Prospects for clustering and lensing measurements with forthcoming intensity mapping and optical surveys
我们探讨了利用强度测绘巡天（MeerKAT，SKA）和光学星系巡天（DES，LSST）探测HI聚类和自相关和互相关的21厘米发射的弱引力透镜的潜力。我们的预测表明，在不久的将来，可以使用强度映射技术的集群和透镜信号的高精度测量。这样的研究可以用来测试强度映射方法，并约束参数，如HI密度$Ω_{\rm HI}$，HI偏差$b_{\rm HI}$和星系-HI相关系数$r_{\rm HI-g}$。
2016-04-15 astro-ph.CO
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
HI Intensity Mapping with MeerKAT
我们探讨了与南非MeerKAT射电望远镜，这是平方公里阵列（SKA）的前身进行HI强度测绘调查的可能性。我们建议使用MeerKAT强度映射调查和光学星系调查之间的互相关，以减轻系统的影响，并产生强大的宇宙学测量。我们的预测表明，在不久的将来可以精确测量HI信号。这些可用于在大范围的红移范围内约束HI和宇宙学参数。
2017-09-21 astro-ph.CO
Update on the BINGO 21cm intensity mapping experiment
21厘米强度映射是一种新的测量密度涨落功率谱和推导宇宙学信息的方法，特别是从重子声振荡（BAO）中。本文介绍了中性气体综合观测（BINGO）的最新进展，BINGO是一个单碟强度制图项目。首先，我们解释了强度映射概念背后的基本思想，然后更新BINGO的仪器设计。我们还概述了我们计划进行的调查和预计的科学产出，包括宇宙学参数的估计。
2016-10-21 astro-ph.CO
Intensity Mapping with the 21-cm and Lyman Alpha Lines
21厘米和莱曼阿尔法线是氢光谱两端的主要发射线。每条线可用于创建大尺度结构的三维强度图。在低红移时，由于莱曼α辐射，天空亮度估计为0.4焦耳/球面度，比黄道光前景更亮。
2012-06-01 astro-ph.CO
Prospects of probing quintessence with HI 21-cm intensity mapping survey
我们调查的前景约束标量场暗能量模型使用HI 21厘米强度映射调查。我们考虑了一个广泛的类耦合标量场暗能量模型的背景宇宙学演化的预测是不同的$Λ$ CDM预测的百分之几。我们发现，这些模型可以从统计上区分$Λ$ CDM通过其印记的21厘米角功率谱。在基准$z= 1.5$上，对应于在频率$568 \rm MHz$上的再电离后HI 21 cm观测的无线电干涉观测，这些模型实际上可以与$Λ$ CDM模型在$ {\rm SNR }> 3 σ$水平上区分开，所述$Λ$ CDM模型使用分布在SKA 1-mid类射电望远镜的40个点上的10，000 hr无线电观测。我们还表明，跟踪器模型更有可能被排除在比较$Λ$ CDM比解冻模型。未来的无线电观测有助于对暗能量模型的参数空间进行更严格的约束，并补充从背景研究中获得的边界。
2016-06-24 astro-ph.CO gr-qc
Calibrating photometric redshifts with intensity mapping observations
星系的成像巡天将具有高的数密度和角分辨率，但红移精度较差。中性氢（HI）的强度图将具有精确的红移分辨率，但无法分辨单个源。利用这种互补性，我们展示了如何聚类红移的方法，提出了光谱调查也可以结合强度映射观测校准星系的红移分布在成像调查，因此，减少光度红移测量的不确定性。我们展示了如何与MeerKAT，HIRAX和SKA仪器进行强度映射调查可以改善光度红移的不确定性，远低于DES和LSST的要求。详细讨论了该方法作为仪器参数、前景减法和其他潜在系统误差的函数的有效性。
2017-04-06 astro-ph.CO
General Modified Gravity With 21cm Intensity Mapping: Simulations and Forecast
线强度映射为再电离时代探索宇宙学和基础物理学开辟了一个新的令人兴奋的窗口，扩展到以前未经星系调查测试的红移。这些线涨落的功率谱是一个很有前途的工具，以测试在大范围的尺度和红移的引力。我们模拟宇宙学体积的21厘米波动的一般参数化的修改后的重力，为了计算相应的功率谱，其中额外的参数是初始条件的物质扰动$α$和尺度相关的修改后的重力参数$Y$（也称为$G_\mathrm{eff}$），测量偏离GR的泊松方程。我们展示了这些模型独立的重力修正的影响，无论是延迟还是加速再电离。对于21厘米的强度映射调查进行的SKA任务，我们预测的能力线强度映射约束参数$Y$和$α$在红移$z=6-11$，其中$Y$被假定为常数在此期间（但不要求在所有时间的恒定性）。在我们最保守的情况下，$Y$参数可以被约束在百分之几十的水平，而对于前景以及（轻度）非线性状态的改进建模，可以达到子百分比水平的约束。我们联合估计再电离模型参数和相应的参数相关性，以及前景去除的影响。我们注意到，断层扫描是至关重要的，以打破简并和约束不显着降低时，添加再电离模型参数，与大多数约束功率来自红移箱$z=7-10$的形状的21厘米功率谱是发展最快的。
