电离在$z=6.6$与总信噪比大于5，使得有可能约束的时间和气泡大小在再电离结束。此外，我们发现，将目前的斯巴鲁/PFS调查区域和深度扩大三倍将使总信噪比增加一倍。
2020-03-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining Neutrino mass using the large scale HI distribution in the Post-reionization epoch
中性星系际介质在后再电离时代，使我们能够研究宇宙结构的形成，通过观察红移21厘米信号和莱曼α森林。我们研究了通过物质功率谱中功率的抑制来测量中微子总质量的可能性。我们调查的可能性测量中微子质量通过其印记的互相关功率谱的21厘米的信号和莱曼α森林。我们认为，无线电干涉测量的21厘米的信号与SKA 1-中像射电望远镜和BOSS像莱曼α森林调查。Fisher矩阵分析表明，在基准红移z = 2.5时，平均分布在25个射电点上的10，000小时21厘米观测值，以及在1 {deg}^[2]中有30条类星体视线的莱曼-α森林巡天，使我们能够测量3.25%水平的Ω_v。平均分布在25个无线电点上的总共25，000小时的无线电干涉观测和具有\bar n = 60 { \rm deg}^{-2}的莱曼-α测量将允许在2.26%的水平上测量Ω_v。这相当于在（100 \pm 2.26）meV的精度下对\sum m_v和f_v = Ω_v/ Ω_{m}的2.49%水平上的理想测量。
2016-10-28 astro-ph.CO
Probing helium reionization with kinetic Sunyaev Zel'dovich tomography
本文提出利用动力学 Sunyaev-Zeldovich 层析成像技术，结合 CMB 测量与星系巡天，推断原始氦丰度及氦再电离的时间和持续时间，并预期 Vera Rubin 天文台和 CMB-S4 可实现约 10σ 的高显著性探测。
2022-07-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing the Epoch of Reionization with Low Frequency Arrays
再电离时代（EoR）是宇宙中氢在“黑暗时代”之后重新出现的时代。这是宇宙中氢所经历的两个主要相变中的第二个，第一个阶段是氢在红移约1100处变成中性的复合时代。EoR发生在z = 10附近，可能是由第一个辐射发射天体物理源引起的，因此它对我们理解宇宙何时以及如何“决定”开始形成天体物理对象以及如何影响宇宙中随后的结构形成至关重要。因此，EoR与宇宙学中的许多基本问题有关，星系形成，类星体和非常贫金属的恒星;所有这些都是现代天体物理学中最重要的研究问题。红移的21 cm超精细谱线被广泛认为是详细研究EoR的最有前途的探针。在不久的将来，一些低频射电望远镜（LOFAR、MWA、GMRT和SKA）将能够观测到来自高红移宇宙的21厘米辐射。在本文中，我提出了我们目前的电离过程的图片，审查21厘米线物理和讨论的挑战，目前的一代实验预计将面临的。最后，我讨论了SKA在探索EoR和宇宙的黑暗时代的潜力。
2010-02-13 astro-ph.CO
Simulated differential observations of the Sunyaev-Zel'dovich Effect: Probing the Dark Ages and Epoch of Reionization
本工作提出了一种分析方法来研究宇宙学21厘米背景信号从黑暗时代（DA）和随后的时代的再电离（EoR）。我们模拟了一个星系团的差分观测，以演示如何用一种称为SZE-21 cm的特殊形式的Sunyaev-Zel'dovich效应来研究这些时代。这项工作产生了SZE-21 cm的模拟地图，并表明SZE-21 cm可以从未来的观测中提取，如氢时代再电离阵列（HERA）和平方公里阵列（SKA）。为了模拟接近现实的场景，我们研究宇宙方差噪声，纳入并考虑前景，热噪声和角分辨率的影响，为我们的模拟观测。我们进一步扩展这种探索平均超过一个样本的星系团，以减轻宇宙方差和仪器噪声的影响。点源污染的影响也进行了研究。最后，我们将这种技术应用于EDGES合作的结果，该合作在2018年报告了以78 MHz为中心的全球21 cm背景信号的吸收特征。为了实现这项工作的目标，需要解决的挑战包括由于宇宙变化、仪器噪声和点源污染而产生的误差。我们的方法证明了SZE-21 cm作为DA和EoR的间接探测器的潜力，并且我们得出结论，SZE-21 cm的光谱特征从我们的模拟观测中产生的结果接近先前的理论预测，并且SZE-21 cm可以用于测试EDGES探测的有效性。
2020-12-11 astro-ph.CO
Probing reionization with LOFAR using 21-cm redshift space distortions
