Probing Cosmological Reionization through Radio-interferometric Observations of Neutral Hydrogen
再电离时代是宇宙演化史上最鲜为人知的篇章之一。本论文研究了利用HI 21-cm图揭示宇宙再电离历史的两种主要方法，其中讨论最多的方法是研究HI 21-cm再电离的全局统计性质。我们开发了计算多频角功率谱（MAPS）的形式，并将HI信号的统计量量化为角多极l和频率间隔Δ v的联合函数。我们采用了一个简单的模型HI分布，其中包括斑片状再电离，并使用它来研究电离气泡的MAPS签名。我们还研究了前景减法的含义。论文的一个主要部分探讨了在21厘米的地图中检测单个源周围电离气泡的可能性。我们提出了一种基于可见性的匹配滤波器技术，以最佳地结合来自电离气泡的信号，并最大限度地减少噪声和前景的贡献。形式主义作出明确的预测的能力，检测电离泡或最终排除其存在的无线电地图。给出了GMRT和MWA的结果。利用模拟的HI图，我们分析了泡外HI起伏对其探测能力的影响。各种其他问题，如（i）气泡大小的确定（ii）盲目搜索气泡，（iii）最佳红移气泡检测也进行了讨论。
2009-06-03 astro-ph.CO
Contribution to the 2022 Cosmology session of the 56th Rencontres de Moriond: Reionization constraints from HERA 21cm power spectrum limits
我介绍了我们对HERA射电干涉仪21 cm功率谱上限的分析，发表在HERA Collaboration et al. 2022。我们使用最近的限制，以约束再电离和IGM和星系在早期宇宙的属性。我特别关注除了CMB（例如由早期星系产生的）之外的无线电背景的可能性，它可以导致更强的21厘米信号，因此更容易约束。我展示了HERA观测对这些模型和IGM的限制，以及如何与无线电和X射线背景的现有限制进行比较。
2022-03-23 astro-ph.CO
Detectability of 21-cm Power Spectra from the Epoch of Reionization using Modern Radio Telescopes
K. N. Toosi University of Technology（K.N.托伊西理工大学）；University of Massachusetts Dartmouth（马萨诸塞大学达特茅斯分校）
本研究利用HERA、MWA、GMRT、LOFAR四个射电天文台，结合21SSD模拟的45个模型，探究再电离时期21厘米功率谱的探测灵敏度，以约束该时期的天体物理模型。
2026-10-14 astro-ph.CO
What it takes to measure Reionization with Fast Radio Bursts
快速射电暴（FRB）是近年来发现的河外射电瞬变现象，是一种新型的宇宙学探测器。我们展示了如何突发的色散测量可以独立于模型探测氢再电离的历史。使用FlexKnot自由形式参数化来重建再电离历史，我们预测CMB光学深度的精度约束为11%，再电离中点的精度约束为4%，这将通过100个来自红移z>5的FRB来实现。
2022-03-23 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio Recombination Line Contamination in Post-Reionization 21 cm Intensity Mapping
University of Washington（华盛顿大学）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
该研究探究再电离后21厘米强度测绘中的射电复合线污染，建立形式体系估算污染并预测红移下的功率谱污染，发现碳RRL贡献次要，污染振荡不会显著影响BAO的百分精度宇宙学测量。
2026-07-30 astro-ph.CO
All-sky signals from recombination to reionization with the SKA
宇宙氢含量的宇宙演化，通过重组和再电离的结束，预计将被揭示为微妙的光谱特征，在统一的河外宇宙射电背景。中性氢21厘米自旋翻转跃迁激发温度的红移演化表现为相对于宇宙微波背景的红移发射和吸收。从宇宙黎明和时代的再电离的光谱迹线的精确签名是依赖于恒星和早期星系的第一束缚系统的光谱辐射率，丰度和分布，其中支配的自旋翻转水平人口的演变。当自旋温度偏离周围遗迹宇宙微波背景的温度时，从这些历元红移21厘米，导致在40-200 MHz范围内的全天空光谱结构，几乎完全在SKA低波段内。气体演化的另一个光谱结构是氢和氦复合时期的红移复合线;这一事件产生的弱全天光谱结构最好在SKA-mid的350-3050 MHz波段的上端检测到。SKA干涉仪元件的总功率谱形成了这些来自复合和再电离的微弱信号的测量集;元件间干涉仪vibrations形成了校准集。面临的挑战是在精密偏振校准的元素光谱响应和解决添加剂和不必要的混淆泄漏天空角结构模式到光谱模式。在这里，我们讨论的观测方法和设计要求，使这些全天空SKA测量的宇宙演化的氢。
2015-01-18 astro-ph.CO astro-ph.IM
Detecting Helium Reionization with Fast Radio Bursts
快速射电暴（FRB）探测宇宙中沿传播路径的电子密度，使得高红移FRB对氦再电离时期敏感。我们分析的信号噪声与检测的幅度的再电离，它的红移，为未来FRB调查样本的各种情况下，评估调查的特点，包括总数，红移分布，峰值红移，红移深度，和数量以上的再电离红移，以及依赖于再电离红移。我们考虑到分散的色散措施，由于一个不均匀的星系际介质（IGM）和不确定性的FRB主机和环境的色散措施，以及宇宙学。对于未来的调查与500 FRB延伸到$z=5$，突然再电离，氦再电离的检测可以接近$5σ$水平和再电离红移被确定为$σ(z_r)\approx0.24$在一个乐观的情况下，或$2σ$和$σ(z_r)\approx0.34$考虑进一步的不确定性IGM分数演变和红移的不确定性。
2020-05-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
Fast Radio Burst Dispersion Measure Distribution as a Probe of Helium Reionization
