探測(cè)中性氫原子的21 cm信號(hào)對(duì)于理解宇宙最初十億年的演化歷史至關(guān)重要,同時(shí)可以為研究宇宙的膨脹歷史、暗物質(zhì)與暗能量的性質(zhì),以及結(jié)構(gòu)形成與演化提供重要的宇宙學(xué)探針.平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡（Square Kilometre Array, SKA）是一個(gè)國際大科學(xué)工程項(xiàng)目,建成后將成為世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡.在未來的幾十年內(nèi),SKA將推動(dòng)21 cm宇宙學(xué)邁入一個(gè)新時(shí)代. 

【文章來源】：中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2020,50(07)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

(網(wǎng)絡(luò)版彩圖)CMB的溫度漲落.(a)Planck衛(wèi)星所測(cè)得的CMB溫度漲落的天圖.CMB的溫度幾乎是完美的各向同性的(溫度為2.725 K),但是其上仍存在微小的各向異性,溫度漲落幅度約為10-5,如圖中的熱斑(橙色)和冷斑(藍(lán)色)所示.(b)CMB溫度漲落角功率譜(Planck 2018觀測(cè)結(jié)果).紅點(diǎn)為觀測(cè)數(shù)據(jù),誤差棒表示一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差的不確定度.上圖中的藍(lán)線為根據(jù)ΛCDM模型所得到的最佳擬合的理論功率譜.下圖中則顯示相對(duì)于這個(gè)理論結(jié)果的殘差.(a)取自ESA網(wǎng)站(http://www.esa.int/Science＿Exploration/Space＿Science/Planck);(b)取自文獻(xiàn)[1]

對(duì)宇宙黎明和再電離過程的觀測(cè)和探索,對(duì)于獲取宇宙演化的完整圖景、理解宇宙結(jié)構(gòu)的起源,以及探索宇宙的基本物理規(guī)律都是非常重要的.一些正在進(jìn)行或籌備之中的21 cm射電天文學(xué)實(shí)驗(yàn)正在試圖探測(cè)EoR.除了上述21 cm整體譜信號(hào),還可以測(cè)量宇宙中不同位置處21 cm信號(hào)的漲落.通過對(duì)21 cm信號(hào)的斷層掃描(在不同紅移處,對(duì)應(yīng)于不同的波長(zhǎng)),可以繪制出中性氫隨時(shí)間演化的三維圖譜.此外,還可以借助再電離時(shí)期的射電點(diǎn)源(如類星體,或伽馬暴的射電余輝),探測(cè)視線方向上不同結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的21 cm吸收線(這被稱為21 cm線叢或21 cm森林).利用這些手段,人們?cè)噲D描繪出電離泡泡何時(shí)形成、形狀如何、如何增長(zhǎng)和滲透融合的種種細(xì)節(jié),以及電離源的性質(zhì).已經(jīng)有一系列低頻射電陣列實(shí)驗(yàn)(如荷蘭的LO-FAR、澳大利亞的MWA、南非的HERA,以及中國的21CMA)開始開展EoR探測(cè).最具雄心的射電天文學(xué)項(xiàng)目是“平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡”(Square Kilometre Array,SKA),它是由全球超過10個(gè)國家合資建造的世界上最大的綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡陣列,其等效接收面積達(dá)平方公里級(jí).

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[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]暗能量與宇宙加速膨脹之謎[J]. 張?chǎng)?  科學(xué). 2017(01)
[4]精確宇宙學(xué)[J]. 范祖輝.  中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2011(12)



本文編號(hào)：3354334