研究再电离时代（EoR）最有希望的方法之一是通过对中性氢红移21厘米线发射的射电观测。这些观测结果由于红移到视线位置的映射被气体的特殊速度扭曲而变得复杂。如果不能正确理解，这种扭曲可能是错误的来源，但它们也编码了宇宙学和天体物理学的信息。利用大尺度$N$ -体和辐射转移模拟研究了红移空间畸变对EoR 21 cm辐射功率谱的影响。我们量化的各向异性引入的21厘米功率谱的红移空间扭曲，并显示它是如何演变的再电离的进展，以及它是如何与底层的物理。我们继续研究红移空间失真对LOFAR观测的影响，同时考虑仪器噪声和前景减法。我们发现，LOFAR应该能够直接观察到的功率谱各向异性，由于红移的空间失真在空间尺度约$k \sim 0.1$兆位数$^{-1}$后，$\gtrsim$ 1000小时的积分时间。在较大尺度下，样本误差成为限制因素，而在较小尺度下，检测器噪声和前景使信号的提取成为问题。最后，我们展示了如何包含在21厘米功率谱的各向异性的演变中的天体物理信息可以从LOFAR观测中提取，以及它如何可以用来区分不同的再电离方案。
2013-07-19 astro-ph.CO
Probing intergalactic radiation fields during cosmic reionization through gamma-ray absorption
我们讨论了在极高红移（z~5-20）星系际辐射场（IRFs）的γ-γ对产生对高能γ射线的吸收，以及探测宇宙再电离时代的前景。对于演化中的IRF，采用了一个包含第二星族和第三星族恒星的半解析模型，该模型与现有的各种高Z观测结果一致，包括类星体光谱测量，WMAP汤姆森深度约束，近红外源计数限制，我们发现，低于Lyman边能量的紫外IRF的强度在几倍于10^{-19} erg cm^{-2} s^{-1} Hz^{-1} sr^{-1}的范围内，在z~5处可引起高于~12 GeV的明显衰减，在z>~8-10处可降低到~6-8 GeV。这可以通过费米伽马射线太空望远镜或下一代设施如切伦科夫望远镜阵列、高级伽马射线成像系统或5@5在耀变体或伽马射线暴的光谱中观察到，为早期恒星形成和宇宙再电离提供了宝贵的见解。
2010-01-25 astro-ph.CO astro-ph.HE
Probing Reionization up to the Mark: The Marked Power Spectrum to unveil the HI 21-cm signal from the EoR
Indian Institute of Technology Indore（印度技术学院印多尔分校）；McGill University（麦吉尔大学）；INAF–Astronomical Observatory of Trieste（意大利国家天体物理研究所的里雅斯特天文台）；IFPU–Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基础物理研究所）
本文研究了标记统计作为探测再电离时期HI 21厘米信号的替代框架，通过引入定制的标记函数，展示了如何利用标记功率谱和标记场功率谱提取更多非高斯信息，从而提高对再电离模型参数的统计约束能力。
2026-05-18 astro-ph.CO
Constraining the Astrophysics of the Cosmic Dawn and the Epoch of Reionization with the SKA
平方公里阵列（SKA）将提供对早期宇宙的前所未有的看法，使用红移21厘米线的干涉观测。这条21厘米的线探测宇宙气体的热和电离状态，这是由我们宇宙中第一个结构的诞生和演化所决定的。在这里，我们将展示21厘米信号的演变将使我们能够研究第一代星系何时出现，它们的性质是什么，以及星系际介质的结构是什么。我们强调了定性趋势，这将为早期宇宙提供强大的见解。
2015-01-16 astro-ph.CO
Foreground and sensitivity analysis for broad band (2D) 21cm--Ly-alpha and 21cm--H-alpha correlation experiments probing the Epoch of Reionization
探测到21厘米与再电离时期（EOR）的Ly-alpha或H-alpha之间的预测关系将是对第一个星系的有力探测。虽然3D强度图在低k_ \parallel模式下隔离前景，但红外测量还不能与无线电强度图实验的视场和红移分辨率相匹配。相反，2D（即，宽带）红外强度图可以用当前的实验来测量，并且受到前景而不是光子或热噪声的限制。我们发现，二维实验可以测量k<0.2 Mpc^-1时的大部分三维涨落功率，同时保持其相关性。然而，我们发现前景带来了两个挑战：（1）简单的几何效应产生射电和红外通量之间的相关性，即使它们的光度是不相关的;（2）射电和红外前景残差贡献样本方差噪声的交叉频谱。第一个挑战需要更好的前景掩蔽和减法，而第二个挑战需要大视场来平均不相关的无线电和红外功率。利用默奇森宽场天线阵的射电观测和小行星陆地撞击最后警报系统的近红外观测，我们将z \sim 7处21 cm-Ly-alpha交叉功率谱的剩余前景上限设定为Δ^2<181 kJy/sr * mK（95\%），\ell \sim 800。我们预测了未来实验中前景相关性和样本方差噪声的水平，表明更高分辨率的调查，如LOFAR，SKA-LOW和暗能量调查可以开始探测21 cm-LyαEOR交叉光谱的模型。
