Recovering the Wedge Modes Lost to 21-cm Foregrounds
本文提出一种机器学习方法，利用21厘米EoR信号的非高斯协方差关联，从楔形滤波图像中恢复电离区域的空间信息，并在HERA和SKA等仪器条件下验证其可行性。
2024-02-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
The Epoch of Reionization Window: II. Statistical Methods for Foreground Wedge Reduction
为了成功测量21 cm再电离时期（EoR）功率谱，必须稳健地抑制强前景污染物。这些前景来自不同的来源（如银河系同步辐射和河外点源），但几乎所有的共享的属性是光谱平滑，当通过干涉仪的色度响应，占据了一个签名“楔形”在圆柱形$k_\perp k_\parallel$傅立叶空间的区域。前景楔形的补充被称为“EoR窗口”，并且预计大部分是无前景的，允许功率谱的干净测量。本文是前一篇论文的续篇，该论文建立了一个严格的数学框架来描述前景楔形和EoR窗口。在这里，我们使用我们的框架来探索统计方法，通过该方法可以扩大EoR窗口，从而增加功率谱测量的灵敏度。我们适应FKP近似（常用于星系调查）21厘米宇宙学，也比较最佳的二次估计简单的估计，忽略不同傅立叶模式之间的协方差。发现最佳二次估计量可以通过EoR窗口外围功率的额外因子$\sim 10^5$来抑制前景，从而增强对从$12σ$到$50σ$的宇宙学信号的检测在我们的基准模型中再电离的中点。如果数值问题可以处理，去相关技术允许EoR窗口进一步扩大，使测量能够深入前景楔形。这些技术不假设前景是高斯分布的，我们还证明了最后一轮的前景减法可以在去相关后以保证没有宇宙学信号损失的方式进行。
2014-07-24 astro-ph.CO astro-ph.IM
Measuring the reionization 21 cm fluctuations using clustering wedges
使用红移21厘米线探测再电离时期的主要挑战之一是信号的幅度比天体物理前景小几个数量级。处理该问题的方法之一是避免傅立叶$k_{\perp} - k_{\parallel}$空间中包含来自频谱平滑前景的信号的楔形区域。然而，仅使用该楔形之外的模式（即，在再电离窗口中），导致偏置。我们提供了一个处方，基于扩展的功率谱的移位勒让德多项式，它可以用来计算角矩的功率谱中的再电离窗口。该处方需要使用所考虑的理论模型以及$k_{\perp} - k_{\parallel}$平面中前景楔形的有效范围的知识来计算功率谱的四极矩、四极矩和十六极矩。然后可以计算窗口中的理论功率谱，可以直接与观测结果进行比较。分析应避免使用21厘米功率谱数据的参数约束中的任何偏差的影响。
2018-06-22 astro-ph.CO
Restoring Missing Modes of 21cm Intensity Mapping with Deep Learning: Impact on BAO Reconstruction
本文利用U-Net深度学习模型恢复21cm强度映射中受前景污染影响的缺失模式，在k~1 h/Mpc处实现约0.9的相关性，且对BAO重建性能影响极小，并发现粗网格训练的模型可有效应用于细网格。
2025-03-26 astro-ph.CO
The Impact of Foregrounds on Redshift Space Distortion Measurements With the Highly-Redshifted 21 cm Line
中性氢的21厘米高红移线已被认为是宇宙学的独特探针，从相对较低的红移（z ~ 1）一直到再电离期（z ~ 8）甚至更远。到目前为止，大多数工作集中在恢复球平均功率谱的21厘米的信号，因为这种方法最大化的信号噪声在初始测量。然而，像星系巡天一样，21厘米的信号受到红移空间畸变的影响，并且在视线和横向方向之间具有固有的各向异性。对这种各向异性的测量可以产生独特的宇宙学信息，甚至可能将物质功率谱与天体物理效应隔离开来。然而，在干涉测量中，前景在视线方向和横向方向之间也具有各向异性的足迹：所谓的前景“楔形”。虽然前景减法技术正在积极发展，“前景避免”的方法，简单地忽略污染模式可以说是最成功的日期。在这项工作中，我们分析了这种前景各向异性的影响，在恢复的红移空间失真签名在21厘米测量在高和中等的红移。我们发现，即使是最大的EoR实验（HERA和SKA）的前景楔损坏几乎所有的红移空间信号，使宇宙学信息无法恢复，没有前景减法。这种情况在较低的红移下有所改善，从观测坐标到宇宙学坐标的红移依赖映射显着减小了楔形的大小。仅使用前景回避，我们发现，像CHIME这样的大型实验可以对宇宙学参数施加非平凡的约束。
2014-12-17 astro-ph.CO
Recovery of 21 cm BAO: a configuration-space correlation function analysis
School of Physics and Astronomy, Sun Yat-Sen University（中山大学物理学院）；CSST Science Center for the Guangdong-Hongkong-Macau Greater Bay Area, SYSU（大亚湾中法天文卫星科学中心，中山大学）；Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)（能源、环境和技术研究中心）；Fakultät für Physik, Universität Bielefeld（比勒费尔德大学物理学院）
本文通过模拟研究了强度映射在配置空间中测量BAO的方法，探讨了望远镜束宽和前景去除的影响，并利用模拟数据优化了相关函数估计器的参数设置，为BINGO、MeerKAT和SKA-mid实验预测了BAO约束。
2026-07-29 astro-ph.CO
Machine-learning recovery of foreground wedge-removed 21-cm light cones for high-$z$ galaxy mapping
本研究基于U-Net深度学习算法，新引入光锥效应，重建前景楔移除的21厘米信号图，在SKA仪器限制下保持可靠性，并评估其指导高红移星系搜索及研究IGM与星系联系的潜力。
2024-03-13 astro-ph.CO astro-ph.IM
21 cm observation of LSS at z~1 Instrument sensitivity and foreground subtraction
