Mapeamento de intensidade de H i do SKAO: desafio de subtração de primeiro plano cega

RESUMO O Mapeamento de Intensidade do Hidrogênio Neutro (H i IM) será uma nova e poderosa ferramenta de sondagem da cosmologia. No entanto, fortes primeiros planos astrofísicos contaminam o sinal e seu acoplamento com sistemáticas instrumentais aumenta ainda mais a complexidade da limpeza dos dados. Neste trabalho, simulamos um levantamento realista de H i IM com um único telescópio em uma área de 5000 deg2 na faixa de 950–1400 MHz, utilizando tanto o telescópio MID do Observatório SKA (SKAO) quanto o MeerKAT, seu precursor. Incluímos uma simulação de H i de última geração e exploramos diferentes modelos de primeiros planos e efeitos instrumentais como ruído térmico não homogêneo e lóbulos laterais do feixe. Realizamos o primeiro Desafio de Subtração de Primeiro Plano Cega para H i IM com esses cubos de dados sintéticos, visando caracterizar o desempenho dos métodos disponíveis de limpeza de primeiros planos sem conhecimento prévio dos componentes do céu e do nível de ruído. Nove pipelines de limpeza de primeiros planos participaram do desafio, baseando-se em algoritmos estatísticos de separação de fontes, ajuste polinomial cego e um ajuste paramétrico informado por astrofísica para primeiros planos. Criamos métricas para comparar quantitativamente os desempenhos das pipelines. Em geral, elas conseguem recuperar as estatísticas de dois pontos dos mapas de entrada dentro de 20 por cento na faixa de escalas menos afetadas pelo feixe do telescópio. No entanto, artefatos espúrios aparecem nos mapas limpos devido a interações entre a estrutura do primeiro plano e os lóbulos laterais do feixe. Concluímos que é fundamental desenvolver algoritmos de deconvolução de feixe precisos e testar cuidadosamente as etapas de pós-processamento de dados antes da limpeza. Este estudo foi realizado como parte do trabalho preparatório do SKAO pelo Grupo de Foco H i IM do Grupo de Trabalho de Ciência Cosmológica do SKA.