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
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
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
Breaking the intensity-bias degeneracy in line intensity mapping
线强度测绘作为理解高红移星系演化和宇宙学的工具，正迅速获得重视。然而，这些调查的标准功率谱分析遭受的整体平均线强度和发射星系的偏差之间的紧密简并。我们概述了一个新的形式主义的体素强度分布（VID），一个点的统计，这是已知的包含超出功率谱的信息。我们使用这个新的计算，以显示第一次，VID可以用来打破这个关键的退化强度映射数据。
2022-09-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Constraining the interaction between dark sectors with future HI intensity mapping observations
我们研究了一个暗物质和暗能量相互作用的模型，其中两个分量是耦合的。我们计算了21厘米强度映射功率谱的预测，并预测了未来单碟强度映射调查（BINGO，FAST和SKA-I）的可探测性。由于暗能量在$z\sim 1$开启，这落入这些无线电调查的灵敏度范围内，HI强度映射技术是一个有效的工具来约束的相互作用。通过与目前暗区相互作用的约束条件进行比较，我们发现，未来的射电观测将对耦合参数产生严格而可靠的约束。
2018-04-12 astro-ph.CO gr-qc
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
An HI intensity mapping survey with a Phased Array Feed
我们报告的结果中性氢（HI）强度映射调查进行了相控阵饲料（PAF）的帕克斯望远镜。这次巡天的目的是在WiggleZ暗能量巡天所涵盖的四个领域中，在红移范围0.3 < z < 1（体积约为1.5 Gpc^3）内覆盖约380 deg^2。这里给出的结果针对0.73 < z < 0.78的窄红移范围，其中射频干扰（RFI）的影响问题较少。数据减少和仿真流水线进行了描述，重点是标记RFI和校正信号丢失的数据减少过程中，特别是由于前景减法方法。在HI强度图和WiggleZ红移数据之间检测到互相关信号，其平均幅度<ΔT_bδ_{opt}> = 1.32 \pm 0.42 mK（仅统计误差）。一个未来的帕克斯低温PAF预计将检测到更高的精度比以前可能的互相关信号，并允许测量宇宙HI密度的红移高达1。
2020-08-14 astro-ph.CO
Removing Interlopers From Intensity Mapping Probes Of Primordial Non-Gaussianity
线强度映射（LIM）有可能产生高度精确的测量原始非高斯性（PNG）的尺度依赖性偏差，因为它能够映射比星系巡天更大的体积。由$f_{NL}$参数化的PNG导致对偏置的尺度依赖性校正，并且因此导致对线强度功率谱的校正。然而，LIM经历了来自前景发射的污染，包括来自其他红移的插入发射线，这些红移改变了这些尺度下地图的功率谱，可能使$f_{NL}$的测量产生偏差。在这里，我们模拟了即将到来的原始非高斯（PNG）从通货膨胀的线强度映射探测线闯入者的影响。作为一个例子，我们考虑的$[\rm CII]$线在目标红移$z_t = 3.6$探测PNG，与重要的系统性问题是前景污染来自CO线驻留在不同的红移从目标红移。我们发现，闯入者线可能会导致一个显着的偏见和增加的错误，我们的PNG约束，导致一个假阳性的非标准通货膨胀模型。我们的模型如何以及互相关技术可以减少这种干扰污染。我们发现$f_{NL}$的不确定性减少了2和6的因素，分别为本地和正交形状PNG，和5的因素，如果我们考虑7个闯入者行，几乎消除了闯入者的影响。这项工作表明，联合使用线强度图的交叉功率谱和自功率谱可能会在测量非高斯性时消除干扰者的影响。
2021-10-09 astro-ph.CO
Delensing Degree-Scale $B$-Mode Polarization with High-Redshift Line Intensity Mapping
限制张量-标量比$r$的宇宙微波背景（CMB）实验现在正接近去透镜的灵敏度-去除由大尺度结构的引力透镜引起的$B$模式-是必要的。我们认为，在脱透镜，从断层扫描线强度映射（IM）实验针对$2 < z < 10$可以提供的地图的大尺度结构的改进。与宇宙红外背景的标称基线和CMB-S4灵敏度的内部脱透镜相比，我们发现增加高红移IM数据可以将脱透镜性能提高约11%。在IM数据中实现必要的灵敏度是可行的，现在正在计划的下一代实验。然而，这些结果取决于沿视线测量低$k$模式的能力。如果没有这些模式，IM数据集无法与透镜化内核相关联，并且无助于去透镜化。
2019-08-21 astro-ph.CO