2017-11-02 astro-ph.CO
Probing the thermal history during reionization using a semi-numerical photon-conserving code SCRIPT
星系际介质（IGM）在再电离时期的电离和热状态一直是最近的兴趣，因为它们与第一批恒星的密切联系。我们在本文中提出了一个半数值代码，计算大规模的温度和电离氢场在宇宙学上的代表性体积占补丁在这些数量所产生的再电离。该代码是对先前开发的用于研究电离区域生长的版本的扩展，即光子守恒的再电离半数值代码（Semi Numerical Code for Reionization with Photon Conservation，缩写为WNTT）。在本版本中的主要补充是非均匀重组，这是必不可少的温度计算。这种扩展版本的RECT还实现了再电离期间光加热的物理后果，例如，辐射反馈这些增强功能使我们能够预测早期版本不可行的观测值。其中包括星系的紫外光度函数的暗端（这可能受到辐射反馈的影响）和低密度IGM在$z\sim 6$的温度-密度关系。我们研究了不同的自由参数和处方我们的模型上的各种可观的效果。我们的分析的结论是，它应该是可能的，把约束的IGM的热和电离状态的演化使用现有的观测占所有可能的变化的自由参数。参数空间的详细探索将在未来进行。
2022-01-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing ionized bubbles around luminous sources during reionization with SKA 21-cm observations
Jadavpur University（贾达普大学）；Indian Institute of Technology Indore（印度印多尔理工学院）；The Open University of Israel（以色列开放大学）；Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）
利用SKA 21厘米观测探测再电离时期电离气泡，提出高效估计器和非参数前缀减法方法，推导SNR与气泡参数的标度关系，验证SKA1-Low对电离区域的表征可行性。
2026-01-06 astro-ph.CO
Probing individual sources during reionization and cosmic dawn using SKA HI 21-cm observations
通过HI 21 cm信号中的特征信号探测再电离期和宇宙黎明期的单个光源是探测再电离期的直接途径之一。在这里，我们总结了我们以前的工作，并提出了初步结果的前景，使用SKA 1-低实验检测这样的来源。我们首先讨论了预期的HI 21厘米信号在不同阶段的再电离和宇宙黎明的发光源周围。然后，我们介绍了两个基于可见性的估计检测这样的信号：一个基于匹配滤波技术和其他依赖于简单地结合从不同的基线和频率通道的可见性信号。我们发现SKA 1-low应该能够探测到半径为$R_b \gtrsim 10$ Mpc的电离泡，在红移$z \sim 8$处观测到$\sim 100$ hr，只要平均外中性氢分数$ x_{\rm HI} \gtrsim 0.5$。我们还研究了在已知明亮的类星体周围探测HII区域的可能性，例如Mortlock等人在2011年发现的ULASJ 1120 +0641。我们发现，如果类星体年龄和外部$ x_{\rm HI} $至少分别为$\sim 2 \times 10^7$ Myr和$\sim 0.2$，则用SKA 1-low观测的$600$ hr探测$5 σ$是可能的。最后，我们研究了在宇宙黎明期间探测第一个X射线和Ly-PDMATHAMV源的可能性。我们认为小型类星体一样的来源，在X射线频段发射。我们发现，与总的$\sim 1000$小时的观察，SKA 1-低应该能够检测到这些源单独与…
2016-10-26 astro-ph.CO
Probing the Epoch of Reionization with Milky Way Satellites
虽然高红移恒星形成和本地宇宙之间的联系最近已被用来了解在银河系（MW）晕中观测到的微弱矮星系的人口，我们探讨如何以及这些附近的物体可以探测第一光的时代。我们构建了一个详细的，物理动机的MW卫星模型的基础上，国家的最先进的通过Lactea II暗物质模拟。我们的模型考虑了低质量系统中的分子氢冷却和银河系内部再电离过程中的非均匀光热反馈。我们发现，比M_V ~ -5更暗的MW卫星的存在是低质量晕中H_2冷却的有力证据，而M_V ~-5> -9的卫星则受到氢冷却和光加热反馈的影响。非常低光度系统中恒星的年龄和这些卫星的最小光度是我们模型的关键预测。大多数居住在最明亮的MW卫星上的恒星可能是在再电离时期之后形成的。我们的模型还预测了M_300值的离散度要比观测到的大得多，并且预测了一些M_300质量低至10^6太阳质量的发光卫星。
