A method to determine the evolution history of the mean neutral Hydrogen fraction
A method to determine the evolution history of the mean neutral Hydrogen fraction
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确定平均中性氢分数演变历史的方法
DOI：
10.1093/mnrasl/sly226
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发表时间：
2018
影响因子：
--
通讯作者：
A. K. Sarkar
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
R. Mondal;S. Bharadwaj;I. Iliev;K. Datta;S. Majumdar;A. K. Shaw;A. K. Sarkar
光锥（LC）效应在红移21 cm信号Tb（n^，ν）沿着观测者视线（LoS）方向的频率轴上留下了宇宙学演化的印记。在再电离时期（EoR），当平均氢中性分数x HI（ν）随着宇宙的演化而迅速福尔斯时，这种效应尤其明显。多频角功率谱（MAPS）Cl（ν1，ν2）量化了Tb（n^，ν）的整个二阶统计量，考虑了由于宇宙演化引起的沿着ν的系统变化以及沿着编码在n^和ν中的所有三个空间方向的统计均匀和各向同性波动。在这里我们提出一个简单的模型，其中Cl（ν 1，ν 2）的系统频率（ν1，ν 2）依赖性完全是由于x <$HI（ν）的演化而产生的。这为观测确定再电离历史提供了一种新的方法。考虑EoR 21-cm信号的LC模拟，我们使用Cl（ν1，ν2）的对角元素ν 1 =ν2来验证我们的模型。我们证明，只要我们有一个单一频率的值x ′ HI作为外部输入，就有可能在整个观测带宽上恢复再电离历史。
The light-cone (LC) effect imprints the cosmological evolution of the redshifted 21-cm signal Tb (n^,ν) along the frequency axis which is the line of sight (LoS) direction of an observer. The effect is particularly pronounced during the Epoch of Reionization (EoR) when the mean hydrogen neutral fraction x HI (ν) falls rapidly as the universe evolves. The multi-frequency angular power spectrum (MAPS) Cl(ν1,ν2) quantifies the entire second-order statistics of Tb (n^,ν) considering both the systematic variation along ν due to the cosmological evolution and also the statistically homogeneous and isotropic fluctuations along all the three spatial directions encoded in n^ and ν. Here we propose a simple model where the systematic frequency (ν1 ,ν2) dependence of C l(ν1,ν2) arises entirely due to the evolution of x ¯ HI (ν). This provides a new method to observationally determine the reionization history. Considering a LC simulation of the EoR 21-cm signal, we use the diagonal elements ν 1 =ν2 of Cl(ν1,ν2) to validate our model. We demonstrate that it is possible to recover the reionization history across the entire observational bandwidth provided we have the value x ¯ HI at a single frequency as an external input.
DOI：
10.1088/0004-637x/789/1/31
发表时间：
2013-09
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
--
作者：
P. Plante;N. Battaglia;A. Natarajan;J. Peterson;H. Trac;R. Cen;A. Loeb
通讯作者：
P. Plante;N. Battaglia;A. Natarajan;J. Peterson;H. Trac;R. Cen;A. Loeb
影响因子：
6.5
作者：
van Haarlem, M. P.;Wise, M. W.;van Zwieten, J.
通讯作者：
van Zwieten, J.
DOI：
10.1088/1538-3873/129/974/045001
发表时间：
2017-04-01
影响因子：
3.5
作者：
DeBoer, David R.;Parsons, Aaron R.;Zheng, Haoxuan
通讯作者：
Zheng, Haoxuan