Constraining primordial non-Gaussianity by combining next-generation galaxy and 21 cm intensity mapping surveys
本文提出结合DESI类光学星系巡天与SKAO类21 cm强度映射巡天的多示踪剂方法，以抑制宇宙方差并约束局部型原初非高斯性，在计入前景污染后可达 $σ(f_{\mathrm{NL}})\sim4$。
2023-04-19 astro-ph.CO
Synergy of CO/[CII]/Ly$α$ Line Intensity Mapping with the SKA
我们提出的科学使交叉相关的SKA 1-低21厘米EoR调查与其他线映射程序。特别是，我们确定和调查潜在的协同作用与计划的方案，如线强度映射的红移CO旋转线，[CII]和Ly- $α$排放在再电离。我们简要地描述了如何在$z \sim 8$的恒星形成率的这些示踪剂可以联合建模，然后预测他们的自动和交叉功率谱测量与标称21厘米EoR调查。使用多个线示踪剂将是非常宝贵的，以验证和丰富我们对EoR的理解。
2015-01-19 astro-ph.CO
The Mixing and Transport Properties of the Intra Cluster Medium: a numerical study using tracers particles
我们提出了一个研究的模拟内集群介质的混合特性，使用示踪剂粒子的平流的气体流在宇宙结构的演变过程中。本文利用一个由7个星系团（质量在M=2-3 × 10^14Msol/h之间）组成的样本，在峰值分辨率为25 kpc/h的条件下，研究了示踪剂在ICM混合中的应用。通过对色散统计和混合分布的分析，研究了演化ICM的输运性质。作为一个应用，我们专注于在ICM中的金属的传输。我们采用简单的情况下注入的金属示踪剂的ICM，并发现显着差异的金属丰度分布在放松和合并系统，也通过分析模拟发射多普勒频移Fe XXIII线。
2010-02-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Optimal galaxy survey for detecting the dipole in the cross-correlation with 21 cm Intensity Mapping
我们探讨了未来的前景，通过互相关的21厘米发射强度映射（IM）和星系调查在低红移的相对论偶极子的检测。我们模拟中性氢（HI）和星系人口的晕模型的装置有关的参数，影响偶极信号，如两个示踪剂的偏差和泊松噪声。我们调查的行为的信号噪声作为星系和放大率偏差的函数，为两个固定的中性氢模型。在这两种情况下，我们发现，由于高度偏置的示踪剂产生更大的散粒噪声，信噪比不会通过增加两个示踪剂的偏置之间的差异而增长。我们还研究和提供了一个最佳亮度阈值星系目录，以提高相对论偶极子的信噪比。有趣的是，我们表明，调查提供的最大幅度不会导致最大的信噪比检测相对论效应，我们预测的最佳值的限制幅度。我们的工作表明，与标准分析相比，最佳分析可以将信噪比提高到5倍。
2018-05-23 astro-ph.CO
From photometric surveys to HI intensity mapping: Improving constraints on magnification biases while testing gravity
Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto（波尔图大学理学院物理与天文系）；Instituto de Astrofisica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto CAUP（波尔图大学CAUP空间科学与天体物理研究所）；Department of Physics & Astronomy, University of the Western Cape（西开普大学物理与天文学系）
本文研究HI强度测绘能否提升光度巡天对放大偏置的约束，通过联合约束放大偏置参数和Weyl势幅，利用Fisher矩阵法预测未来约束，并验证多踪迹方法能显著提高对β的约束。
2026-10-20 astro-ph.CO
The relation between velocity dispersion and mass in simulated clusters of galaxies: dependence on the tracer and the baryonic physics
[摘要]本文分析了从$Λ$ CDM宇宙学N-体和流体动力学模拟中提取的团和群大小的晕的质量与它们的速度色散之间的关系，从$z=2$到$z=0$的不同红移。分析的主要目的是了解重子物理在模拟中的实施如何影响这种关系，即在何种程度上使用的速度色散作为集群质量确定代理重子物理的不完善的知识受到阻碍。在我们的分析中，我们使用了几组不同物理实现的模拟。速度色散是使用三种不同的示踪剂，DM粒子，subhalos，和星系。我们证实，DM粒子跟踪的关系，是完全一致的理论预期的基础上的维里定理和文献中提出的先前的结果。在另一方面，subhalos和星系跟踪陡峭的关系，并具有较大的值的归一化。这种关系意味着星系和subhalos有一个$\sim10$ %的速度偏差相对于DM粒子，这可以是积极的或消极的，这取决于晕质量，红移和物理实现的模拟。我们解释这些差异是由于动力学过程，即动力学摩擦和潮汐破裂，作用于亚结构和星系，但不是DM粒子。这些过程似乎是或多或少有效的，这取决于晕质量和重子冷却的重要性，并可能会创建一个非平凡的依赖性的速度偏置和$\soneD$ - $\Mtwo$关系的示踪剂，晕质量和它的红移。这些结果是相关的应用程序的速度色散作为一个代理集群质量在正在进行的和未来的大红移调查。
2013-02-11 astro-ph.CO
Multi-tracing the primordial Universe with future surveys
本文通过结合基于HIRAX、PUMA的21cm干涉仪强度映射与Euclid、MegaMapper星系巡天开展多示踪Fisher预测，使局域原初非高斯性约束精度提升约20–30%。
2025-09-02 astro-ph.CO
A multi-tracer empirically-driven approach to line-intensity mapping lightcones
