Promising Observational Methods for Detecting the Epoch of Reionization
自从在z > 6 Ly-alpha森林中首次探测到Gunn-Peterson槽和首次通过宇宙微波背景（CMB）再电离测量Thomson散射光学厚度以来，已经有好几年了。目前的CMB测量提供了一个显着的约束，再电离的平均红移，和Ly-alpha森林提供了一个下限的红移在再电离结束。然而，没有任何观察提供关于这一过程的持续时间和形态的确切信息。本文简要回顾了探测和研究宇宙相变的最有前途的观测方法，重点是CMB各向异性、伽马射线暴余辉、Ly-alpha发射星系和红移21 cm发射。
2010-09-24 astro-ph.CO
Reionization on Large Scales II: Detecting Patchy Reionization through Cross Correlation of the Cosmic Microwave Background
我们研究了斑片状再电离对宇宙微波背景温度的影响。各向异性光学深度τ（θ）在小尺度l > 2000上改变TT功率谱。我们利用物质密度和再电离红移场之间的相关性来构造τ（θ）的全天空图。斑片状再电离将CMB能量从大尺度转移到小尺度，导致大小角尺度之间的非零交叉相关。我们表明，补丁τ相关器是敏感的小均方根值τ_rms ~ 0.003在我们的地图。我们包括其他次级各向异性，如CMB透镜，动力学和热Sunyaev-Zel'dovich条款，以及红外和点源背景，并表明，斑片状再电离可以检测到在低频通道~ 90 GHz，特别是延长再电离的历史。如果频率相关的继发性可以通过多频率分析最小化，我们表明，即使是小程度的补丁可以检测到高的意义。在这种情况下，我们表明，具有不同的tau_rms值的模型是可区分的，即使是相同的平均值<tau>。因此，补丁τ相关器提供的信息是互补的，可以从偏振和动力学Sunyaev-Zel'dovich功率谱获得的信息。
2013-10-02 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
Detecting the Rise and Fall of the First Stars by Their Impact on Cosmic Reionization
星系际介质在红移z~6之前被再电离，很可能是早期星系逃逸的星光所致。最早的恒星是在氢分子（H2）冷却最小星系内部的气体时形成的，这些星系的质量在10^5到10^8太阳质量之间。虽然最早的恒星在红移z~40之前就开始在这些小晕内形成，但迄今为止，它们的贡献在这种宇宙再电离的大规模模拟中被忽略了。在这里，我们报告的结果，从第一次再电离模拟，包括这些第一批恒星和辐射反馈，限制了他们的形成，在一个体积足够大，以遵循关键的空间变化，影响的过程及其可观测性。我们发现，虽然minihalo星停止远未完全电离宇宙，再电离开始早得多的minihalo源比没有，并大大延长，这提高了星系际电子散射光学厚度和大角度偏振波动的宇宙微波背景显着。虽然在目前WMAP的不确定性范围内，这种助推应该很容易被普朗克探测到。如果再电离在z_ov<~7时结束，正如其他观测所表明的那样，普朗克将因此看到第一批恒星的高红移信号，目前其他探测器无法检测到。
2012-08-02 astro-ph.CO
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
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
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
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
Detecting Cosmic Reionization using Bi-Spectrum Phase
利用$z\gtrsim 6$星系际介质的21厘米谱线探测中性氢（H_i，{ PDMATHABMM_i}），是研究宇宙再电离（宇宙的一个主要相变）的最有希望的探测方法之一。然而，这些研究面临着来自宇宙物体的明亮前景发射的严峻挑战。目前的技术需要精确的仪器校准以将弱的H 1，{ \sc 1}线信号与前景连续发射分离。我们建议通过使用干涉双谱相位的测量来减轻这种校准要求。双谱相位不受基于天线的方向无关校准误差的影响，因此对于紧凑阵列，它仅取决于天空亮度分布（受通常的热噪声影响）。我们表明，前景同步辐射连续谱的双谱相位具有相对于宇宙学线信号的特征平滑谱。利用傅立叶技术利用这种光谱差异可以有效地分离这两者，同时消除了现有方法固有的对仪器和电离层引入的相位进行精确的基于天线的校准的需要。使用基准模型的连续前景，和宇宙学H\，{ \sc i}信号，我们表明后者应该是可检测的双谱相位谱，在$|k_\parallel| \gtrsim 0.5\,h$ ~Mpc $^{-1}$，使用现有的仪器具有合理的意义。我们的方法也将有利于其他H\，{ \sc i}强度映射实验，面临类似的挑战，如那些测量重子声学振荡（BAO）。
2018-05-02 astro-ph.CO
Stacking HI in the dark: Towards detecting the reionization-epoch 21 cm signal in Lyman-$α$ dark gaps
Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）
提出利用类星体吸收光谱暗隙引导的实空间堆叠技术，探测再电离纪元21厘米信号，模拟显示约100个暗隙可实现信噪比超10的稳健探测。
2026-09-09 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
Is patchy reionization an obstacle in detecting the primordial gravitational wave signal?