利用中性氢原子HI的21 cm发射，可以追踪宇宙中的大尺度结构（LSS）。这样的三维物质分布图可以用来检验宇宙学模型和约束暗能量性质或其状态方程。一种新的方法，称为强度映射可以用来映射HI分布，使用具有大的瞬时视场和波段的无线电干涉仪。本文研究了在21厘米波段观测大尺度结构和BAO振荡的不同射电干涉仪配置或多波束仪器的灵敏度，并讨论了前景去除问题。对于每种配置，我们通过使用vibrant计算（u，v）或傅立叶角频率平面覆盖来确定仪器响应。（u，v）平面响应是噪声功率谱，因此是用于LSS P（k）测量的仪器灵敏度。我们还描述了一个简单的前景减法分离LSS 21厘米信号的前景，由于银河系同步辐射和射电源的排放。我们计算了不同仪器配置的噪声功率谱以及提取的LSS功率谱，从前景分离后的21厘米LSS信号。我们还得到了一个优化的21厘米BAO调查的暗能量参数的不确定性。我们表明，一台同时发射几百个波束、收集面积约为10000平方米的射电仪器将能够探测到红移z ~ 1的BAO信号，并将与光学巡天相媲美。
2011-08-06 astro-ph.CO
Complete Sampling of the $uv$ Plane with Realistic Radio Arrays: Introducing the RULES Algorithm, with Application to 21 cm Foreground Wedge Removal
本文提出RULES算法设计uv平面完备覆盖的射电阵列，用少于1000个天线实现10λ至100λ范围完备采样，并证明其能将21厘米前景楔形功率抑制十六个数量级，显著优于随机阵列。
2025-09-18 astro-ph.CO astro-ph.IM
Spectral Redundancy for Calibrating Interferometers and Suppressing the Foreground Wedge in 21cm Cosmology
针对21cm宇宙学观测中前景分离与高精度校准难题，提出新型nucal谱冗余校准方法，无需天空或波束模型，可有效抑制楔形区域前景且信号损失小，适用于新一代21cm强度映射实验。
2024-06-21 astro-ph.CO astro-ph.IM
Deconvolving the Wedge: Maximum-Likelihood Power Spectra via Spherical-Wave Visibility Modeling
通过红移的21厘米线直接探测再电离时期（EoR），将对婴儿宇宙结构形成的研究产生前所未有的影响。为了实现这一承诺，目前和未来的21厘米实验需要检测这种微弱的EoR信号的前景是几个数量级更大。这需要极端的噪声控制和改进的宽视场高动态范围成像技术。我们提出了一种新的成像方法的基础上的最大似然框架，解决了直接在球体上的干涉方程，或等效的$uvw$域。该方法使用球面波和球面谐波（SpH）之间的一对一关系。它始终处理来自整个天空的信号，并且不需要$w$项校正。球谐系数表示天空亮度分布和$uvw$域中的亮度，并提供空间功率谱的直接估计。使用这些频谱平滑的SpH系数，可以从信号中去除明亮的前景，包括它们的旁瓣噪声，这是高动态范围宽视场成像中的限制因素之一。与直接从其中清楚地存在楔形的前景图像计算的功率谱相比，在圆柱形（$k_{\perp}, k_{\parallel}$）功率谱中有效地消除（即，去卷积）了引起所谓的"楔形"的色彩效应。我们使用模拟LOFAR观测来说明我们的方法，找到了具有最小偏差的输入EoR信号的出色重建。
2017-11-13 astro-ph.CO
Anatomy of Cosmic Tidal Reconstruction
21厘米强度巡天旨在通过超精细发射绘制宇宙中的中性氢原子。不幸的是，长波长（低波数）的径向模式被平滑的天体物理前景严重污染，这些前景比宇宙学信号亮六个数量级。这种污染也泄漏到更高的径向和角波数模式，并形成一个前景楔。宇宙潮重建的目的是通过非线性的潮汐相互作用，从局部小尺度功率谱的各向异性特征中提取大尺度信号，而小尺度模式的丢失将影响其重建性能。本文回顾了潮汐相互作用理论和估计量的构造，并推导了重建谱的理论表达式。我们表明，重建是强大的对特殊的速度。去除低视线$k$模式，我们证明了互相关系数$r$大于0.7的大尺度（$k <0.1$ $h/$ Mpc），即使与截止值$k^c_{\|}=0.1$ $h/$ Mpc。丢弃楔形模式将产生$0.3< r < 0.5$，并完全消除对$k^c_{\|}$的依赖性。我们的理论预测与这些数值模拟一致。
2019-04-02 astro-ph.CO
Seeing Wiggles without Seeing Wiggles: BAO Recovery in 21 cm Intensity Mapping with Deep Learning
School of Physics and Astronomy, Sun Yat-Sen University（中山大学物理学院）；CSST Science Center for the Guangdong–Hong Kong–Macau Greater Bay Area, Sun Yat-Sen University（中山大学粤港澳大湾区宇宙科学中心）
本研究利用深度学习在21厘米强度测绘中恢复大尺度结构特征，特别是通过非线性模式耦合恢复BAO信息。
2026-07-24 astro-ph.CO
The effect of foreground subtraction on cosmological measurements from Intensity Mapping
我们模拟了红移范围为0.01<z<1.5的21 cm强度测绘，旨在模拟未来射电望远镜（如平方公里阵列（SKA））所看到的天空，包括仪器噪声和银河前景。在我们的管道中，我们使用快速独立分量分析（fastica）技术删除了引入的银河前景。我们提出了大尺度物质分布的功率谱，C（1），在应用前景去除方法之前和之后，并计算所产生的系统误差。我们试图通过最佳地掩蔽地图来消除银河平面中的高前景，从而减少前景减法中的系统性。我们的模拟表明，在所有尺度l<400时，功率谱中仍存在一定程度的偏差。在大尺度l<30时，这种偏差特别显著。我们测量这些系统的影响，在两种不同的方式：首先，我们适合宇宙学参数的宽带形状的功率谱，其次，我们提取的位置的重子声学振荡（BAO）。在第一个分析中，我们发现，系统学引入了一个显着的转变，在2至3西格玛水平，这取决于掩蔽和噪声水平的最佳拟合宇宙学参数。然而，宇宙距离可以恢复在一个无偏的方式后，前景删除在所有模拟红移拟合的BAO的功率谱。我们的结论是，前景去除的进一步进展是必要的，以恢复无偏的信息，从宽带形状的功率谱，然而，强度映射实验将是一个强大的工具，在很宽的红移范围内映射宇宙的距离。
2013-10-30 astro-ph.CO
Cosmological distance forecasts for the CSST Galaxy Survey using BAO peaks
本研究针对CSST星系巡天的红移误差问题，采用两点相关函数楔形方法，基于模拟样本预测BAO距离测量精度，验证了其在宇宙学参数约束上的稳健性。
2025-01-15 astro-ph.CO
The BINGO project VIII: On the recoverability of the BAO signal on HI intensity mapping simulations
