21cmトモグラフィーによる原始的特徴の未来

特徴のない原始的パワースペクトルからの偏差を検出することは、原始宇宙の物理学に深い洞察を与えるでしょう。原始的特徴の性質に応じて、それらはインフレーションシナリオの直接的な証拠を提供するか、インフレーションモデルの詳細を特定することができます。これまでのところ、宇宙背景放射（CMB）を使用して特徴の振幅に厳しい制約をかけることができましたが、そのような信号に対して有意な証拠は見つかっていません。ここでは、高赤方偏移における21cmトモグラフィーを使用して、特徴を制約する実験的な限界を探ります。ダークエイジからの21cmパワースペクトルの測定は、初期宇宙物理学にとって理想的な実験と考えられており、多数のモードにアクセスできる可能性があります。理論的に動機づけられたモデルの3つの異なるカテゴリーを考慮します：シャープ特徴モデル、共鳴モデル、標準クロックモデル。観測されるモードの総数の関数としての特徴の制約の改善を調査し、パラメータの重複を特定します。検出可能性は、特徴の振幅、周波数、スケール位置、実験の角度および赤方偏移解像度に大きく依存します。異なる基準モデルを考慮することで、これらの影響を定量化します。我々の予測は、0.01-MHzの帯域幅とサブアークミニッツの角度解像度を持つ赤方偏移範囲30 < z < 100の変動を測定する宇宙変動制限21cm実験が、現在のプランク制約と比較して、ほとんどの特徴に対して数桁の改善をもたらす可能性があることを示しています。同時に、21cmトモグラフィーは非常に小さなスケールに位置する特徴に対する独自の窓も開きます。