大尺度CMB B模偏振是对低频原初引力波信号的直接探测。然而，对该信号的明确测量需要对可能的污染进行精确的了解。一种这样的潜在污染来自于再电离时期期间自由电子空间分布的斑块。我们采用\emph{photon-conserving}半数值模拟和解析计算相结合的方法估计了由斑片再电离引起的B模功率谱，并与原始B模信号的幅度进行了比较。对于再电离的历史，这是在协议的几个最新的观测，我们发现，一个更强的二次B模式偏振信号时，产生的再电离是由大质量晕的源驱动，其幅度可以媲美重组凸块张量标量比$(r) \lesssim 5 \times 10^{-4}$。如果在B模式偏振数据的分析中忽略了斑片状再电离的污染，那么对于在此分析中考虑的再电离模型，当使用$\ell \in [50, 200]$之间的空间模式时，我们发现$r=\,10^{-3}$值中的最大偏差约为$30\%$，去透镜效率为$50\%$。对于即将进行的地面CMB实验西蒙斯天文台来说，从斑片状再电离中推断出的偏差并不是一个严重的问题，但对于旨在检测$r< 10^{-3}$值的CMB实验来说，这可能是一个潜在的混乱来源。然而，这个障碍可以通过利用功率谱的形状与原始信号的差异来消除。
2019-05-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Imaging neutral hydrogen on large-scales during the Epoch of Reionization with LOFAR
使用LOFAR、MWA和GMRT等阵列进行的第一代红移21 cm探测实验将具有非常低的每分辨率元件信噪比（\sim 0.2）。此外，虽然宇宙学信号的方差在比电离泡的典型尺寸更大的尺度上减小，但令人生畏的星系前景的方差却增加了，这使得在如此大的尺度上很难将两者分开。一方面，小尺度上的灵敏度差，另一方面，在大尺度上的前景效应，使直接成像的宇宙再电离时代非常困难，因此，信号的检测预计是statistical.Despite这些障碍，在本文中，我们认为，对于许多再电离的情况下，低分辨率的图像可以从预期的数据。这是因为在该过程的后期阶段，人们仍然在IGM中发现非常大的中性区域袋，反映了大尺度结构的聚集，其保持强到\sim 120 Mpc/h（\sim 1度）的尺度。这些尺度上的发射的相干性使我们能够达到足够的S/N（\sim 3），以便获得再电离21 cm图像。这样的图像对于回答许多宇宙学问题将是非常有价值的，但最重要的是，它们将是一个非常强大的工具，可以测试我们对数据中系统学的控制。这种典型规模的存在（\sim 120 Mpc/h）也为设计未来的EoR实验提供了依据，例如，使用SKA，视野至少为4度。
2012-06-12 astro-ph.CO
Detecting the HI Power Spectrum in the Post-Reionization Universe with SKA-Low
本研究提出利用SKA-Low望远镜在z=5-6探测HI功率谱的巡天策略，通过模拟发现高斯过程回归优于主成分分析进行前景清除，并确定了积分时间与系统效应要求，为再电离后宇宙的HI功率谱测量提供了关键验证。
2023-07-26 astro-ph.CO
Constraining large scale HI bias using redshifted 21-cm signal from the post-reionization epoch
在没有复杂的天体物理过程的特点，再电离时代，21厘米的排放中性氢（HI）在后再电离时代被认为是一个很好的示踪剂的基础暗物质分布。假设一个背景宇宙学，它是通过（i）一个偏置函数b（k，z），它涉及HI的暗物质分布和（ii）的平均中性分数（x_{HI}），它设置其振幅。在本文中，我们研究了大规模HI偏置的性质。后再电离HI建模重力只有N体模拟和一个合适的处方分配气体的暗物质晕。使用模拟偏差作为基准模型HI分布在z \leq 4，我们已经产生了一个假设的数据集为21厘米角功率谱（C_{l}）使用的噪声模型的基础上的参数的扩展版本的GMRT。假设以在基准红移z=2.5处的范围400 \leq到\leq 8000中的SNR \gtrsim 4测量面元化的C_{l}。我们探讨了使用主成分分析（PCA）对该模拟数据进行约束b（k）的可能性。我们的分析表明，在0.2 < k < 2 Mpc^{-1}的范围内，模拟数据集无法区分表现出不同k依赖性的模型，只要1 \lesssim b（k）\lesssim 2设置2-sigma限值。这证明在大尺度上使用线性偏差模型是合理的。很大程度上不确定的x_{HI}被视为一个自由参数，导致退化的偏置重建。发现给定的模拟数据以\sim 4%（2-sigma误差）的精度约束基准x_{HI}。这里概述的方法，可以成功地实施对未来的观测数据集，以约束b（k，z）和x_{H…
2012-01-19 astro-ph.CO
Studying cosmic reionization with observations of the global 21-cm signal
我们探讨了21厘米信号的全球亮度温度的观测约束再电离历史和电离源的属性的能力。为了描述再电离信号，我们采用一个常用的玩具模型或结构形成模型，参数化的电离源的属性。如果结构形成模型捕获了再电离信号的实际演变，那么检测信号比玩具模型更容易;在这种情况下使用玩具模型也会导致重建再电离历史的系统误差，尽管足够灵敏的实验应该能够区分这两种模型。我们表明，在关于系统噪声和前景去除的乐观假设下，全球21厘米光谱的一年观测应该能够检测到广泛的现实模型，并测量再电离历史的主要特征，同时限制电离源的关键属性。