快速射电暴（FRB）的发现正在迅速发生，预计即将进行的调查将发现数千个。FRB观测到的色散测度（DM）包含了从发射红移到今天宇宙距离和宇宙电离状态的重要信息。而不是考虑DM-红移关系，我们调查的色散措施的分布的统计系综。我们探索使用这种丰富的信息，有和没有红移的信息，探测氦再电离。通过对FRB巡天样本的蒙特卡罗模拟，我们研究了不同的源红移分布、宿主星系模型、突然再电离与逐渐再电离以及与宇宙学参数的协方差对氦再电离性质的影响。我们发现，一个注量有限的调查与10 $^4$ FRB可以区分不同的氦再电离历史在$\sim6σ$使用DM分布的爆发，没有红移信息（和$\sim10σ$与红移）。
2020-10-27 astro-ph.CO astro-ph.HE
Distinguishing models of reionization using future radio observations of 21-cm 1-point statistics
我们探讨再电离拓扑结构对21厘米统计的影响。提出了四种再电离模型，分别模拟了过密区域周围的大电离泡（21 CMFAST/ global-inside- out）、过密区域内的小电离泡（local-inside-out）、欠密区域周围的大电离泡（global-outside-in）和欠密区域周围的小电离泡（local-outside-in）。我们发现，第一代仪器可能很难单独使用功率谱的形状来区分全球模型。考虑的所有工具都能够打破这种退化与方差，这是更高的由外向内的模型。全球模型也可以区分在小尺度上从一个提升功率谱从外到内模型中的密度和中性分数场之间的正相关。负偏度被发现是独特的由内而外的模型，我们发现，前SKA仪器可以检测到这个功能的地图平滑，以减少噪声误差。的早期，中期和后期阶段的再电离印记签名的亮度-温度的时刻，我们研究他们的模型依赖性，并找到前SKA仪器能够利用这些时间限制在平滑的地图。的尺寸偏斜度的介绍，并示出具有较强的签名的早期和中期阶段的时间，如果由内而外的情况是正确的。
2014-08-14 astro-ph.CO
Constraints on the Optical Depth to Reionization from Balloon-Borne CMB Measurements
我们评估的不确定性与气球携带的实验，名义上称为头勘测者（$τS$），可以测量光学深度的再电离$σ(τ)$与给定的现实约束的仪器噪声和前景的排放。使用$τS$基准设计与6个频段之间的150和380 GHz的白色和均匀的地图噪声的7 $μ$ K弧分，可实现与一个单一的中纬度飞行，并包括普朗克的30和44 GHz的数据，我们评估的误差$σ(τ)$获得与三个前景模型和作为一个功能的天空分数$f_{\rm sky}$之间的40%和54%。我们使用参数和盲前景分离技术进行分析。我们比较了$σ(τ)$值与那些获得的低频和高频版本的实验称为$τS$ -LF和$τS$ -HF，只有四个和多达八个频带，频率覆盖范围更窄和更宽，分别。我们发现，$τS$的最低约束是$σ(τ)=0.0034$，获得的前景模型之一，$f_{\rm sky}$ = 54%。对于较小的天空部分，$σ(τ)$较大，在某些情况下大于2倍，其中$τS$ -lf，或作为前景模型的函数。$τS$ -hf配置不会导致明显更严格的约束。排除的30和44 GHz的数据，提供有关同步辐射的信息，导致显着的$τ$错误估计。在保持$f_{\rm sky}$ =40%的同时，将噪声降低10倍，得到$σ(τ) =0.0031$。结合来自DESI的$σ(τ) =0.0034$、BAO数据和来自CMB-S3/S4实验的未来CMB B模式透镜数据可以给出$σ(…
2022-11-22 astro-ph.CO
Simulations of Galactic polarized synchrotron emission for Epoch of Reionization observations
红移宇宙学$21$ ~cm线信号的检测需要去除银河系和河外前景发射，这是在天空中的任何地方明亮的数量级。目前使用的前景清洁方法在去除光谱平滑成分方面是有效的。然而，它们在光谱不平滑的污染物中挣扎，因此，这可能是最危险的污染物。这方面的一个例子是偏振同步辐射，这是法拉第旋转的星际介质和泄漏到总强度由于仪器的缺陷。在这项工作中，我们提出了新的全天空模拟这种偏振同步辐射在$50-200$ ~MHz的范围内，从所观察到的特性，在低频率的扩散偏振发射。公开提供模拟偏振图，旨在提供更真实的模板来模拟仪器泄漏的影响和前景分离技术的有效性。
2018-02-08 astro-ph.CO
Detection of Signals from Cosmic Reionization using Radio Interferometric Signal Processing
HI 21厘米跃迁线的观测有望成为探索宇宙暗时代和再电离时代的重要工具。检测该信号的挑战之一是前景源去除的准确性。本文研究了河外点源污染以及如何精确地去除亮源（$\gtrsim 1$ ~Jy）以达到期望的RMS噪声并能够探测到21 cm的跃迁线。在这里，我们考虑的位置和通量误差的全球天空模型，这些明亮的来源，以及频率无关的残余校准误差。合成波束是这里包括的唯一频率相关项。这项工作确定的校准和源删除计划的准确性水平，并提出了约束条件，为即将到来的低频阵列，如MWA，纸等宇宙再电离数据还原方案的设计，我们表明，为了检测再电离信号的明亮的源需要从数据集删除的位置精度为$\sim 0.1$弧秒。我们的研究结果还表明，有效的前景源去除策略只能容忍一个频率无关的天线为基础的平均残留校准误差$\lesssim 0.2 %$的幅度或$\lesssim 0.2$度的相位，如果他们是恒定的每一天的观测（6小时）。在未来的论文中，我们将这种分析扩展到功率谱域，还包括频率相关的校准误差和方向相关的错误（电离层，初级束等）。
2009-08-18 astro-ph.CO
Constraining the Epoch of Reionization With Highly Dispersed Fast Radio Bursts
星系际介质（IGM）中的氢被电离的时期，被称为再电离时期（EoR）仍然知之甚少。EoR的时间和持续时间预计将由基本的天体物理学决定。此外，大多数再电离模型预测的密度和电离场之间的相关性。在这里，我们考虑使用高红移快速射电暴（FRB）的平均色散测度（DM）作为一个潜在的天体物理和EoR形态的探针。要做到这一点，我们预测观测的情况下，通过建立模拟数据集的红移之间的非重复FRB $8\leq z \leq 10$。假设所有的FRB都有伴随的光谱红移测量。我们发现，在上述窄红移范围内，100个高红移FRB的样品可以在$68\%$可信度下排除不相关再电离，而较大的样品，$\geq 10^4$ FRB，可以在$95\%$可信度下排除不相关再电离。我们还发现100个高红移FRB可以排除宇宙在$z = 10$完全中性的情况，具有$68\%$可信度。此外，对于$\geq 10^5$ FRB，我们可以将再电离的持续时间$Δz$（平均电离分数0.25至0.75之间的持续时间）限制为$Δz = 2.0^{+0.5}_{-0.4}$，并将再电离的中点限制为$95\%$可信度下的$z = 7.8^{+0.4}_{-0.2}$。