2009-09-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Characterization Of Inpaint Residuals In Interferometric Measurements of the Epoch Of Reionization
射频干扰（RFI）是阻碍21厘米干涉仪探测再电离时代的系统性挑战之一。为了减轻RFI对数据分析管道的影响，已经开发了许多修补技术来恢复RFI损坏的数据。我们研究定性和定量的错误引入到图像和功率谱由于修复。我们对模拟数据以及再电离阵列（HERA）第1阶段上限的氢时代的真实数据进行分析。我们还介绍了一个卷积神经网络，能够修复干涉仪器中RFI损坏的数据。我们训练我们的网络模拟数据，并表明我们的网络是能够修复真实数据，而不需要重新训练。我们发现，将高波数的延迟空间在其建模的技术是最适合在窄带RFI修复。我们还表明，与我们的基准参数离散长球形序列（DPSS）和CLEAN提供间歇性的“窄带”RFI的最佳性能，而高斯进步回归（GPR）和最小二乘谱分析（LSSA）提供更大的RFI间隙的最佳性能。然而，我们警告说，这些定性的结论是敏感的每一个修复技术所选择的超参数。我们发现这些结果是一致的，在模拟和真实的vibration。我们表明，所有修复技术可靠地再现前景占主导地位的模式的功率谱。由于修复技术不应该能够再现噪声实现，我们发现，最大的错误发生在噪声占主导地位的延迟模式。我们表明，在未来，随着数据的噪声水平下降，CLEAN和DPSS是最有能力再现精细的频率结构的HERA数据的VIBRATION。
2023-02-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
Probing power spectrum enhancement at small scales with the SKA
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Sun Yat-sen University（中山大学）
研究小尺度功率谱增强对再电离历史和离子化场形态的影响，利用21厘米信号探测小尺度功率谱，SKA望远镜有望深入探测。
2026-04-04 astro-ph.CO
Spectroscopic confirmation of z~7 LBGs: probing the earliest galaxies and the epoch of reionization
我们在ESO/VLT上展示了FORS 2超深光谱活动的最终结果，以确认从我们的VLT/Hawk-I成像调查中选择的三个独立领域的z~7“z-波段脱落”候选者。我们特别报道了在NTT深场中新发现的两个红移约为6.7的星系：这两个星系都显示出Ly-alpha发射线，其静止坐标系EW为15-20 A量级，光度为2-4 X 10^{42} erg/s。我们还提出了一个样本的i-dropout星系的超深观测的结果，从中我们设置了一个坚实的上限的分数的闯入者。在观察到的20个z-dropout中，我们确认了5个星系在6.7 < z < 7.1。这系统地低于根据较低红移观测得出的预期：特别是有一个显着缺乏对象与中间Ly-alpha EW（20和55 A之间）。我们的结论是LBG中Ly-alpha发射的分数从z~3到z~6不断增加的趋势很可能从z~6到z~7反转。解释观测到的LAE分数在辍学人口与再电离之间的快速变化需要一个快速演变的中性部分的氢在宇宙中。假设宇宙在z=6时完全电离，并采用Dijkstra et al.（2011）的半解析模型，我们发现我们的数据要求中性氢分数在时间Δ z ~ 1内发生Δ chi_{HI} ~ 0.6量级的变化，前提是逃逸分数在相同的红移间隔内没有显著增加。
2011-07-07 astro-ph.CO
Probing the primordial Universe with 21-cm line from cosmic dawn/epoch of reionization
在宇宙最遥远的地方，中性氢的21厘米超精细跃迁是唯一可以用来示踪大尺度结构的物质。许多仪器已经工作并计划测量21厘米线信号，特别是，探测全球EoR信号的实验（EDGES）最近报告了第一次探测到吸收信号，这对应于再电离（EoR）时期的21厘米线全球信号。未来的大型射电望远镜，平方公里阵列（SKA）将能够提供21厘米线发射/吸收信号的高精度测量。本文综述了从EoR到暗时代的21 cm线全球信号和涨落信号的研究现状，总结了由最近的EDGES结果和SKA未来的观测所激发的我们如何探测原始宇宙的最新研究。我们重点讨论了两个应用的约束宇宙学的EDGES结果：对原始磁场和原始功率谱的约束。我们还讨论了潜在的未来SKA探测的暴胀宇宙，通过讨论预期的约束的原始功率谱，其绝热性，和原始的非高斯性从未来的观测21厘米波动。