2012-05-07 astro-ph.CO
Detecting ionized bubbles around luminous sources during the reionization era using HI 21-cm signal
本文探讨了利用uGMRT和SKA1-Low的红移21厘米观测，通过匹配滤波技术探测再电离时期明亮源周围的电离气泡，并验证了其对气泡半径和中性氢分数的测量与约束能力。
2024-12-23 astro-ph.CO
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
Effects of Antenna Beam Chromaticity on Redshifted 21~cm Power Spectrum and Implications for Hydrogen Epoch of Reionization Array
由于前景和仪器的系统性不明确，严重限制了现有实验对再电离期（EoR）红移21 cm信号的探测灵敏度。即将进行的实验面临着一个挑战，即每个天线元件提供更多的收集面积，而不会降低系统学的数据。本文及其同伴表明，使用氢时代再电离阵列（HERA）作为一个例子，碟是可行的，以实现这种平衡。在这里，我们特别确定与天线功率模式相关的频谱系统学作为对所有EoR实验的重大损害，其导致已经明亮的前景功率泄漏远远超出理想限制并污染原本干净的EoR信号模式。这种色度的主要来源是天线馈电组件中以及相邻天线中的结构之间的反射。使用精确的前景模拟考虑到宽场效应，我们提供了一个框架，以设置宇宙学动机的设计规范，这些反射，以防止进一步的EoR信号退化。我们表明HERA将不会受到这种光谱系统学的阻碍，并证明即使在不执行前景去除的保守情况下，HERA也会以高显著性检测视线$k$模式（$k_\parallel \gtrsim 0.2\,h$ ~Mpc $^{-1}$）中的EoR信号。19单元HERA布局中的所有基线都能够在天空的大量观测窗口上探测EoR。
2016-03-29 astro-ph.CO
Constraining the unexplored period between reionization and the dark ages with observations of the global 21 cm signal
用单偶极实验观测红移21厘米中性氢谱线的全球亮温的频率依赖性是可能的。在本文中，我们开发了一个Fisher矩阵形式主义计算的灵敏度，这些仪器的21厘米信号的再电离和黑暗时代。我们表明，只要局部前景可以用低阶多项式很好地建模，持续时间delta z< 2的快速再电离历史就可以受到约束。然后，它表明，在范围内的观测nu = 50 - 100 MHz可以可行地限制莱曼α和X射线发射率的第一批恒星形成在z = 15 - 25，只要系统的温度残差可以控制到小于1 mK。最后，我们证明了从恒星形成前的黑暗时代检测21厘米信号的困难。
2010-05-21 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
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
Detecting neutral hydrogen in emission at redshift z ~ 1
我们使用一个大的N体模拟来研究在红移z ~ 1的发射中HI的可探测性，以及当前观测对该时期星系中性氢质量函数的约束。我们考虑三种不同的模型填充暗物质晕HI，旨在包括在这个红移的不确定性。这些模型与最近在z ~ 0.8的发射中检测HI的观察结果一致。虽然检测21厘米的发射从个人晕需要极长的集成与现有的无线电干涉仪，如巨米射电望远镜（GMRT），我们表明，堆叠的21厘米信号从大量的晕可以很容易地检测到。然而，叠加过程需要精确的星系红移。我们表明，在观测时间适中的情况下，对DEEP 2光谱星系红移巡天的射电观测应该能够在5-12 σ水平上探测到质量范围为10^（11.4）M_sun/h < M_halo < 10^（12.5）M_sun/h的HI质量函数。假设对应于GMRT的预期噪声的上限的较大噪声水平，HI质量函数的检测显著性仍处于1.7-3西格玛水平。我们发现，光学未检测到的卫星星系增强HI发射轮廓的母晕，导致更广泛的翅膀以及更高的峰值信号的堆叠配置文件中的大量的晕。我们表明，它是在原则上可以辨别未检测到的卫星的总HI信号的贡献，即使宇宙方差的限制，使我们的一些模型的挑战。
2010-12-14 astro-ph.CO
Enhancing the detectability of ionized Regions during the Epoch of Reionization
Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育与研究学院加尔各答分校）；Jadavpur University（贾达普大学）
本文提出改进的匹配滤波方法，用于检测再电离时期的大离子化区域，并通过SKA-low观测实现高灵敏度检测。
2026-01-22 astro-ph.CO
Prospects for detecting the 21cm forest from the diffuse intergalactic medium with LOFAR