红移21厘米中性氢谱线的强度测绘是观测宇宙和研究暗区的一种新的有前途的技术。BINGO射电望远镜将使用21厘米的线来绘制红移范围$0.127 \le z \le 0.449$的宇宙，以断层摄影的方法，主要目标是探测BAO。这项工作提出了预测测量横向BAO信号在BINGO阶段1操作。我们使用两个聚类估计，两点角关联函数（ACF）和角功率谱（APS），和一个基于模板的方法来模拟的ACF和APS估计的BINGO区域和提取的BAO信息。层析成像方法允许红移箱的组合，以提高模板拟合性能。我们发现，每个聚类估计显示出不同的敏感性，具体的红移范围，虽然他们都表现得更好，在更高的红移。一般来说，APS估计器提供了稍微好一点的估计，具有较小的不确定性和较大的BAO信号检测概率，在较高的红移处实现了$\gtrsim 90$ \%。我们研究了仪器噪声和残余前景信号的贡献，发现前者的影响更大，随着红移的增加，特别是APS估计的影响更大。事实上，在分析中包括噪声会增加不确定性，在更高的红移处增加到$\sim 2.2$的一个因子。相比之下，前景残差不会显著影响我们最终的不确定性。总之，我们的研究结果表明，即使包括半现实的系统效应，BINGO有可能成功地测量在射频的BAO规模。（节录）
2022-07-25 astro-ph.CO
The Impact of Foregrounds on Dark Ages Measurements with the Highly Redshifted 21 cm Line
本研究分析高红移下21 cm宇宙学中的前景楔形效应，发现其比再电离纪元更显著，前景规避会损失一个量级灵敏度，指出需前景减除才能用近期可行的实验开展黑暗时代21 cm宇宙学研究。
2025-07-30 astro-ph.CO
Extraction of Cosmological Information from WiggleZ
在这篇论文中，我分析了2D各向异性重子声振荡（BAO）信号中存在的最终WiggleZ数据集。我利用新发布的协方差矩阵从WizCOLA模拟，并遵循良好的测试方法，在之前的分析中使用的BAO信号在替代数据集。WiggleZ数据以多极展开和数据楔形两种形式呈现，本文对这两种形式进行了分析。我测试我的模型对以前的一维分析的BAO信号的WiggleZ数据和对WizCOLA模拟，并发现它是免费的偏见或系统偏移。然而，对楔形数据格式的分析无法正确地约束宇宙学参数，因此放弃了多极分析。多极分析确定了有效红移$z = 0.44, 0.60$和$0.73$的三个红移仓的$Ω_c h^2$、$H(z)$和$D_A(z)$。对$Ω_c h^2$的相应约束是$0.119^{+0.029}_{-0.026}$、$0.151^{+0.038}_{-0.025}$和$0.140^{+0.036}_{-0.022}$。$H(z)$的拟合分别为$87 \pm 16$、$90 \pm 15$和$82 \pm 13$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$，而对于$D_A(z)$，我找到了$1300 \pm 160$、$1300 \pm 180$和$1350 \pm 160$ Mpc的值。这些宇宙学约束与平坦$Λ$ CDM宇宙学是一致的。
2016-04-06 astro-ph.CO
Exploring One-point Statistics in HERA Phase I Data: Effects of Foregrounds and Systematics on Measuring One-Point Statistics
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Winona State University（威诺纳州立大学）；Rhodes University（罗德兹大学）；University of Manchester（曼彻斯特大学）；University of Western Cape（西开普大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；University of Melbourne（墨尔本大学）；University of Washington（华盛顿大学）；Brown University（布朗大学）；University of Nevada, Las Vegas（内华达大学拉斯维加斯分校）；McGill University（麦吉尔大学）；Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO)（联邦科学与工业研究组织）
本研究通过正向建模评估HERA Phase I观测中仪器效应对21cm一点统计测量的影响，发现仪器响应和wedge-filtering显著降低信号幅度，且m2测量结果不支持冷再电离模型，强调理解仪器效应是将其作为宇宙学探针的关键。
2025-11-04 astro-ph.CO
Constraining Polarized Foregrounds for EoR Experiments I: 2D Power Spectra from the PAPER-32 Imaging Array
当前的低频干涉仪的目标是探测高红移21厘米背景，目的是产生原始星系际介质中中性氢的亮度-温度对比度的功率谱。二维功率谱（傅立叶模式中的功率平行和垂直于视线）形成的干涉vibratory已被证明描绘光谱平滑的前景（称为楔形）和光谱结构的21厘米背景发射（EoR窗口）之间的边界。然而，已知偏振前景由于法拉第旋转而具有光谱结构，其可以泄漏到EoR窗口中。在这项工作中，我们创建和分析2D功率谱的PAPER-32成像阵列在斯托克斯我，Q，U和V，这些使我们能够观察和诊断系统的影响，在我们的校准在高信噪比的傅立叶空间内最相关的EoR实验。我们观察到良好定义的窗口中的斯托克斯village，与斯托克斯Q，U和V功率谱共享一个类似的楔形，在斯托克斯I。通过适度的偏振校准，我们没有看到任何证据表明偏振校准误差在任何斯托克斯可见度中将功率移动到楔形之外，达到所达到的噪声水平。需要更深入的集成来确认这种行为持续到EoR检测所需的深度。
2016-03-29 astro-ph.CO astro-ph.IM
HI intensity mapping correlation function from UNIT simulations: BAO and observationally induced anisotropy
我们研究了集群的HI强度图模拟重子声学振荡（BAO）和望远镜光束平滑和前景清洁引起的影响的重点。我们首先创建一个HI目录在$z=1.321$的基础上半解析星系演化（SAGE）模型应用于UNIT模拟。利用这个目录，我们研究了模型HI和暗物质晕之间的关系，我们还研究了由这个模型预测的HI丰度，$Ω_{\rm HI}$。然后，我们使用最近网格点方法创建合成HI强度图。为了模拟望远镜光束效应，在垂直于视线的平面上应用高斯平滑。前景去除方法的效果是通过在径向上指数衰减最大波长傅立叶模式来模拟的。我们研究了各向异性的两点关联函数（2 PCF）$ξ(r_\perp,r_\parallel)$以及它如何受到上述观测效应的影响。为了更好地隔离BAO信号，我们研究了几个2 PCF $μ$ -楔形（具有有限范围的方向$μ$），以解决系统学效应，我们比较它们与不同定义的径向2 PCF。最后，我们讨论了我们的研究结果的背景下，SKA样的调查，发现一个明确的BAO信号在这里提出的估计。