2018-12-20 astro-ph.CO gr-qc
Fast simulations for intensity mapping experiments
我们提出了一个代码来生成模拟观察21厘米强度映射实验。代码的重点是减少运行全面模拟的计算成本，以计算时间换取准确性。该代码可用于生成宇宙学信号和前景的独立实现，这是必要的，例如，为了获得对未来强度映射实验的现实预测。该代码能够再现正确的角度和径向聚类模式的宇宙信号，包括红移空间扭曲，光锥演化和偏见。此外，它可以模拟各种前景，包括潜在的问题偏振同步辐射。
2014-09-16 astro-ph.CO
Gravitational waves $\times$ HI intensity mapping: cosmological and astrophysical applications
在宇宙学和天体物理学中增长最快的两个观测量是引力波（GW）和中性氢（HI）分布。在这项工作中，我们研究了解决引力波探测和HI信号的强度映射（IM）实验之间的互相关。通过使用角功率谱的层析成像方法，包括所有的投影效应，我们探索了爱因斯坦望远镜和SKAO强度映射调查相结合的可能应用。我们专注于三个主要议题：观测到的红移分布的GWs的\textit{(i)}统计推断; \textit{(ii)}约束动力学暗能量模型作为宇宙学研究的一个例子; \textit{(iii)}确定合并的二元黑洞的祖先的性质，区分原始和天体物理起源。我们的研究结果表明：\textit{(i)}--GW红移分布可以在低红移下以良好的精度进行校准，而不需要对宇宙学或天体物理学进行任何假设，潜在地提供了一种探测天体物理学和宇宙学模型的方法; \textit{(ii)}--对动力学暗能量参数的约束与仅使用IM的实验具有竞争力，以互补的方式并且潜在地具有较少的系统性; \textit{(iii)}，将有可能在已解决的合并产生的引力波中探测到相对少量的原始黑洞。我们的研究结果扩展到$\mathrm{GW \times IM}$的多跟踪宇宙学和天体物理学，它的主要优点是允许科学调查的方式，将不可能通过单独查看单个观测。
2022-01-10 astro-ph.CO gr-qc
Forecasts on Primordial non-Gaussianity from 21 cm Intensity Mapping experiments
我们预测能力的专用21厘米强度映射实验约束原始非高斯使用功率谱和双谱。我们使用广义晕模型方法对包括非线性偏置扩展的信号进行建模。我们认为前景滤波尺度和前景楔形的重要性。我们发现，目前这一代的强度映射实验，如CHIME没有足够的灵敏度与现有的限制竞争。另一方面，即将到来的实验，如HIRAX可以改善当前的约束和拟议的CRAMA实验可以大大改善他们，达到以下的$σ(f_{\rm NL})<5$等边和正交配置和$σ( f_{\rm NL}) < 1$的局部形状的灵敏度，如果良好的前景控制实现。
2020-11-26 astro-ph.CO
Cosmology with 21cm intensity mapping
宇宙中最丰富的成分，暗能量和暗物质，其本质仍有待揭示。我解决这个问题，考虑一个新的宇宙学探测：中性氢发射21厘米辐射，与强度映射技术观察。我分析了竞争和现实的暗能量和暗物质模型，并展示了它们如何对21厘米信号产生独特的和可检测的影响。此外，我还提供了射电望远镜的预测，展示了这些模型将如何以前所未有的方式进行区分。
2017-12-11 astro-ph.CO
Spectral Line De-confusion in an Intensity Mapping Survey
谱线强度映射是一种有效探测宇宙再电离和大尺度结构的工具。在不检测单个源的情况下，线强度映射利用所有可用的光子并测量源混淆极限中的积分光，以有效地映射由给定发射线跟踪的大尺度上的三维物质分布。一个特殊的挑战是从天体物理连续体前景和线闯入者中分离所需信号。在这里，我们提出了一种提取由来自不同红移的发射线追踪的大尺度结构信息的技术，嵌入到三维强度映射数据立方体中。线红移的区别是各向异性形状的功率谱投影到一个共同的坐标系。我们考虑的情况下，高红移[CII]线与多个低红移CO旋转线混淆。我们提出了一个半解析模型[CII]和CO线估计的基础上宇宙红外背景测量，并表明，与适度的仪器噪声水平和调查几何，大规模的[CII]和CO功率谱振幅可以成功地提取从混淆有限的数据集，没有外部信息。我们讨论的影响和限制，这种技术可能的线强度映射实验。
2016-09-27 astro-ph.CO
Projected Constraints on Modified Gravity Cosmologies from 21 cm Intensity Mapping
我们提出了预测约束修改后的重力模型从观测技术称为21厘米强度映射，宇宙结构检测没有解决个别星系。由此产生的地图对BAO和弱透镜都很敏感，这是两个最强大的宇宙学探测器。我们发现，一个200米× 200米的圆柱望远镜，灵敏度达到z=2.5，将能够区分DGP和大多数暗能量模型，并将Hu & Sawicki f（R）模型限制为|f_{R0}| < 9*10^（-6），置信度为95%。后者的限制，使广泛使用的透镜光谱在非线性制度。这些结果表明，21厘米强度映射不仅是敏感的标准模型的膨胀历史的修改，但也结构的增长。这使得强度映射成为一种强大而经济的技术，可以在比探测同一时代的光学实验更短的时间尺度上实现。
