SKA与21cm宇宙学
发布时间：2021-08-20 22:20
探测中性氢原子的21 cm信号对于理解宇宙最初十亿年的演化历史至关重要,同时可以为研究宇宙的膨胀历史、暗物质与暗能量的性质,以及结构形成与演化提供重要的宇宙学探针.平方公里阵列射电望远镜（Square Kilometre Array, SKA）是一个国际大科学工程项目,建成后将成为世界上最大的射电望远镜.在未来的几十年内,SKA将推动21 cm宇宙学迈入一个新时代.
【文章来源】：中国科学:物理学 力学 天文学. 2020,50(07)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
(网络版彩图)CMB的温度涨落.(a)Planck卫星所测得的CMB温度涨落的天图.CMB的温度几乎是完美的各向同性的(温度为2.725 K),但是其上仍存在微小的各向异性,温度涨落幅度约为10-5,如图中的热斑(橙色)和冷斑(蓝色)所示.(b)CMB温度涨落角功率谱(Planck 2018观测结果).红点为观测数据,误差棒表示一个标准偏差的不确定度.上图中的蓝线为根据ΛCDM模型所得到的最佳拟合的理论功率谱.下图中则显示相对于这个理论结果的残差.(a)取自ESA网站(http://www.esa.int/Science＿Exploration/Space＿Science/Planck);(b)取自文献[1]
对宇宙黎明和再电离过程的观测和探索,对于获取宇宙演化的完整图景、理解宇宙结构的起源,以及探索宇宙的基本物理规律都是非常重要的.一些正在进行或筹备之中的21 cm射电天文学实验正在试图探测EoR.除了上述21 cm整体谱信号,还可以测量宇宙中不同位置处21 cm信号的涨落.通过对21 cm信号的断层扫描(在不同红移处,对应于不同的波长),可以绘制出中性氢随时间演化的三维图谱.此外,还可以借助再电离时期的射电点源(如类星体,或伽马暴的射电余辉),探测视线方向上不同结构产生的21 cm吸收线(这被称为21 cm线丛或21 cm森林).利用这些手段,人们试图描绘出电离泡泡何时形成、形状如何、如何增长和渗透融合的种种细节,以及电离源的性质.已经有一系列低频射电阵列实验(如荷兰的LO-FAR、澳大利亚的MWA、南非的HERA,以及中国的21CMA)开始开展EoR探测.最具雄心的射电天文学项目是“平方公里阵列射电望远镜”(Square Kilometre Array,SKA),它是由全球超过10个国家合资建造的世界上最大的综合孔径射电望远镜阵列,其等效接收面积达平方公里级.
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cosmological parameter measurement and neutral hydrogen 21 cm sky survey with the Square Kilometre Array[J]. YiDong Xu,Xin Zhang. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2020(07)
[2]A high-resolution self-consistent whole sky foreground model[J]. QiZhi Huang,FengQuan Wu,XueLei Chen. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2019(08)
[3]暗能量与宇宙加速膨胀之谜[J]. 张鑫. 科学. 2017(01)
[4]精确宇宙学[J]. 范祖辉. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2011(12)
本文编号：3354334
【文章来源】：中国科学:物理学 力学 天文学. 2020,50(07)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
(网络版彩图)CMB的温度涨落.(a)Planck卫星所测得的CMB温度涨落的天图.CMB的温度几乎是完美的各向同性的(温度为2.725 K),但是其上仍存在微小的各向异性,温度涨落幅度约为10-5,如图中的热斑(橙色)和冷斑(蓝色)所示.(b)CMB温度涨落角功率谱(Planck 2018观测结果).红点为观测数据,误差棒表示一个标准偏差的不确定度.上图中的蓝线为根据ΛCDM模型所得到的最佳拟合的理论功率谱.下图中则显示相对于这个理论结果的残差.(a)取自ESA网站(http://www.esa.int/Science＿Exploration/Space＿Science/Planck);(b)取自文献[1]
对宇宙黎明和再电离过程的观测和探索,对于获取宇宙演化的完整图景、理解宇宙结构的起源,以及探索宇宙的基本物理规律都是非常重要的.一些正在进行或筹备之中的21 cm射电天文学实验正在试图探测EoR.除了上述21 cm整体谱信号,还可以测量宇宙中不同位置处21 cm信号的涨落.通过对21 cm信号的断层扫描(在不同红移处,对应于不同的波长),可以绘制出中性氢随时间演化的三维图谱.此外,还可以借助再电离时期的射电点源(如类星体,或伽马暴的射电余辉),探测视线方向上不同结构产生的21 cm吸收线(这被称为21 cm线丛或21 cm森林).利用这些手段,人们试图描绘出电离泡泡何时形成、形状如何、如何增长和渗透融合的种种细节,以及电离源的性质.已经有一系列低频射电阵列实验(如荷兰的LO-FAR、澳大利亚的MWA、南非的HERA,以及中国的21CMA)开始开展EoR探测.最具雄心的射电天文学项目是“平方公里阵列射电望远镜”(Square Kilometre Array,SKA),它是由全球超过10个国家合资建造的世界上最大的综合孔径射电望远镜阵列,其等效接收面积达平方公里级.
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cosmological parameter measurement and neutral hydrogen 21 cm sky survey with the Square Kilometre Array[J]. YiDong Xu,Xin Zhang. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2020(07)
[2]A high-resolution self-consistent whole sky foreground model[J]. QiZhi Huang,FengQuan Wu,XueLei Chen. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2019(08)
[3]暗能量与宇宙加速膨胀之谜[J]. 张鑫. 科学. 2017(01)
[4]精确宇宙学[J]. 范祖辉. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2011(12)
本文编号：3354334
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/tianwen/3354334.html