2021-03-04 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
Constraining the era of helium reionization using fast radio bursts
大约十年前快速射电暴（FRB）的发现为探测星系际介质（IGM）的电离历史开辟了新的可能性。在本文中，我们研究使用FRB跟踪时代的HeII再电离，使用模拟其色散措施。我们的模型色散测量贡献银河系，IGM（均匀和不均匀）和一个可能的宿主星系的红移和恒星形成率的函数。我们估计的FRB的数量需要区分的宇宙模型中，氦再电离发生在z = 3的模型中，它发生在z = 6，使用2样本Kolmogorov-Smirnoff测试。我们发现，如果IGM是均匀的，则需要>1100个FRB，并且在非均匀模型中，FRB脉冲穿过星系晕适度地增加FRB的数量，达到>1600个。我们还发现，为了区分在z = 3或z = 3.5处发生的再电离，在3 < z < 5的范围内需要约5700个FRB。
2019-02-19 astro-ph.CO astro-ph.HE
What it Takes to Measure Reionization with Fast Radio Bursts
快速射电暴（FRB）是银河系外的射电瞬变现象，其信号的色散与距离有关，因此可以用作宇宙学探测。在这篇文章中，我们，第一次，应用模型无关的方法来测量再电离从合成FRB数据假设这些信号被检测到超过红移5。这种方法使我们能够约束的完整形状的再电离的历史，以及CMB的光学深度$τ$，同时避免了常用的基于模型的技术的问题。来自红移5-15的100个局部FRB可以将CMB光学深度限制在11%以内（在68%的置信水平下），再电离的中点限制在4%以内，超过了当前最先进的CMB边界和类星体的限制。由于在较低的红移下，预期的FRB数量较多，因此$τ$约束是不对称的（+14%，-7%），提供了更强的下限。最后，我们表明，从FRB的再电离的独立约束将改善其他宇宙学参数的限制，如原始波动的功率谱的振幅。
2022-05-18 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Asking Fast Radio Bursts for More than Reionization History
The Open University of Israel（以色列开放大学）；University of Nevada Las Vegas（内华达大学拉斯维加斯分校）；Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（加尔各答科学教育与研究印度研究所）；The George Washington University（乔治华盛顿大学）；University of Groningen（格罗宁根大学）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
本文提出利用快速射电暴色散量的方差探测再电离历史，发现方差编码了电离气泡大小与再电离持续时间信息，并通过模拟验证了其有效性。
2025-10-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
Subtraction of Bright Point Sources from Synthesis Images of the Epoch of Reionization
与河外活动星系核和射电星系相关的亮点源是低频射电实验的重要前景，这些实验旨在探测再电离时期中性氢的红移21厘米发射。合成波束的频率依赖性意味着这些源的旁瓣将作为观察频率的函数在视场上移动，因此使视线前景减法技术受挫。我们描述了一种方法，用于减去这些点源从脏地图所产生的仪器，如MWA。该技术结合了匹配滤波器与迭代质心方案，在漫射背景下定位和表征点源。模拟结果表明，该技术可使EOR图的动态范围提高2-3个数量级。
2010-07-14 astro-ph.CO
Predictions for the diffuse cosmic dipole at radio frequencies from reionization imprints
宇宙学再电离可以在无线电中通过由红移的21厘米线提供的层析视图和由扩散自由-自由发射进行的集成信息进行研究，耦合到康普顿化失真，在更高的频率相关。目前的预测涵盖了广泛的可能性，而最近的EDGES观测与标准模型不一致，如果得到证实，则需要非标准的物理过程和/或早期的河外源人口，在高红移时产生显著的背景，这几乎与ARCADE 2声称的低频时CMB绝对温度显著过量一致。这些特征可以在全球信号和波动中观察到，从非常大到小的角尺度。观测者相对于静止参考系的特殊运动在各种可观测的量中产生增强效应，在低多极子中尤其是在偶极子中显著，其频谱行为取决于射电发射光谱。我们提出了一个新的调查在射频，旨在预测的印记预期在红移21厘米线信号和扩散自由自由发射加上康普顿失真的几个模型。此外，我们认为相同类型的信号，但预期从宇宙学无线电背景确定的偏移为21厘米线。研究了这些信号的组合及其在各种频率范围内的相关性。这种方法，连接的反射率和各向异性分析，可以应用于广泛的天空覆盖调查，以及天空补丁集。它仅依靠频率间和相对数据校准的质量，原则上不需要精确的绝对校准，这是当前和未来无线电干涉测量设施的一个关键点。
2019-09-17 astro-ph.CO
On the peculiar momentum of baryons after Reionization
电离重子的特殊运动通过动力学Sunyaev-Zel'dovich效应（kSZ）在CMB中引入温度各向异性。本文给出了再电离过程中和再电离后宇宙中重子kSZ动量引入的温度各向异性角功率谱的全天计算。为了研究尚未发现的失踪重子的整体流，我们分别讨论了IGM中所有重子和位于星系团和星系团等坍缩结构中的重子的贡献。在第一种情况下，我们的方法提供了一个完整的，所有的天空计算的kSZ在二阶宇宙学扰动理论（也被称为Ostriker-Vishniac效应，OV）。OV的大部分功率是在再电离过程中产生的，虽然它在低红移时有一个不可忽略的尾巴，当大部分的kSZ特殊动量的晕（集群+组）人口出现。如果气体外晕与集群的理论预测，然后失踪的重子的整体流量的签名应恢复未来的CMB数据集的互相关分析与kSZ估计在星系团。对于ACT或SPT类型的CMB实验，高于$2\times 10^{14} h^{-1}M_{\odot}$的所有集群的所有天空kSZ估计应提供具有$\sim 10$的信噪比（S/N）的{ \it暗}流的检测，（S/N $\sim 2.5-5$用于2，000 - 10，000平方度）。利用大尺度结构调查数据改进kSZ估计值，应能使大量流动的理论预测与观测结果更深入地对抗。未来CMB和光学数据的结合应该能揭示附近迄今未被探测到的扩散重子的暗流。