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
Radio Recombination Line Contamination in Post-Reionization 21 cm Intensity Mapping
University of Washington（华盛顿大学）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
该研究探究再电离后21厘米强度测绘中的射电复合线污染，建立形式体系估算污染并预测红移下的功率谱污染，发现碳RRL贡献次要，污染振荡不会显著影响BAO的百分精度宇宙学测量。
2026-07-30 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
Cosmology with HI Intensity Mapping
The University of Manchester（曼彻斯特大学）；SISSA International School for Advanced Studies（国际高等研究院）；INFN – National Institute for Nuclear Physics（意大利国家核物理研究所）；University of the Western Cape（西开普大学）；The University of Edinburgh（爱丁堡大学）；University of Portsmouth（朴茨茅斯大学）；University of KwaZulu-Natal（夸祖鲁-纳塔尔大学）；IFPU – Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基础物理研究所）；Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）；University of Groningen（格罗宁根大学）
研究利用氢原子21厘米谱线发射作大尺度结构及其演化的示踪物，通过强度映射法，借助SKAO不同频段开展实验，介绍相关观测挑战、方法及对宇宙学的约束与协同作用。
2026-07-07 astro-ph.CO
Lyman-α polarization from cosmological ionization fronts: I. Radiative transfer simulations
本文通过蒙特卡罗辐射转移模拟，研究再电离时期平面平行电离前沿的莱曼-α发射与偏振，揭示强度与偏振强度对黑体温度、前沿速度和中性氢密度的依赖关系，其中氢密度影响最强。
2023-02-10 astro-ph.CO
Lyα Intensity Mapping in HETDEX: Galaxy-Lyα Intensity Cross-Power Spectrum
Max-Planck-Institut für Astrophysik（马克斯·普朗克天体物理学研究所）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), The University of Tokyo Institutes for Advanced Study (UTIAS), The University of Tokyo（东京大学宇宙起源研究科与先进研究院 Kavli 宇宙物理与数学研究所）；Instituto de Física de Cantabria (IFCA), CSIC-Univ. de Cantabria（坎塔布里亚物理研究所）；Universität Heidelberg, Institut für Theoretische Astrophysik, ZAH（海德堡大学）；Department of Astronomy & Astrophysics, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学天文学与天体物理学系）；Institute for Gravitation and the Cosmos, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学引力与宇宙研究所）
HETDEX通过测量Lyα强度与Lyα发射星系的交叉功率谱，研究红移范围1.9到3.5内的宇宙学参数，结果与流体动力学模拟一致，但比之前的结果小。
2026-03-17 astro-ph.CO
A novel approach for accurate radiative transfer in cosmological hydrodynamic simulations
我们提出了一种基于显式光子守恒平流方案的辐射转移的数值实现，其中通过强度场的二阶重建来计算结构化或非结构化网格的单元界面上的辐射通量。该方法采用了直接离散的辐射转移方程的玻尔兹曼形式与可调角分辨率，在原则上同样适用于光学薄和光学厚制度。在我们最一般的配方的计划，当地的辐射场被分解成一个线性和方向箱的等立体角，镶嵌的单位球。这些“锥场”中的每一个都是独立传输的，其强度恒定，作为锥内方向的函数。光子以光速传播（或者可选地使用降低的光速近似以允许更大的时间步长），产生辐射转移方程的完全时间相关的解，该解可以自然地处理任意数量的源以及散射。该方法投射锐利的阴影，受到所采用的角分辨率的限制。如果点源的数量很小，散射是不重要的，我们的实现可以交替地对待每个源完全在角空间，产生阴影，其清晰度只受网格分辨率的限制。第三种混合替代方案是只明确地处理少数局部最亮的点源，其余的辐射强度遵循辐射扩散近似。我们已经实现了移动网格代码{ \small AREPO}中的方法，在那里它是耦合到流体动力学的运营商分裂的方法，子循环的辐射转移交替与流体动力学的演变步骤。