2023-03-14 astro-ph.CO hep-th
Optimal identification of HII regions during reionization in 21-cm observations
未来平方公里阵列射电望远镜（SKA-Low）的低频组件产生红移21厘米信号的断层图像的能力将使人们能够直接研究再电离时代电离区域的大小和形状的演变。然而，一个可靠的识别电离区域的噪声干涉数据是不平凡的。在这里，我们介绍一种称为超像素的图像处理方法。我们比较这种方法与其他两个先前提出的，一个依赖于选定的阈值和其他采用自动阈值确定使用的K-Means算法。我们使用的相关性测试和比较功率谱和气泡尺寸分布表明，超像素的方法提供了一个更好的识别电离区域，特别是在有噪声的数据的情况下。我们还描述了一些可能的额外应用的超像素方法，即在特定区域的源属性的电离历史和约束的推导。
2018-07-05 astro-ph.CO
The re-markable 21-cm power spectrum I: Probing the HI distribution in the post-reionization era using marked statistics
本文提出用依赖局部平滑密度的非线性标记功率谱重新加权HI场，以弥补普通功率谱偏重高密度区的不足，并通过半数值模拟在$1\leq z\leq5$证明其能更无偏地约束HI演化。
2024-09-08 astro-ph.CO
High-Redshift Metals. II. Probing Reionization Galaxies with Low-Ionization Absorption Lines at Redshift Six
本文对17个类星体在红移z_em=5.8-6.4范围内的低电离金属吸收线系统进行了观测。我们的九个对象被观察到在高分辨率与凯克/HIRES或麦哲伦/MIKE，和其余的中等分辨率与凯克/ESI。测量跨度为5.3 < z_abs < 6.4，路径长度间隔ΔX=39.5，或Δz=8.0。我们总共发现了10个系统，其中5个是新发现的。视线数密度与z~3处DLAs和亚DLAs的组合数密度一致，DLAs和亚DLAs构成了低红移低电离系统的主要群体。这种明显缺乏演化的现象可能是因为低电离系统是由红移较高的低质量晕所承载的，或者是因为低电离气体在给定晕质量下的平均截面随着红移的增加而增加，这是由于较高的密度和较低的电离背景。这一大致恒定的数密度与C IV所追踪的高度电离系统在z > 5.3时数密度的急剧下降形成鲜明对比。z~6处的低电离系统的速度宽度范围与低红移亚DLAs相似，但在给定的宽度下具有明显较弱的线。这意味着宿主星系的质量-金属丰度关系在较高的红移下向较低的金属丰度方向演化。这些系统缺乏强Si IV和C IV，这在低红移的DLAs和亚DLAs中很常见。然而，这与低电离和高电离相的金属性类似的减少是一致的，并不一定表明附近缺乏高电离气体。z~6处低电离系统的高数密度表明，我们可能正在检测低于当前i-dropout和Ly-alpha发射星系调查限制的星系。因此，这些系统可能是负责氢再电离的“…
2011-01-23 astro-ph.CO
Measuring the History of Cosmic Reionization using the 21-cm Difference PDF
在宇宙再电离过程中，21厘米的亮度波动是高度非高斯的，互补的统计数据可以从像素亮度温度的分布中提取出来，而这些温度是不能从21厘米的功率谱中得到的。一个这样的统计量是21厘米差异PDF，两点之间的21厘米亮度温度差异的概率分布函数，作为点之间距离的函数。从模拟中提取的21厘米差分PDF的指导下，我们进行了极大似然分析模拟观测数据，并分析了目前和未来的低频无线电阵列实验的能力，以估计的形状的21厘米差分PDF，并测量宇宙再电离的历史。我们发现，一年的数据与实验，如默奇森宽场阵列应该足以探测大尺度在中期到后期阶段的再电离，而第二代实验应该产生详细的测量范围广泛的尺度在大部分的再电离时代。
2012-09-25 astro-ph.CO
Probing Cosmic Reionization and Molecular Gas Growth with TIME
线强度测绘（LIM）通过测量所有星系在红移范围内的聚集线辐射，为探索宇宙结构提供了一种独特而有力的手段。该方法是补充传统的星系红移调查是基于对象和要求精致的点源灵敏度。电离碳层析成像测绘实验（TIME）将通过观测LIM区红移的[CII] 158 $μ$ m线（$6 \lesssim z \lesssim 9$）来测量宇宙再电离期间的恒星形成率（SFR）。《时代》杂志将通过观测$0.5 \lesssim z \lesssim 2$星系发出的旋转CO谱线，同时研究恒星形成高峰时期分子气体的丰度。我们提出的建模框架，预测的约束力量的时间上的一些观测，包括线光度函数，和自相关和互相关功率谱，包括协同作用与外部星系示踪剂。基于一个优化的调查策略和基准模型参数的现有观测信息，我们预测的物理量有关的再电离和星系演化的约束条件，如逃逸的电离光子在再电离过程中的分数，在高红移星系光度函数的暗端斜率，和宇宙中午的宇宙分子气体密度。我们讨论了这些约束如何能够促进我们对宇宙学星系演化的理解，从2021年开始，在两个不同的宇宙时代，以及如何在未来的实验阶段中改进它们。