2010-02-12 astro-ph.CO
Looking for Population III stars with He II line intensity mapping
限制第三星族（Pop III）恒星的性质将是非常具有挑战性的，因为它们居住在高红移的小星系中，这将难以直接检测到。在本文中，我们认为，强度映射可能是一个很有前途的方法来研究Pop III星。强度测绘是一种在三维空间中测量星系线辐射的大尺度波动而不需要分辨单个源的技术。这项技术非常适合观测许多暗淡的星系，因为它可以测量它们的累积发射，即使它们不能被直接探测到。我们专注于强度映射的He II复合线。这些谱线在Pop III星中比Pop II星强得多，因为Pop III星的更硬的光谱预计会产生许多He II电离光子。测量He II 1640的强度映射信号，以及来自其他谱线如Ly $α$、H $α$和金属谱线的信号，可以给出Pop III恒星的初始质量函数（IMF）和恒星形成率密度（SFRD）作为红移的函数的约束。为了证明这些观测结果的可行性，我们估计了来自$z=10-20$的Pop III He II 1640射电强度映射信号的强度。我们表明，在$z\approx10$，信号可以准确地测量由两个不同的假设未来的仪器，互相关的He II 1640与CO（1-0）线发射的星系和其他21厘米发射的星系际介质（IGM）。
2015-06-30 astro-ph.CO
Intensity Mapping in the Presence of Foregrounds and Correlated Continuum Emission
强度映射作为测量高红移典型星系中星际介质性质的一种方法，引起了人们极大的兴趣。强度映射测量表面亮度的统计数据作为频率的函数，使其不仅对所有感兴趣的线发射敏感，而且对所有其他来源的辐射敏感。在开发拒绝前景污染的方法方面已经做出了重大努力。此外，目标星系有多个发射源，这可能会使线亮度的解释复杂化。我们描述的问题，联合估计相关的连续发射和清洁不相关的连续发射，如从银河系。我们将这些考虑应用于普朗克数据与BOSS类星体的互相关，以确定2 < z < 3.2的CII。强度测绘调查与几个波段有独特的挑战，处理前景和避免偏差相关的连续发射。我们展示了未来的强度映射调查与许多波段可以分离线从连续发射的互相关。
2018-12-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Foreground Subtraction in Intensity Mapping with the SKA
21厘米强度测绘实验的目的是观测大尺度上的弥散中性氢（HI）分布，以追踪宇宙结构。平方公里阵列（SKA）将有能力在大部分天空中测量21厘米的信号。然而，与同步加速器和自由自由电子发射产生的银河前景相比，在各自频率下的红移21厘米信号是微弱的。在这篇文章中，我们回顾了选定的前景减法，建议有效地分离21厘米的信号与前景强度映射模拟或数据。我们模拟了SKA第一阶段可行的强度映射实验，包括河外和银河系前景。我们给出了一个例子的前景减法与独立分量分析的残差，并表明角功率谱恢复在大多数尺度上的统计误差。此外，重子声学振荡的规模被证明是不受前景减法。
2015-01-15 astro-ph.CO
Measuring the growth of structure with intensity mapping surveys
谱线强度映射为高红移宇宙中宇宙学参数的约束提供了一条新的途径。然而，结构的增长，重力的敏感探针的测量，受到一个众所周知的退化与天体物理参数，编码在特定线的平均亮度温度。在这项工作中，我们将展示如何打破这种简并性，到一个水平，可以允许在百分比水平的宇宙学波动的幅度的约束，使用信息的结构形成的温和的非线性制度所描述的拉格朗日摄动理论。我们把重点放在21厘米线与HIRAX和拟议的第二阶段实验的预测作为例证。
2019-07-03 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
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
HI and cosmological constraints from intensity mapping, optical, and CMB surveys
我们预测中性氢（HI）和宇宙学参数的约束，使用近期的强度映射调查与仪器，如BINGO，MeerKAT，SKA，和第三阶段和第四阶段光学星系调查。如果前景和系统效应可以得到控制--这个问题在互相关中变得容易得多--这些巡天将提供HI密度和偏置的精确测量，以及结构生长、角直径距离和哈勃速率的测量，在很宽的红移范围内。我们还研究了使用普朗克卫星和即将到来的强度测绘调查检测晚时间ISW效应的可能性，发现SKA第一阶段的大型巡天可以实现接近最佳的检测。
2017-06-20 astro-ph.CO
A partial inventory of observational anisotropies in single-dish line-intensity mapping