2010-12-05 astro-ph.CO
Intensity mapping of molecular gas during cosmic reionization
我提出了一个简单的计算预期的平均CO亮度温度从大尺度分布的星系在宇宙再电离。该计算是基于宇宙恒星形成率密度所需的reflection，并保持电离，星系际介质，并使用标准的恒星形成率，红外光度，和CO光度之间的关系得出的恒星形成星系在很宽的范围内的红移。我发现，在$z = 8$能使宇宙回复的星系所产生的平均CO亮温是$T_B \sim 1.1 (C/5) (f_{esc}/0.1)^{-1} μ$ K，其中$f_{esc}$是第一个星系电离光子的逃逸分数，$C$是IGM聚集因子。在宇宙再电离过程中，在$10^2$到10 $^3$ deg $^2$的尺度上，对恒星形成星系的大尺度结构的CO发射的强度绘图，结合中性IGM的HI 21 cm成像，将提供对星系形成的最早时期的全面研究。
2011-02-18 astro-ph.CO
Erasing the Milky Way: new cleaning technique applied to GBT intensity mapping data
我们提出了一个新的前景去除管道的第一个应用程序，目前领先的HI强度映射数据集，获得的绿岸望远镜（GBT）。我们研究了Masui et al（2013）和Switzer et al（2013）先前提出的GBT观测的15小时和1小时场数据，覆盖约41平方度，0.6<z<1.0，可以用WiggleZ暗能量巡天的星系分布测量交叉相关。在所提出的管道中，我们减去银河系前景连续和点源污染使用独立分量分析技术（fastica），并开发一个基于傅立叶的最佳估计计算温度功率谱的强度图和互相关与星系调查数据。我们表明，fastica是一个可靠的工具，通过其概率分布的非高斯性质减去扩散和点源发射。强度图的温度功率谱主要由小尺度上的仪器噪声所控制，而fastica作为非高斯信号的保守减法技术，不能减轻这种噪声。然而，我们确定了与奇异值分解（SVD）方法获得的GBT-WiggleZ互相关测量结果相似的GBT-WiggleZ互相关测量结果，并证实了fastica前景减法对21 cm信号丢失具有鲁棒性，如这些互相关测量结果的收敛幅度所示。我们的结论是SVD和fastica是互补的方法来调查前景和噪声系统存在于强度映射数据集。
2016-10-16 astro-ph.CO
Blind foreground subtraction for intensity mapping experiments
我们利用一个大型的快速模拟的强度映射实验的特点类似于预期的平方公里阵列（SKA），以研究盲目的前景减法技术的可行性和局限性。特别是，我们考虑不同的方法：多项式拟合，主成分分析（PCA）和独立成分分析（ICA）。我们回顾的动机和算法的三种方法，并表明，他们都可以被描述，使用相同的数学框架，作为不同的方法的盲源分离问题。我们研究了前景减法的效率在角度和径向（频率）方向，以及这种效率对不同的仪器和建模参数的依赖。对于表现良好的前景和工具的影响，我们发现，前景减法可以成功地在大多数规模的利益，以合理的水平。我们还量化了清洗对恢复的信号和功率谱的影响。有趣的是，我们发现，这三种方法产生定量相似的结果，PCA和ICA几乎是等效的。
2014-09-30 astro-ph.CO
Intensity Mapping of Lyman-alpha Emission During the Epoch of Reionization
我们计算的绝对强度和各向异性的莱曼-α辐射场的再电离时代。我们认为从星系和星系际介质（IGM）的排放，并考虑到主要的贡献，生产莱曼α光子：重组，碰撞，连续发射星系和散射莱曼-n光子在IGM。我们发现，来自单个星系的辐射在IGM中占主导地位，总的莱曼α强度（乘以频率）约为（1.43-3.57）x10^{-8} erg s^{-1} cm^{-2} sr^{-1}，红移为7。这个强度水平很低，所以再电离过程中的莱曼-α背景不太可能通过旨在测量绝对背景光的实验来建立。相反，我们考虑的是莱曼-α强度映射，目的是测量各向异性功率谱，在几个百万秒差距尺度下，功率谱的均方根起伏为1 x 10^{-16} [erg s^[-1} cm^{-2} sr^{-1}]^2。这些各向异性可以用光谱仪在0.9至1.4 μm的近红外波长下测量，场为0.5至1平方米。度我们建议现有的使用窄带滤光片的地基计划也追求强度波动，以研究微弱莱曼-α发射体空间分布的统计数据。我们还讨论了21厘米的实验，探测HI在IGM再电离过程中的互相关信号。与21 cm实验相比，专门的亚轨道或天基莱曼-α强度测绘实验可以为探测器再电离提供一种可行的补充方法，并且可能在实验范围内。