研究提出SkyLine计算框架，结合MultiDark Planck 2模拟和UniverseMachine模型生成包含观测特征与污染的真实线强度映射（LIM）光锥，并量化了多种发射线及河外示踪剂的功率谱与互相关，为未来LIM巡天信息提取与污染控制提供关键模拟工具。
2023-09-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Joint Line Intensity Recovery from Multi-Tracer Cross-Correlations
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University（斯坦福大学卡弗里粒子天体物理与宇宙学研究所）；Boston University（波士顿大学）
本研究提出联合似然框架，整合多LIM示踪剂与外部星系巡天的互相关，以分离重叠谱线与连续谱前景，在模拟数据中验证其可提升谱线约束精度，为LIM实验设计提供参考。
2026-10-15 astro-ph.CO astro-ph.IM
CoLoRe: fast cosmological realisations over large volumes with multiple tracers
我们提出了CoLoRe，一个公共软件包，有效地生成多个宇宙学调查的合成实现。CoLoRe可以以不同的精度模拟结构的生长，目前的实现支持对数正态场，一阶和二阶拉格朗日摄动理论。CoLoRe模拟全天空光锥上的密度场达到所需的最大红移，并使用它来生成多个2D和3D地图：星系位置和速度，透镜（剪切，放大，会聚），综合萨克斯-沃尔夫效应，线强度映射，以及莱曼- $α$森林模拟的视线串。我们测试模拟地图的准确性对分析理论预测，并展示其性能与多调查模拟，包括DESI星系和类星体，LSST星系和透镜，SKA强度映射和射电星系。我们希望CoLoRe在旨在验证系统学在多实验分析中的影响的研究中特别有用，量化不同数据集之间的协方差，并为不久的将来的调查测试互相关管道。
2022-04-19 astro-ph.CO
Multi-tracer intensity mapping: Cross-correlations, Line noise & Decorrelation
线强度测绘（LIM）是一种新兴的多频、低角分辨率的宇宙学和星系形成研究方法。许多LIM应用程序至关重要地依赖于两条线的强度图，或强度图与星系调查或星系/CMB透镜的互相关。我们提出了一个一致的晕模型来预测所有这些互相关，并使联合分析，在三维红移空间和二维投影地图。我们扩展的条件光度函数形式主义的多线的情况下，始终占多个星系线光度之间的相关散射。这使我们能够对两个线强度图之间的尺度相关去相关进行建模，这是前景拒绝和从交叉光谱估计自光谱的方法的关键输入。这也使得LIM互相关能够揭示LIM自谱所不能揭示的星际介质的天体物理性质。我们揭示了LIM中光度散射或“线噪声”的不同来源，并阐明了它们对1-晕和星系散粒噪声项的影响。特别是，我们表明，晕的有效数密度在某些情况下可以超过星系，违反直觉。使用观测和模拟输入，我们实现了H $α$，[Oiii]，莱曼- $α$，CO和[Cii]线的晕模型。我们鼓励观测者和模拟者尽可能地测量成对线的星系光度相关系数。我们的代码可在https://github.com/EmmanuelSchaan/HaloGen/tree/LIM上公开获取。在一个配套文件中，我们使用这个晕模型的形式主义和代码，以突出宇宙学和天体物理学之间的LIM的简并，并比较LIM观测星系检测的一些调查。
2021-06-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Investigating cross-correlations between cosmic microwave background lensing and 21 cm intensity mapping
本研究利用模拟，以CMB透镜作为大尺度结构示踪物，研究再电离后时期CMB透镜与HI 21厘米强度映射的交叉关联，评估成分分离方法的影响并估算信噪比。
2025-03-26 astro-ph.CO
Simulated Effects of 1/f Noise on an SKA Intensity Mapping Survey
最近有人提出，SKA 1-MID可以用来进行HI强度测绘调查，可以与即将进行的第四阶段暗能量调查相媲美。然而，测量微弱的HI信号预计将是非常具有挑战性的，由于污染，如残留的银河发射，射频干扰，和仪器1/f噪声。模拟这些污染物对宇宙学HI信号的影响需要端到端的数值模拟。在这里，我们介绍了接收器内的1/f噪声如何在大角度尺度（l < 50）上将SKA类调查的有效不确定性加倍到HI。
2016-06-30 astro-ph.CO
The THESAN project: predictions for multi-tracer line intensity mapping in the epoch of reionization
线强度映射（LIM）是研究高红移宇宙中星系形成和宇宙学的一种强有力的技术。我们提出LIM估计的选择谱线起源于星际介质（ISM）的星系和21厘米的排放中性氢气在宇宙中使用大体积，高分辨率THESAN再电离模拟。利用HII区亚分辨率光电离模拟和MonteCarlo辐射转移计算相结合的方法，估算了高红移星系（$z\gtrsim5.5$）的尘埃衰减光谱能量分布（SED）。我们发现，衍生的光度特性，如紫外（UV）光度函数和紫外线连续斜率匹配观测推断值，证明了SED建模的准确性。我们提供适合的亮度-恒星形成率关系（L-SFR）的最亮的发射线，并发现，重要的差异之间存在的派生的标度关系和广泛使用的低$z$的，因为星际介质的再电离时代的星系一般是金属富集比在其低红移的同行。我们使用这些关系来构建线强度地图的星云发射线和交叉相关的21厘米发射。有趣的是，相关开关符号（$k_\mathrm{transition}$）的波数在很大程度上取决于再电离模型，并在较小程度上对目标发射线，这是一致的图片，$k_\mathrm{transition}$探测电离区域的典型尺寸。导出的尺度关系和强度图代表了一个及时的最先进的框架，用于预测和解释当前和即将到来的LIM实验的结果。
2022-06-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fourier analysis of multi-tracer cosmological surveys
我们提出了最佳的二次估计的傅立叶分析的宇宙调查，检测几种不同类型的示踪剂的大尺度结构。我们的估计器可以用来同时拟合物质功率谱和示踪剂的偏差，以及红移空间失真（RSD），非高斯性（NG），或任何其他通过不同种类示踪剂的聚类之间的差异表现出来的影响。我们的估计减少到一个由Feldman，Kaiser和Peacock（ApJ 1994，FKP）的情况下，调查由一个单一的示踪剂。我们证明了多示踪剂估计量是无偏的，并且它们的协方差由多示踪剂Fisher矩阵的逆给出（Abramo，MNRAS 2013; Abramo & Leonard，MNRAS 2013）。当偏差、RSD和NG固定在其基准值上，并且只对测量潜在的功率谱感兴趣时，我们的估计量被投影到Percival，Verde和Peacock（MNRAS 2003）发现的估计量中。我们已经测试了我们的估计简单（对数正态）模拟星系地图，我们表明，它的表现如预期的那样，在所有情况下，我们分析的FKP方法是等同或优于。最后，我们已经展示了如何扩展多示踪剂技术，包括1-晕项的功率谱。
2015-05-15 astro-ph.CO
Extracting the Global Signal from 21-cm Fluctuations: the Multi-Tracer Approach
多示踪剂技术采用了两个不同的偏置星系样本的密度比，跟踪相同的底层物质密度场，并提出了减轻宇宙方差问题。在这里，我们提出了一种新的应用这种方法，将其应用到两个不同的示踪剂，其中之一是21厘米的中性氢信号的再电离和喜剧黎明的时代。第二个示踪剂被假定为高红移星系的样本，但该方法可以推广并应用于其他高红移示踪剂。我们表明，两个密度场之比的各向异性可用于测量天空平均21 cm信号，探测驱动该信号的辐射源的光谱能量分布，并提取第二示踪剂的大尺度特性，例如，星系偏见使用模拟的21厘米的地图和模拟星系样本，我们发现，该方法适用于理想化的星系调查。然而，在一个更现实的星系调查的情况下，只探测高度偏置的发光星系，不可避免的泊松噪声使重建更具挑战性。随着未来望远镜灵敏度的提高以及观测量的增加，这一困难可以得到缓解。
2019-12-04 astro-ph.CO
Learning to Concentrate: Multi-tracer Forecasts on Local Primordial Non-Gaussianity with Machine-Learned Bias
本文利用机器学习从模拟星系性质预测 $b_ϕ$，通过按 $b_ϕ$ 划分多示踪剂样本，显著提升了对局部原初非高斯性参数 $f_{NL}^{\mathrm{loc}}$ 的约束精度。
2024-06-10 astro-ph.CO
Tomography of the Cosmic Dawn and Reionization Eras with Multiple Tracers
宇宙黎明和再电离时代仍然是天体物理学和宇宙学的一个基本但具有挑战性的前沿。我们提倡一种大规模的多示踪剂方法，以全面了解导致第一批恒星和星系形成和演化的物理学。我们强调线强度映射技术来跟踪大尺度上的多相再电离拓扑结构，并详细测量再电离历史。除了21厘米，我们主张在Wouthuysen-Field耦合时期进行Lya层析成像映射，作为宇宙黎明时代的额外探测。
2019-03-28 astro-ph.CO
Detecting the relativistic bispectrum in 21cm intensity maps
我们研究了未来21厘米强度测绘调查的双谱中领先阶相对论效应的可探测性。相对论信号来自红移空间中的多普勒效应和其他视线效应。在单个示踪剂的功率谱中，这些效应被因子$\cH^2/k^2$抑制。相比之下，在双谱中，相对论信号耦合到短尺度模式，导致作为$\cH/k$缩放的虚贡献，从而增加检测的可能性。先前的工作已经表明，这种相对论性信号在第四阶段的H $α$星系巡天中是可以探测到的。{We显示该信号也可以通过下一代21厘米强度图检测到，但由于前景和望远镜光束效应，通常具有较低的信噪比。
2021-05-13 astro-ph.CO
Probing primordial non-Gaussianity with the power spectrum and bispectrum of future 21cm intensity maps
在再电离之后，星系中中性氢的21厘米发射线提供了暗物质的示踪物。使用SKA和其他射电望远镜进行的下一代强度测绘调查将覆盖大范围的天空区域和广泛的红移，便于将其用作原始非高斯性的探测器。{以前的工作已经表明，双谱可以实现对原始非高斯性的严格约束，未来的调查是专门设计用于干涉仪模式下的强度映射}。在这里，我们调查的约束条件，可从单碟模式下操作的调查，\rev{using the combined power spectrum and bispectrum signal}。在功率谱的情况下，单碟调查通常优于干涉仪调查。我们发现，相反的双谱：单碟调查是没有竞争力的干涉仪模式设计的调查。
2021-04-16 astro-ph.CO
HI Intensity Mapping for Clustering-Based Redshift Estimation
精确的宇宙学需要精确的星系红移，但下一代光学巡天将观测到前所未有数量的已分辨星系，这给所需的光谱后续工作带来了压力。我们展示了如何从未分辨HI（21 cm）谱线发射强度图的空间互相关中获得光学星系样品红移分布的有用信息。我们构建了一个红移分布估计，我们使用模拟测试。我们利用的S3-SAX目录，其中包括HI发射信息为每个星系，我们用来构建HI强度图。我们还利用模拟的LSST和欧几里得测光，使我们能够适用于现实的模拟光度红移的HI聚类校准。同时考虑到重要的限制HI强度映射，如丢失的k-模式从前景清洁和差的角分辨率，由于大的接收器光束，我们表明，良好的约束红移分布可以提供一个光学光度样品。
2018-10-26 astro-ph.CO
Testing gravity at large scales with HI intensity mapping
本文研究了利用中性氢强度图通过$E_{\rm G}$统计检验爱因斯坦广义相对论和标准宇宙学模型的可能性。我们概括的傅立叶空间估计$E_{\rm G}$，包括HI作为一个有偏见的示踪剂的物质和预测统计误差使用HI聚类和透镜调查，可以在不久的将来，结合正在进行的和即将到来的光学星系和宇宙微波背景（CMB）调查。我们发现，分数误差$< 1\%$在$E_{\rm G}$测量可以实现在一些情况下，并比较各种调查组合的能力，以区分GR和特定的修改重力模型。用强度测绘和平方公里阵列测量$E_{\rm G}$可以提供宇宙学尺度上的引力的精密测试。
2016-06-10 astro-ph.CO
Simulating the Large-Scale Structure of HI Intensity Maps
中性氢的强度测绘是宇宙学和大尺度结构的一种很有前途的观测探测。我们提出了宽场模拟HI强度地图的基础上的N体模拟的$2.6\, {\rm Gpc / h}$盒与$2048^3$粒子（粒子质量$1.6 \times 10^{11}\, {\rm M_\odot / h}$）。使用条件质量函数填充模拟暗物质密度场的晕低于模拟的质量分辨率（$10^{8}\, {\rm M_\odot / h} < M_{\rm halo} < 10^{13}\, {\rm M_\odot / h}$），我们分配HI的晕，这些晕根据一个唯象晕HI质量关系。模拟在宽度为$Δz \approx 0.05$的红移箱中跨越0.35 < z < 0.9的红移范围，并以约7 '的角分辨率覆盖四分之一的天空。我们利用模拟的强度图研究了非线性效应和红移空间畸变对HI角簇的影响。针对自相关的地图，我们应用和比较几个估计的角功率谱及其协方差。我们验证，这些估计同意解析预测大规模和研究的有效性近似高斯随机场的基础上，特别是在上下文中的协方差。我们讨论了我们的结果和模拟地图可以是有用的规划和解释未来HI强度测绘调查。
2016-03-01 astro-ph.CO
Precision Tests of CO and [CII] Power Spectra Models against Simulated Intensity Maps
线强度映射（LIM）是一种新兴的技术，具有独特的潜力，以探测广泛的尺度和红移。然而，实现LIM的全部潜力依赖于信号的准确建模。介绍了实空间中CO转动谱线和[CII]精细跃迁谱线强度涨落功率谱的扩展晕模型，模拟了物质涨落的非线性以及谱线强度涨落与暗物质暗物质分布之间的偏置关系.我们还使用晕模型框架计算超出泊松近似的随机贡献。为了建立模型的准确性，我们创建了第一个宇宙尺度的模拟CO和[CII]强度图，\textsf{MithraLIMSims}，在红移$0.5 \leq z\leq6$，使用来自Hidden Valley模拟的晕目录，并根据每条线的质量-红移-光度关系绘制晕。我们表明，在$z=1$尺度$k_{\rm max} \lesssim 0.8 \ {\rm Mpc}^{-1}h$，模型预测的聚类功率（只有两个自由参数）与测量的功率谱在优于5%的协议。在较高的红移$z=4.5$，这一显着的协议扩展到较小规模的$ k_{\rm max} \lesssim 2 \ {\rm Mpc}^{-1}h$。此外，我们表明，在大尺度上，CO和CII功率谱的随机贡献是非泊松的，再现合理的晕模型处方的振幅。最后，我们评估的重子声学振荡（BAO）的理论模型的性能，并表明，假设的LIM调查探测CO线在$z=1$，可以部署在这十年内，将能够使一个高意义的测量的BAO。在更长的时间尺度上，天基探测任务（C…
2022-02-15 astro-ph.CO
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
Radio Galaxy populations and the multi-tracer technique: pushing the limits on primordial non-Gaussianity
我们探索使用不同的射电星系人口示踪剂的不同质量的晕，因此，不同的偏置属性，约束原始的非高斯的本地类型。我们进行了Fisher矩阵分析的基础上预测的汽车和交叉角功率谱的这些人口，使用模拟的红移分布作为一个功能的检测通量和演变的偏差为不同的星系类型（恒星形成星系，星暴星系，射电宁静类星体，FRI和FRII AGN星系）。我们表明，这样的多示踪剂分析大大提高了非高斯性的信息，大大减少了宇宙方差贡献的整体误差预算。通过使用这种方法应用到未来的调查，我们预测的约束sigma_fnl=3.6的本地非高斯参数的星系检测通量限制为10 \muJy和sigma_fnl=2.2的1 \muJy。我们表明，这显着改善了使用整个未分化的人口（sigma_fnl=48为10 \muJy和sigma_fnl=12为1 \muJy）时获得的限制。我们的结论是，连续无线电调查本身有可能约束原始非高斯的精度至少比目前的约束与普朗克数据的CMB双谱的两倍，打开一个窗口，以获得西格玛fnl~1平方公里阵列。
2014-02-10 astro-ph.CO
Observational Frontiers in the post-EoR 21-cm Intensity Mapping: Lessons from the SKA Pathfinders
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）；Indian Institute of Technology Kharagpur（印度卡拉格普尔理工学院）；University of Manchester（曼彻斯特大学）；University of Western Cape（西开普敦大学）；McGill University（麦吉尔大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）；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）；Northeastern University（东北大学）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Indian Institute of Technology Indore（印度印多尔理工学院）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理珀塞尔研究所）；University of Western Australia（西澳大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）
本文回顾了21厘米强度映射技术的发展历程，重点介绍了SKA-Mid望远镜探路者观测的现状，为未来大规模高灵敏度巡天奠定基础。
2026-06-25 astro-ph.CO
Clues from $\mathcal{Q}$--A null test designed for line intensity mapping cross-correlation studies
本文提出$\mathcal{Q}$统计量，用于验证线强度测绘中交叉相关分析的假设，通过数据驱动方法检验自谱重建的有效性。
2025-12-10 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.data-an
Ultra large-scale cosmology in next-generation experiments with single tracers
未来对大尺度结构的调查将能够测量宇宙视界尺度上的扰动，因此可能会探测到许多新的相对论效应，这些效应在亚视界尺度上可以忽略不计。这些效应在聚集观测的功率谱中留下了独特的特征，如果可以测量的话，将为相对论宇宙学打开一扇新的窗户。我们量化的大小和可探测性的影响，最相关的未来大尺度结构实验：光谱和光度星系红移调查，强度测绘调查中性氢，和无线电连续谱调查。我们的预测表明，下一代实验，达到红移$z\simeq 4$，将无法检测到以前未检测到的一般相对论效应，通过使用个别示踪剂的密度场，虽然大尺度上的弱透镜放大的贡献应该是清楚地检测。我们还进行了严格的联合预测检测原始的非高斯性通过过剩的权力，它产生在大规模的有偏见的示踪剂的聚类，发现不确定性的$σ(f_{\rm NL})\sim 1-2$应该是可以实现的。我们研究了这些大规模的影响与几个示踪剂依赖的滋扰参数的退化水平，量化后者的最小先验，需要一个最佳的测量前者。最后，我们讨论了系统的影响，必须减轻，以实现这种水平的灵敏度，和一些替代方法，应该有助于改善的约束。为进行这项研究而开发的计算工具是公开的，这项研究需要全天空计算$\mathcal{O}(100)$红移仓的理论角功率谱，以及光度函数的现实模型。
2015-12-07 astro-ph.CO
The C-Band All-Sky Survey (C-BASS): Simulated parametric fitting in single pixels in total intensity and polarization
宇宙微波背景$B$模式信号在任何频率下都可能比大部分天空中弥漫的银河前景信号弱。从这些前景中分离CMB的常用方法是通过基于像素的参数模型拟合。目前没有足够的全天空地图来适应最简单的天空模型。通过模拟七个代表性像素的发射，我们证明，包含5 GHz的数据点允许更复杂的模型的低频前景，以适应比目前。它表明，包括CBASS数据将显着减少一些关键参数的不确定性，在银河系前景和CMB的建模。额外的数据允许估计的同步加速器光谱指数的约束比目前可能的更强烈，与相应的改进的准确性的CMB振幅的恢复。然而，我们表明，把好的限制模型的同步辐射光谱曲率将需要额外的低频数据。
2019-07-29 astro-ph.CO
Cross-correlation cosmography with HI intensity mapping
前景密度场与两个不同背景会聚场的互相关可以用来测量宇宙距离比和约束暗能量参数。我们调查的可能性进行这样的测量使用的组合光学星系调查和HI强度测绘调查，重点是计划的平方公里阵列（SKA）的性能。利用HI强度映射探测前景密度示踪场和/或背景源场具有良好的红移分辨率和较长的杠杆臂的优点，通过使用来自高红移背景源的透镜信号实现。我们的研究结果表明，对于我们最好的SKA光学配置的调查，一个恒定的状态方程的暗能量可以被约束到$\simeq 8\%$的天空覆盖$f_{\rm sky}=0.5$和假设$σ(Ω_{\rm DE})=0.03$前的暗能量密度参数。我们还表明，使用CMB作为第二个源平面是没有竞争力的，即使考虑一个COrE类卫星。
2015-10-26 astro-ph.CO
Impact of Simulated 1/f Noise for HI Intensity Mapping Experiments
宇宙学已经进入了一个时代，实验的局限性不是由于仪器的灵敏度，而是由于仪器和数据分析方法中固有的系统不确定性。HI强度绘图（IM）领域仍在成熟，但早期的尝试已经系统学有限。一个这样的系统限制是1/f噪声，其主要来源于仪器内并且表现为乘法增益波动。迄今为止，关于1/f噪声对即将进行的单碟HI IM实验（如BINGO、FAST或SKA）的可能影响的讨论很少。在这项工作中提出的是蒙特卡洛端到端的模拟30天HI IM调查使用SKA-MID阵列覆盖的带宽为950和1410 MHz。这些模拟扩展了1/f噪声模型，不仅包括时间波动，而且还包括整个接收机带通的相关增益波动。频谱增益波动的功率谱密度被建模为幂律，并且由参数$β$表征。结果表明，1/f噪声频率相关性的程度将是HI IM实验成功的关键。优选小的$β$值（$β$ < 0.25）或高相关性，因为这更容易使用当前的分量分离技术去除。还发现时间波动的谱指数（$α$）对信噪比有很大影响。望远镜回转速度的影响较小，1 deg s $^{-1}$的扫描速度应足以使用SKA进行HI IM勘测。
2017-11-21 astro-ph.CO
Local Primordial non-Gaussian Bias from Time Evolution
本研究证明局域原初非高斯偏差系数与示踪体数密度时间演化紧密相关，并在模拟中验证了分离宇宙图像下的解释，为从星系巡天中更优提取局域PNG信息提供了概念验证。
2025-03-27 astro-ph.CO
Cosmology beyond standard sirens: cross-correlation of gravitational waves and neutral hydrogen intensity mapping
Gran Sasso Science Institute (GSSI)（格兰萨索科学研究所）；INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS)（意大利国家核物理研究所-格兰萨索国家实验室）；Marietta Blau Institute - Austrian Academy of Sciences（玛丽亚·布劳研究所-奥地利科学院）；Institute for Theoretical Particle Physics and Cosmology, RWTH Aachen University（亚琛工业大学理论粒子物理与宇宙学研究所）；INAF - Institute of Radioastronomy (IRA)（意大利国家天体物理研究所-射电天文研究所）；INFN, Sezione di Bologna（意大利国家核物理研究所博洛尼亚分部）；Observatoire de la Côte d’Azur, Laboratoire Lagrange（蔚蓝海岸天文台拉格朗日实验室）；Department of Physics & Astronomy, University of the Western Cape（西开普大学物理与天文学系）；Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Cagliari（卡利亚里大学物理系）；INFN, Sezione di Cagliari（意大利国家核物理研究所卡利亚里分部）；INAF - Osservatorio Astronomico di Cagliari（意大利国家天体物理研究所卡利亚里天文台）；INFN, Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）
该研究提出利用引力波与中性氢强度映射的交叉关联作为独立宇宙学探针，结合特定探测器网络可实现对哈勃常数等宇宙学参数的高精度稳健约束。
2026-07-30 astro-ph.CO
Molecules as tracers of galaxy evolution: an EMIR survey. I. Presentation of the data and first results
我们调查了23个星系的样品的分子气体性质，以发现和测试化学签名的星系演化，并比较它们的红外演化示踪剂。用安装在西班牙Pico Veleta的IRAM 30米望远镜上的EMIR宽带接收器获得了3毫米波长的观测。我们比较发射的主要分子物种与现有的化学演化模型，通过线强度比图和主成分分析。我们检测到分子发射在19个星系在两个8 GHz宽的波段集中在88和112 GHz。主要检测到的跃迁是CO、13 CO、HCN、HNC、HCO+、CN和C2 H的J=1-0线。我们还在星系IRAS 17208、IC 860、NGC 4418、NGC 7771和NGC 1068中探测到HC 3 N J=10-9。只有HCO+/HCN<1和暖色IRAS的物体才能检测到HC 3 N。具有最高HC 3 N/HCN比率的星系具有温暖的IRAS颜色（60/100 μm>0.8）。在IC 860中发现了最亮的HC 3 N发射，在那里我们也检测到了处于振动激发态的分子。我们发现了低的HNC/HCN线比（<0.5），这不能用现有的PDR或XDR化学模型来解释。在HCO+-微弱天体中明亮的HC 3 N发射可能意味着这些不是由X射线化学主导的。因此，HCN/HCO+线比率本身不是XDR的可靠示踪剂。明亮的HC 3 N和微弱的HCO+可能是嵌入式恒星形成的标志，而不是AGN活动。
2011-01-11 astro-ph.CO
Constraining primordial non-Gaussianity by combining photometric galaxy and 21cm intensity mapping surveys
本文通过多示踪物Fisher预测，结合DES/LSST类测光星系巡天与MeerKAT、SKAO、HIRAX及PUMA类21cm强度映射巡天，评估局域型 $f_{\ m{NL}}$ 约束增益及观测参数影响。
2025-06-10 astro-ph.CO
LIMFAST. II. Line Intensity Mapping as a Probe of High-Redshift Galaxy Formation
本研究利用半数值工具LIMFAST，探究多示踪谱线强度映射在再电离纪元探测星系形成基础要素的能力，明确其在星系及大尺度上的探测价值与互补意义。
2023-03-23 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Power spectrum modelling of galaxy and radio intensity maps including observational effects
宇宙大尺度结构中的涨落包含了有关宇宙物理学的重要信息，但在巡天数据集中受到各种观测效应的调制。在现有文献的基础上，我们提供了一个一般的治疗波动功率谱如何修改的位置相关的选择函数，噪声，加权，平滑，像素化和离散化。我们的工作与光谱或精确的光度红移星系调查的空间功率谱分析，和无线电强度映射调查的天空亮度温度，包括一般的噪音，望远镜光束和像素化。我们考虑了一个场的自功率谱、两个场之间的互功率谱以及这些功率谱关于弯曲天空的多极子，导出了相应的功率谱模型、估计量、误差和最优权。我们注意到，当测量互功率谱时，单个示踪剂的“FKP权重”通常不提供最佳权重。我们使用从N体模拟中提取的模拟数据集来验证我们的模型，并在https://github.com/cblakeastro/intensitypower上提供了我们用于这些测试的Python代码。我们的治疗应该是有用的建模和研究宇宙学的波动场在观测和模拟数据集。
2019-08-07 astro-ph.CO
Model-Independent Test for Gravity using Intensity Mapping and Galaxy Clustering
我们提出了一种新的方法来衡量的$E_G$统计聚类单独。$E_G$统计量提供了一种检验广义相对论一致性的优雅方法，它将通过引力透镜探测到的宇宙几何与该几何中星系的运动进行比较。目前的$E_G$估计结合星系集群与引力透镜，从宇宙剪切或从CMB透镜测量。在本文中，我们构建了一个新的估计$E_G$，仅使用聚类信息从两个示踪剂的大尺度结构：强度映射和星系聚类。在这个估计器中，星系的速度和引力透镜都是通过它们对集群的影响来测量的。我们表明，与此估计，我们可以抑制污染，影响其他$E_G$估计，从而测试的有效性广义相对论稳健。我们预测，随着下一代的调查，如HIRAX和欧几里得，我们将测量$E_G$的精度高达7%（3.9%的未来SKA2）。
2023-03-13 astro-ph.CO
Probing gravity with redshift-space distortions: effects of tracer bias and sample selection
我们研究了暗物质晕和星系的聚集特性，以寻找可能偏离广义相对论的最佳统计量和尺度。我们使用大N体宇宙学模拟，在广义相对论和选定的修正引力（MG）结构形成场景中进行基于两点关联函数的测量。作为一个测试床，我们采用了两个流行的beyond-GR模型：$f(R)$重力和正常分支的Dvali-Gabadadze-Porrati（nDGP）braneworld。我们研究了一系列的模拟晕和星系的人口，并揭示了一个显着的MG信号在红移空间2PCF的四极矩和四极矩，并在所谓的集群楔。然而，一旦表示的线性失真参数，$β$，这些信号的统计显著性大大减少，由于MG增强的聚类和修改的示踪剂偏差之间的强退化。为了避免这一点，我们认为统计数据较少依赖于偏差：相对聚类比。我们推广了在早期的工作中提出的多极矩和聚类楔的比例，并引入了一个新的估计的$β$参数。我们提取的聚类比率促进MG和GR模型之间的显著差异，对于$f(R)$和nDGP的特定变体，在2 $σ$显著性下达到10\ %的最大偏差。我们表明，这种偏离可以测量$β$，如果在中间尺度的非线性效应是正确的。我们的研究表明，聚类比给了很大的希望寻找签名的MG在大尺度结构。我们还发现，一个最佳的示踪剂样本的选择取决于一个特定的统计和重力模型要考虑。
2021-05-20 astro-ph.CO
One with HI: Modelling HI Intensity Mapping one-point statistics including systematics
Universität Bielefeld（比勒费尔德大学）
研究利用大偏差统计等为HI单点PDF建模，纳入前景去除和波束效应，通过模拟验证。该模型能捕捉更多非高斯信息，收紧对宇宙学参数的约束，打破线性偏差和聚类幅度间的简并。
2026-07-08 astro-ph.CO
The PAU survey: Ly$α$ intensity mapping forecast
在这项工作中，我们探索应用强度映射检测扩展的赖氨酸$α$发射IGM通过交叉相关的PAUS图像与赖氨酸$α$森林数据从eBOSS和DESI。七个窄带（FWHM= 13 nm）PAUS滤波器已被考虑，范围从455到515 nm，步长为10 nm，这允许观察到的范围$2.7<z<3.3$的LY $α$发射。首先在100度$^2$（PAUS投影覆盖）的区域中模拟互相关，其次在两种假设场景中模拟互相关：更深的PAUS（完成高达$i_{\rm AB}<24$而不是$i_{\rm AB}<23$，观察时间x6）和225度$^2$（观察时间x2.25）的扩展PAUS覆盖。大小为400 Mpc/h的流体动力学模拟用于模拟扩展的Ly $α$发射和吸收，而PAUS图像中的前景已经使用光锥模拟目录进行了模拟。使用不相关的PAUS噪声的乐观估计，非虚假检测的总概率估计为1.8%和4.5%的PAUS-eBOSS和PAUS-DESI，从运行的1000个模拟互相关与不同的实现仪器噪声和类星体的位置。假设的PAUS情景将这一概率增加到15.3%（更深的PAUS）和9.0%（扩展的PAUS）。对于直接从PAUS图像测量的真实相关噪声，这些概率变得可以忽略不计。尽管这些负面的结果，一些证据表明，这种方法可能更适合于宽带调查。
2021-01-13 astro-ph.CO
Effects of simulated cosmological magnetic fields on the galaxy population
我们调查的原始磁种子场的强度变化的影响，在理想的磁流体动力学宇宙学模拟与移动网格代码AREPO进行的星系人口的全球性质。我们在计算中改变了种子场，使其值的范围仍然与当前宇宙学的上限相兼容。我们表明，以上的$\simeq 10^{-9}\,{\rm G}$的临界强度，从外地产生的额外的压力强烈影响的气体结构的演变，导致宇宙恒星形成历史的抑制，\rev{which is stronger for larger seed fields. This directly reflects into a lower total galaxy count above a fixed stellar mass threshold at all redshifts, and}一个较低的星系数密度在固定的恒星质量和质量较小的恒星组件在所有质量尺度上固定维里质量。除了现有的方法之外，这些签名可以用于导出对原始磁种子场强度的更严格的约束。
2015-11-21 astro-ph.CO
Radio-optical synergies at high redshift to constrain primordial non-Gaussianity
本文利用多示踪剂技术结合光学星系巡天与射电HI强度映射，覆盖红移1至4，通过合成数据分析证明可将原初非高斯性参数fNL的约束精度提升至σ(fNL)<1。
2024-01-23 astro-ph.CO
Intensity Mapping with Carbon Monoxide Emission Lines and the Redshifted 21 cm Line
我们量化的前景使用CO分子的旋转跃迁的发射线进行“强度映射”观察在高红移的再电离时代（EoR）。CO强度测绘的目的是观察来自许多未解析星系的CO组合发射，测量这种发射的空间波动，并将其用作我们宇宙历史早期大尺度结构的示踪剂。这种测量将有助于确定分子云的性质-恒星形成的地点-在星系中，宇宙。我们进一步考虑了相互关联的CO强度图与未来观测的红移21厘米线的可能性。交叉谱比自功率谱对前景污染不太敏感，因此可以帮助确认每个信号的高红移来源。此外，交叉光谱测量将有助于提取关于EoR的关键信息，特别是关于电离区域的尺寸分布。我们讨论了在预测高红移的CO信号的不确定性，并讨论了改善这些预测的策略。在有利的假设和可行的规范CO调查映射的CO（2-1）和CO（1-0）线，CO排放波动的功率谱和它的交叉频谱与未来21厘米测量从MWA是可检测的高意义。
2011-04-25 astro-ph.CO
Correlation-based Beam Calibration of 21cm Intensity Mapping
针对强度映射巡天中前景移除受仪器频率响应波动影响、传统方法效果不佳的问题，提出利用不同频率内部互相关校准波束频率波动的新方法，模拟实验显示其相比传统技术提升显著，有助于提高前景移除的精度与可靠性。
2024-08-13 astro-ph.CO astro-ph.IM
Line-Intensity Mapping
Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
线强度映射技术通过三维线发射地图研究大尺度结构和高红移宇宙，揭示再电离时期、宇宙黎明及可能的宇宙黑暗时期，并提供对暗物质、暗能量和宇宙膨胀的新见解。
2026-09-10 astro-ph.CO
Mind the gap: the power of combining photometric surveys with intensity mapping
长波长模式失去了明亮的前景，在干涉21厘米的调查，可以部分恢复使用正演模拟方法，利用引力演化引起的小尺度和大尺度之间的非线性耦合。在这项工作中，我们建立在这种方法的基础上，考虑如何添加外部星系分布数据可以帮助填充这些模式。我们考虑补充21厘米的数据在两个不同的红移与光谱样品（良好的径向分辨率，但低的数密度）松散地模仿ENU-ELG在$z=1$和光度样品（高的数密度，但差的径向分辨率）类似的LSST样品分别在$z=1$和$z=4$。我们发现，这两个星系的样本都能够重建最大的模式比只使用21厘米的数据，与光谱样本的表现显着优于光度样本，尽管低得多的数密度。我们证明了调查之间的协同作用，原始初始密度场重建更好地与调查的组合，而不是单独使用它们中的任何一个。在方法上，我们还探讨了使用偏置模型对这些示踪剂进行重建时平滑密度场的重要性。
2021-09-19 astro-ph.CO
Disentangling the growth rate of perturbations from the HI bias using only clustering data from galaxy surveys
提出仅利用星系巡天聚类数据解耦密度微扰增长率与HI偏差的新方法，通过精确BAO和RSD测量重构$f(z)$，并扩展至21厘米强度图以测量未知的21厘米偏差。
2025-06-27 astro-ph.CO
A scale dependent bias on linear scales: the case for HI intensity mapping at z=1
中性氢（HI）将很快成为暗物质示踪剂，由于21厘米强度映射技术，在宇宙的最大体积上观察到。为了揭示宇宙学信息，了解暗物质的HI分布是必不可少的。使用一个完整的单回路推导HI的功率谱，我们表明，高阶校正改变的振幅和形状的功率谱上典型的宇宙学（线性）尺度。这些效应超出了预期的暗物质非线性校正，并且包括HI信号跟踪暗物质的方式中的非线性。我们发现，在线性尺度上，在z = 1，HI偏差下降了15%，在真实和红移空间，这导致低估的质量的晕HI谎言。当红移空间畸变出现时，特别是在重子声学振荡（BAO）的标度范围内，非线性修正引起了显着的标度依赖性。在整个BAO标度范围内，线性和完整HI功率谱之间存在5倍差异，这将修改峰之间的比率。这种效应也将在其他类型的调查中看到，在未来的实验中必须考虑到它，以符合精确宇宙学的期望。
2017-10-05 astro-ph.CO
Field-level multi-tracers simulation-based inference of cosmological parameters from 3D maps
SISSA（国际高等研究学院）；INFN Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）；ICSC – Centro Nazionale di Ricerca in High Performance Computing, Big Data e Quantum Computing（高性能计算、大数据与量子计算国家研究中心）；Imperial College London（帝国理工学院）；IFPU - Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基础物理研究所）
利用模拟推断方法，从三维场级星系和中性氢图中联合约束宇宙学参数Ω_m和σ_8，相比传统统计量将约束精度提升约3倍。
2026-05-25 astro-ph.CO gr-qc
Imprint of non-linear effects on HI intensity mapping on large scales
HI亮度温度的强度映射提供了一种独特的方式来追踪宇宙的大尺度结构，直到最大可能的尺度。这是通过使用低角分辨率射电望远镜探测再电离后宇宙中性氢的发射线来实现的。我们使用广义相对论微扰理论的技术，推导出第一次完整的表达式HI亮度温度的微扰理论的三阶不作任何平面平行近似。我们利用这个结果和有偏示踪剂的重整化处方，研究了实空间和红移空间中非线性效应对HI亮温功率谱的影响。我们展示了由于非线性偏置参数和红移空间畸变项引起的非线性阶模耦合如何在大尺度上调制功率谱。大尺度调制可以被理解为是由于有效偏置参数和有效散粒噪声散粒噪声。
2017-06-07 astro-ph.CO gr-qc
Probing the Epoch of Reionization using synergies of line intensity mapping
本文回顾了利用线条强度映射技术研究再电离时代的最新进展，讨论了多种线发射示踪剂及其协同效应，并强调了印度社区的贡献与未来改进方向。
2022-10-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Recovering 21-cm signal from simulated FAST intensity maps
中性氢的21厘米强度成像是探测大尺度结构的有效工具。21厘米强度的天空图可能会受到不同前景的严重污染，例如银河系同步辐射、自由辐射、河外点源和大气噪声。我们在这里提出了一个前景成分的模型和去除方法，特别是量化的潜力五百米口径球面射电望远镜（FAST）测量HI IM。我们认为1年的观测时间与调查区域的$20,000\,{\rm deg}^{2}$捕捉显着变化的前景在天空的位置和角度尺度相对于HI信号。我们首先模拟观测天空，然后采用主成分分析（PCA）前景分离技术。我们表明，通过包括不同的前景，热和$1/f$噪声，重建的21厘米IM地图和输入的纯21厘米信号之间的标准偏差的值是$ΔT = 0.034\,{\rm mK}$，这是很好的控制。基于本征模的分析表明，基本的HI本征模仅小于天空总分量的$1$ %水平。通过从总图中减去PCA清洁的前景+噪声图，我们表明PCA方法可以以高精度恢复FAST的HI功率谱。
2021-05-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