2009-03-16 astro-ph.CO
Forecasts for Helium Reionization Detection with Fast Radio Bursts in the Era of Square Kilometre Array
本文基于SKA第二阶段一年观测的百万级模拟快速射电暴数据，首次定量预测He II再电离探测信噪比可达32-50σ，红移不确定度约0.022-0.031，证明SKA时代FRB对约束He II再电离时期具有显著潜力。
2024-10-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraining the state of the intergalactic medium during the Epoch of Reionization using MWA 21-cm signal observations
默奇森宽场阵列（MWA）团队在$z \approx 6.5-8.7$范围内的六个红移处推导出了21厘米信号球平均功率谱的新上限。我们使用这些上限和一个贝叶斯推断框架，以获得银河系际介质（IGM）的电离和热状态的约束，以及一个可能的额外的无线电背景的强度。如果不存在额外的无线电背景，我们没有发现对$z\gtrsim 7.8$的IGM的状态的任何约束。在这样一个射电背景下，在红移$\gtrsim 6.5 $上的不利模型的95%可信区间对应于电离区体积平均分数低于0.6和平均气体温度为$\lesssim 10^3$ K的IGM。在这些模型中，加热区域的特征在于温度大于无线电背景的温度，并且具有特征尺寸$\lesssim 10$ $h^{-1}$ Mpc和$\lesssim 30$ $h^{-1}$ Mpc的半高宽（FWHM）的分布。在相同的可信区间范围内，我们排除了在1.42 GHz的CMB的至少$0.008\%$的额外无线电背景。
2021-03-12 astro-ph.CO
Intensity mapping from the sky: synergizing the joint potential of [OIII] and [CII] surveys at reionization
我们预测未来一代实验的能力，以检测精细结构线的碳和氧离子，[CII]和[OIII]的强度映射（IM）从再电离时代（$z \sim 6-8$）。结合最新的经验推导的约束条件，将[OIII]线的亮度与周围恒星形成率联系起来，并将其与先前推导的晕中[CII]丰度的估计值结合使用，我们预测了预期的自相关IM信号将使用基于弗雷德杨亚毫米望远镜（FYST）和球载设施的新实验进行观察，在$z \sim 5.3 - 7$上进行低温大孔径强度测绘（EXCLAIM）的实验。我们描述了如何在未来的地面和气球为基础的调查的改进将使一个互相关信号被检测在$\sim$ 10 - 30 $σ$超过$z \sim 5.3 - 7$。最后，我们提出了一个基于空间的任务，目标是[OIII] 88和52 $μ$ m线以及[CII] 158 $μ$ m线，配置为提高互相关测量的信噪比。我们发现，这样的配置可以实现一个高的意义检测（数百$σ$）在自动和互相关模式。
2022-07-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
The 21-cm Line as a Probe of Reionization
结构形成和再电离的早期阶段的最令人兴奋的探针之一是中性氢的自旋翻转线，其静止波长为21厘米。本章介绍了这种跃迁的物理学和它所依赖的天体物理学参数，包括讨论渗透到星系际介质中的辐射场，这些辐射场决定了这种跃迁的亮度。我们描述的21厘米背景的演变中的临界点，并专注于天空平均亮度和功率谱作为代表性的测量。最后，我们将讨论观测结果及其在不久的将来面临的挑战。
2015-11-03 astro-ph.CO
Statistical Detection of IGM Structures during Cosmic Reionization using Absorption of the Redshifted 21 cm line by HI against Compact Background Radio Sources
在宇宙再电离过程中，通过吸收（21厘米森林）对背景辐射探测星系际介质（IGM）中的中性氢结构被认为是独立的和补充的三维层析成像和功率谱技术。这种吸收的直接检测需要在高红移（$z\gtrsim 8$）下非常明亮（$\gtrsim 10$ ~ 100 mJ y）的背景源，这显然是罕见的;非常长的积分时间;或者非常高灵敏度的仪器。这激发了沿着狭窄的视线但具有较暗背景物体（$\sim 1$ -10 mJy）的统计一维（1D）功率谱方法，这些背景物体在高红移下可能更丰富和重要。1D功率谱降低了宇宙方差，提高了灵敏度，特别是在小空间尺度上。使用标准的辐射转移和基准模型的仪器，背景源，在宇宙再电离过程中的IGM结构的演变，沿选定的窄方向的一维功率谱的潜力进行了研究，对热噪声和彩色合成点扩散函数（PSF）响应的不确定性。高红移背景源的数量，望远镜的灵敏度，和PSF质量的最低要求估计的范围内的仪器，背景源，和再电离模型参数。在较高的红移下，一维功率谱本质上更强。一个$\sim 1000$ hr的观测活动，目标是$\sim 100$狭窄的视线，以无线电微弱，高红移背景对象与现代射电望远镜，特别是平方公里阵列，可以检测的一维功率谱的空间尺度和红移的范围，并可能区分宇宙再电离的模型。
2020-08-07 astro-ph.CO astro-ph.IM
Quantifying Excess Power from Radio Frequency Interference in Epoch of Reionization Measurements
我们量化的影响，射频干扰（RFI）测量的21厘米功率谱在再电离时代（EoR）。具体来说，我们研究了RFI源发射的频率结构如何在高阶波模式中产生污染，这比平滑频谱前景源更成问题。使用一个相对乐观的EoR模型，我们发现，即使是一个单一的相对暗淡的RFI源可以压倒模式$0.1 \text{ }h\text{ Mpc}^{-1} < k < 2 \text{ }h\text{ Mpc}^{-1}$的$\sim10\text{ mK}^2$的EoR功率谱信号。如果最终功率谱积分中的总表观RFI通量密度保持在1 mJy以下，则在没有其他系统性污染物且误差容限高达10%的情况下，对于模式$k < 0.9\text{ }h\text{ Mpc}^{-1}$，应该可以检测到类似于该乐观模型的EoR信号。更悲观的模型将更具限制性。这些结果强调了用于搜索EoR的望远镜需要高效的RFI缓解策略。