线强度映射是对宇宙体积中线强度场的不完全观测，它将受到观测中引入的各种各向异性的影响。现有的文献中的CO和[C II]线强度映射的背景下，往往只预测的实空间，球平均线强度功率谱，与一些工程考虑各向异性，同时检查投影的interloper发射。我们明确考虑一个简化的图片红移空间的失真和仪器的影响，由于有限的分辨率，以及这些如何扭曲的各向同性线强度信号在真实空间中，并引入强大的明显的各向异性。结果表明，虽然由于有限的仪器分辨率的信号损失是不可避免的，测量的四极功率谱，除了四极功率谱仍然会打破参数退化中存在的四极功率谱的约束，即使没有测量的全各向异性功率谱。
2021-01-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Canceling out intensity mapping foregrounds
21厘米强度测绘作为高红移宇宙的强有力探测器而兴起，但其潜力受到极端明亮前景和高源混淆的限制。在这封信中，我们提出了一个新的分析，可以帮助解决这两个问题。从强度图与重叠的星系调查相结合，我们构建了一个新的一点统计，这是无偏的前景，并包含传统的分析遗漏的信息。我们表明，我们的方法可以测量HI质量函数与前所未有的精度，使用类似于最近21厘米的检测观测。
2019-07-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Foreground contamination in Ly-alpha intensity mapping during the epoch of reionization
在再电离时期（EoR）的Ly-alpha发射的强度映射将受到来自较低红移的前景发射线的污染。计算了Ly-alpha发射在z~7处的平均强度和功率谱，并根据相关的天体物理过程估计了不确定度。我们发现，来自6563 A H-α，5007 A [OIII]和3727 A [OII]的低红移发射线将是观测到的Ly-alpha功率谱上的强污染物。我们利用恒星形成率（SFR）和光度函数（LF）来估计H-α在z~0.5处，[OIII]在z~0.9处和[OII]在z~1.6处的三条前景线的平均强度和功率谱，因为它们会污染z~7处的Ly-alpha发射。而这一点，也是最强的。我们分析了遮蔽的前景线高于一些线强度阈值的明亮的调查像素作为一种方式，以减少污染的强度映射调查。我们发现，如果我们去除通量大于1.4 × 10 ^-20 W/m^2的像素，前景污染可以忽略不计。
2014-02-28 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
Constraining the Expansion History and Early Dark Energy with Line Intensity Mapping
考虑线强度映射（IM）实验测量3 < z < 6范围内的重子声学振荡（BAO）的可能性。这将把膨胀历史限制在目前尚未探索的红移范围内。我们计算的地图深度，未来的IM实验针对CO（1-0）旋转过渡线和[CII]离子化碳精细结构线将需要实现，以测量BAO。我们发现，不久的将来IM实验可以限制BAO规模为5%或更好的CO/[CII]模型振幅。这种测量的精确度可能会对早期暗能量的模型产生竞争性限制。
2018-08-30 astro-ph.CO
BINGO: a single dish approach to 21cm intensity mapping
BINGO是一个使用单碟望远镜进行21厘米强度测绘的概念。我们简要地讨论了强度映射的想法，并继续定义我们的单碟概念。这涉及到一个\sim 40米的碟形天线，该碟形天线具有一个由\sim 50个馈电喇叭组成的阵列，该阵列放置在碟形天线上方\sim 90米处，使用基于室温LNA的伪相关检测系统和作为参考的一个天极。我们讨论了如何在960和1260 MHz之间工作的这样一个阵列可以用来测量声学标度为2.4%的红移范围内0.13<z<0.48在大约1年的源上的积分时间通过执行10度\times 200度漂移扫描调查与分辨率为\sim 2/3度。
2012-09-05 astro-ph.CO
Intensity Mapping across Cosmic Times with the Lyman-Alpha Line
我们提出了一个定量模型的莱曼α（Ly-alpha）发射整个宇宙的历史，并确定在Ly-alpha信号的空间波动的强度映射的前景。由于i）我们的模型假设在z>6时维持再电离所需的最小恒星形成量，ii）在z<6时基于从少数观测到的明亮Ly-alpha发射体外推的光度函数，这应该被认为是一个下限。绘制谱线发射图可以探测再电离、恒星形成和作为红移函数的大尺度结构。虽然Ly-alpha发射在再电离过程中进行了研究，我们也预测后再电离信号测试预测的强度和激励未来的强度映射探针的再电离。在我们的模型中，我们包括了来自大质量暗物质晕和星系际介质（IGM）的辐射。我们发现协议与电流，测量亮度函数的Ly-alpha发射器在z<8。然而，与Ly-alpha发射体无关的漫射IGM发射在高达z~10的强度中占主导地位。虽然我们的模型适用于深光学或近红外观测，如SuMIre调查或詹姆斯韦伯太空望远镜，只有强度映射将检测到漫IGM发射。我们还构建了Lyα发射的3D功率谱模型，并表征了可能的前景污染。最后，我们研究了强度映射测量Ly-alpha波动的前景，同时确定去除干扰污染。我们的研究结果表明，虽然再电离信号具有挑战性，但当与其他谱线结合使用时，Ly-alpha波动可能是LSS的一个有趣的新探针，例如，H-alpha，用于监测低红移前景混淆。