本文讨论了用射电望远镜LOFAR探测弥散IGM中21 cm森林的可行性。利用再电离的模拟，包括电离光子的详细辐射转移，导出了21厘米谱线的光学深度。我们发现，具有相似的总同动氢电离发射率但频率分布不同的再电离模型的光谱看起来非常相似。因此，除非再电离历史彼此非常不同（例如，紫外线加热与X射线加热的优势），否则我们不希望通过对21厘米森林的观测来区分它们。由于强X射线背景的存在会使21厘米线吸收的检测变得不可能，因此吸收的缺乏可以用作X射线背景的存在/强度和宇宙热历史的探测器。沿着随机视线，LOFAR可以检测到来自z>12的光谱的全局抑制，此时IGM仍然大部分是中性和冷的，与在较低红移处可见的更明确的吸收特征形成对比。沿着优先视线，在z~7处也可以检测到与稀有的高密度气体袋相关联的尖锐的强吸收特征。
2012-10-04 astro-ph.CO
Helium Reionization Simulations. II. Signatures of Quasar Activity on the IGM
我们已经运行了一套新的模拟，解决流体力学和辐射转移同时研究氦II再电离。我们的一套模拟采用了各种模型的人口类星体内的暗物质晕，这影响了他II再电离的历史。特别是，我们能够探索的影响，在时间和持续时间的差异，再电离观测。我们研究了再电离在IGM上留下的热特征，并测量了温度-密度关系。正如以前的研究表明，我们确认，从氦II再电离的光热反馈提高了几千开尔文的IGM的温度。为了与观测结果进行比较，我们在飞行中生成合成的Ly $α$森林视线，并将观测到的氢的有效光学深度$τ_{\mathrm{eff}}(z)$与最近的观测结果相匹配。我们表明，当模拟已被归一化为具有相同的值的$τ_\mathrm{eff}$，氦II再电离的氢LY $α$森林观测的影响是最小的。具体而言，通量PDF和一维功率谱是敏感的IGM的热状态，但没有直接证据的电离状态的氦。我们表明，IGM的峰值温度通常对应于90%-95%的氦电离体积的时间，是一个相对稳健的指标的时间再电离。因此，未来对氢Ly $α$森林中氦再电离的观测应侧重于测量IGM的温度，特别是在平均密度下。检测IGM温度的峰值将提供有关氦II再电离结束的时间的有价值的信息。
2017-10-09 astro-ph.CO
Calibration Requirements for Epoch of Reionization 21-cm signal observations -- I. Effect of time-correlated gains
剩余增益误差增加了射电干涉观测的系统性。在高动态范围观测的情况下，这些系统性效应在观测的热噪声上占主导地位。在这项工作中，我们调查的影响，时间相关的剩余增益误差估计的功率谱的天空亮度分布在高动态范围的观测。特别是，我们讨论了一种方法来估计的红移21厘米信号的中性氢在明亮的河外致密源的存在下，在功率谱估计的偏差。我们发现，对于基于可见度的功率谱估计器，特别是那些使用附近的基线相关性，以避免噪声偏差，在功率谱的偏差主要来自剩余增益误差的时间相关性。偏倚还取决于特定观测的基线分布。分析计算表明，偏差是占主导地位的某些类型的基线对用于能见度相关。我们进行了模拟观测的河外致密源的剩余增益误差的存在下，与GMRT类阵列和估计的功率谱的偏差。我们的研究结果表明，为了估计红移21厘米功率谱，更好的校准技术和估计的发展是必需的。
2020-05-14 astro-ph.CO astro-ph.IM
Detectability of 21cm signal during the Epoch of Reionization with 21cm-Lyman-$α$ emitter cross-correlation. III. Model dependence
在再电离期探测星系际介质中的$\rm H_I$ 21厘米谱线时，受到银河系同步辐射源和河外射电源等前景污染的影响。Lyman- $α$ emitter（LAE）星系与21 cm线的互相关是识别21 cm线信号的有力工具，因为21 cm线发射与LAE相关，而LAE与前景在统计上无关。到目前为止，21 cm LAE互功率谱的可探测性已经用简单的LAE模型进行了研究，其中观测到的Ly $α$亮度与暗物质晕质量成正比。然而，以前的模型与Subaru/Hyper Suprime-Cam（HSC）获得的LAE的最新观测数据不一致。在这里，我们重新审视21厘米LAE交叉功率谱的可探测性，采用一个国家的最先进的LAE模型与所有斯巴鲁/HSC的观测，如Ly $α$光度函数，LAE角自相关，和LAE分数在连续选定的星系。我们发现，所产生的互功率谱与更新的LAE模型是减少在小尺度（$k\sim 1\ \rm Mpc^{-1}$）相比，简单的模型，而在大尺度（$k \lesssim 0.2 \ \rm Mpc^{-1}$）的幅度没有受到太多的影响。我们的结论是，大规模的信号将检测与平方公里阵列（SKA）和HSC LAE互相关，但检测小规模的信号将需要一个扩展的HSC LAE调查与面积的$\sim 75\ \rm deg^2$或3000小时的观测时间的21厘米线与SKA。
2020-04-06 astro-ph.CO
Delay Spectrum with Phase-Tracking Arrays: Extracting the HI power spectrum from the Epoch of Reionization