2020-08-11 astro-ph.CO astro-ph.IM
Dipole of the Epoch of Reionization 21-cm signal
太阳系相对于宇宙静止坐标系的运动将再电离时期21厘米信号的振幅调制成偶极子。该偶极子具有特征频率依赖性，该特征频率依赖性由偶极子信号的频率导数支配。我们认为，虽然信号是由$\sim100$的一个因素较弱，在测量偶极子有显着的好处。最重要的是，宇宙速度矢量的方向可以从宇宙微波背景中精确地得知，并且与调制前景微波背景的星系速度矢量不一致。此外，一个旨在测量偶极子的实验可以依赖于天空的差分补丁，而不是进行绝对信号测量，这有助于产生一些系统效应。
2017-03-26 astro-ph.CO
Imprints of quasar duty cycle on the 21cm signal from the Epoch of Reionization
类星体主要通过它们的电离紫外线和X射线辐射对来自再电离时期（EoR）的21厘米信号做出贡献。然而，它们的无线电连续谱和莱曼波段发射也会调节其直接环境中的21厘米信号，可能会留下其占空比的印记。我们开发了一个模型的无线电和紫外光度函数的类星体从EoR，并限制它使用最近的观测。我们的模型与Banados等人2017年的z~7.5类星体一致，并且还预测只有少数类星体适合天空中21厘米森林观测（10 mJy）。我们展示了一个新的效果对CMB观察到的21厘米信号：无线电大声类星体可以留下的印记，其占空比的21厘米层析成像。我们将这种效应应用于宇宙学模拟，并得出结论，在SKA视场中，典型的射电大声类星体的影响很可能可以忽略不计。对于1- 10 mJy类星体，这种效应更强，但在SKA分辨率下几乎观察不到。然后我们研究了类星体的Ly-alpha到Ly-beta辐射对Wouthuisen场耦合的贡献。类星体在21厘米功率谱上的集体效应大于低k时的热噪声，尽管没有特征。然而，在SKA视野中最明亮的类星体周围的独特图案可以在断层扫描中观察到，编码其占空比的持续时间。在典型的SKA浅层勘测中，对于最亮的类星体来说，这种图案具有很高的信噪比。
2018-02-16 astro-ph.CO
A Map of Diffuse Radio Emission at 182 MHz to Enhance Epoch of Reionization Observations in the Southern Hemisphere
我们提出了一个宽带地图的偏振漫发射在167-198 MHz的Murchison宽场阵列（MWA）的数据开发。该地图的目的是提高能见度模拟和精度校准21厘米的再电离时代（EoR）的实验。它占地面积很大--11，000平方英尺。°的- 在所有四个斯托克斯参数的南半球天空，并捕捉1至9度的角度尺度上的发射。带平均扩散结构主要是非极化的，但在RA = 0 h附近具有显著的线极化结构。我们通过将其与GLEAM目录相结合并模拟MWA的观测来评估地图的准确性，证明短基线（6.1-50波长）的准确性现在接近通常用于EoR校准的较长基线的准确性。我们讨论了如何使用地图的可见性仿真的各种干涉阵列。该地图有可能提高校准精度的实验，如氢时代的再电离阵列（HERA）和即将到来的平方公里阵列（SKA）以及MWA。
2021-11-15 astro-ph.CO astro-ph.IM
A Full Treatment of Peculiar Velocities on the Reionization Light Cone
要精确模拟再电离时期的21厘米信号，需要根据天体物理学和宇宙学参数的值，以特定频率生成地图。产生21厘米辐射的氢原子的特殊速度导致观察到的21厘米辐射频率的偏移，并改变信号本身的振幅。这不是我们可以消除的影响，而是需要准确建模，以确保我们从观察中推断出正确的物理参数。我们描述的21厘米信号的失真的完整计算，并提出了一个新的代码，集成了21厘米的强度沿视线为每个单独的光锥像素，以充分捕捉多个红移的强度贡献。这种算法自然处理标准方法中发现的典型发散，允许大的光学深度和21厘米的吸收事件在高红移。我们发现，新方法在天空中最大尺度上的功率降低了60%，在天空中最小尺度上增加了80%以上。我们发现，光锥的新实现导致亮温分布中亮温的尾部较长，这是由于成功地规避了先前必须实现以避免亮温发散的上限。我们的结论是，这种光锥像素的演变的全面治疗可以是一个重要的影响。
2020-07-21 astro-ph.CO
SARAS: a precision system for measurement of the Cosmic Radio Background and signatures from the Epoch of Reionization
SARAS是一个相关光谱仪，用于精确测量宇宙射电背景和天空光谱中长波长的微弱特征，这些特征是由再电离时期气体红移21厘米产生的。SARAS在87.5-175 MHz的倍频程频带内工作。我们在这里提出的系统设计论证了一个复杂的相关光谱仪的概念。SARAS设计概念提供了天线温度和内部基准端接温度之间的差分测量，切换系统状态下的测量允许消除来自大部分信号流路径（包括数字光谱仪）的附加污染物。开关噪声注入方案提供绝对频谱校准。此外，我们认为一个电小的频率无关的天线吸收地面。各种关键的设计功能，帮助避免系统学和提供校准产品的参数化的其他不可避免的系统描述和讨论的理由。分析了信号流和处理过程，并计算了天线、参考端和放大器对噪声温度的响应。分析中考虑了由内反射引起的多径传播，其中包括一系列谐波内反射。我们认为，SARAS的设计理念是有利于精确测量的绝对宇宙射电背景谱，因此，这里提出的设计特点和分析方法，预计将作为一个基础，为测量的背景天空中的多种功能，在长波长，这可能会出现在黑暗时代和随后的再电离时代的事件量身定制的实现。
2013-04-10 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
HI as a Probe of the Large Scale Structure in the Post-Reionization Universe: Visibility Correlations and Prospects for Detection