2021-12-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Robust Foregrounds Removal for 21-cm Experiments
通过红移21厘米谱线直接探测再电离时期，将对早期宇宙结构形成的研究产生前所未有的影响。为了实现这一承诺，当前和未来的21厘米实验将需要检测到微弱的21厘米信号超过几个数量级。这就需要对银河系和河外的辐射及其由于仪器色度、电离层和不完善的校准而产生的污染物进行精确的建模。为了解决这个复杂的建模，我们提出了一种新的方法，基于高斯过程回归（GPR），它能够干净地分离宇宙信号从大多数前景污染物。我们还提出了一种新的成像方法的基础上的极大似然框架，解决了直接在球体上的干涉方程。使用该方法，在柱面（$k_{\perp}, k_{\parallel}$）功率谱中有效地消除（即，去卷积）引起所谓的“楔形”的色彩效应。
2018-01-18 astro-ph.CO
A 21-cm power spectrum at 48 MHz, using the Owens Valley Long Wavelength Array
探测黑暗时代的大孔径实验（LEDA）旨在测量宇宙黎明时中性氢的21厘米信号，$z \approx $ 15-30。利用欧文斯谷长波长阵列（OVRO-LWA）的$\approx $ 200 m直径的核心所作的观测，我们提出了一个2-D圆柱空间功率谱的数据在43.1-53.5 MHz（$z_{\rm median}\approx 28$）非相干积分为4小时，和阵列的灵敏度分析。来自前景的功率被定位到$k_\perp, k_\parallel$空间内的“楔形”。在使用包括VirA在内的5个明亮紧凑源校准了Vibrium之后，我们测量了前景楔形之外的$Δ^2(k) \approx 2 \times 10^{12}\ \mathrm{mK}^2$，原则上，未受污染的宇宙学信号将位于前景楔形之外。测量的$Δ^2(k)$是反映热仪器和天空噪声的组合的上限，以及从楔形散射功率的未建模的系统，如将讨论的。通过对频率通道的近配对进行差分校准，我们抑制前景天空结构和系统性，提取热噪声，并使用相干和非相干积分的混合来模拟3000 h观测和$z = $ 16-37的噪声主导的功率谱。对于合适的校准质量，所得噪声水平$Δ^2(k) \approx 100$ mK $^2$（k = 0.3 Mpc $^{-1}$）将足以检测由于早期Ly-$α$和X射线源而引起的21-cm空间功率谱中的峰，如针对一系列理论模型参…
2021-06-22 astro-ph.CO
A Generative Modeling Approach to Reconstructing 21-cm Tomographic Data
本文提出基于随机插值的深度生成模型，利用21厘米信号的非高斯性质重建被楔形滤波去除的数据，有效恢复三维光锥空间信息，并展望其在宇宙黎明与再电离研究中的应用。
2024-07-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
The 21cm-galaxy cross-correlation: Realistic forecast for 21cm signal detection and reionisation constraints
University of Vienna（维也纳大学）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）；Cosmic Dawn Center (DAWN)（宇宙黎明中心）；Institut für Theoretische Physik, Universität Heidelberg（海德堡大学理论物理研究所）
研究通过分析21厘米-星系交叉相关信号，探讨不同观测配置对再电离场景区分能力的影响，提出需采用特定深宽光谱观测策略以提高信噪比。
2026-03-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
The EoR 21-cm Bispectrum at $z=8.2$ from MWA data I: Foregrounds and preliminary upper limits
本文利用MWA数据首次尝试测量z=8.2再电离时期21厘米双谱，识别出受周期性尖峰污染的双谱EoR窗口，并给出了远高于理论预期的前景主导上限。
2025-07-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
The clustering of galaxies in the SDSS-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey: cosmological constraints from the full shape of the clustering wedges
本文探讨了重子振荡谱巡天（BOSS）CMASS数据发布9（DR9）样本中的成团楔xi_perp（s）和xi_para（s）的宇宙学意义。通过分别在0 <mu <0.5和0.5 <mu <1的范围内对全二维关联函数xi（mu，s）求平均来定义这些聚类楔形。这些测量使我们能够在样品的平均redsfhit z = 0.57处约束参数组合D_A（z）/r_s（z_d）= 9.03 +-0.21和cz/（r_s（z_d）H（z））= 12.14 +-0.43。我们结合最近的测量CMB，BAO和Ia型超新星的集群楔的信息，以获得对标准LCDM模型和一些潜在的扩展的宇宙学参数的约束。当允许暗能量状态方程偏离其标准LCDM值时，编码在聚类楔中的信息是最有用的。所有数据集的组合没有显示出偏离恒定暗能量状态方程的证据，在这种情况下，我们发现w_DE =-1.013 +-0.064，与宇宙学常数完全一致。我们通过限制增长率f（z）= d ln D（a）/d ln a来探索与广义相对论的潜在偏差，在这种情况下，CMASS聚类楔与CMB数据的组合意味着f（z = 0.57）= 0.719 ± 0.094，根据GR的预测。我们的结果清楚地说明了各向异性聚类测量相对于角度的额外约束能力-平均数量。
2013-03-18 astro-ph.CO
Cosmic distance determination from photometric redshift samples using BAO peaks only