2013-09-09 astro-ph.CO
Line intensity mapping: a "novel" window to the cosmic web
作为研究星系演化和宇宙大尺度结构的一种方法，强度测绘正引起人们越来越多的兴趣。我们不是探测单个星系，而是测量宇宙体积的综合辐射。与星系巡天相反，它包括宇宙网中最微弱物体发出的光。我们将从介绍谱线强度测绘开始，并回顾其目前的观测状况。我们将列举最突出的发射线强度映射，并讨论如何模拟其观察到的信号。随着在电磁波谱不同部分的广泛实验，在不久的将来使用这种技术的前景是非常好的。与其他任何观测工具一样，强度测绘也存在系统不确定性，其中一些不确定性是它固有的，我们将简要讨论它们以及处理前景和背景污染的方法。在这里，我们将集中在后再电离宇宙的强度映射的科学案例。这些范围从恒星形成的历史到测量声学尺度和基础物理学。
2019-11-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Masking line foregrounds in intensity mapping surveys
我们解决的问题，线混淆的强度映射调查和探索的可能性，以减轻线前景污染逐步掩盖在观察到的地图中最亮的像素。我们考虑针对CO（1-0）在$z=3$、Ly $α$在$z=7$和CII在$z=7$的实验，并使用模拟强度图，其包括信号的聚类和散粒噪声分量以及可能的前景，以测试我们的方法的效率。我们发现，对于CO和Ly $α$，通过仅1%-3%的像素掩蔽从地图中去除大部分前景贡献是完全可能的。然而，由于仪器的限制和所涉及的高强度前景污染，CII地图将更难以清理。虽然掩蔽过程牺牲了我们的地图中存在的大部分天体物理信息，但我们证明了可以成功地检索目标线中有用的宇宙学信息。
2015-09-23 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
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
Measuring Galaxy Clustering and the Evolution of [CII] Mean Intensity with far-IR Line Intensity Mapping During 0.5 < z < 1.5
痕量金属的红外精细结构发射线是对星系中星际介质的有力诊断。我们探索了利用成像光谱仪获得的三维功率谱研究红移远红外精细结构线发射的可能性。强度映射的方法测量的空间光谱波动，由于线发射从所有星系，包括那些低于个人的检测阈值。该技术提供了3-D测量星系集群和时刻的星系光度函数。此外，功率谱的线性部分可以用来测量包括宇宙时间内所有源的总谱线发射强度，其中自然编码有红移信息。总谱线发射，当与总的恒星形成活动和/或其他谱线强度相比时，揭示了星系聚集的星际条件的演变。作为一个案例研究，我们考虑在0.5 < z < 1.5的时期，其中最小化的干扰线的[CII]自相关的测量，分别使用远红外/亚毫米球载和未来的空间载仪器具有中等和高灵敏度。在这种情况下，我们比较的强度映射的方法，盲目的星系调查的基础上个人的检测。我们发现，强度映射几乎总是最好的方式来获得总的线发射，因为盲目的，宽视场星系调查缺乏足够的深度和深笔束没有观察到足够的星系在必要的光度和红移箱。此外，强度映射通常是测量功率谱形状的最有效方法，这取决于光度函数和望远镜孔径的细节。
2014-07-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Weak lensing with 21cm intensity mapping at $z \sim 2-3$
我们研究如何21厘米强度映射可以用来测量引力透镜在很宽的红移范围。这可以将弱透镜测量扩展到比传统星系调查更高的红移。我们构造了一个收敛估计器，考虑到星系的离散性，并计算了预期的噪声水平作为红移和望远镜参数的函数。在$z \sim 2-3$中，我们发现，如果望远镜阵列的收集面积$\sim 0.2 \, {\rm km}^2$分布在直径为$\sim 2 \, {\rm km}$的区域上，那么对于10到1，000之间的多极子来说，它就足以高精度地测量会聚功率谱。我们表明，这些测量可以用来约束相互作用的暗能量模型。
2013-11-18 astro-ph.CO
The parameter-free Finger-Of-God model and its application to 21cm intensity mapping
利用ELUCID N体模拟得到的星系表和半解析的星系形成模型，我们建立了一个模拟的HI强度映射图。我们已经实现了上帝的手指（FoG）的影响，在地图上考虑星系HI气体速度色散。通过比较红移空间中的HI功率谱与IllustrisTNG模拟的测量结果，我们发现FoG效应可以解释目前N体模拟和IllustrisTNG模拟的模拟图之间的差异。然后，我们建立了一个无参数的FoG模型和散粒噪声模型来计算HI功率谱。我们发现，我们的模型可以准确地拟合HI物质功率谱的四极矩和四极矩。本文提出的模拟HI强度图和无参数FoG模型的建立方法，将对CHIME、天籁、BINGO、FAST和SKA等21 cm强度图的建立和应用具有重要的参考价值。研究21cm光强分布中的非线性效应也是十分重要的。