2021-05-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Hubble/COS Observations of the Quasar HE 2347-4342: Probing the Epoch of He II Patchy Reionization at Redshifts z = 2.4-2.9
本文报道了用哈勃太空望远镜（HST）宇宙起源摄谱仪（COS）拍摄的高红移（z_em = 2.9）类星体HE 2347-4342的紫外光谱。G130 M（中等分辨率，1135-1440 A）和G140 L（低分辨率，1030-2000 A）光栅中的光谱在He II的303.78 A（Ly-alpha）线中在z = 2.39-2.87（G140 L）和z = 2.74-2.90（G130 M）之间表现出斑片状的耿-彼得森吸收。与COS，我们得到更好的光谱分辨率，更高的S/N，和更好地确定背景比以前的研究，与丰度分数x_HeII = 0.01的宇宙网丝的敏感性。COS的He II光学深度高于远紫外光谱探测器（FUSE），范围从tau_HeII < 0.02 to tau_HeII >5，平均光学深度恢复缓慢，在z < 2.7时tau < 2。He II/H I光学深度比在Delta z < 0.01的尺度上变化（2.4 < z < 2.73时eta = 10-100，2.75 < z < 2.89时eta = 5-500）（在z = 2.8时，共动径向距离为10.8 Mpc），在1135-1186 A之间有许多通量传输窗口。He II吸收区的能量范围为1186.26 A（z = 2.905），包括z_abs ~ z_QSO的吸收区和He II边缘…
2010-08-17 astro-ph.CO
Intensity mapping of post-reionization 21-cm signal and its cross-correlations as a probe of $f(R)$ gravity
我们建议从后再电离时代的红移HI 21厘米信号的强度映射作为宇宙学探测的$f(R)$引力。我们考虑了具有单参数$f_{,R0}$的$f(R)$重力模型的Hu-Sawicki类。重力的$f(R)$修正通过密度波动增长率的变化影响再电离后的$21$ -cm功率谱。我们发现，用SKA 1-Mid射电望远镜进行的射电干涉观测与星系弱透镜和$α$森林的自相关和互相关可以区分$f(R)$模型和$LCDM$宇宙学，其精度可以与其它$f(R)$引力探测器相媲美。
2022-10-16 astro-ph.CO gr-qc
Probing Early Phases of the Epoch of Reionization with the $\mathrm{kSZ}^{2}\times21\,\mathrm{cm}^{2}$ Cross-Correlation
Stellenbosch University（斯泰伦博斯大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；University of Groningen（格罗宁根大学）
本研究利用kSZ²×21cm²互相关统计量，在z≈9–16探测再电离纪元，该统计量对IGM热演化与电离结构敏感，预测SKA-Low与CMB-HD组合信噪比约5.89，为高红移热历史提供互补约束。
2026-10-05 astro-ph.CO
Probing Patchy Reionization with the Void Probability Function of Lyman-$α$ Emitters
我们探讨什么样的约束，全球电离氢分数的空概率函数（VPF）聚类可以给莱曼-阿尔法Galerkin在再电离时代（LAGER）的窄带调查作为一个功能的区域。中性氢对莱曼α发射的作用就像雾一样，测量莱曼$α$发射体（LAEs）的光度函数下降已被用来限制窄带巡天中的电离分数。然而，LAEs的聚集与光度函数的内在演化无关，并且可以为不同模型下的再电离提供额外的约束。VPF测量给定圆为空的可能性。它是一种体积平均聚类统计量，可跟踪高阶相关性的行为，其简单性为规划调查提供了有用的框架。利用\citet{Jensen2014}方法对不同电离量的星系际介质中LAEs的模拟，我们预测了LAGER成像的一个（301 × 150.5 × 30 Mpc $^3$）、四个（5.44 $\times 10^6$ Mpc $^3$）和八个（1.1 $\times 10^7$ $^3$）场中VPF的行为。我们研究的VPF在5和13弧分，对应的最小规模暗示的LAE密度和分离的二维VPF从随机的，和最大规模从8场15.5度$^2$ LAGER地区。我们发现，即使是一个单一的DECam领域的LAGER（2-3度$^2$）可以区分大多数中性与电离。此外，我们发现四个场可以区分30%、50%和95%的电离;八个场甚至可以区分30%、50%、73%和95%的电离。