再电离时期（EoR）的红移21厘米发射的检测是一项具有挑战性的任务，由于强烈的前景，占主导地位的信号。在本文中，我们提出了一种通用的方法，延迟谱方法的基础上，提取HI功率谱，适用于跟踪观测使用成像射电干涉仪（延迟谱成像阵列（DSIA））。我们的方法是基于建模的HI信号，考虑到宽场效应的影响，如$w$ -长期，然后使用作为适当的权重，在互相关的测量vibrations。我们的方法适用于任何跟踪相位中心的射电干涉仪，并可用于阵列，如MWA，LOFAR，GMRT，PAPER和HERA。在文献中，延迟谱方法已经实现了近冗余基线使用漂移扫描观测。在本文中，我们探讨了非冗余跟踪阵列的方案，这是第一次应用延迟谱方法来提取HI信号的数据。我们分析了EoR 1油田3小时的MWA跟踪数据。我们从分析中提出了2维（$k_\parallel,k_\perp$）和1维（k）功率谱。我们的研究结果与其他管道开发的MWA EoR数据分析结果一致。
2016-10-22 astro-ph.CO
Prospects for kSZ$^2$-Galaxy Cross-Correlations during Reionization
我们探索了一种新的方法提取再电离时代的贡献动力学Sunyaev-Zel'dovich（kSZ）效应。我们的方法利用的交叉功率谱之间的过滤和平方的宇宙微波背景（CMB）和光度星系调查的再电离时代（EoR）的地图。这kSZ $^2$ -星系交叉功率谱统计已被成功地检测到在较低的红移（$z \lesssim 1.5$）。在这里，我们将这种方法扩展到$z \gtrsim 6$作为一种潜在的手段来提取补丁再电离的签名。我们使用再电离过程的半数值模拟跨多个光度红移箱的预期信号建模。在原则上，互相关统计鲁棒地提取再电离时代的kSZ信号的贡献，而其红移的演变产生有价值的信息，再电离的时间。具体地说，在EoR的早期阶段，当大约20%的宇宙体积被电离时，$\ell \sim 1,000$附近的模型互相关信号达到峰值。可检测的$\ell$模式主要反映了相关双谱的压缩三角形配置，量化了大尺度上星系过密度场与小尺度kSZ功率之间的相关性。我们预测了使用罗马空间望远镜和下一代CMB调查（包括西蒙斯天文台，CMB-S4和CMB-HD）的莱曼破裂星系未来宽视场样本检测此信号的前景。我们发现，一个大约13 $σ$检测是可能的CMB-HD和罗马后，所有$\ell$模式求和。我们讨论了改进这种方法和相关统计的可能性，其目的是超越简单的检测来测量互相关信号的尺度和红移依赖性。
2022-04-26 astro-ph.CO
Using strong gravitational lensing to probe the post reionization \HI power spectrum
利用红移的21厘米超精细跃迁谱线探测中性氢（\HI）的统计分布是理解宇宙中物质密度形成和演化的关键。\HI分布的两点统计量可以通过使用可见度相关测量红移的21厘米信号的功率谱来估计。在这方面的一个主要挑战是，预期的信号是微弱的前景相比，从银河系同步辐射和河外点源的观测频率的贡献。在这项工作中，我们探讨了利用星系团的强引力透镜探测红移21厘米信号的功率谱的可能性。这种方法的优点是，它只增强了\HI信号，而不是弥漫的银河前景。基于四个简单的模型的集群潜力，我们表明，强透镜在相对较低的红移与一个以上的暗物质晕显着增强21厘米的信号从后再电离时代。我们讨论的优点和缺点的方法和未来的研究需要进一步调查。
2020-08-21 astro-ph.CO
Characterizing Foreground for redshifted 21-cm radiation: 150 MHz GMRT observations
前景去除是检测来自再电离时期（EoR）的红移21-cm中性氢（HI）信号的主要挑战。我们已经使用150 MHz的GMRT观测的统计特性的前景在四个不同的视野。在700 <= 1 <= 2 x 10^4和Delta nu <= 2.5 MHz的范围内，测得的多频角功率谱C_1（Delta nu）的值在10^4 mK ^2至2 x 10^4 mK ^2之间，这与点源是最主要的前景分量的模型预测一致。测量的C_l（Delta nu）不显示平滑的Delta nu依赖性，这给使用多项式拟合的前景去除带来严重困难。观察数据用于评估点源扣除。考虑到在每个字段中的最亮的源（~ 1 Jy），我们发现，残留的伪影小于1.5%，在最敏感的字段（字段I）。我们已经使用场I，它有一个均方根噪声为1.3毫焦耳/梁，研究的性质的射电源人口的限制通量为9毫焦耳。差分源计数很好地符合斜率为-1.6的单次幂定律。我们发现没有证据表明源计数向低通量密度方向变平，这表明源种群主要由经典射电大声活动星系核（AGN）控制。从场I中减去点源后，就可以看到弥散的银河辐射。我们发现C_l \propto l^{-2.34}为253 <= l <= 800，这是在更高频率和更大角度尺度下测量的银河系同步辐射的特征。我们估计在l=800（θ> 10 '）时，银河系同步辐射的涨落为sqrt{l（l+1）C_l/2 pi} ~ 10 K。…
2012-08-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Can 21-cm observations discriminate between high-mass and low-mass galaxies as reionization sources?
