Epoch of Reionization/Cosmic Dawn Science With
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
/ Ê1*Ê/ Ê "-"-Ê iÛ>Ê-ÌÀÕVÌÕÀiÊ/iiÃV«iÊ*>-/®Ê>`]ÊÊÌ iÊÀiÊ`ÃÌ>ÌÊ vÕÌÕÀi]ÊÌ iÊ-µÕ>ÀiÊiÌiÀÊÀÀ>ÞÊ-®° ÊÌ iÊLi}}ÊvÊÌ iÊ >ÀÊ}iÃ]ÊiiVÌÀV>ÞÊiÕÌÀ>Ê ÞÊÃV>}Ê>VÀÃÃÊÜ>Ûii}Ì Ã]ÊÌ iÃiÊ>ÀÀ>ÞÃÊÜÊ«ÀLiÊ Þ`À}iÊ}>ÃÊwi`ÊÌ iÊÕÛiÀÃi°ÊÃÊÃÌ>ÀÃÊvÀi`]ÊÌ iÞÊ Ì iÊÓ£ViÌiÌiÀÊiÃÃÊ>ÌÊ`vviÀiÌÊÌiÃÊÊVÃVÊ ÃÌÀÞ°Ê âi`ÊÌ iÊÀi}ÃÊi`>ÌiÞÊ>ÀÕ`ÊÌ i]ÊVÀi>Ì}Ê ÃÌÀiÀÃÊÜÊLiÊ>LiÊÌÊLÕ`Ê>ÊÌ Àii`iÃ>Ê>«ÊvÊ LÕLLiÃÊ iÀiÊ>`ÊÌ iÀi°Ê ÛiÌÕ>ÞÊÌ iÃiÊLÕLLiÃÊiÀ}i`Ê Ì iÊiÕÌÀ>Ê Þ`À}iÊ`ÃÌÀLÕÌ°Ê/ iÞÊÜÊLiÊ>LiÊÌÊÜ>ÌV Ê Ì}iÌ iÀ]Ê>`ÊÌiÀ}>>VÌVÊ}>ÃÊLiV>iÊiÌÀiÞÊâi`° `iÃÌÞÊyÕVÌÕ>ÌÃÊvÊiÊ«>ÀÌÊÊ£ää]äääÊ>ÃÊÊÌ iÊVÀ Ü>ÛiÊL>V}ÀÕ`®ÊLiViÊÀ`iÀÃÊvÊ>}ÌÕ`iÊ}Ài>ÌiÀ°ÊÌÊÌ iÊ V>ÌÃÊvÊ}Ài>ÌiÃÌÊ`iÃÌÞ]Ê}>>ÝiÃÊà Õ`ÊÌ>iÊà >«iÊ>`Ê VÀi>ÌiÊLÕLLiÃÊvÊâi`Ê Þ`À}i°Ê/ iÊLÕLLiÃÊÜÊ«ÀviÀ >ÌiÊ>`ÊiÀ}i]ÊiÛiÌÕ>ÞÊVi>À}ÊÌiÀ}>>VÌVÊë>ViÊvÊiÕ ÌÀ>Ê Þ`À}iÊQÃiiÊLÝÊ>ÌÊÀ} ÌR°Ê/ iÊà >À«iÃÃÊvÊÌ iÊLÕLLiÃ½Ê LÕ`>ÀiÃÊÜÊ>ÃÜiÀÊÌ iʵÕiÃÌÊvÊÜ iÌ iÀÊÀiâ>ÌÊ Ü>ÃÊV>ÕÃi`ÊLÞÊ>ÃÃÛiÊÃÌ>ÀÃÊÀÊLÞÊL>VÊ iðÊ>ÃÃÛiÊÃÌ>ÀÃÊ «ÕÀÊÕÌÊÃÌÊvÊÌ iÀÊiiÀ}ÞÊÊÕÌÀ>ÛiÌÊ} Ì]ÊÜ V ÊÃÊÀi>` ÞÊLVi`ÊLÞÊÌiÀ}>>VÌVÊ Þ`À}i]ÊÜ iÀi>ÃÊL>VÊ iÃÊ }iiÀ>ÌiÊÃÌÞÊÝÀ>ÞÃ]ÊÜ V Ê«iiÌÀ>ÌiÊ`ii«ÞÊÌÊÌ iÊ}>ðÊ-Ê L>VÊ iÃÊ«À`ÕViÊvÕââiÀÊLÕ`>ÀiÃ°Ê ÀÊÃiÛiÀ>ÊÀi>ÃÃ]ÊÌ iÊÓ£ViÌiÌiÀÊ>«Ê>ÞÊV>ÀÀÞÊÀiÊ LÌÃÊvÊvÀ>ÌÊÌ >Ê>ÞÊÌ iÀÊÃÕÀÛiÞÊÊVÃ}ÞpÀiÊ Ì >ÊiÛiÊÌ iÊVÃVÊVÀÜ>ÛiÊL>V}ÀÕ`°ÊÀÃÌ]ÊÜ iÀi>ÃÊ >Ê>}iÊvÊÌ iÊVÀÜ>ÛiÊL>V}ÀÕ`ÊÃÊÌÜ`iÃ>]Ê LiV>ÕÃiÊÌÊÀ}>Ìi`Ê>ÌÊ>ÊÃ}iÊiÌÊÊÌiÊÜ iÊÌ iÊ ÕÛiÀÃiÊVi`ÊLiÜÊÎ]äääÊiÛî]ÊÌ iÊÓ£ViÌiÌiÀÊ>«]Ê >ÃÊiÌi`Ê>LÛi]ÊÜÊLiÊvÕÞÊÌ Àii`iÃ>°Ê-iV`]Ê Epoch of Reionization/Cosmic Dawn Science with SKA Ì iÊVÀÜ>ÛiÊL>V}ÀÕ`ÊÃÊÃiÜ >ÌÊLÕÀÀÞÊLiV>ÕÃiÊÌÃÊ Àii>ÃiÊ``ÊÌÊVVÕÀÊ>ÌÊÌ iÊÃ>iÊÌiÊiÛiÀÞÜ iÀi°Ê/ iÊÕ ÛiÀÃiÊÜiÌÊÌ ÀÕ} Ê>Ê«iÀ`ÊÜ iÊÌÊÜ>ÃÊiÌ iÀÊvÕÞÊ«>µÕiÊ /i\Ê Ó£äÊÊÞi>Àà ÓäÊÊÞi>Àà ÎÇäÊÊÞi>Àà {ÈäÊÊÞi>Àà x{äÊÊÞi>Àà ÈÓäÊÊÞi>Àà ǣäÊÊÞi>Àà 7`Ì ÊvÊvÀ>i\Ê Ó°{ÊÊ} ÌÞi>Àà ΰäÊÊ} ÌÞi>Àà ΰÈÊÊ} ÌÞi>Àà {°£ÊÊ} ÌÞi>Àà {°ÈÊÊ} ÌÞi>Àà x°äÊÊ} ÌÞi>Àà x°xÊÊ} ÌÞi>Àà ÀÊvÕÞÊÌÀ>ë>ÀiÌ]ÊiÊ>Êv}ÊÌ >ÌÊ`Ãë>Ìi`Ê}À>`Õ>Þ°Ê ÕÀ "LÃiÀÛi`ÊÜ>Ûii}Ì \Ê {°£ÊiÌiÀà JonathanΰÎÊiÌiÀà PritchardÓ°nÊiÌiÀà ! Ó°{ÊiÌiÀà Ӱ£ÊiÌiÀà ӰäÊiÌiÀà £°nÊiÌiÀà }ÊÌ >ÌÊÌi]ÊÌ iÊÀ>`>ÌÊ`vvÕÃi`Ê>VÀÃÃÊà ÀÌÊ`ÃÌ>ViÊÃV>iÃ]Ê ÊÌ iÊ}>ÃÊÃÊiÕÌÀ>° >ÌÊÀi`Ê«>ÌV ià / iÃiÊLÕLLiÃÊv iÜÊÃÌ>ÀÃÊ>` / iÊLÕLLiÃÊ>Ài / iÊLÕLLiÃÊ >ÛiÊ / iÊÞÊÀi>}Ê Ãi>À}ÊÌ iÊwiÊ«ÀÌÊÊÌ iÊVÀÜ>ÛiÊL>V}ÀÕ`ÊÃÞ°ÊÊ / iÊÜ ÌiÊ>Ài>ÃÊ>ÀiÊ Ã ÜÊÌ >ÌÊÌ iÊÃÌ>ÀÃÊ âi`Ê}>ÃÊ}ÀÜ° µÕ>Ã>ÀÃÊvÀÊ>`Ê Li}}ÊÌÊ iÀ}i`Ê>`Êi>ÀÞÊ iÕÌÀ>Ê Þ`À}iÊÊ Ì iÊ`iÃiÃÌÊ>`ÊÜÊ >`ʵÕ>Ã>ÀÃÊ >ÛiÊ VÀi>ÌiÊÌ iÀÊÜÊ ÌiÀViVÌ° Ì>iÊÛiÀÊ>ÊvÊë>Vi° ÃÊVViÌÀ>Ìi`ÊÊ VÌÀ>ÃÌ]ÊÜ iÊÓ£ViÌiÌiÀÊÀ>`>ÌÊiiÀ}i`ÊvÀÊ Þ`À -Õ>Ìi`Ê>}iÃÊvÊÓ£ViÌiÌiÀÊÀ>`>ÌÊà ÜÊ ÜÊ Þ`À}iÊ }ÛiÊÀÃiÊÌÊCo-chairÌ iÊwÀÃÌÊ Li}ÕÊÌÊ EoR-SWGâiÊÌ iÊ LÕLLið Ê}>>Ýið }iÊ>ÌÃ]ÊÌ }ÊLVi`ÊÌÃÊ«À«>}>ÌÊÌ ÀÕ} Êë>Vi]ÊÃÊ }>ÃÊÌÕÀÃÊÌÊ>Ê}>>ÝÞÊVÕÃÌiÀ°Ê/ iÊ>ÕÌÊvÊÀ>`>ÌÊÜ ÌiÊÃÊ ÃÌ>ÀÃÊ>`ʵÕ>Ã>Àð }>ÃÊ>ÀÕ`ÊÌ i° } iÃÌÆÊÀ>}iÊ>`ÊÀi`Ê>ÀiÊÌiÀi`>ÌiÆÊL>VÊÃÊi>ÃÌ®ÊÀiyiVÌÃÊ ÌÊÌÀ>ViÃÊÌ iÊ}>ÃÊ`ÃÌÀLÕÌÊÜÌ ÕÌÊÃÕV ÊLÕÀÀ}°Ê/ À`]ÊÌ iÊ LÌ ÊÌ iÊ`iÃÌÞÊvÊÌ iÊ}>ÃÊ>`ÊÌÃÊ`i}ÀiiÊvÊâ>Ì\Ê`iÃi]Ê VÀÜ>ÛiÊL>V}ÀÕ`ÊV>ÀÀiÃÊvÀ>ÌÊ>LÕÌÊÌ iÊ>ÌÌiÀÊ iiVÌÀV>ÞÊiÕÌÀ>Ê}>ÃÊ>««i>ÀÃÊÜ ÌiÆÊ`iÃi]Êâi`Ê}>ÃÊ>««i>ÀÃÊ `iÃÌÞÊyÕVÌÕ>ÌÃÊÌ >ÌÊÃii`i`Ê}>>ÝiÃ]ÊÜ iÀi>ÃÊÌ iÊÓ£Vi L>V°Ê/ iÊ>}iÃÊ >ÛiÊLiiÊÀiÃV>i`ÊÌÊÀiÛiÊÌ iÊivviVÌÊvÊVÃVÊ iÝ«>ÃÊ>`ÊÌ ÕÃÊ } } ÌÊÌ iÊVÕÃÌiÀvÀ}Ê«ÀViÃÃiÃ°Ê ÌiÌiÀÊ>«ÊÜÊ`i«VÌÊLÌ ÊÌ iÊÃii`ÃÊvÊ}>>ÝiÃÊ>`ÊÌ iÊivviVÌÊ iV>ÕÃiÊvÊiÝ«>Ã]ÊÌ iÊÓ£ViÌiÌiÀÊÀ>`>ÌÊÃÊ>VÌÕ>ÞÊ Ì >ÌÊÌ iÊ}>>ÝiÃ]ÊViÊvÀi`]Ê >`ÊÊÌ iÀÊÃÕÀÀÕ`}ð LÃiÀÛi`Ê>ÌÊ>Ê}iÀÊÜ>Ûii}Ì ÆÊÌ iÊi>ÀiÀÊÌ iÊ>}i]ÊÌ iÊ}iÀÊ UK EoR-SWG members:! /Ê`iÌiVÌÊÌ iÊÓ£ViÌiÌiÀÊÃ}>]ÊLÃiÀÛiÀÃÊÜÊ >ÛiÊÌÊ Ì iÊÜ>Ûii}Ì ° ÛiÀViÊÕiÀÕÃÊV >i}iðÊÜvÀiµÕiVÞÊÀ>`ÊLÀ>` Filipe Abdalla (UCL)! V>ÃÌÃÊÊi>ÀÌ Ê >ÛiÊÌÊLiÊwÌiÀi`ÊÕÌ°Ê ÛiÊÀiÊ`vwVÕÌÊÜÊ LiÊ`i>}ÊÜÌ ÊvÀi}ÀÕ`ÊÀ>`ÊiÃÃÊvÀÊÕÀÊ}>>ÝÞ]Ê ÀiÃEpochiÌ>ÌÛiÊÃÌ>Ì ÃofÌV> ÊReionizationÃ>«iÊvÊÕÀÊÕÛiÀÃiÊ >Science`ÊÜÌ Ê } Ê Working Group}ÀÜÌ Êë Õ ÀÌÃ]ÊