Cosmic Reionization On Computers. Mean and Fluctuating Redshifted 21 cm Signal
我们探讨的平均值和波动的红移21厘米的信号在计算机上的宇宙再电离（CROC）项目的宇宙再电离的数值模拟。我们发现平均信号在大约$\pm20\rm{mK}$之间变化。最重要的是，我们发现$z\sim10-15$处的负预再电离下降仅延伸到$\langleΔT_B\rangle\sim-20\rm{mK}$，与之前的模拟结果一致，并与Pritchard & Loeb分析模型形成鲜明对比，需要在该红移范围内操作的全局信号实验（EDGES-II、LEDA、SCI-HI和DARE）具有更高的灵敏度。我们还探讨了致密的子结构（细丝和嵌入的星系）在形成21厘米功率谱的作用。我们发现，忽略电离泡内部的半中性亚结构，在$k\sim 0.1-1h\rm{Mpc}^{-1}$尺度下的功率谱会有25- 50%的误差.这一尺度范围特别令人感兴趣，因为即将进行的21 cm实验（MWA、PAPER、HERA）预计在这一范围内最为敏感。
2016-04-18 astro-ph.CO
Modelling the post-reionization neutral hydrogen (${\rm HI}$) 21-cm bispectrum
测量后再电离21厘米双谱$B_{\rm HI}(\mathbf{k_1},\mathbf{k_2},\mathbf{k_3})$使用各种即将到来的强度映射实验举行的潜力，以确定宇宙学参数在一个高水平的精度。在本文中，我们估计了21厘米双谱的$z$范围$1 \le z \le 6$使用中性氢（${\rm HI}$）分布的半数值模拟。我们确定的$k$和$z$范围内的21厘米的双谱可以充分利用二阶微扰理论的预测建模，我们用它来预测红移的线性和二次${\rm HI}$偏置参数$b_1$和$b_2$分别演变。的$b_1$值被发现减少几乎线性减少$z$，并在较早的预测通过建模的21厘米功率谱$P_{\rm HI}(k)$是在良好的协议。$b_2$值随着$z$的降低而急剧下降，在$z \sim 3$处变为零，并在$z<2$处达到几乎恒定的值$b_2 \approx - 0.36$。我们提供了多项式拟合公式为$b_1$和$b_2$作为$z$的功能。这里提出的建模预计将是有用的，在未来的努力，以确定宇宙学参数和约束原始的非高斯使用21厘米双谱。
2019-07-03 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
Sensitivity for 21cm Bispectrum from Epoch of Reionization
21厘米线亮温带来了关于再电离时代（EoR）和高$z$宇宙（宇宙黎明和黑暗时代）的丰富信息。虽然功率谱是统计地研究EoR信号的有用工具，但是高阶统计（诸如双谱）也是有价值的，因为预期EoR信号是高度非高斯的。本文通过推广功率谱\cite{2006ApJ...653..815M}的形式，发展了一种计算望远镜阵列热噪声双谱的形式。我们应用我们的形式主义正在进行和未来的望远镜，如扩大默奇森宽场阵列（MWA），低频阵列（LOFAR）和平方公里阵列（SKA）。我们发现，扩展MWA没有足够的灵敏度来检测双谱信号。另一方面，LOFAR具有更好的灵敏度，并将能够检测到的双谱的峰值作为红移的函数在大尺度上与共动波数$k \lesssim 0.03 {\rm Mpc}^{-1}$。SKA具有足够的灵敏度来探测更小尺度的双谱$k \lesssim 0.3 {\rm Mpc}^{-1}$和红移$z \lesssim 20$
2015-05-16 astro-ph.CO
O-V-S-Z and friends: Non-Gaussianity from inhomogeneous reionization
计算了非均匀再电离引起的宇宙微波背景（CMB）双谱。我们计算了共形牛顿规范在所有尺度上对双谱有贡献的一阶项的乘积。我们还正确地占的物质密度和初始条件之间的去相关使用微扰理论到三阶。我们发现，双谱是本地类型的预期。对于一个合理的再电离模型，宇宙完全电离，红移为z_{ri} ~ 8，到末次散射面的光学厚度为τ_0=0.087，探测CMB温度双谱的信噪比为S/N ~ 0.1，原始非高斯性估计的混乱为f_{NL} ~-0.1。对于z_{ri} ~ 12.5，τ_0=0.14的极端模型，我们得到S/N ~ 0.5和f_{NL} ~-0.2。
2010-02-24 astro-ph.CO
Redshifted 21-cm bispectrum: Impact of the source models on the signal and the IGM physics from the Cosmic Dawn
来自第一发光源的辐射通过两个主要的天体物理过程，即Ly $α$耦合和X射线加热，在宇宙黎明（CD）驱动21厘米信号的波动，使该信号高度非高斯。这些过程对21厘米信号及其非高斯性的影响取决于这些第一光源的特性。在这项工作中，我们考虑不同的CD方案，通过改变两个主要的源参数，即最小晕质量$M_{\rm h,\, min}$和X射线光子产生效率$f_{\rm X}$在一维辐射转移代码GRIZZLY。我们研究了这些源参数的变化对大尺度（$k_1 = 0.16 {\, \rm Mpc}^{-1}$）21厘米双谱在傅立叶域中的所有可能的独特的三角形的影响。我们的功率谱和双谱的详细和比较分析表明，双谱的形状，符号和幅度相结合，提供了最好的测量信号的波动和它的非高斯相比，功率谱。我们还得出结论，重要的是要研究整个CD历史中的形状和大小的双谱的变化，以达到一个强大的结论，在不同的宇宙时间占主导地位的IGM过程的符号变化的顺序。我们进一步观察到，在所有可能的唯一的$k$ -三角形，大规模的非高斯信号是最好的探测小$k$ -三角形在压缩极限和三角形的相似形状。这开辟了在CD期间使用21厘米双谱来约束源参数的可能性。
2022-11-15 astro-ph.CO
Redshift-space 21-cm bispectrum multipoles as an SKA-era gravity test in the post-reionization Universe
Indian Statistical Institute（印度统计研究所）；McGill University（麦吉尔大学）；Ciela—Montreal Institute for Astrophysical Data Analysis and Machine Learning（Ciela-蒙特利尔天体物理数据分析与机器学习研究所）
利用SKA-MID观测红移空间21厘米双谱多项式，探测再电离后宇宙中偏离广义相对论的引力效应。
2026-01-26 astro-ph.CO
The 21cm bispectrum during reionization: a tracer of the ionization topology
我们计算的21厘米信号的双谱在时代的再电离的三个不同的再电离的情况下，是基于一个暗物质N体模拟结合自洽的，半数值模型的星系演化和再电离。我们的再电离方案不同的电离逃逸分数（$f_\mathrm{esc}$）的趋势与潜在的星系属性，并涵盖物理上合理的范围，即$f_\mathrm{esc}$有效地减少，是恒定的，或增加与晕质量。我们发现21厘米的双谱是敏感的电离拓扑结构，显着不同的电离和中性区域的大小分布在整个再电离。从挤压到拉伸三角形，21厘米双谱的特征是从负值到正值的符号变化，电离和中性区域分别代表低于平均值和高于平均值的浓度。符号的变化的位置提供了一个示踪剂的电离和中性区域的大小分布，并允许我们确定三个主要制度，21厘米的双谱在再电离过程中经历。特别是在再电离的早期阶段，其中的21厘米双谱跟踪电离区域的尺寸分布的峰值的制度，提供了令人兴奋的前景钉扎再电离与即将到来的平方公里阵列。
2019-11-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Variation in the escape fraction of ionising photons from galaxies and the redshifted 21-cm power spectrum during reionization
观测到的红移21厘米波动的功率谱已知对驱动再电离的星系的天体物理性质敏感。因此，对21厘米功率谱及其演化的详细测量可能会导致对早期星系性质的测量，否则无法获得。本文利用红移21厘米功率谱研究了依赖于质量和红移的电离辐射逃逸分数对未来实验约束星系形成能力的影响。我们使用的再电离模型相结合的层次星系形成模型GALFORM内实现的千禧-II暗物质模拟，半数值方案来描述所产生的电离结构。使用这个模型，我们表明，在固定的中性分数的电离区域的结构和分布，因此，21厘米功率谱的斜率和振幅，是依赖于电离光子逃逸分数与星系质量和红移的变化。然而，我们发现在高红移星系中，未知逃逸分数及其演化的影响小于SNe反馈强度所提供的主导天体物理效应。因此，未知的星系电离辐射逃逸分数不太可能阻止使用21厘米功率谱观测测量高红移恒星形成的性质。
2013-03-12 astro-ph.CO
Stacking Redshifted 21cm Images of HII Regions Around High Redshift Galaxies as a Probe of Early Reionization
目前和未来的一些实验旨在通过红移21厘米线探测宇宙中第一批恒星和星系的中性氢再电离。使用\textsc{BlueTides}模拟，我们调查的测量一个\textit{average}电离区对再电离开始通过堆叠的红移21厘米图像周围的光学识别明亮的星系使用模拟观测。我们发现，与SKA 1000小时的观察，假设完美的前景减法，$5σ$检测堆叠的HII区域可以与周围的一些最亮的星系在\textsc{bluetides}（比$M_{UV} < -22.75$亮）在$z=9$（对应于中性分数为90.1 \%，在我们的模型）的30个图像。我们提出了模拟的星系的紫外线幅度之间的关系，它们所居住的电离区域的大小，和堆叠配置文件的形状。这些模拟观测还可以区分IGM是净发射还是吸收21 cm光子的情况。一旦21厘米的前景污染包括在内，我们发现，即使有多达200个图像周围的这些罕见的，明亮的星系，只有一个试探性的$> 1σ$检测将是可能的。然而，部分前景减法实质上改善了信噪比。例如，我们预测，将前景占主导地位的傅立叶空间的面积减少50%（80%）将允许$> 3σ$（$> 5σ$）检测$z=9$处的电离区域。
2020-11-19 astro-ph.CO
The Lyman-$α$ emitter bispectrum as a probe of reionization morphology
本研究提出利用高红移莱曼-α发射体（LAE）的双谱作为再电离探测工具，通过模拟验证其比功率谱对再电离时间、形态及源族特性更敏感，为当前和未来LAE巡天提供了新的高阶统计探测手段。
2025-09-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Expected constraints on models of the epoch of reionization with the variance and skewness in redshifted 21cm-line fluctuations
星系际介质中性氢的红移21厘米线信号是再电离期的直接探测。在本文中，我们调查的潜在的方差和偏度的概率分布函数的21厘米亮度温度的约束EoR模型。这些统计量很简单，很容易从观测到的可见度计算，因此适合于正在进行的望远镜如默奇森宽场阵列（MWA）和低频阵列（LOFAR）对EoR的早期探索。我们表明，通过执行Fisher分析，在$z=7-9$的方差和偏度是互补的，彼此约束的EoR模型参数，如最低维里温度的光晕主机发光物体，电离效率和平均自由程的电离光子在IGM。在量化上，约束能力高度依赖于前景减法和校准的质量。我们给出了一个最佳情况下的参数的约束估计，忽略系统的热噪声以外。
2016-05-10 astro-ph.CO
The 21 cm-kSZ-kSZ Bispectrum during the Epoch of Reionization
来自再电离时代（EoR）的高红移21厘米信号是一个有前途的早期宇宙观测探测器。当前和下一代无线电干涉仪，如氢时代再电离阵列（HERA）和平方公里阵列（SKA），预计将测量来自EoR的21厘米自动功率谱。这一时期的另一个观测信号是宇宙微波背景（CMB）中的动力学Sunyaev-Zel'dovich（kSZ）信号，即将进行的西蒙斯天文台（SO）和CMB-S4实验将观测到这一信号。21厘米的信号和来自EoR的kSZ的贡献预计是反相关的，前者来自星系际介质中的中性气体区域，后者来自电离区域。然而，kSZ和21 cm图之间的朴素互相关受到抵消的影响，因为电离区域同样可能朝向或远离观察者移动，因此与21 cm信号没有净相关性。我们在这里提出了一个调查的21厘米kSZ-kSZ双谱，这不应该遭受相同的取消简单的两点互相关。我们发现，有一个显着的和非零的信号，是敏感的再电离的历史，这表明统计可用于确认或推断的电离分数作为红移的函数。在没有前景污染的情况下，我们预测该信号在HERA和SO的高统计显著性下是可检测的。我们研究的双谱遭受的事实，即kSZ信号是敏感的，只有傅立叶模式与长波长的视线组件，这通常是丢失在21厘米的数据集，由于前景污染。我们讨论了可能的策略，以减轻这种污染，包括替代四点统计，可能有助于规避这个问题。
2020-08-11 astro-ph.CO
The 21-cm bispectrum from neutral hydrogen islands at z < 6
本文利用高动态范围辐射转移模拟研究 z<6 延迟再电离产生的中性氢岛，发现其 21-cm 双谱显著增强并含特征尺度，且可由 SKA1-LOW 探测。
2024-03-05 astro-ph.CO
Prospects of observing a quasar HII region during the Epoch of Reionization with redshifted 21cm
本文研究了再电离时期（EoR）亮类星体对红移21厘米信号的影响。使用三种不同的宇宙学辐射转移模拟，我们调查类星体是否能够大大改变的H II地区，他们出生的大小和形态。我们选择恒星和类星体光度的方式，有利于看到这样的效果。我们发现，即使是最明亮的类星体模型是无法增加其原生H II区域的大小大大超出了由集群恒星源单独产生的大H II区域。然而，类星体H II区域被发现是更球形的。接下来，我们将探讨通过匹配滤波器技术在低频阵列（LOFAR）的红移21厘米数据中检测H II区域的前景。我们发现，H II区域的半径~ 25共动Mpc或更大，应该有足够高的检测概率为1200小时的集成时间。虽然匹配滤波器可以在原则上区分更多和更少的球形区域，我们发现，当包括现实的系统噪声，这种区别可以不再。强烈的前景被发现不构成匹配滤波器技术的问题。我们还证明，当类星体的位置是已知的，红移21厘米的数据仍然可以用来设置上限的电离光子速率的类星体。如果类星体的位置和光度都是已知的，红移21厘米的数据可以对类星体的寿命设置新的约束。
2012-05-10 astro-ph.CO
Constraining the neutral hydrogen fraction during reionization: Cross-simulation inference using power spectrum and bispectrum
National Institute of Technology Calicut（印度卡尔库特国家技术学院）
本文通过交叉模拟验证，利用功率谱和双谱推断中性氢分数，发现双谱在同代码情况下约束更紧，而交叉模拟情况下约束改善有限，但存在系统性偏差，表明模型不确定性是主要限制因素。
2026-07-02 astro-ph.CO
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
Sensitivity of the Hydrogen Epoch of Reionization Array and its Build-out Stages to One-point Statistics from Redshifted 21 cm Observations
我们提出了一个基线敏感性分析的氢时代的再电离阵列（HERA）和它的构建阶段的一点统计（方差，偏度和峰度）的红移21厘米强度波动的再电离时代（EoR）的基础上现实的模拟观测。通过开发一个全天空21厘米光锥模型，考虑到适当的视野和频率带宽，利用一个现实的测量方案，并假设完美的前景去除，我们表明，HERA将能够恢复统计的天空模型与高灵敏度的平均测量从多个领域。所有构建阶段都将能够检测方差，而HERA128和更大的偏度和峰度应该是可检测的。我们确定样本方差作为方差测量的限制约束，而偏度和峰度测量将主要受到热噪声的限制。可以通过执行频率合并和加窗来提高灵敏度。此外，我们发现，强样本方差波动的峰度测量从一个单独的领域的观察表明，存在边远的冷或热区域的基础波动，一个功能，可以潜在地被用作EoR泡沫指标。这份手稿是从原来发表的论文修改，以反映更正的勘误表。
2018-04-24 astro-ph.CO
Improving constraints on the reionization parameters using 21-cm bispectrum
无线电干涉测量实验的目的是通过测量21厘米信号的统计数据，主要是功率谱来约束再电离模型参数。然而，再电离时期（EoR）21厘米信号是高度非高斯的，这种非高斯性编码了关于这个时代的重要信息。双谱是能够捕获这种固有的非高斯性的最低阶统计量。在这里，我们是第一个证明，双谱的大和中等长度尺度和所有独特的$k$ -三角形形状提供更严格的约束的EoR参数相比，功率谱或双谱的有限数量的形状的$k$ -三角形。我们使用贝叶斯推断技术来约束EoR参数。我们还开发了一个基于人工神经网络（ANN）的仿真器，用于EoR 21厘米功率谱和双谱，我们使用它来显着加快我们的参数推理流水线。在这里，我们考虑了样本方差和系统噪声的不确定性对应于$1000$小时的SKA-Low观测估计误差的信号统计。我们发现，使用所有独特的$k$ -三角双谱提高了参数的约束的一个因素的$2-4$（取决于阶段的再电离）的约束，单独使用功率谱。
2022-03-29 astro-ph.CO astro-ph.IM
Quantifying the non-Gaussianity in the EoR 21-cm signal through bispectrum
再电离（EoR）21厘米信号的时代预计是高度非高斯的性质，这种非高斯性也预计将演变与再电离的进展状态。因此，信号将在不同傅立叶模式（$k$）之间相关。功率谱将无法捕获信号中的这种相关性。我们使用高阶估计-双谱-来量化这种不断发展的非高斯性。我们研究的双谱使用一个合奏的模拟21厘米的信号，并与各种各样的$k$三角形。我们观察到两个竞争的来源驱动信号中的非高斯性：在中性分数（$x_{\rm HI}$）场的波动和在物质密度场的波动。我们发现，从这两个源的非高斯贡献不同，这取决于再电离的阶段和$k$模式正在研究。我们表明，双谱的符号作为一个独特的标记，以确定这两个组件是驱动非高斯。我们建议，双谱中的符号变化，当绘制为三角形配置$\cosθ$的函数时，在EoR的某个阶段，可以用作21 cm信号检测的确认测试。我们还提出了一种新的统一的方式来可视化的信号演变（与不断发展的$\overline{x}_{\rm HI}$或红移），通过在功率谱和等边双谱，即$P(k)-B(k, k, k)$空间的信号的轨迹。
2018-02-23 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
Power spectrum extraction for redshifted 21-cm epoch of reionization experiments: the LOFAR case
低频阵列再电离时期项目的目标之一是测量来自再电离时期的红移21厘米辐射强度变化的功率谱。可以估计该功率谱的灵敏度取决于热噪声和样本方差的水平，并且还取决于由提取过程（特别是由减去前景污染）引起的系统误差。我们模拟提取过程中使用现实的模拟宇宙学信号，前景和噪声，因此估计的灵敏度的LOFAR EoR实验的红移21厘米功率谱。用一个台站波束在360小时的观测之内应能探测到来自EoR的发射。更长时间的积分，并在主（瓦片）光束内合成多个站光束，然后使我们能够在更大的尺度和红移范围内逐步提取更准确的功率估计。我们讨论了不同的观测策略之间的妥协，观测深度，天空覆盖和频率覆盖。一个计划，其中较低的频率接收更大的一部分时间似乎是有希望的。我们还研究了前景拟合误差在推断功率谱上引起的偏差的性质，并讨论了如何减少和校正这种偏差。角功率谱和视线功率谱在这方面有不同的优点，我们建议在分析LOFAR数据时分别考虑它们。
2010-03-04 astro-ph.CO
Astro2020 Science White Paper: Insights Into the Epoch of Reionization with the Highly-Redshifted 21-cm Line
再电离时期是宇宙历史上最后一次主要的相变，在大爆炸后大约10亿年，来自早期星系的光子电离了星系际介质。测量跃迁的特征对于理解早期星系和宇宙网以及对后期宇宙中的矮星系建模都很重要。但这样的测量需要探测星系际介质本身。在这里，我们描述了如何21厘米线的中性氢提供了一个强大的探测器的再电离过程中，因此，重要的约束，在当时的星系和星系际吸收。虽然现有的实验将在未来十年进行精确的统计测量，但我们认为，改进的21厘米分析技术-允许中性气体本身的成像-以及改进的理论模型，对于测试我们对这个重要时代的理解至关重要。
2019-03-18 astro-ph.CO
Extracting bias using the cross-bispectrum: An EoR and 21 cm-[CII]-[CII] case study
在再电离时期（EoR）的红移21厘米波动的幅度预计将显示出独特的“上升和下降”的行为，随着再电离过程中的红移减少。在大尺度上（k <~ 0.1 Mpc^{-1}），这主要可以通过平均21 cm亮温和偏置因子b_21（z）的乘积的演化来表征。这个量的演变在一个独特的方式，可以帮助确定平均电离历史的星系际介质（IGM）从即将到来的21厘米波动数据集。在这里，我们考虑<T_21>使用未来的红移21厘米和[CII]线强度映射数据集的组合提取b_21（z）。我们的方法利用21 cm-[CII]-[CII]交叉双谱对傅立叶空间中三角形配置形状的依赖性。这允许确定<T_21>b_21（z），但重要的是，比21 cm自谱对前景污染不太敏感，因此可以提供有价值的交叉检查。我们比较了模拟双谱与二阶微扰理论的结果：在大尺度下，当<T_21>b_（21）（z）<~ 0.8时，微扰估计与真实值的匹配在10%以内<x_i>。我们认为，21厘米的自动双谱，并表明，该统计也可用于提取21厘米的偏差因子。最后，我们讨论了测量互双谱的测量要求。虽然我们专注于21厘米-[CII]-[CII]双谱在再电离过程中，我们的方法可能是更广泛的兴趣，可以应用于任何两个领域在整个宇宙历史。
2018-10-24 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
Redshifted 21-cm bispectrum II: Impact of the spin temperature fluctuations and redshift space distortions on the signal from the Cosmic Dawn
我们提出了一个研究的21厘米信号双谱（量化信号中的非高斯性）从宇宙黎明（CD）。对于我们的分析，我们模拟了21厘米的信号，使用辐射转移代码GRIZZLY，同时考虑两种类型的源（小型类星体和HMXB）的Ly $α$耦合和X射线加热的IGM。使用这个模拟信号，我们有，第一次，估计CD 21厘米双谱的所有独特的$k$ -三角形和一系列的$k$模式。我们观察到，红移的双谱的幅度和符号的演变遵循一个通用的趋势，这两个源模型。然而，红移时，双谱幅度达到其最大值和最小值，并显示其符号反转取决于源模型。当Ly $α$耦合和IGM的X射线加热同时发生时，我们观察到小$k$ -三角形的双谱中的两个连续的符号反转（与源模型无关）。一个在IGM加热开始时产生，另一个在Ly $α$耦合饱和结束时产生。原则上，该特征可以用于约束CD历史和/或识别特定的CD场景。我们还量化的自旋温度（$T_{\rm S}$）波动的双谱的影响。我们发现，$T_{\rm S}$波动对小$k$ -三角形的双谱幅度的影响最大，并在该阶段时，Ly $α$耦合达到饱和。此外，我们也是第一个量化的红移空间失真（RSD）的CD双谱的影响。我们发现，RSD对CD 21-cm双谱的影响是显着的（$> 20\%$）和水平取决于CD和$k$ -三角形的阶段的双谱正在估计。
2021-01-22 astro-ph.CO
Skew spectrum and smoothed skewness of 21-cm signals from epoch of reionization
本文利用半数值模拟研究了再电离时期21厘米信号的偏斜谱和平滑偏斜度，发现其演化特征与双谱相似且对模型敏感，并以SKA1-low为参考证实其信噪比显著高于双谱。
2023-05-11 astro-ph.CO
Probing primordial non-Gaussianity: The 3D Bispectrum of Ly-alpha forest and the redshifted 21-cm signal from the post reionization epoch
我们探讨了使用三维双谱的Ly-alpha森林和红移21厘米的信号从后再电离时代约束原始非高斯的可能性。这两个场都描绘了中性氢的大规模分布，并可能被视为底层暗物质场的示踪剂。本文首先给出了两个任意三维有偏示踪剂的自谱和互谱的一般形式，然后将其应用于具体情况。我们已经模拟了三维Ly-alpha发射通量场作为一个连续的示踪剂采样沿一维串，对应于类星体的视线。对于后再电离21厘米信号，我们使用了线性偏置模型。我们使用Fisher矩阵分析提出的第一个预测的界限上f_{NL}和其他偏置参数使用三维21厘米双谱和其他交叉双谱。f_{NL}的界限取决于调查体积和各种观测噪声。我们考虑了一个类似于BOSS的Ly-alpha巡天，其中类星体的平均数密度为\bar{n} = 10^{-3} Mpc^{-2}，光谱是在2 σ水平上测量的。对于21厘米的信号，我们已经考虑了4000小时的观测与未来的SKA一样的无线电阵列。我们发现在我们的分析中得到的f_{NL}上的界限（6 < Δ f_{NL} < 65）与CMBR和星系巡天是竞争性的。我们还发现，通过结合各种交叉双谱估计，它是可能的约束f_{NL}在一个水平Δ f_{NL} ~ 4.7。对于等边和正交模板，我们分别得到了组合估计量的Δ f_{NL} ^{equ}~17和Δ f_{NL} ^{orth}~13。这对于理解原始扰动产生的机制是很重要的。
2013-04-03 astro-ph.CO gr-qc
Identifying Ionized Regions in Noisy Redshifted 21 cm Data Sets
研究再电离的最有希望的方法之一是使用红移的21厘米线。然而，早期的红移21厘米巡天将不具备绘制再电离过程详细地图的灵敏度，而是将重点放在统计测量上。在这里，我们表明，它可能仍然是可能的{ \em直接识别电离区}在即将到来的数据集通过应用合适的过滤器的噪声数据。在过滤数据中的突出的极小值的位置对应的电离区域的位置。特别是，我们腐败的半数值模拟的红移21厘米的信号，在再电离与热噪声的水平预期为500天线瓦版本的默奇森宽场阵列（MWA），并模仿前景清洁的降解效果。使用匹配滤波器技术，我们发现，MWA应该能够直接识别电离区域，尽管大的热噪声。在一个合理的基准模型中，宇宙体积的20%在z ~ 7处是中性的，我们发现500瓦的MWA可以在其调查体积的6 MHz部分中直接识别多达150个电离区域，并大致确定每个区域的大小。这反过来可能允许有趣的多波长后续观测，比较电离区域内外的星系特性。我们讨论如何用匹配滤波器技术检测电离区域的无线电天线瓦片的最佳配置不同的最佳设计测量功率谱。这些考虑对未来红移21厘米巡天的设计具有潜在的重要意义。
2013-02-24 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
Impact of dark matter models on the EoR 21-cm signal bispectrum
暗物质的性质决定了第一个坍缩晕形成的时间轴，从而影响了再电离的来源。在这里，我们考虑两种不同的暗物质模型：冷暗物质（CDM）和热暖暗物质（WDM），并研究它们如何影响再电离时代（EoR）及其21厘米观测。使用一套模拟，我们发现，在WDM的情况下，在小尺度上的结构形成得到抑制，导致在一个较小的数量的低质量的暗物质晕相比，CDM的情况。假设源产生电离光子的效率保持不变，这会导致在任何给定的宇宙时间产生的总电离光子数量减少，从而延迟再电离过程。我们还发现视觉差异的中性氢（HI）的拓扑结构和21厘米的地图相比，CDM的WDM的情况下。然而，在21厘米功率谱的差异，在相同的中性分数，被发现是小的。因此，我们专注于EoR 21-cm信号中的非高斯性，通过其双谱进行量化。我们发现，21厘米双谱（驱动的HI拓扑结构）是显着不同的WDM模型相比，CDM，即使是相同的质量平均中性馏分。这表明21厘米双谱是区分不同暗物质模型的一种独特而有前途的方法，并可用于在未来的EoR观测中约束暗物质的性质。
2020-06-13 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
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
Galactic Faraday rotation effect on polarization of 21 cm lines from the epoch of reionization
中性氢的红移21 cm信号是再电离期最有竞争力的探针之一。由于汤普森散射，非偏振21 cm辐射在EoR期间获得一定水平的线性偏振。这种线性偏振，如果测量，可以探测有关EoR的重要信息。本文研究了银河系法拉第旋转（FR）对21 cm辐射偏振探测的影响。由于红移21 cm信号的大波长性质，FR的影响很强，因此由21 cm光子携带的初始E模式信号被完全修改。我们表明，旋转测量（RM）数据的99%的准确度是必要的，以恢复初始E模式信号。我们的结论是，鉴于RM观测的当前状态，不可能从EoR中检索21 cm的初始偏振信号。然而，我们乐观地认为，这可能是从下一代无线电调查。
2013-07-16 astro-ph.CO
Constraining the EoR model parameters with the 21cm bispectrum
我们执行Fisher分析以估计再电离时期（EoR）模型参数的预期约束（即，最小维里温度、电离效率和电离光子的平均自由程），同时考虑到望远镜、MWA和LOFAR的热噪声。我们考虑如何列入21厘米的双谱改进的约束相比，单独使用的功率谱。假设我们完美地去除了前景，我们发现，由21cmFAST代码计算的双谱可以比功率谱更紧密地约束EoR模型参数，因为双谱比功率谱对EoR模型参数更敏感。我们还发现，EoR模型参数之间的简并可以通过将双谱与功率谱相结合来打破。
2017-02-28 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
Study of Redshifted HI from the Epoch of Reionization with Drift scan
在红移的21厘米谱线中探测再电离期是一项具有挑战性的任务。在这里，我们制定了使用漂移扫描策略的EoR信号的检测。这种方法可能具有更好的仪器稳定性相比的情况下，一个单一的补丁的天空被跟踪。我们表明，测量的vibrants之间的相关时间可以延长到1-2小时的干涉仪阵列，如默奇森宽场阵列（MWA），它有一个广泛的初级光束。我们估计的EoR功率的基础上跨时间的互相关的vibrations和漂移扫描策略是能够检测的EoR信号具有可比/更好的信号-噪声相比，跟踪的情况下。我们还估计了一组亮点源的可见度相关性，并认为亮点源的统计不均匀性可能允许它们从EoR信号中分离出来。
2014-07-17 astro-ph.CO astro-ph.IM
The monopole and quadrupole moments of the Epoch of Reionization (EoR) 21-cm bispectrum
本文通过EoR模拟研究21厘米双谱的单极矩和四极矩，发现其符号变化标志着中性氢分布从电离泡出现到HI岛形成的拓扑转变。
2023-10-24 astro-ph.CO
Cosmology and Astrophysics Using the Post-reionization HI
讨论了利用中性氢再电离后红移21厘米辐射研究宇宙的前景。本文的主要目的是突出印度科学家在这一领域的努力与SKA铭记。事实证明，SKA的强度映射调查可以帮助获得对暗能量模型的更严格约束。HI强度图与Ly $α$森林数据的互相关也可用于测量BAO尺度。
2016-10-26 astro-ph.CO
Detection of Cosmic Structures using the Bispectrum Phase. II. First Results from Application to Cosmic Reionization Using the Hydrogen Epoch of Reionization Array
通过中性氢（HI）的红移21厘米线表征$z\gtrsim 6$的再电离（EoR）时期对现代天体物理学和宇宙学至关重要，因此是许多当前和计划中的低频射电望远镜的关键科学目标。检测这种信号的主要挑战是在这些频率下压倒性的明亮前景发射，对仪器的知识和分析的不准确性提出了严格的要求。这些实验的结果在很大程度上并不受热敏性的限制，而是受到系统学的限制，特别是由于无法将仪器校准到高精度。干涉双谱相位不受基于天线的校准和其中的误差的影响，并且提供了检测EoR HI波动的独立替代方案，同时在很大程度上避免了校准系统。在这里，我们提供了一个演示，这种技术的一个子集的数据从氢时代的再电离阵列（HERA）的星系际介质（IGM）的亮度温度的近似约束。从这个有限的数据，我们推断在$z=7.7$上IGM亮度温度的“$1σ$“上限是$\le 316$“伪”mK，在$κ_\parallel=0.33$“伪”$h$ Mpc $^{-1}$（数据有限）和$\le 1000$“伪”mK，在$κ_\parallel=0.875$“伪”$h$ Mpc $^{-1}$（噪声有限）。“伪”单位仅表示与实际距离尺度和亮度温度的近似对应关系，而不是精确对应关系。通过并行传播模型的数据分析，我们确认，所需的动态范围，以分离宇宙HI信号的前景是类似的，在标准的方法，和双谱相位的功率谱仍然是数据有限的（在$\gtrsim 10^6$动态…
2020-07-02 astro-ph.CO astro-ph.IM
A study of fundamental limitations to statistical detection of redshifted HI from the epoch of reionization
在本文中，我们探索的第一次的相对大小的三个基本来源的不确定性，即前景污染，热噪声和样本方差检测HI功率谱的再电离时代（EoR）。我们推导出的傅立叶合成望远镜的灵敏度的限制，以检测EoR的基础上，其阵列配置和统计表示的仪器所作的图像。我们使用Murchison宽场阵列（MWA）的配置为我们的研究。使用一个统一的框架，估计信号和噪声成分的HI功率谱，我们推导出一个表达式，并估计在三维k空间中的河外点源的污染。利用微波辐射计对不同观测模式下EoR HI功率谱检测的灵敏度进行了估算。通过使用128-tile MWA在单个场上进行1000小时的观测，EoR检测是可行的（对于$k\lesssim 0.8$ Mpc $^{-1}$，S/N > 1）。带通整形和改进的EoR窗口被发现是有效的，在包含前景污染，这使得该仪器容忍成像误差。我们发现，对于一个给定的观察时间，观察许多独立的视野并不提供一个单一的现场观察时，热噪声占主导地位的其他不确定性在派生的功率谱的优势。
2013-09-07 astro-ph.CO
Impact of Instrument Responses on the Detectability of One-point Statistics from Redshifted 21 cm Observations
我们研究的影响，仪器系统学的方差，偏度和峰度的红移21厘米强度波动观测的再电离时代。我们模拟现实的21厘米观测的基础上默奇森宽场阵列（MWA）第一阶段再电离实验，使用阵列的点扩散函数（PSF）和天线波束方向图，全天空21厘米模型，和FHD成像管道。我们测量观测到的红移演化的像素概率密度函数（PDF）和一点统计从模拟的地图，比较它们的测量来自更简单的模拟，代表仪器的PSF与高斯内核。我们发现，这两种方法产生的统计数据具有相似的趋势，相关性大于80%。我们进行额外的模拟的基础上的氢时代的再电离阵列（HERA），使用高斯内核作为仪器PSF，并研究频率分仓的统计效果。我们发现，PSF平滑和采样方差从测量的统计数据在有限的视野稀释内在的功能，并添加波动的统计数据，但揭示了新的可检测的功能。当地图中出现极高或极低温度区域时，观察到的峰度将增加。频率分箱降低了热不确定性，但也可以模糊沿频率维度的区域，导致仅出现在从某些频率箱的图导出的统计数据中的峰度峰。我们进一步发现，当PSF的角分辨率与产生峰的极端区域的尺寸尺度相匹配时，峰度峰将达到它们的最大值。HERA阵列应能够以高灵敏度绘制观察到的21 cm波动的偏度和峰度的演变，而MWA第一阶段可能能够检测方差峰值。
2016-10-19 astro-ph.CO
Simulations of primary beam effects on the cosmic bispectrum phase observed with the Hydrogen Epoch of Reionization Array
中性氢的21~cm跃迁有望成为再电离时代最好的观测探针。测量21厘米信号的主要困难是存在明亮的前景，需要非常精确的干涉校准。闭合量可以规避校准要求，但是可能受到方向相关效应的影响，特别是天线主波束响应。本文研究了互耦对天线主波束闭合相位及其功率谱的影响。我们的模拟表明，受互耦合影响的初级光束导致泄漏的前景功率进入EoR窗口，这可以高达$\sim4$数量级高于没有考虑互耦合的情况。然而，对于包括29 μ m基线的三元组，这种泄漏基本上限于$k < 0.3$ ~ $h$ ~Mpc $^{-1}$。当明亮的前景出现在天线旁瓣中时，泄漏幅度更明显，正如预期的那样。最后，我们发现，包括相互不同的互耦合光束的三元组具有类似于包括相同类型的互耦合光束的三元组的功率谱，这表明三元组（或可见度对）内的光束到光束的变化不是EoR窗口中的前景泄漏的主要来源。
2022-05-19 astro-ph.CO astro-ph.IM
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
The BINGO Project V: Further steps in Component Separation and Bispectrum Analysis
利用红移21厘米谱线强度图观测中性氢在宇宙中的分布是对宇宙学的一个有力的探索。然而，红移的21厘米信号被来自我们银河系和其他河外前景的前景发射所掩盖。本文讨论了BINGO调查的能力，以分离这样的信号。具体而言，本文详细研究了前景成分留下的不同残差，表明噪声校正的频谱是无偏的，并表明我们通过分析三点函数的非零贡献来理解剩余的系统残差。我们使用广义针状内部线性组合，我们适用于天空模拟的BINGO实验的每个红移箱的调查。我们提出了我们的恢复红移21厘米信号从天空模拟的BINGO实验，包括前景成分。我们通过不同红移的角功率谱测试了21 cm信号的恢复，以及通过双谱分析测试了其非高斯分布的恢复。我们发现，从原始的前景地图的非高斯性可以被删除，至少，噪音限制的BINGO调查与这些技术。我们的组件分离方法使我们能够减去前景污染的BINGO通道下降到低于宇宙学信号和噪声的水平，并重建21厘米的功率谱不同的红移箱没有显着的损失在多极$20 \lesssim \ell \lesssim 500$。我们的双谱分析在恢复的21 cm信号中产生残留前景污染水平的强有力的测试，从而使我们能够优化和验证我们的成分分离分析。（节录）
2022-04-01 astro-ph.CO astro-ph.IM
From ANN to BNN: Inferring Reionization Parameters using Uncertainty-aware Emulators of 21-cm Summaries
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）；University of Cambridge（剑桥大学）；University of Manchester（曼彻斯特大学）；Curtin University（科廷大学）
本文提出利用贝叶斯神经网络模拟器推断再电离参数，通过21厘米信号的双谱总结统计量提高约束精度。
2025-12-24 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
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
Modelling the 21 cm Signal From the Epoch of Reionization and Cosmic Dawn
通过红移21厘米谱线研究宇宙黎明和再电离时期是SKA1的主要科学目标之一。它们的重要性在于它们与宇宙中最早的恒星密切相关。解释即将出现的数据需要对相关的物理过程进行详细的建模。在这篇文章中，我们专注于再电离的理论模型，这些模型是由在印度工作的各个小组根据即将到来的SKA制定的。这些模型包括纯分析和半数值计算以及完全数值辐射转移模拟。从这些模型的21厘米信号的预测将是有用的，在约束使用SKA数据的早期星系的属性。
2016-10-26 astro-ph.CO
Particle production during inflation: constraints expected from redshifted 21 cm observations from the epoch of reionization
本文利用SKA-Low模拟的再电离时期21厘米功率谱，在贝叶斯框架下评估其约束暴胀期粒子产生导致的原初凸包状谱特征的能力。
2023-06-06 astro-ph.CO hep-th
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
Wedge-avoidance Fisher Forecasts for Primordial Features from Dark-Ages 21-cm Power Spectrum and Bispectrum
National Astronomical Observatories, CAS（中国科学院国家天文台）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
开发楔形感知的Fisher框架，预测月球背面阵列对振荡特征暴胀模型中原初非高斯性的约束，发现楔形回避显著削弱约束能力。
2026-10-14 astro-ph.CO
Constraining the Astrophysics of the Cosmic Dawn and the Epoch of Reionization with the SKA
平方公里阵列（SKA）将提供对早期宇宙的前所未有的看法，使用红移21厘米线的干涉观测。这条21厘米的线探测宇宙气体的热和电离状态，这是由我们宇宙中第一个结构的诞生和演化所决定的。在这里，我们将展示21厘米信号的演变将使我们能够研究第一代星系何时出现，它们的性质是什么，以及星系际介质的结构是什么。我们强调了定性趋势，这将为早期宇宙提供强大的见解。
2015-01-16 astro-ph.CO
Impact of astrophysical scatter on the Epoch of Reionization [H I]$_{\rm 21cm}$ bispectrum
本研究使用半数值模拟探讨天体物理散射对再电离时期HI 21-cm双谱的影响，发现散射在小尺度上引入显著的非高斯性，SKA1-Low有望在特定红移和中性分数下探测到这些散射特征。
2024-08-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