通过观察星系在最初的10亿年中对星系际介质的影响来探测第一个星系的前景使我们不禁要问，这种间接观测是否能够诊断出哪些类型的星系是最有可能发生再电离的。为了回答这个问题，我们考虑了一组大规模的再电离辐射转移模拟，这些模拟的体积足够大，可以对可观测到的特征做出有统计意义的预测，同时也可以直接分辨所有原子冷却的晕，直到10^8 M太阳。我们在这里集中在21厘米背景的预测，看看即将到来的观测是否能够区分宇宙电离主要由高质量的晕，其中高质量和低质量的晕负责，并看看这些结果如何取决于不确定的源效率。我们发现，第一代EoR/21厘米射电干涉仪阵列观察到的21厘米波动功率谱应该能够区分由高质量晕单独的情况下，由高质量和低质量晕，在一起。一些再电离方案产生非常相似的功率谱和均方根演变，因此只能区分其不同的平均再电离历史和21厘米PDF分布。我们发现，21厘米PDF分布的偏度平滑LOFAR样窗口显示了一个明确的功能与上升的均方根由于补丁。平均光电离率的测量对所研究区域的平均密度很敏感，因此在某些情况下可能会有很大的偏差。（节略）
2011-07-24 astro-ph.CO
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
Prospects for detecting CII emission during the Epoch of Reionization
我们产生模拟发射的原子CII线在大的天空领域，以确定目前的前景映射这条线在高红移时代的再电离。我们估计的CII线强度，红移的演变和空间波动的观测关系CII发射和SFR在星系的频率范围为200 GHz至300 GHz的。我们得到了${\rm I_{\rm CII}=(4 \pm 2)\times10^{2}\, Jy\, \rm sr^{-1}}$的CII发射在红移范围$z\, \sim\, 5.3\, -\, 8.5$的频率平均强度。在这个频率范围内观测CII发射，会受到低红移发射线的污染，特别是CO旋转线。对于相关的频率范围内，我们估计CO污染（起源于从星系在$z\, <\, 2.5$发射），使用模拟，是${\rm I_{\rm CO} \approx 10^{3}\, Jy \, sr^{-1}}$和独立确认的结果的基础上的观测关系。我们生成的地图作为角度和频率的函数，使用CII和CO排放的详细模拟跨越几个红移，以适当地考虑到观测管道和光锥效应。为了减少前景污染，我们发现，我们应该掩盖星系的红移低于$\sim 2.5$与CO（J：2-1）CO（J：6-5）线的CO流量高于${\rm 5\times 10^{-22}\, W\ m^{-2}}$或AB星等低于${\rm m_{\rm K}\, =\, 22}$。我们估计，额外的连续污染的顺序为${\rm 10^{5}\, Jy\,…
2015-05-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Bubble mapping with the Square Kilometer Array -- I. Detecting galaxies with Euclid, JWST, WFIRST and ELT within ionized bubbles in the intergalactic medium at z>6
平方公里阵列预计将提供红移z>6的中性星系际介质的第一次层析观测，并在宇宙再电离的早期阶段确定单个电离泡的位置。在恒星形成星系提供宇宙再电离所需的大部分电离光子的情况下，人们预计第一个电离泡将集中在这些星系的超密度上。在这里，我们模拟了SKA-1应该能够在z=7-10处解析的孤立电离气泡内星系群的特性，并利用各种即将到来的近红外望远镜探索了这种结构内星系计数的前景。我们发现，对于SKA-1断层扫描范围内的气泡，气泡体积与从星系内逃逸的电离光子的数量密切相关。在星系主导的再电离的情况下，星系预计会出现在JWST和ELT的光谱检测阈值以上，即使是最小的可分辨气泡在红移z=10或以下。本文还讨论了用Euclid、WFIRST、JWST或ELT进行纯测光巡天探测这些结构中星系的前景。虽然光谱学在再电离结束时是最好的，以提供一个强大的气泡成员样本，但多波段成像可能是z~10处气泡的一个有竞争力的选择，因为在类似的红移下，预期视线闯入者的数量非常少。
2020-02-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Prospects of a statistical detection of the 21-cm forest and its potential to constrain the thermal state of the neutral IGM during reionization
本研究通过半数值模拟前向建模21厘米森林信号，结合现有及未来射电望远镜特性，分析z=6处该信号的统计探测前景及零探测对IGM热与电离状态的限制能力。
2025-01-17 astro-ph.CO
On using large scale correlation of the Ly-$α$ forest and redshifted 21-cm signal to probe HI distribution during the post reionization era
我们研究了探测Ly-$α$森林和HI 21 cm信号的三维互相关功率谱的可能性。互相关信号是直接依赖于暗物质的功率谱，是敏感的21厘米的亮度温度和Ly-$α$森林的偏见。这些偏置参数决定了红移空间中各向异性的强度。我们发现，可以检测到互相关功率谱使用$400 ~ \, \rm hrs$观测SKA-mid（第1阶段）和未来的BOSS样实验与类星体（QSO）密度$30 ~ \rm deg^{-2}$在峰值信噪比$15$的单场实验在红移$z = 2.5$。我们还研究了使用互功率谱约束各种偏置参数的可能性。我们发现，对于SKA-mid（相位1）的$10$独立点，在相同的实验条件下，对应于Ly-$α$森林的21 cm线性红移空间畸变参数$β_T$和$β_{F}$的$1 σ$条件误差分别为$\sim 2.7\%$和$\sim 1.4 \%$.这一预测表明，在现有的测量显着改善。我们声称，检测的3D互相关功率谱不仅可以确定宇宙学起源的信号中存在的天体物理前景，但也将提供严格的限制大规模HI偏见。这为理解宇宙结构的形成提供了一个独立的探索。
2015-07-11 astro-ph.CO
The Effects of Polarized Foregrounds on 21cm Epoch of Reionization Power Spectrum Measurements
