Inférer les paramètres astrophysiques à l'aide du spectre de puissance cylindrique 2D provenant de la réionisation

RESUME Éclaircir notre compréhension des premières galaxies responsables de la réionisation nécessite de détecter le signal 21-cm de l'hydrogène neutre. Interpréter la richesse d'informations intégrée dans ce signal nécessite une inférence bayésienne. L'inférence des paramètres à partir du signal 21-cm est principalement limitée au spectre de puissance moyenné sphériquement (PS 1D) en raison de sa dérivation relativement simple d'une fonction de vraisemblance analytique permettant des approches traditionnelles de chaîne de Markov de Monte Carlo. Cependant, ces dernières années, l'inférence basée sur la simulation (SBI) est devenue réalisable, ce qui élimine la nécessité d'avoir une vraisemblance analytique, permettant d'utiliser des statistiques résumées plus complexes du signal 21-cm pour l'inférence bayésienne. Dans ce travail, nous utilisons la SBI, en particulier l'estimation du rapport marginal des neurones pour apprendre le rapport vraisemblance-preuve avec swyft, afin d'explorer l'inférence des paramètres en utilisant le PS 2D moyenné cylindriquement. Étant donné que le signal 21-cm est anisotrope, le PS 2D devrait fournir des informations plus contraignantes par rapport au PS 1D qui moyennise le signal de manière isotrope. Pour cela, nous considérons une observation simulée de 1000 heures du signal 21-cm utilisant le Square Kilometre Array et comparons les performances du PS 2D par rapport au PS 1D. De plus, nous explorons deux stratégies séparées de mitigation des avant-plans, suppression parfaite des avant-plans et évitement de la cale. Nous constatons que le PS 2D surpasse le PS 1D en améliorant les incertitudes marginalisées sur les paramètres astrophysiques individuels jusqu'à 30%-40% indépendamment de la stratégie de mitigation des avant-plans. Principalement, ces améliorations découlent de la façon dont le PS 2D distingue les informations transverses, k, et dépendantes du décalage vers le rouge, k, ce qui permet une sensibilité accrue à la morphologie complexe de la réionisation.