星系沿视线的分布受到多波段测光测量红移的不确定性的严重影响，这使得从重子声学振荡或由红移畸变探测的生长函数中获得宇宙距离信息变得困难。我们调查的传播的不确定性到大规模的聚类利用所有已知的估计，并提出楔形方法作为一个有前途的分析工具，以提取宇宙距离信息仍然留在光度星系样本。我们测试我们的方法，使用模拟的星系图与光度的不确定性$σ_{0} =\left(0.01, 0.02, 0.03\right)$。将测得的各向异性关联函数$ξ$分解为$s$的径向和$μ$的角向，并利用改进的RSD模型从理论上估计了$ξ(s,μ)$随$D_A$和$H^{-1}$的垂直和径向宇宙距离测度的变化.虽然径向宇宙距离$H^{-1}$是无法从三个光度星系样本中的任何一个探测，$D_A$的垂直分量被证实是准确测量后，即使完全边缘化的$H^{-1}$。我们测量$D_A$的精度约为6%，这几乎相当于我们可以预期从光谱DR 12 CMASS星系样本。
2019-07-12 astro-ph.CO
The Epoch of Reionization Window: I. Mathematical Formalism
21厘米的线提供了一个强大的天体物理学和宇宙学的探测器在高红移，但解锁这种探测器的潜力需要强大的前景污染物的缓解，通常是几个数量级比宇宙学信号亮。最近的模拟和观测表明，前景的平滑光谱结构与仪器色度相结合，污染了圆柱形傅立叶空间中的“楔形”区域。虽然以前的努力已经探讨了抑制前景在这个楔形，以及避免这个高度污染的地区，所有这些努力都忽略了严格审查的错误统计与楔形。使用二次估计形式主义的干涉测量方程，我们提供了一个框架，这样一个严格的分析（包括一个完全协变的处理错误）。此外，我们发现，有很强的误差相关性，在高空间波数，迄今被忽略的灵敏度推导。这些误差相关性大大降低了依赖于长基线贡献的阵列的灵敏度，与假设不相关误差的估计相比。
2014-07-24 astro-ph.CO astro-ph.IM
Four Fundamental Foreground Power Spectrum Shapes for 21 cm Cosmology Observations
与明亮的天体物理源相互作用的仪器效应的污染是测量再电离时代和BAO 21厘米功率谱的主要障碍-一种称为模式混合的效应。在本文中，我们确定了四个基本的功率谱形状产生的模式混合，将影响所有即将到来的观测。我们第一次能够解释在高级模拟中看到的楔形结构，并预测基本上没有污染的“EoR窗口”的形状。了解这些污染的来源也使我们能够识别低于成像极限的校准和前景减法误差，为精确观测提供了一个强大的新工具。
2012-04-25 astro-ph.CO astro-ph.IM
Towards Optimal Foreground Mitigation Strategies for Interferometric HI Intensity Mapping in the Low-Redshift Universe
我们进行的第一个案例研究，对中性氢（HI）强度映射使用无线电干涉仪在低红移发展最佳前景缓解策略。建立了模拟、前景减缓和功率谱估计的管道，可用于使用MeerKAT和平方公里阵列天文台（SKAO）进行的和未来的调查。它模拟真实的天空信号，以生成给定仪器和观测规格的能见度数据，随后用于执行前景缓解和功率谱估计。本文提出了一种二次型估计方法来估计可见度空间中的温度功率谱。使用MeerKAT望远镜规格的观测在红移范围z~0.25-0.30对应的MeerKAT国际千兆赫分层河外星系探测（MIGHTEE）的调查，我们提出了一个案例研究，我们比较不同的方法的前景缓解。我们发现，可见度空间中的组件分离提供了一个更准确的估计HI聚类相比，前景回避，与不确定性小30%。从图像的功率谱估计被发现是更大的偏差和更多的信息丢失相比，在可见性估计时，更不稳定。我们的结论是，对于z~0.25-0.30，MIGHTEE巡天将能够以高精度测量从k~0.5 Mpc $^{-1}$到k~10 Mpc $^{-1}$的HI功率谱。我们是第一个表明，在低红移，在可见度空间中的组件分离抑制在大的视线尺度的前景污染，允许测量HI功率谱更接近前景楔，对未来的检测至关重要的数据分析。
2022-12-07 astro-ph.CO
Multipole expansion for HI intensity mapping experiments: simulations and modelling
我们提出了一个框架和一个开源的Python工具包来分析2点统计的三维波动的背景下，HI强度图使用多极展开形式主义。我们包括使用N体和对数正态方法，前景和他们的删除，以及仪器的影响，宇宙学HI信号的模拟。使用这些模拟和分析建模，我们调查前景清洁和仪器光束的功率谱多极子以及傅立叶空间聚类楔的影响。我们发现，仪器光束和前景去除可以产生四极（和十六极）信号，并证明了控制和精确建模这些效应的重要性，精密无线电宇宙学。我们的结论是，这些影响可以模拟合理的精度，使用我们的多极展开技术。我们还进行了MCMC分析，以展示前景清洗对HI丰度和偏差参数估计的影响。随附的python工具包可在https：//github.com/IntensityTools/MultipoleExpansion获得，并包括一套交互式示例以帮助新用户。
2020-06-18 astro-ph.CO
Measuring the 2D Baryon Acoustic Oscillation signal of galaxies in WiggleZ: Cosmological constraints
我们目前的结果，从二维各向异性重子声学振荡（BAO）信号存在于最终的数据集从WiggleZ暗能量调查。我们以两种方式分析WiggleZ数据：首先使用2D关联函数的完整形状，其次仅关注重建数据集中的BAO峰的位置。当拟合2D关联函数的完整形状时，我们使用多极展开来与理论进行比较。当我们使用重建数据时，我们对形状进行边缘化，仅测量BAO峰值的位置，分析楔形数据，将沿着视线的信号与平行于视线的信号分开。我们用模拟数据验证了我们的方法，发现结果没有偏差或系统偏移。我们还重做了重建前角度平均（1D）WiggleZ BAO分析与改进的协方差，并提出了更新的结果。最终结果以$Ω_c h^2$、$H(z)$和$D_A(z)$的形式给出，分别针对具有有效红移$z = 0.44$、$0.60$和$0.73$的三个红移仓。在这些箱子和方法中，我们恢复5%和22%误差之间的约束。我们的宇宙学约束与平坦$Λ$ CDM宇宙学一致，并与重子振荡谱巡天（BOSS）的结果一致。
2016-11-29 astro-ph.CO
The Information Content of Anisotropic Baryon Acoustic Oscillation Scale Measurements