在探测再电离时期（EoR）的21厘米波段高红移辐射的实验中，前景辐射的污染一直困扰着我们。污染前景的潜在重要来源可能是法拉第旋转的偏振发射，其泄漏到固有非偏振EoR信号的估计中。虽然这些前景的内在偏振可能不会有问题，但法拉第旋转引入的光谱结构可能会有问题。为了更好地理解和表征这些影响，我们提出了一个模拟的极化天空之间的120和180 MHz。我们计算单个可见度，并使用Parsons等人（2012 b）提出的延迟谱方法从可见度估计三维功率谱。使用Donald C。Backer精密阵列探测再电离时代（PAPER）作为一个例子仪器，我们显示出预期的泄漏到非偏振功率谱是几个数量级以上的预期21厘米EoR信号。
2013-06-12 astro-ph.CO astro-ph.IM
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
Detecting galaxy-21-cm cross-correlation during reionization
本研究模拟星系与21厘米信号，预测互相关探测信噪比，发现无缝宽视场巡天（如Roman HLS）可获55σ探测，为再电离研究提供策略指导。
2025-06-24 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
Constraining the epoch of reionization with the variance statistic: simulations of the LOFAR case
几个实验正在进行中，以检测宇宙红移21厘米的信号，从中性氢的再电离时代（EoR）。由于其非常低的信噪比，这些观测旨在通过测量其功率谱来统计检测信号。我们调查的信号方差的提取作为第一步，对检测和约束的全球历史的EoR。信号方差是信号功率谱的积分，并且期望以高显著性来测量。我们证明了这一点，通过模拟和参数估计管道开发的低频阵列（LOFAR）-EoR实验的结果。我们表明，LOFAR应该能够检测到的EoR在600小时的整合使用方差统计。此外，假设参数化，再电离的红移（$z_r$）和持续时间（$Δz$）可以被约束。我们使用$z_r = 7.68$和$Δz = 0.43$的EoR模拟来测试流水线。假设系统误差可以得到充分控制，我们能够检测具有4个标准偏差的显著性的模拟信号，并在600小时内提取EoR参数作为$z_r = 7.72^{+0.37}_{-0.18}$和$Δz = 0.53^{+0.12}_{-0.23}$。我们进一步表明，EoR参数的检测和约束的意义，可以提高通过互相关连续的红移箱测量信号的互方差。
2014-06-16 astro-ph.CO
The Signatures of Large-scale Temperature and Intensity Fluctuations in the Lyman-alpha Forest
再电离过程似乎不可避免地会在星系际介质中产生大规模的温度波动。使用玩具温度模型和详细的加热历史从宇宙学模拟的HeII再电离，我们研究的后果，不均匀加热的Ly-alpha森林。在物理上动机良好的模型中，温度波动的影响可能令人惊讶地微妙。事实上，我们表明，在我们的再电离模拟预测的水平上的温度波动不会引起可检测的签名，在以前已经采用的统计类型。然而，由于在视线Ly-alpha森林功率谱中，小尺度密度功率与大尺度模式的混叠，早期的分析对具有>~ 30 Mpc波长的3D模式不敏感-温度波动可能相对最大的尺度。正在进行的重子振荡光谱巡天（BOSS）的目标是测量来自大样本类星体的Ly-alpha森林P_F的3D功率谱，以避免这种混淆。我们发现，物理驱动的温度模型可以改变P_F在一个统一的水平，在k <~ 0.1共动Mpc^{-1}，一个大小，应该很容易检测到与BOSS。紫外背景强度的波动也能显著地改变P_F。这些特征将使BOSS有可能研究HeII在2 < z < 3处再电离的热影响，并限制电离背景源的模型。未来的光谱测量可以将这种测量扩展到更高的红移，可能检测到氢再电离的热印记。
2011-07-13 astro-ph.CO
Stacking 21-cm Maps around Lyman-$α$ Emitters during Reionization: Prospects for a Cross-correlation Detection with the Hydrogen Epoch of Reionization Array
本研究利用HERA仪器叠加LAEs周围的21厘米图像，预测交叉相关信号探测前景，表明约50个LAEs样本即可约束再电离历史，为未来联合分析奠定基础。
2025-10-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Prospects for detecting the 326.5 MHz redshifted 21 cm HI signal with the Ooty Radio Telescope (ORT)
对红移21 cm HI涨落的观测有望成为后再电离时代的重要探测器。在本文中，我们计算的预期信号和前景的升级Ooty射电望远镜（ORT），其工作频率=326.5 MHz，对应于红移z=3.35。假设vibrium只包含HI信号和系统噪声，我们证明了在11弧分到3度的角标度下，用~ 1000小时的观测，可以对HI信号~ 1 μ m进行3 σ检测。前景去除是红移21 cm HI信号的统计检测的主要挑战之一。我们评估了不同前景的贡献，发现326.5 MHz的天空是由河外点源在我们感兴趣的角尺度为主。预期的总前景比HI信号高4-5个数量级。
2014-04-09 astro-ph.CO
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
Position-dependent power spectra of the 21-cm signal from the epoch of reionization
来自再电离时期的21厘米信号是非高斯的。目前的射电望远镜专注于探测21厘米功率谱，但在未来，平方公里阵列预计将提供双谱的第一次测量。已有的研究表明，位置相关功率谱是一种简单而有效的方法来探测压缩极限双谱。在这种方法中，调查被划分为子体积和局部功率谱和相应的子体积的平均密度之间的相关性计算。这种相关性相当于双谱在压缩极限下的积分，但比通常的双谱估计更容易实现。它也有一个明确的物理解释：它描述了示踪剂的小尺度功率谱，如星系和21厘米的信号如何响应大尺度环境。再电离自然地耦合大尺度和小尺度，因为银河系源产生的电离辐射在此过程中可以通过星系际介质传播高达数十兆秒差距。在这里，我们适用于位置依赖的功率谱方法的波动在21厘米的背景再电离。我们发现，这个统计量有一个独特的演变，可以理解一个简单的分析模型。我们还表明，统计可以很容易地区分简单的“由内而外”和“由外而内”的再电离模型。因此，位置相关的功率谱是一种很有前途的方法来验证再电离信号，并提取高阶信息的这个过程。
