Симуляционный подход к определению смещения нейтрального водорода уточнит космологические измерения

Исследователи представили симуляционный фреймворк для построения информативных априорных распределений параметров смещения нейтрального водорода (HI bias). Стандартные широкие априорные распределения в анализе данных 21-сантиметровой линии приводят к излишне консервативным космологическим ограничениям, особенно на нелинейных масштабах.

Новый метод основан на обучении условных нормализующих потоков на полевых измерениях локальных параметров смещения (b1, b2, b3) и приливного смещения bG2. Для этого применялась простая модель распределения гало нейтрального водорода (HOD) к симуляциям Hidden Valley, а затем результаты проверялись на каталогах гало из симуляций IllustrisTNG.

Обнаружено, что отображение от параметров HOD к смещению имеет высокоструктурированный характер и сильно зависит от показателя степени массы гало в модели HOD. При прогнозах чувствительности телескопа CHORD для спектра мощности 21 см на нелинейных масштабах полученные априорные распределения оказались существенно более узкими по сравнению с обычными плоскими, причём улучшение наиболее заметно на высоких красных смещениях (z=1–3).

Сравнение результатов Hidden Valley и IllustrisTNG показало значимые различия. Это означает, что будущие применения симуляционных априорных распределений для HI bias должны тщательно учитывать зависимость от используемых симуляций.

Разработанный фреймворк представляет собой первый шаг к внедрению информативных априорных распределений в рамках эффективной теории поля (EFT) для текущих и будущих обзоров картирования интенсивности нейтрального водорода, включая CHIME, CHORD и MeerKLASS. Ожидается, что это позволит получать более точные космологические ограничения.