2022-10-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
The status of 21cm interferometric experiments
再电离时代的干涉测量实验提供了测量空间模式中的功率的优点，其具有由多个独立的天空测量提供的增加的灵敏度。在这里，我们回顾了早期的工作，以衡量这个信号，目前的实验，和未来的机会，突出了一路走来，形成了研究领域和实验设计的经验教训。特别是，本章讨论了历史，进展，挑战和预测的探测和探索的21厘米亮度温度信号的空间结构的再电离时代使用干涉实验。我们讨论了GMRT、PAPER、LOFAR、MWA以及未来的HERA和SKA。
2019-09-27 astro-ph.CO astro-ph.IM
On the use of temporal filtering for mitigating galactic synchrotron calibration bias in 21 cm reionization observations
本文针对21厘米再电离观测中弥散银河辐射引起的校准偏差问题，提出利用漂移扫描可见度数据的时域滤波方法，并在HERA模拟实验中验证其可将虚假误差降低一个数量级以上，接近基准探测所需精度。
2023-04-05 astro-ph.CO
Probing the physics and history of cosmic reionization with the Sunyaev-Zel'dovich Effect
我们在这里研究一种替代技术来探测黑暗时代（DA）和再电离时代（EoR），该技术利用了CMB光谱的康普顿化，该光谱通过与21厘米辐射背景的出现有关的物理效应在此时代发生的修改。21厘米光子背景被存在于宇宙结构（如星系团、射电星系瓣和星系晕）大气中的热电子和非热电子逆康普顿散射，产生了一种特殊形式的Sunyaev-Zel'dovich效应（SZE），我们称之为SZE-21厘米。我们推导出的SZE-21厘米在广义相对论的方法，这是需要描述正确的光谱特征，这种天体物理效应。我们计算了星系团和射电星系叶中的热和非热SZE-21 cm的光谱特征，以及它们对DA和EoR期间发生的物理机制历史的依赖性。我们研究了如何SZE-21厘米的光谱形状可以用来建立在EoR期间和之前产生的平均21厘米光谱的全球功能，以及它如何取决于宇宙结构中的（热和非热）等离子体的性质。我们发现热SZE-21 cm和非热SZE-21 cm具有独特的光谱形状，可以研究EoR和DA的物理和历史。它的光谱取决于气体温度（对于热SZE-21 cm）和电子最小动量（对于非热SZE-21 cm）。对于温度范围为5至20 keV的团簇，在$ν\simgt 75-90$ MHz的频率范围内，SKA 1-low可以检测到全局SZE-21 cm信号（以$\sim 1000$小时为单位），并且在取决于背景模型和团簇温度的频率下，SKA 1或SKA…
2016-07-26 astro-ph.CO
Reionization and Beyond: detecting the peaks of the cosmological 21cm signal
宇宙学21厘米信号将成为早期宇宙最强大的探测器，第一代干涉仪旨在对再电离进行统计检测。当星系际介质被早期的X射线背景加热时，人们对再电离前时期的兴趣也越来越大。在这里，我们进行参数研究不同的晕质量托管星系，和他们的X射线生产效率。我们也将这些与热暗物质宇宙学的流行模型联系起来。对于每个参数组合，我们计算大尺度的信噪比（S/N）（k~0.1/Mpc）21 cm功率，用于再电离和X射线加热，使用几种仪器进行2000小时观测：128瓦Murchison宽场阵列（MWA 128 T），256瓦扩展（MWA 256 T），低频阵列（LOFAR），128元探测再电离时代精密阵列（PAPER）和第二代平方公里阵列（SKA）。我们表明，X射线加热和再电离在许多情况下是可比的可探测性。对于基准天体物理参数，MWA 128 T可能会探测到X射线加热，这要归功于其扩展的带通。当涉及到再电离时，MWA 128 T和PAPER也只能实现边缘检测，除非可以减轻更大规模的前景。另一方面，LOFAR应该检测到S/N > 10的再电离的合理模型。SKA将很容易地探测到X射线加热和再电离。
2014-04-05 astro-ph.CO
Probing the Reionization History and Bubble Sizes with JWST Lyman-$α$ Fraction Measurements
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Northwestern University（西北大学）