2019-02-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
External Calibrator in Global Signal Experiment for Detection of the Epoch of Reionization
我们提出了一个概念设计研究的外部校准器在21厘米的实验对全球平均辐射的时代的再电离（EoR）检测。如果在短时间间隔内实现传统的三位置开关测量，则使用外部校准器代替当前EoR实验中常用的内部校准器可以消除仪器效应，例如波束图案、接收器增益和系统的不稳定性。此外，在新的设计中，天线系统被放置在具有打开/关闭天花板的地下消声室中，以最大限度地减少环境影响，例如RFI和地面辐射/反射。看来，本文提出的四个外部校准器中的三个，包括两个室内人工发射机和一个室外天体辐射（银河系偏振），不能满足我们的目的。银河弥散辐射的日运动是最有可能作为外部定标器的辐射源，为此我们讨论了观测策略和提取EoR信号的算法。
2021-05-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
Extracting the Global 21-cm signal from Cosmic Dawn and Epoch of Reionization in the presence of Foreground and Ionosphere
本文首次用ANN从含前景及电离层折射、吸收和热辐射效应的全天区平均数据中提取21厘米信号参数，基于tanh模型与ARES合成信号训练，精度达96%以上，真实物理模型集上为97%–98%。
2024-01-28 astro-ph.CO
Deep learning approach for identification of HII regions during reionization in 21-cm observations -- III. image recovery
本文提出深度学习框架SERENEt，从SKA-Low受前景污染的观测中恢复21厘米信号，识别再电离期间的HII与HI区，并证明高红移星系先验可显著提升恢复效果。
2025-08-29 astro-ph.CO
Constraining dark energy using the cross correlations of weak lensing with post-reionization probes of neutral hydrogen
我们研究了在再电离后时期探测CMBR弱透镜会聚场与下伏暗物质分布的大尺度示踪剂的互相关的前景。互相关，然后使用的暗能量状态方程（EoS）的模型与时间演变的暗能量的误差投影。利用Lyman- $α$森林和再电离后红移的HI 21 cm信号研究了弱透镜场的互相关角功率谱。角功率谱被表示为在断层扫描切片上的视线平均。我们发现，在类星体密度为$16 {\rm deg}^{-2}$的情况下，用扩展的uGMRT类仪器或BOSS类巡天观测多个$400$小时，可以在很高的信噪比（$>20$）下探测到覆盖半边天的弱透镜会聚场的互相关。弱透镜与莱曼- $α$森林的互相关允许不同参数化的暗能量EoS参数上的$1-σ$误差被约束在与组合的普朗克+SNIa+BAO+HST投影相当的精度水平。21厘米的弱透镜互相关被发现提供强约束的暗能量EoS参数的现值在$4\%$的7 CPL模型。对于除7 CPL型号外的其他型号，$w_a$的约束条件相当（$\sim 12\%$）。我们还发现，CPL参数化可能不是暗能量演化的最佳约束参数化。因此，CMBR弱透镜与中性氢再电离后探针的交叉相关性有可能使我们对演化的暗能量的性质有价值的理解。
2021-02-12 astro-ph.CO gr-qc
Introducing SPHINX-MHD: The Impact of Primordial Magnetic Fields on the First Galaxies, Reionization, and the Global 21cm Signal
我们目前的第一个结果SPHINX-MHD，一套宇宙学辐射磁流体动力学模拟研究的影响，原始磁场（PMFs）对星系的形成和星系际介质的演化在再电离的时代。该模拟是第一个采用多频，在飞行中的辐射传输和约束运输理想磁流体在宇宙学的背景下，同时模拟再电离的非均匀过程以及PMFs的增长。我们运行一系列的$(5\,\text{cMpc})^3$宇宙学体积，改变种子磁场的强度（$B_0$）和它的光谱指数（$n_B$）。我们发现，PMF有$n_B > -0.562\log_{10}\left(\frac{B_0}{1{\rm n}G}\right) - 3.35$产生的电子光学深度（$τ_e$）是不符合CMB的限制，由于不切实际的早期崩溃的低质量矮星系。对于$n_B\geq-2.9$，我们的约束比普朗克的$\sim{\rm n}G$约束严格得多。不满足我们的约束条件的PMF对再电离历史或UV光度函数的形状几乎没有影响。同样，检测Lya森林由于PMF的变化将是具有挑战性的，因为光电离和光加热有效地平滑了密度场。然而，我们发现，在全球21厘米信号的第一个吸收功能是一个敏感的指标的PMF的属性，即使是那些满足我们的$τ_e$约束。此外，强保偏光纤可以使LyC光子的逃逸量增加25%，并使星系的有效半径缩小$\sim44\%$，从而增加星系巡天的完整性。最后，我们的模拟表明，调查的震级限制为${\rm M_{…
2021-07-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detecting ultralight axions from multifrequency observations of neutral hydrogen intensity mapping
本研究探讨了超轻轴子对再电离后中性氢信号的影响，揭示了其在不同质量范围内的暗物质或暗能量特性，并利用未来强度映射巡天的角相关函数探索了暗能量、中微子与ULAs之间的参数空间及简并性。
2024-11-12 astro-ph.CO hep-ph