在后再电离时代的HI分布的模拟地图被用来研究与现有的和即将到来的射电望远镜检测的前景。我们认为，在红移辐射的超精细过渡与1420 MHz的静止帧频率的检测。讨论了利用可见度相关性进行统计检测的可能性。我们表明，MWA（默奇森宽场阵列）和GMRT（巨型米波射电望远镜）可以潜在地检测信号的HI分布在高红移。MWA可以探测到大角度尺度下的可见度相关，在后再电离时代，它可以探测到所有的红移。GMRT可以在较低的红移下探测到可见度相关，特别是在z = 1.3的巡天有很强的情况。我们还讨论了使用GMRT直接检测HI分布中罕见峰的前景。我们表明，直接检测应该是可能的积分时间是可比的，甚至小于，统计检测所需的时间。具体地，可以通过测量可见度相关性来进行HI分布的统计检测，并且可以在少于1000小时的观测中使用GMRT来直接检测HI分布中的罕见峰值。
2010-04-28 astro-ph.CO
Machine Learning Applied to the Reionization History of the Universe in the 21 cm Signal
再电离时代（EoR）的特点是第一个发光源和星系际介质（IGM）的低密度气体之间的丰富相互作用，来自这些来源的光子覆盖了IGM。目前，对与EoR相关的关键观测量的观测限制很少，例如再电离的中点和持续时间。虽然下一代射电干涉仪（如氢时代再电离阵列（HERA）和平方公里阵列（SKA））即将对21厘米功率谱进行的观测预计将很容易提供关于再电离中点的信息，但仅从功率谱中提取持续时间是一个更困难的命题。作为提取再电离信息的另一种方法，我们提出了卷积神经网络（CNN）的再电离图像的应用。这些图像在天空平面上是二维的，并在一系列红移值处提取，以生成“图像立方体”，这些图像立方体在质量上与HERA和SKA将在不久的将来生成的图像立方体相似。此外，我们还考虑了来自银河系的明亮前景信号对干涉仪图像立方体的影响，但不包括观测引起的噪声。我们表明，我们能够使用CNN将再电离$Δ$ z的持续时间恢复到5%以内，假设再电离的中点已经相对较好地受到约束。这些结果对于估算$τ$，即宇宙微波背景的光学厚度，具有令人兴奋的影响，它可以帮助约束其他宇宙学参数。
2019-08-05 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
Detecting the signature of helium reionization through 3HeII 3.46cm line-intensity mapping
Heidelberg University（海德堡大学）；Universität Bonn, Argelander-Institut für Astronomie（波恩大学阿根兰德天文学研究所）；SISSA, International School for Advanced Studies（国际高等研究院）；Università di Trieste（的里雅斯特大学）；IFPU, Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基础物理研究所）；Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（东京大学 Kavli 宇宙粒子与天体物理学研究所）；Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM（艾克斯-马赛大学）；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）
研究通过3.46厘米线强度测绘探测氦再电离特征，评估其在不同射电巡天中的可探测性及对再电离时间的约束能力。
2025-11-21 astro-ph.CO
A Comprehensive Bayesian re-analysis of the SARAS2 data from the Epoch of Reionization
我们提出了一个贝叶斯重新分析的天空平均21厘米的实验数据SARAS 2使用嵌套采样实现polychord，光谱平滑前景建模实现maxsmooth，详细的系统建模和快速信号仿真与globalemu。我们的分析不同于以往的SARAS 2数据分析，通过使用一个完整的贝叶斯框架和单独的建模的前景和非光滑的系统。我们使用最新的信号模型，包括莱曼- $α$和CMB加热参数的天体物理参数，如恒星形成效率，X射线加热效率，最小维里圆速度的恒星形成星系，CMB光学厚度和X射线光谱能量分布的低能截止。我们认为模型与多余的无线电背景以上的CMB产生通过无线电发射从早期星系和参数化的无线电生产效率。一个非平滑的系统被识别和建模为一个频率阻尼正弦波引入的电子和独立的天空。后者由天线的总效率调制，并且由数据略微有利。我们考虑三种不同的模型的数据中的噪声。SARAS 2对单个天体物理参数的约束非常弱，但我们确定了不利信号的类别。我们弱不赞成标准的天体物理模型与高莱曼- $α$通量和弱加热，更有信心地不赞成异国情调的模型与高莱曼- $α$通量，低X射线效率和高射电产生效率的早期星系。
2022-05-20 astro-ph.CO
Detecting the redshifted 21cm forest during reionization
21厘米森林--高红移射电源光谱中的HI吸收特征--可能在再电离时期提供一个独特的探测大部分中性星系际介质（IGM）的方法。我们目前的模拟21厘米的森林由于大尺度结构的再电离时代的IGM，包括处方的X射线加热和渗透的光电离气泡。我们表明，如果检测到未来的仪器，如平方公里阵列（SKA），21厘米的森林可以提供一个显着的限制IGM的热历史。通过考虑在21 cm吸收开始时信号方差的突然增加，将有助于检测。如果无线电前景和本征源谱被很好地理解，在宽带宽上的通量衰减也可以改善检测前景。我们的分析占窄吸收线的可能性，从干预密集的区域，但是，与以前的研究不同，我们的结果不依赖于它们的属性。假设X射线加热对应于当地的恒星星族，我们估计，在不到一年的观测时间内，SKA可以对$z \sim 9$的天鹅座A型源进行21厘米吸收的统计学显著检测，而不是近十年的详细森林特征的显著检测。我们讨论了由于背景源丰度和21厘米吸收信号强度的不确定性而带来的观测挑战。
2011-10-25 astro-ph.CO
A forecast of the sensitivity on the measurement of the optical depth to reionization with the GroundBIRD experiment
本文预测了GroundBIRD地面实验在泰德天文台测量再电离光深的灵敏度，通过模拟145和220 GHz偏振图并进行基于像素的似然拟合，得到σ_τ=0.030，结合QUIJOTE数据后提升至0.012。
2021-05-10 astro-ph.CO hep-ex