本研究利用JWST的Ly-α分数测量，结合THESAN模拟和半解析模型，约束再电离历史与电离泡尺寸，得出z~7-11处中性氢分数界限，验证了模型与观测的一致性。
2026-10-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Reconstructing patchy helium reionization using the cosmic microwave background and large-scale structure
本研究提出利用宇宙微波背景与大尺度结构巡天的联合信息矩阵分析，重建斑驳氦再电离导致的光深涨落，并指出近未来巡天能高显著性测量其红移与持续时间，同时强调氦再电离建模不确定性会影响氢再电离参数的测量精度。
2025-08-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing the high-z IGM with the hyperfine transition of $^3$He$^+$
$^3$ He $^+$在3.5 cm处的超精细跃迁被认为是高z IGM的探针，因为它提供了对气体中氦组分演化的独特见解，并且可能对来自中性氢的21 cm信号提供独立的约束。本文通过对恒星、X射线双星、吸积黑洞和激波加热的星际介质等源驱动的再电离辐射辐射转移的模拟，以及对一个高Z类星体的模拟，对信号进行了表征，并分析了其探测前景。我们发现，信号的峰值位于1-50 $μ$ K的范围内的两种环境，但在类星体周围，它总是在发射，在宇宙再电离的情况下，一个短暂的吸收期预计。由于HeII的演化是由恒星决定的，我们发现不可能区分由更高能量源驱动的再电离历史。另一方面，虽然明亮的类星体在21厘米处产生的信号与大量星系的信号非常相似，但它在3.5厘米处的信号非常特殊，可能是识别类星体存在的强大探测器。以SKA 1-mid为参考望远镜，分析了该信号的探测前景。我们发现，噪声功率谱占主导地位的信号的功率谱，虽然可以得到一个适度的S/N比时，波数箱宽度和调查量是足够大的。
2020-07-02 astro-ph.CO
Probing Interacting Dark Sectors with upcoming Post-Reionization and Galaxy Surveys
Indian Statistical Institute（印度统计研究所）；Jamia Millia Islamia（贾米亚米利亚伊斯兰大学）
利用未来21厘米强度映射、星系聚类和弱引力透镜巡天（SKA-mid和Euclid）的模拟数据，结合当前宇宙学观测，通过MCMC分析预测对相互作用暗能量与暗物质模型参数的约束，发现SKA2对相互作用强度的约束最强，Euclid精度与SKA1相当。
2026-06-23 astro-ph.CO gr-qc
Emission-Line Galaxies from the Hubble Space Telescope Probing Evolution and Reionization Spectroscopically (PEARS) Grism Survey. II: The Complete Sample
我们提出了一个全面的分析，探测演化和再电离光谱（PEARS）slitess棱镜光谱数据与高级相机的调查HST。PEARS涵盖了大天文台起源深度巡天（GOODS）南北两个领域，使其成为星系随机巡天的理想选择，以及各种辅助观测的可用性，以支持光谱结果。使用PEARS数据，我们能够识别红移量0< z<1.5的恒星形成星系。PEARS调查中的恒星形成区域是独立于宿主星系的。这种方法使我们能够检测到一个星系内的多个发射线区域（ELR）的存在。在PEARS样本的~906个星系中，已经发现了1162 Ha、[OIII]和/或[OII]发射线，其极限通量为~ 1 e-18 erg/s/cm ^2。ELR也与宿主星系的性质进行了比较，包括形态，光度和质量。从这个分析中，我们发现了三个关键的结果：1）计算的线光度显示了随着红移增加光度函数变平的证据; 2）恒星形成系统显示了扰动形态的证据，恒星形成主要发生在一个有效（半光）半径内。3）在z<0.5时，M * > 1 e9} Msun的成星星系数密度比0.5<z<0.9时的成星星系数密度减少了一个数量级，支持星系缩小的论点。
2013-06-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Impact of reionization history on constraining primordial gravitational waves in future all-sky cosmic microwave background experiments
本文研究了再电离历史不确定性对全天CMB偏振实验限制原初引力波的影响，发现利用大尺度E模功率谱可排除导致偏差的再电离场景，从而确保PGW限制的稳健性。
2024-12-25 astro-ph.CO