在星系巡天中对重子声学振荡（BAO）特征进行各向异性测量，可以联合推断哈勃参数$H(z)$和角直径距离$D_A(z)$。这些测量通常是从测量的2点聚类统计的矩中获得的，相对于与视线$μ$的角度的余弦。BAO特征在每个矩中的位置取决于$D_A(z)$和$H(z)$的组合，并且测量两个或多个矩中的位置会破坏该参数简并性。我们推导出解析公式的参数组合的勒让德多项式，幂律和顶帽楔在$μ$的时刻，明确显示了什么是由每个测量的实空间的关联函数和功率谱，并在红移空间的功率谱。现代星系样本覆盖的体积很大，这意味着关联函数可以很好地近似为在BAO尺度上的不同$μ$上没有相关性，并且在这个尺度上的误差近似与$μ$无关。使用这些近似，我们得到的信息内容的各种时刻。我们表明，测量使用的双极和四极，或双极和$μ^2$幂律矩，是最佳的各向异性BAO测量，因为它们包含所有可用的信息，使用两个时刻，测量$H(z)$和$D_A(z)$所需的最小数量。我们使用600个模拟星系样本测试我们的预测，这些样本与SDSS-III重子振荡光谱巡天CMASS样本相匹配，与我们的分析预测很好地匹配。我们的研究结果应该能够从未来的星系调查，如eBOSS，DESI和Euclid的信息的最佳提取。
2015-04-29 astro-ph.CO
The Imprint of the Baryon Acoustic Oscillations (BAO) in the Cross-correlation of the Redshifted HI 21-cm Signal and the Ly-alpha Forest
Ly-alpha森林和红移21厘米辐射的互相关最近被提出作为一种观测工具，用于绘制后再电离时代z < 6的大尺度结构。这具有显著的优点，因为与相应的自相关信号相比，预期连续体减法和前景去除的问题显著地不那么严重。此外，与Ly-alpha森林自相关信号相比，离散类星体采样对互相关的影响不太严重。本文探讨了利用互相关信号探测重子声学振荡（BAO）的可能性。为此，我们已经开发了一种理论形式主义来计算预期的互相关信号及其方差。我们已经用它来预测预期的信号，并估计可能探测到的观测参数范围。对于Ly- $α$森林，我们考虑了BOSS和BIGBOSS，它们预计分别具有16 deg^{-2}和64 deg^{-2}的类星体密度。使用尺寸为2 m * 2 m的天线覆盖z=2至3的红移范围的无线电干涉仪阵列非常适合21 cm的观测。需要观察25个独立的视场，这对应于BOSS的整个角度范围。我们发现，在21厘米观测中，用BOSS分别探测角向和径向BAO时，每个视场的噪声水平必须达到1.1 * 10^{-5} K^2和6.25 * 10^{-6} mK^2。BIGBOSS的相应数值为3.3 * 10^{-5} mK^2和1.7 * 10^{-5} mK^2。4至5个独立的无线电干涉仪阵列，每个阵列包含400个天线，对50米范围内的所有基线进行均匀采样，将能够在几年内进行这些观测。
2011-12-04 astro-ph.CO
Baryon acoustic oscillations from HI intensity mapping: the importance of cross-correlations in the monopole and quadrupole
通过中性氢射电发射（$\text{\hi}$）估计后再电离时代的宇宙学参数是即将成立的SKA天文台（SKAO）的关键科学目标之一。本文探讨了重子声学振荡（BAO）的检测能力与一套\(100\)模拟介绍了主要的限制，从前景污染和差的角分辨率所造成的射电望远镜光束。这种广泛的单碟光束代表了一个严重的挑战，BAO检测与\hi \强度映射，我们研究了多极扩展的方法作为一种手段，以减轻这种限制。我们还展示了从交叉相关的\hi \强度映射数据与重叠的光谱星系调查，旨在测试在光学/近红外波长的SKA项目和其他未来的宇宙学实验之间的潜在协同作用所取得的收益。对于我们在$z\,{=}\,0.9$的${\sim}\,4\,000\,\mathrm{deg}^2$数据集，复制了SKAO \hi \强度映射调查的基本特征，我们能够在自相关中实现BAO特征的${\sim}\,4.5σ$检测，尽管存在主导光束效应。交叉相关与重叠星系调查可以增加这一${\sim}\,6σ$检测。此外，在联合拟合中包括除了功率谱四极杆之外的功率谱四极杆可以使BAO检测显著性大约加倍。尽管没有实施径向只有$P(k_\parallel)$分析有利于三维$P(\bm{k})$和它的多极，我们仍然能够获得强大的约束径向Alcock Paczynski参数，而垂直参数仍然不受约束和事先占主导地位，由于光束的影响。
2022-10-16 astro-ph.CO
Extracting HI cosmological signal with Generalized Needlet Internal Linear Combination
氢原子强度测绘是利用氢原子21厘米发射线来测绘物质大尺度结构涨落的一种新的观测技术。高灵敏度的射电巡天具有探测低红移（z < 1）的重子声学振荡（BAO）的潜力，以限制暗能量的性质。HI信号的观测将受到仪器噪声的污染，更重要的是，受到天体物理前景的污染，例如银河系同步辐射，它至少比HI信号亮四个数量级。前景清理被认为是未来射电天文学调查的关键挑战之一。我们研究了广义Needlet内部线性组合（GNILC）方法的能力，减去无线电前景和恢复宇宙学HI信号的一般HI强度映射实验。GNILC方法是一种利用频率和空间信息分离观测数据分量的新技术。我们的结果表明，该方法是强大的前景的复杂性。对于模拟的射电观测，包括HI辐射、银河系同步加速器、银河系自由-自由射电源和0.05mK热噪声，我们发现，对于红移z ~ 0.25的多极子30 < l < 150，我们可以在50%的天空上以6%的精度重建HI功率谱。
2016-01-05 astro-ph.CO
Power spectrum multipole expansion for HI intensity mapping experiments: unbiased parameter estimation
我们评估性能的多极展开形式主义的情况下，单盘HI强度映射，包括仪器和前景去除效果。这种形式主义是用来提供一系列的HI和宇宙学参数，包括红移空间扭曲和Alcock-Paczynski效应的MCMC预测。我们首先确定我们的功率谱建模的有效性范围，通过拟合模拟数据，集中在四极，四极和十六极的贡献。然后，我们表明，前景减法效应可能导致严重的偏见，在宇宙学参数的测定，特别是有关的横向BAO重新标度，增长率和HI的偏见（$α_\perp$，$\overline{T}_\text{HI} fσ_8$，和$\overline{T}_\text{HI} b_\text{HI} σ_8$，分别）的参数。我们试图通过构建一个2参数前景建模处方来解释这些偏差，并发现我们的处方导致无偏的参数估计，代价是增加宇宙学参数的估计不确定性。此外，我们确认，仪器和前景去除效果显着影响理论协方差矩阵，并导致不同的多极子之间的协方差变得不可忽略。最后，我们展示了在我们的分析中包括高阶多极子的效果，以及这些如何可以用来调查HI强度映射数据中的仪器和系统效应的存在。
2021-01-05 astro-ph.CO
Cosmological parameter forecasts for HI intensity mapping experiments using the angular power spectrum
HI强度测绘是利用氢原子21 cm发射线观测物质大尺度结构的一种新的观测技术。在这项工作中，我们模拟BINGO（BAO从综合中性气体观测）和SKA（平方公里阵列）相1碟形阵列自相关模式下运行。对于没有前景的BINGO的最佳情况，HI角功率谱与普朗克结果的组合允许以$4\%$的精度测量$w$，而BAO声学尺度与普朗克的组合给出了$7\%$的精度。我们考虑了一些潜在的复杂的影响，包括前景和红移依赖的偏见，这增加了$w$的不确定性，但并不显着，在所有情况下，最终的不确定性被发现是$Δw < 8\%$ BINGO。对于SKA-MID在自相关模式下与Planck的组合，我们发现，在理想条件下，对于红移范围$0.35 < z < 3$，可以以$4\%$的精度测量$w$（即，对于$Δν= [350, 1050]$ MHz的带宽）和对于$0 < z < 0.49$的$2\%$（即，$Δν= [950, 1421]$ MHz）。扩展模型，包括中微子质量的总和产生的$95\%$上限为$\sum m_ν< 0.24$ eV的BINGO和$\sum m_ν< 0.08$ eV的SKA阶段1，与目前的最佳约束的BINGO的情况下，并显着优于他们在SKA的情况下。
2017-10-16 astro-ph.CO
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
Impact of 21-cm foreground mitigation strategies on reionization power spectrum constraints
Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université（巴黎天文台，巴黎文理研究大学，索邦大学）
评估21厘米信号再电离时期的前景避免与高斯过程回归去除策略，两者引入约1σ参数偏差，避免法后验更宽，多红移推断受污染箱影响。
2026-07-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
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
Recovering Cosmic Structure with a Simple Physical Constraint
提出一种利用实空间非负性约束恢复射电观测中因前景规避而丢失的傅里叶相位信息的方法，并证明其可在SKA长基线观测中恢复BAO特征。
2025-03-26 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
Deep learning approach for identification of HII regions during reionization in 21-cm observations -- II. foreground contamination
本文提出SegU-Net v2卷积神经网络框架，用于在受前景污染的21厘米信号中识别中性区和电离区，并验证其对多种前景去除方法的独立性及在z>9时测量孤立电离气泡体积的能力。
2024-02-28 astro-ph.CO astro-ph.IM
Testing synchrotron models and frequency resolution in BINGO 21 cm simulated maps using GNILC
为了恢复21厘米的氢谱线，必须将宇宙学信号从射频上更强的前景贡献中分离出来。BINGO射电望远镜设计用于测量21厘米谱线，并使用强度测绘技术探测BAO。这项工作分析了GNILC方法的性能，结合功率谱去偏过程。该方法被应用到一个模拟的宾果任务，建立在以前的工作从合作。它比较了两种不同的同步辐射模型和不同的仪器配置，除了与辅助数据相结合，以优化整个BINGO频带的21 cm信号的前景去除和恢复，以及确定信号恢复的最佳频带数。我们使用普朗克天空模型产生前景发射图，宇宙学Hi发射图是使用FLASK软件包生成的，热噪声图是根据仪器设置创建的。我们应用GNILC方法的模拟天空地图分离的Hi加上热噪声的贡献，并通过去偏过程，恢复无噪声的21厘米功率谱的估计。我们发现了一个接近最佳的重建高信号使用80箱配置，这导致在所有频率的功率谱重建平均误差为3%。此外，我们的测试表明，GNILC是强大的对不同的同步辐射模型。最后，通过增加一个附加通道，利用CBASS的前景信息，减小了21 cm信号的估计误差。我们之前工作的优化，产生了一个配置，具有最佳数量的通道来合并数据，极大地影响了调试前关于BINGO硬件配置的决策。
2022-09-08 astro-ph.CO
Reconstructing large-scale structure with neutral hydrogen surveys
即将到来的21厘米强度调查将使用发射的超精细跃迁来绘制宇宙大体积中的中性氢。不幸的是，大的空间尺度完全被光谱平滑的天体物理前景所污染，这些前景比信号亮几个数量级。这种污染也泄漏到较小的径向和角模式，形成一个前景楔，进一步限制了21厘米观测的有用性，为不同的科学情况下，特别是交叉相关的示踪剂，在径向方向上有广泛的内核。在本文中，我们调查重建这些模式内的正演模拟框架。从初始密度场开始，一个合适的偏置参数化和非线性动力学来模拟所观察到的21 cm场，我们的重建通过结合正向模拟的可能性来进行，以匹配观测（在给定的建模误差和数据噪声模型下）与初始条件下的高斯先验，并最大化所获得的后验。对于红移$z=2$和$4$，我们能够重建21厘米场的互相关，$r_c > 0.8$在所有尺度上，我们的乐观和悲观的假设前景污染和不同程度的热噪声。性能在$z=6$时略有下降。大规模的视线模式几乎完美地重建。我们演示了如何我们的方法也重建重子声学振荡，优于所有尺度上的标准方法。我们还描述了我们的重建场如何在高红移下提供极好的聚类红移估计，否则很难获得密集的光谱样本，以及开辟与投影场（例如透镜效应）的互相关机会，这些场仅限于横向于视线的模式。
2019-11-13 astro-ph.CO
Bayesian power spectrum estimation with modelling of systematic effects in delay-fringe rate space
Jodrell Bank Centre for Astrophysics, University of Manchester（曼彻斯特大学乔德雷尔银行天体物理学中心）；Department of Physics and Astronomy, University of Western Cape（西开普大学物理与天文系）；Department of Physics and Trottier Space Institute, McGill University（麦吉尔大学物理系和特罗蒂尔太空研究所）
本文提出在延迟-干涉率空间中建模系统效应，以提高21cm干涉仪观测再电离时期信号的准确性，通过贝叶斯方法估计功率谱并减少系统性误差影响。
2026-10-01 astro-ph.CO astro-ph.IM
