Simulations rapides de grands volumes du signal de 21 cm provenant des époques de réionisation et de pré-réionisation

Bien que limité aux faibles résolutions spatiales, les interféromètres radio de basse fréquence de nouvelle génération qui ciblent les observations de 21 cm durant l'ère de réionisation et avant auront des champs de vision instantanés d'une trentaine de deg2 dans le ciel. Les prédictions liées à diverses mesures statistiques de la température de brillance de 21 cm doivent donc être réalisées avec des simulations numériques de réionisation avec des tailles de boîtes de volume correspondant, de l'ordre de 1000 Mpc d'un côté. Nous poursuivons un schéma semi-numérique pour simuler le signal de 21 cm durant et avant la réionisation en étendant une approche hybride où les simulations sont d'abord effectuées en établissant le champ de densité de matière noire linéaire, tenant compte de l'évolution non linéaire du champ de densité basée sur la théorie de la perturbation linéaire du second ordre telle que spécifiée par l'approximation de Zel'dovich, puis en spécifiant l'emplacement et la masse des halos de matière noire effondrés en utilisant le formalisme d'ensemble d'excursion. L'emplacement des sources ionisantes et la distribution évolutive du champ d'ionisation sont également spécifiés à l'aide d'un algorithme d'ensemble d'excursion. Nous tenons compte de l'évolution de la température de brillance à travers le couplage entre la température du spin et la température des gaz due aux collisions, au couplage radiatif en présence de photons Lyman α et au chauffage du milieu intergalactique, tel que dû à un fond de photons X. La méthode de simulation hybride que nous présentons est capable de produire les simulations de grands volumes requises avec une résolution adéquate en un temps raisonnable, de sorte qu'un grand nombre de réalisations puissent être obtenues avec des variations dans les hypothèses liées à l'astrophysique et à la cosmologie de fond qui gouvernent le signal de 21 cm.