2020-05-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Semi-Empirical Approach to [CII] Line Intensity Mapping
针对第一性原理建模的挑战，提出一种半经验数据驱动的星系演化框架，推导了 $0 \lesssim z \lesssim 10$ 内的宇宙 [CII] 强度，并评估了其功率谱的探测可行性，为研究宇宙大尺度结构和星系演化提供了关键见解。
2024-07-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Testing modified gravity with 21 cm intensity mapping, HI galaxy, cosmic microwave background, optical galaxy, weak lensing, galaxy clustering, type Ia supernovae and gravitational wave surveys
在现代宇宙学中，一个重要的任务是研究宇宙中是否存在引力修正的信号。由于分辨率和灵敏度的限制，目前的观测无法探测到任何修正重力信号。因此，迫切需要预测未来宇宙学调查对修正引力的约束力。我们用8个未来主流探测器约束Hu-Sawicki $f(R)$引力，包括21 cm强度图、HI星系、宇宙微波背景、光学星系、弱透镜、星系团、Ia型超新星和引力波。我们发现，HI星系巡天SKA 2给出了最强的约束$σ_{f_{R0}}=1.36\times10^{-8}$中的八个探头。21 cm强度巡天SKA 1-MID-B1和光学星系巡天Euclid也达到了$\mathcal{O}$（-8）量级。第四代CMB实验SO和CORE得到了$\mathcal{O}$（-6）阶，而大尺度结构巡天Euclid弱透镜、Euclid星系团和CSST弱透镜得到了$\mathcal{O}$（-5）阶。有趣的是，CSST星系团的$\mathcal{O}$（-6）阶与SO和CORE星系团的$\mathcal{O}$（-6）阶相同，而引力波巡天ET星系团的$\mathcal{O}$（-5）阶也是$\mathcal{O}$阶。八个探针的组合给出了最严格的约束$1.14\times10^{-8}$，其仅比SKA 2和SK 1-MID-B1组合的$1.34\times10^{-8}$强一点。这表明，在很大程度上，未来的21厘米强度映射…
2021-08-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Simulation of Systematics in Future Single-Dish HI Intensity Mapping Experiments
HI强度测绘（IM）是一个令人兴奋的新探测器，可能会彻底改变宇宙学的未来。然而，与天体物理或地球起源的前景相比，HI信号的相对微弱将使HI IM极具挑战性。这些前景的印记可能导致在恢复的宇宙学信号中的系统误差。我们讨论了在曼彻斯特开发的IM仿真管道，可以引入系统误差在TOD水平，以帮助评估其影响。我们将提出HI IM调查的两个潜在来源的系统学结果：1/f噪声和全球导航卫星的综合排放。
2018-05-17 astro-ph.CO astro-ph.IM
Exploring the dusty star-formation in the early Universe using intensity mapping
在过去的十年中，人们已经清楚地看到，尘埃笼罩的恒星形成对早期星系演化有着重要的贡献。因此，探测尘埃对于确定高红移宇宙中星系的性质至关重要。这需要在（亚）毫米波长下进行观测。不幸的是，一方面单碟观测的灵敏度和背景混淆，另一方面干涉仪的测绘效率，对观测者提出了独特的挑战。克服这些困难的一个有希望的途径是利用混淆限制制度和措施的集体光发射从所有来源，包括未解决的微弱星系的波动强度映射。在这篇文章中，我们讨论了如何通过宇宙红外背景（2D）和[CII]精细结构跃迁（3D）的各向异性，2D和3D强度映射可以测量在高红移的尘埃恒星形成。
2018-01-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmological constraints from line intensity mapping with interlopers
理解宇宙的形成和演化是宇宙学研究的关键，而线强度映射为这类研究提供了强有力的工具。我们提出利用红移空间线强度功率谱的多极矩来约束宇宙学和天体物理学参数，如暗能量状态方程、大质量中微子、原初非高斯性和恒星形成率密度.作为一个例子，我们生成的模拟数据的多极功率谱的H-α 6563 AA，[OIII] 5007 AA和[OII] 3727 AA的SPHEREx实验测量z=1考虑污染的插入线，并使用马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）方法来约束模型中的参数。我们发现参数与其基准值的拟合结果很好，这意味着多极功率谱可以有效地区分信号线和干扰线，并打破参数之间的退化，如线平均强度和偏压。在约束条件下，利用CSST（中国空间站望远镜）分光星系巡天观测，对互功率谱进行了探索。由于通过包含至少在z=3的更高红移处的发射谱线的测量可以获得更精确的拟合结果，并且可以涉及发射谱线之间的交叉相关，因此线强度映射有望在未来的宇宙学和天体物理研究中提供优异的结果。