2012-12-13 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
Model-independent curvature determination with 21cm intensity mapping experiments
最近精确的宇宙学参数约束意味着宇宙的空间曲率在动力学上基本上可以忽略不计--但前提是对暗能量（DE）的状态方程做出相对较强的假设。当这些假设放松时，强退化出现，使得很难解开DE和曲率，降低了约束。我们表明，即将到来的21厘米强度映射实验，如HIRAX的理想设计进行模型无关的曲率测量，因为它们可以测量集群信号在高红移足够的精度，打破许多退化。我们考虑两种不同的模型独立的方法，基于“避免”DE主导的制度和非参数建模的DE状态方程分别。我们的预测表明，HIRAX将能够改善目前的模型无关的约束约一个数量级，达到1000级的精度，即使是在一个任意的DE状态方程假设。在相同的模型独立分析中，类似调查的样本方差限值要好另一个数量级。
2018-01-17 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
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
Gaussian Process Regression for foreground removal in HI intensity mapping experiments
我们第一次申请高斯过程回归（GPR）作为前景去除技术的背景下，单碟，低红移HI强度映射，并提出了一个开源的Python工具包这样做。我们使用MeerKAT和SKA 1-MID-like模拟21厘米前景（包括偏振泄漏），HI宇宙学信号和仪器噪声。我们发现，在这种情况下，可以使用GPR作为前景去除技术，并且在某些情况下，它比主成分分析（PCA）更适合于恢复HI功率谱，特别是在小尺度上。探地雷达在恢复径向功率谱方面尤其出色，在考虑我们数据的全带宽时优于PCA。这两种方法在恢复横向功率谱方面都较差，因为它们依赖于仅频率协方差信息。当沿着频率将我们的数据减半时，我们发现GPR在低频范围内表现更好，其中前景更明亮。当频率信道丢失时，它的性能比PCA差，以模拟RFI标记。我们的结论是，GPR是一个很好的前景去除选择的情况下，单碟，低红移HI强度映射丢失的频率通道。我们的Python工具包gpr 4 im和本分析中使用的数据在GitHub上公开提供。
2021-10-04 astro-ph.CO
Intensity mapping of the 21cm emission: lensing
本文研究了21cm光强成像的透镜效应。像在宇宙微波背景（CMB）中一样，在强度映射中不存在一阶透镜效应。因此，功率谱中的第一效应是二阶和三阶的。尽管如此，CMB功率谱的透镜化是需要考虑的重要效应，这激发了对IM功率谱的透镜化的影响的研究。我们导出了一个三阶微扰理论的一般公式，其中包括了引力势的两个导数项，即亚哈勃尺度上的主导项。然后，我们表明，在强度映射有一个新的透镜项，这是不存在于CMB。我们得到的信号噪声的21厘米透镜像SKA2未来的调查约为10。我们发现，只探测大尺度（lmax < 700）的测量可以安全地忽略强度映射功率谱的透镜效应，但否则这种效应应该包括在内。
2018-07-09 astro-ph.CO gr-qc
Detecting the radiative decay of the cosmic neutrino background with line-intensity mapping
本文研究了在宇宙中微子背景中利用线强度映射（LIM）从中微子辐射衰变中寻找光子的可能性。标准模型对这些衰变速率的预测是非常小的，但是如果新的物理学增加中微子的电磁矩，它可以得到增强。衰变光子将作为天体物理谱线的闯入者出现。我们建议，中微子衰变线可以确定与各向异性的LIM聚类，也与体素强度分布。正在进行的和未来的LIM实验将有-取决于中微子层次，过渡和实验考虑-一个有效的电磁跃迁矩$\sim 10^{-12}\, -\,10^{-8}\, (m_ic^2/{0.1 \rm eV})^{3/2}μ_{\rm B}$，其中$m_i$是衰变中微子的质量和$μ_{\rm B}$是玻尔磁子的敏感性。这将明显比宇宙微波背景光谱失真更敏感，它将与恒星冷却研究竞争。作为一个副产品，我们还报告了中微子密度波动的一点概率分布函数的解析形式，从Quijote模拟使用符号回归。
2021-10-22 astro-ph.CO hep-ph
The foreground transfer function for HI intensity mapping signal reconstruction: MeerKLASS and precision cosmology applications
本文首次通过模拟验证了利用前景传递函数重建HI强度映射前景清洗后功率谱的可行性，证明即使在激进清洗导致大尺度超过50%负偏差的情况下仍可实现亚百分比精度重建，并给出了无偏传递函数构建方案及其在MeerKLASS等精密宇宙学应用中的参数推断稳健性。
2023-05-23 astro-ph.CO