A Method to Extract the Angular Power Spectrum of the Epoch of Reionization from Low-Frequency Radio Interferometers
来自再电离时期（EoR）的中性氢的红移21厘米信号非常微弱，因此预计第一代低频无线电干涉仪的首次检测是统计性的。本文提出了一种从可见度相关系数p_{ij}（u，v）中提取EoR角功率谱的方法，以代替传统算法中直接由射电干涉仪测量的可见度相关系数V_{ij}（u，v）。通过引入自相关项V_{ii}和V_{jj}，可见度相关系数被定义为p_{ij}（u，v）= V_{ij}（u，v）/ \sqrt{|V_{ii}||V_{jj}|}，使得角功率谱C_{\ell}可以通过C_{\ell} =4pi^2T_0^2<|p_{ij}（u，v）|^2>，与天线的主波束无关。这也部分地消除了接收器增益在C_{\ell}的测量中的影响，因为增益的幅度在<|p_{ij}（u，v）|^2>.我们使用平均系统温度T_0作为C_{\ell}的校准器，在我们感兴趣的200 MHz以下的频率范围内，它由银河系和河外源主导。最后，我们证明了新方法的可行性，使用模拟的天空地图作为目标和21厘米阵列（21 CMA）的干涉仪。
2012-09-24 astro-ph.CO astro-ph.IM
Calibration Requirements for Detecting the 21 cm Epoch of Reionization Power Spectrum and Implications for the SKA
21厘米再电离时期的观测有望改变我们对星系形成的理解，但如果没有前所未有的仪器校准水平，这些观测是不可能的。我们提出了一个完整的EoR功率谱分析的端到端的模拟，包括一个真正的数据处理管道的所有主要组成部分：天体物理前景和EoR信号的模型，频率依赖的仪器效应，天空为基础的天线校准，和完整的PS分析。这项研究表明，传统的基于天空的每频率天线校准只能在EoR测量分析中实现，如果校准模型是不切实际的准确。为了合理的目录完整性水平，校准在其他前景自由功率谱模式中引入污染，排除PS测量。我们探讨这种污染的起源和潜在的缓解技术。我们发现，有一个很强的联合约束的校准目录和天线的固有频谱平滑度的精度，这对SKA和其他未来的EoR天文台的仪器设计具有重要意义。
2016-06-07 astro-ph.CO astro-ph.IM
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
The redshifted HI 21 cm signal from the post-reionization epoch: Cross-correlations with other cosmological probes
利用红移21 cm观测数据对HI进行层析成像，为我们理解宇宙学背景演化和结构形成打开了一扇新的窗口。这是包括平方公里阵列（SKA）在内的几个即将到来的射电望远镜的关键科学目标。在这篇文章中，我们专注于再电离后的信号，并研究了21厘米信号与其他示踪剂的大尺度结构的互相关。我们认为，交叉相关的后再电离21厘米信号与莱曼α森林，莱曼破裂星系和晚时间各向异性的CMBR地图，如弱透镜和集成的萨克斯沃尔夫效应。我们研究了探测信号的可行性，并探讨了使用它获得宇宙学模型约束的可能性。
2016-10-26 astro-ph.CO
The y-sky: diffuse spectral distortions of the cosmic microwave background
辐射的能量密度的非线性演化示出诱导的宇宙微波背景在重组和再电离时代的光谱失真。这种畸变与非相对论热电子对光子的再散射所产生的热Sunyaev-Zeldovich效应具有相同的光谱特征，其幅度由康普顿y参数量化。在宇宙学扰动的非线性演化过程中，模式耦合将产生一个弥漫的y型天空，并将其归因于星系团的点源贡献。从二阶玻尔兹曼方程出发，导出了描述y场演化的方程和控制其角多极子的方程组。这些方程，然后积分数值，以获得第一个预测的漫射y-天空的功率谱。它被发现是宇宙再电离历史的一个显着的示踪剂。
2011-08-23 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on radio source clustering towards galaxy clusters: application for cm-wavelength simulations of blind sky surveys
我们使用NVSS点源星表对$Planck$选择的星系团约束射电源聚类。该约束可用于生成逼真的Sunyaev-Zeldovich效应（SZE）模拟，并用于预测可检测的集群计数和量化无线电调查中的源混淆。
2015-04-16 astro-ph.CO
Fast Large Volume Simulations of the 21 cm Signal from the Reionization and pre-Reionization Epochs
虽然限于低空间分辨率，但在再电离时代和之前以21厘米观测为目标的下一代低频无线电干涉仪将具有天空上数十平方度的瞬时视场。预测有关的各种统计测量的21厘米的亮度温度，然后必须追求与数值模拟的再电离与相应的大体积箱的大小，订单1000 Mpc的一侧。我们追求一个半数值方案来模拟21厘米信号期间和之前的再电离通过扩展一个混合的方法，其中模拟是通过首先放下线性暗物质密度场，占非线性演化的密度场的基础上二阶线性微扰理论所指定的泽尔多维奇近似，然后使用暗物质集合形式主义来确定坍缩的暗物质晕的位置和质量。利用离散集算法确定了电离源的位置和电离场的时间演化分布。我们通过自旋和气体温度之间的耦合，由于碰撞，辐射耦合在莱曼α光子和星系际介质的加热，如由于背景的X射线光子，我们占的亮度温度演化。我们提出的混合模拟方法是能够产生所需的大体积模拟与足够的分辨率在合理的时间内，所以大量的实现可以得到与天体物理学和背景宇宙学的假设，管理21厘米的信号的变化。
2010-06-13 astro-ph.CO
Measuring the Largest Angular Scale CMB B-mode Polarization with Galactic Foregrounds on a Cut Sky