2020-04-07 astro-ph.CO
Constraining Primordial Magnetic Fields with Line-Intensity Mapping
本文研究原初磁场对结构形成的影响，利用谱线强度映射观测CO发射，预测未来巡天可约束磁场强度至0.006-1 nG。
2023-06-21 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Spin-based removal of instrumental systematics in 21cm intensity mapping surveys
即将到来的宇宙学强度映射调查将为宇宙打开新的窗口，但它们必须首先克服一些重要的系统效应，包括偏振泄漏。我们提出了一种形式主义，使用扫描策略信息来模拟不同的仪器系统学的影响恢复宇宙强度信号的“单碟”（自相关）调查。这种建模根据自旋对称性对不同的系统进行分类，使其特别适用于处理极化泄漏。我们展示了如何使用这种形式主义来计算预期的污染从不同的系统作为扫描策略的函数。最重要的是，我们展示了如何系统可以从强度信号的基础上，通过地图制作的自旋属性。我们说明了这一点，使用一组玩具模型，一些简单的仪器系统学，展示了显着减少污染的能力，所观察到的强度信号。重要的是，与现有的前景去除技术不同，这种方法适用于频率不平滑的信号，例如偏振前景。这些地图制作方法是简单的应用和代表一个正交和互补的方法，现有的技术，从即将到来的21厘米强度测绘调查删除系统。
2021-12-14 astro-ph.CO astro-ph.IM
The Cross-correlation of KSZ Effect and 21 cm Intensity Mapping with Tidal Reconstruction
讨论了利用21.cm强度图（IM）关联宇宙微波背景（CMB）温度涨落和密度涨落来研究具有运动学Sunyaev-Zel'dovich（kSZ）效应的扩散重子分布的可能性.互相关算法面临的最大挑战是由于前景和干涉仪的零间距问题导致的IM中大尺度信息的丢失。我们应用潮汐重建算法来恢复丢失的大规模模式，这增加了三个以上的因素的相关性。在预测的前景水平下，我们期望使用CHIME和普朗克对$0.8\lesssim z\lesssim2.5$的kSZ信号进行$\sim20\,σ$检测，并且使用HIRAX和普朗克对$\sim40\, σ$进行检测。随着空间分辨率更高的下一代设施的出现，其重要性将大大增加。
2018-11-12 astro-ph.CO
Measuring cosmic velocities with 21cm intensity mapping and galaxy redshift survey cross-correlation dipoles
研究了利用红移-空间交叉关联函数的偶极子测量大尺度结构中奇异速度效应的可行性。我们结合星系的数量计数与亮度温度波动从21厘米强度映射，表明偶极子可以测量在适度的意义（$\lesssim 2σ$）相结合，即将到来的无线电调查CHIME与未来的红移调查DESI和欧几里得。通过将来自SKA的强度图与DESI或欧几里得的强度图相结合，可以进行更显著的测量（$\lesssim~10σ$），并且通过将完全内部的可观测量结合到SKA，可以进行甚至更高显著性的测量（$\lesssim 100σ$）。我们占的影响，如污染的广角条款，干涉仪噪声和光束的强度图，非线性增强的功率谱，堆叠多个人口，放大率斜率的敏感性，以及数量计数和强度图探测相同的示踪剂的可能性。我们还推导出一个新的表达式的协方差矩阵的多示踪剂红移空间关联函数估计与任意方向的权重，这可能是有用的，为即将到来的调查，旨在测量红移空间聚类与多个示踪剂。
2017-12-28 astro-ph.CO
Cross-Correlation Forecast of CSST Spectroscopic Galaxy and MeerKAT Neutral Hydrogen Intensity Mapping Surveys
本研究模拟了MeerKAT中性氢强度映射与CSST光谱星系巡天的互相关，通过PCA算法去前景并补偿信号损失，发现参数乘积约束精度可达约1%，全巡天后提升至<0.3%，为探测宇宙HI性质及演化提供有力工具。
2023-06-20 astro-ph.CO
Carbon Monoxide Intensity Mapping at Moderate Redshifts