Improved upper limits on the 21-cm signal power spectrum of neutral hydrogen at $\boldsymbol{z \approx 9.1}$ from LOFAR
一个新的上限上的21厘米信号功率谱的红移为$z \approx 9.1$，根据141小时获得的数据与低频阵列（LOFAR）。该分析包括频谱平滑增益校准，高斯过程回归（GPR）前景缓解和最佳加权功率谱推断的显着改进。以前看到的“多余的功率”，由于在增益解决方案的频谱结构已显着减少，但一些多余的功率仍然存在与热噪声不同的频谱相关性。这种过剩具有$0.25 - 0.45$ \，MHz的光谱相干尺度，并且在夜晚之间部分相关，特别是在前景楔形区域中。覆盖相似的当地恒星时的夜晚之间的相关性更强。发现了在$k = 0.075\,\mathrm{h\,cMpc^{-1}}$时$Δ^2_{21} < (73)^2\,\mathrm{mK^2}$的最佳2- $σ$上限，与先前报道的上限相比，功效提高了一个因子$\approx 8$。剩余的多余功率可能是由于来自源的残余前景发射或远离相位中心的漫射发射、偏振泄漏、色度校准误差、电离层或低水平射频干扰。我们讨论了未来对信号处理链的改进，这些改进可以进一步减少甚至消除这些多余功率的原因。
2020-02-19 astro-ph.CO
Beamforming Errors in Murchison Widefield Array Phased Array Antennas and their effects on Epoch of Reionization Science
精确的天线波束模型对于射电观测至关重要，其目的是分离暗时代和再电离时代的红移21厘米谱线发射，并释放21厘米宇宙学的科学潜力。过去的工作主要集中在表征平均天线波束模型使用卫星信号或天文源作为校准器，但天线到天线的变化，由于不完善的仪器一直未被探索。我们通过实验室测量和模拟来表征Murchison宽场阵列（MWA）的这种变化，发现主瓣边缘附近和旁瓣中的典型偏差为+/-10-20%。我们认为这些结果的影响，图像和功率谱为基础的科学。特别是，我们模拟了由100米基线测量的vibration，并发现使用其他完美的前景模型，未建模的波束形成误差严重限制了前景减法精度的傅立叶空间的区域内污染的前景发射（“楔”）。这个区域可能包含了大量的宇宙学信号，访问它将需要测量每个天线的波束模式。然而，未建模的波束成形误差不会污染预期没有前景污染的傅立叶空间区域（“EOR窗口”），这表明前景避免仍然是可行的策略。
2016-02-17 astro-ph.CO astro-ph.IM
Reionisation & Cosmic Dawn Astrophysics from the Square Kilometre Array: Impact of Observing Strategies
对宇宙21厘米信号的干涉测量将彻底改变我们对再电离时代（EoR）和宇宙黎明（CD）的理解。正在进行的努力的高潮将是即将到来的平方公里阵列（SKA），它将提供来自我们宇宙第一个十亿年的21厘米信号的断层扫描。使用由高$z$光度函数提供信息的星系形成模型，在这里，我们预测了SKA低（SKA 1低）的第一阶段可以约束驱动EoR和CD天体物理学的看不见的星系的属性的准确性。我们考虑了三种观测策略：（i）深（1000小时在一个单一的领域）;（ii）中深（100小时在10个独立的领域）;（iii）浅（10小时在100个独立的领域）。使用21厘米的功率谱作为一个汇总统计，保守地只使用21厘米以上的前景楔形信号，我们预测，所有三个观测策略应恢复天体物理参数的$\sim 0.1$的分数精度-10%.The再电离的历史恢复到$Δz \lesssim 0.1$（1 $σ$）的不确定性的大部分时间。中深度策略平衡了热噪声与宇宙方差，导致最严格的约束，略优于深度策略。浅层观测策略的表现最差，最高可达$\sim 10$ --恢复的不确定性增加60%。然而，我们注意到，非高斯汇总统计、断层扫描以及无偏前景去除可能会有利于深度策略。
2019-06-19 astro-ph.CO
Inferring astrophysical parameters using the 2D cylindrical power spectrum from reionisation
本研究利用基于模拟的推断方法（边际神经比率估计），结合SKA 1000小时模拟观测，证明2D柱面功率谱通过区分横向与红移信息，将天体物理参数约束的不确定性降低约30-40%，优于1D球面平均功率谱。
2024-03-21 astro-ph.CO
Coaxing Cosmic 21cm Fluctuations from the Polarized Sky using m-mode Analysis
在本文中，我们继续发展的m-模式的形式主义，一种有效的和最佳的分析技术的宽场过境射电望远镜，针对21厘米宇宙学。我们扩展了这种形式主义，使一个准确的治疗偏振的天空，充分考虑到偏振泄漏和交叉偏振的影响。我们使用的几何形状的测量集的violet项目到纯温度模式的天空中，作为一个显着的压缩，和一个有效的第一过滤器的极化污染物。我们使用的m-模式形式主义与Karhunen-Loeve变换给出了一个高效的方法进行前景清洗，并证明其成功地清洁现实的偏振天空观察到的仪器遭受大量的离轴偏振泄漏。我们开发了一个最佳的二次估计的m-模式的形式主义，它可以有效地使用蒙特卡洛技术计算。这是用来评估前景去除功率谱约束的影响，我们发现，我们的方法可以清洁前景远低于前景楔，渲染只有规模$k_\parallel < 0.02 h \,\mathrm{Mpc}^{-1}$无法访问。由于这种方法假设望远镜的完美知识，我们进行了一个保守的测试，这是多么重要，通过模拟和分析数据集与我们假设的望远镜的偏差。假设没有其他技术，以减轻偏置，我们恢复无偏功率谱时，每馈光束宽度被测量到0.1%，放大器增益是已知的1%内每分钟。最后，作为一个例子的应用程序，我们扩展我们的预测，宽带400-800 MHz的宇宙学观测，并考虑探测暗能量的影响，发现一个中等大小的圆柱形望远镜提高了约70%的普朗克和第二阶段实验的DETF图的优点。
2014-01-09 astro-ph.CO astro-ph.IM
Bayesian model comparison and validation with Gaussian Process Regression for interferometric 21-cm signal recovery
University of Cambridge（剑桥大学）；Cavendish Astrophysics, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪什天体物理学）；Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge（剑桥大学卡弗里宇宙学研究所）
针对SKA-Low望远镜模拟观测，采用贝叶斯框架比较五种高斯过程回归模型，发现带楔形参数化和噪声缩放的模型在21厘米功率谱恢复中表现最优。
2026-07-02 astro-ph.CO astro-ph.IM