我们考虑了在$0<r<0.1$范围内张量标量比的引力波源宇宙微波背景（CMB）极化的恢复前景清洗的有效性。使用计划的调查区域，频带，和宇宙学大角尺度探测器（类）的灵敏度，我们模拟地图的斯托克斯$Q$和$U$参数在40，90，150和220 GHz，包括现实的CMB模型，弥漫的银河热尘埃和同步辐射前景，高斯白噪声。我们使用模拟的多频数据的线性组合（LC），以获得最大似然估计的$r$，相对标量幅度$s$，和LC系数。我们发现，对于仅使用再电离峰（$\ell\leq23$）测量的类实验的10，000次模拟，存在95%的C. L.在没有原初引力波的情况下，给出了$r<0.017$的上限。对于使用$r=0.01$的模拟，我们在68% C. L.处回收。$r=0.012^{+0.011}_{-0.006}$。再电离峰对应于CLASS探测的多极矩的一小部分，并且包括$30\leq\ell\leq100$的模拟进一步将我们的上限提高到95% C. L处的$r<0.008$。（$r=0.01^{+0.004}_{-0.004}$用于含$r=0.01$的原始引力波）。除了将$r$上的电流上限降低一个数量级之外，这些前景清洁的低多极数据将实现对E模式极化的再电离峰的宇宙方差限制测量。
2015-11-20 astro-ph.CO
An Improved Statistical Point-Source Foreground Model for the Epoch of Reionization
我们提出了一个复杂的统计点源前景模型的低频无线电再电离时代（EoR）实验使用21厘米中性氢发射线。出于我们对低频无线电天空的理解，我们增强了现实主义的两个模型组件相比，现有的模型：源计数分布作为通量密度和空间位置（源聚类）的函数，扩展当前的形式主义的前景协方差的21厘米EoR实验中的2D功率谱模式。前者我们推广到一个任意打破幂律，和后者的任意各向同性相关的字段。本文提出了这些扩展下的修改后的协方差的表达式，并表明，对于一个更现实的源空间分布，额外的协方差出现在EoR窗口，这是以前无法解释的。不包括该贡献可能会在最终功率谱中产生偏差并低估不确定性，从而可能导致信号的错误检测。这种影响的程度是不确定的，由于忽略物理模型参数，但我们表明，它是依赖于相对丰富的微弱的来源，大意是我们的扩展将成为未来的深调查更重要。最后，我们表明，在一些参数的选择，忽略源聚类可能会导致大规模的错误检测，由于这两个诱导的偏见和人为减少估计的测量不确定性。
2017-06-30 astro-ph.CO
The 21 cm Forest as a Probe of the Reionization and the Temperature of the Intergalactic Medium
利用高红移射电源作为背景，21厘米森林观测探测了沿视线方向早期结构的中性氢吸收特征。它对自旋温度直接敏感，补充了21厘米层析成像观测，并提供了关于星系际介质（IGM）的温度和电离状态的信息。我们使用一个辐射转移模拟研究21厘米森林信号期间的再电离时代。我们首先证实了光学深度和等效宽度（EW）是IGM电离和热状态的良好表征。由相对光学深度选择的特征是电离场的良好示踪剂，而由绝对光学深度选择的特征对IGM温度非常敏感，因此有可能提取IGM温度信息，从而打破21cm层析观测的简并性。从EW的分布以及不同EW的吸收体和泄漏体的数量演化，我们清楚地看到了IGM电离态的宇宙学演化。随着气体温度的升高，潜在可观察特征的数密度迅速降低。建议EW统计IGM温度的敏感性，使其成为一个独特的和潜在的强大的探针再电离。然而，缺少小尺度结构，例如在我们目前的模拟中未解决的小细丝和迷你晕，以及缺乏IGM温度的准确计算，可能使所呈现的信号在定量上不准确。最后讨论了背景射电源对观测的要求，发现等效宽度大于1kHz的信号是有希望被探测到的。（节录）
2009-10-11 astro-ph.CO
The contribution of the IGM and minihalos to the 21 cm signal of reionization
我们研究的宇宙学21厘米信号的星系际介质（IGM）和minihalos的统计特性，使用再电离模拟，其中包括一个自洽处理minihalo光蒸发。我们考虑两种模型的minihalo形成和三个典型的热状态的IGM -加热纯粹由电离，加热从电离和$\rm Lyα$光子，和一个最大的“强加热”模型。我们发现，从IGM的信号几乎总是占主导地位，从minihalos。在我们的计算中，微晕的亮度温度差$δT_b,$不大于2 mK。虽然来自小晕和IGM的信号确实存在一些差异，但即使计划建造新一代射电望远镜，也无法探测到它们。然而，minihalos显着影响IGM的电离状态和相应的21厘米通量。
2009-06-17 astro-ph.CO
21cm signal predictions at Cosmic Dawn and Reionization with coupled radiative-hydrodynamics
宇宙在高红移下的加热和再电离过程联系着小尺度结构/星系形成和大尺度星系间介质的性质。即使第一个很难观测，随着当前和未来射电望远镜的发展，第二个观测窗口正在打开。他们将允许观察21厘米的亮度温度全球信号和波动。因此，大规模模拟的需要是强烈的，以了解将被观察到的IGM的属性。但与此同时，迫切需要解决负责这些进程的结构问题也很重要。在这项研究中，我们介绍了一个耦合的水-辐射转移模拟宇宙黎明和再电离与一个简单的亚网格恒星形成过程的开发和校准的最先进的模拟CoDaII。该方案允许遵循一致的暗物质，流体动力学和辐射转移演化的大尺度上，而亚网格模型的桥梁星系形成规模。我们对模拟进行处理，以产生尽可能接近观测的21 cm信号。
2021-03-04 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
New 145-MHz Source Measurements by PAPER in the Southern Sky
我们提出的意见，从精密阵列探测时代的再电离（PAPER）在南非，观察在2010年5月和9月。利用PAPER的60 \arcdeg \ FWHM波束进行了两个夜晚的漂移扫描，我们制作了一张覆盖+10度以下整个天空的地图，有效中心频率为145 MHz，带宽为70 MHz，分辨率为26 \arcmin。在这张巨大的地图上，4800平方度的区域中，银河系的辐射最低，达到了0.7焦耳的RMS。我们建立了一个绝对通量尺度使用160 MHz的Culgoora目录的来源。使用408 MHz的Molonglo参考目录（MRC）作为一个发现调查，我们确定对应的480个来源在我们的地图，并比较我们的通量的MRC和Culgoora目录中的332个来源。对于这两个目录，PAPER与目录通量的比率平均为1，标准偏差为50%。这种测量的变化与在不同波段观察到的独立目录之间的比较是一致的。PAPER数据代表了新的145 MHz通量测量的大量来源的频带预计包括宇宙再电离，并代表了一个重要的一步，建立一个模型，消除前景的再电离信号。
2011-05-06 astro-ph.CO astro-ph.IM