我们提出了一个针对115 GHz的CO（1-0）旋转跃迁在$z\sim3$的强度映射调查的可行性研究。我们考虑四种可能的模型，并估计空间和角功率谱的CO波动预测的每一个。大多数建议的CO强度映射光谱仪的频率带宽太小，使用Limber近似计算角功率谱，所以我们提出了一种替代方法来计算角功率谱。我们考虑的模型跨越信号幅度的两个数量级，因此在该信号的理论预测中存在大量的不确定性。然后，我们考虑一组参数化的假设摄谱仪设计来测量这个功率谱，并预测这些模型下预期的信噪比。与摄谱仪，我们认为，我们发现，三个四个模型给出的SNR大于10在一年的观察。我们还研究了不同的参数的调查，以证明仔细考虑调查参数时，规划这样的实验的重要性对信噪比的影响。
2014-08-19 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
Cosmology with a SKA HI intensity mapping survey
HI强度映射（IM）是利用HI作为暗物质密度场的有偏示踪剂，能够在三维空间中映射宇宙的大尺度结构，并提供对宇宙学的精确约束的一种新技术。这是通过测量天空中红移21厘米线的强度来实现的，而不需要分辨单个星系。在这一章中，我们调查的潜力SKA 1提供HI强度地图在广泛的频率范围和相当大的一部分天空。通过确定物质功率谱中的重子声学振荡和红移空间畸变特征--从而确定宇宙的膨胀和增长历史--这些调查可以为暗能量模型和对广义相对论的修改提供强有力的测试。它们也可以用来探测极大尺度上的物理学，在那里空间曲率和原始非高斯性的精确测量可以用来测试膨胀;在小尺度上，通过测量中微子质量的总和;在高红移下，可以探测非标准演化模型。我们讨论的前景，以及各种工具和调查设计参数的影响，可实现的限制。特别分析了SKA 1自相关函数用于大尺度信号探测的可行性。
2015-01-16 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Prospects for cosmic magnification measurements using HI intensity mapping
研究了利用中性氢强度图与背景光学星系的互相关测量宇宙放大效应的前景。我们预测的信噪比的HI IM数据从SKA 1-MID和HIRAX，结合LSST星系光度样本。我们发现，由于其不同的分辨率，SKA 1-MID和HIRAX在这种分析中具有高度的互补性。我们预测SKA 1-MID可以在$\ell \lesssim 200$的多极范围上实现具有$\sim 15$的信噪比的检测，而HIRAX可以在$200 < \ell < 2000$上达到$\sim 50$的信噪比。我们的结论是，宇宙放大率信号的测量将是可能的广泛的红移范围与前景HI强度地图$z \lesssim 2$，而最佳的结果时，$0.6 \lesssim z \lesssim 1.3$。最后，我们进行了信号噪声分析，显示这些测量可以约束HI参数在很宽的红移范围。
2020-06-03 astro-ph.CO
Astrophysics and Cosmology with Line-Intensity Mapping
线强度映射是一种新兴的技术，它承诺新的见解宇宙的演化，从恒星形成在低红移的再电离和宇宙黎明的时代。它测量星系和星系际介质在广泛频率范围内的原子和分子谱线的综合发射，使用的仪器的孔径要求相对于对单个物体的测量大大放宽。一个协调的、全面的、多线强度映射实验工作可以有效地探测可观测宇宙80%以上的体积，这是其他方法无法企及的壮举。线强度映射将独特地解决星系演化，宇宙学和基础物理学中的一系列紧迫的谜团。其中包括恒星形成和星系演化的宇宙历史，星际和星系间介质的组成，再电离时期发生的物理过程，宇宙膨胀，爱因斯坦引力理论在最大尺度上的有效性，暗能量的性质和暗物质的起源。
2019-03-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Beyond $Λ$CDM with HI intensity mapping: robustness of cosmological constraints in the presence of astrophysics
对中性氢（HI）21厘米发射的未分辨强度进行测绘，现在被认为是未来几十年宇宙学研究中最有前途的工具之一。在这里，我们调查，为第一次，扩展的标准宇宙学模型，如修改后的重力和原始的非高斯性，考虑到自洽地考虑到目前的约束天体物理学的HI集群在治疗的亮度温度波动。要了解的边界内，从而获得的结果可以被认为是可靠的，我们研究的稳健性进行宇宙学参数估计通过研究21厘米的强度映射，对我们的知识的天体物理过程导致HI聚类。天体物理效应的模拟通过将束缚物体中的整体HI质量与承载它的底层暗物质晕的质量联系起来的关系来影响宇宙学观测值。我们量化了标准宇宙学参数估计值和描述修正引力和原始非高斯性的参数估计值的偏差，如果人们误解HI质量与晕质量之间关系的斜率，或较低的维里速度截止值，使暗物质晕能够承载HI。值得注意的是，我们发现天体物理学的不确定性不会影响对原始非高斯性的搜索-HI强度映射最强的科学案例之一-尽管信号与HI偏差有很深的联系。
2021-02-04 astro-ph.CO
Squared-field cross-correlation between kinetic Sunyaev-Zel'dovich effect and 21-cm intensity mapping
本文首次分析了kSZ效应与21厘米强度测绘之间的平方场交叉相关性，预测了SKA-MID和ACT/SO实验的探测前景，为再电离时期研究提供验证。
2026-01-06 astro-ph.CO
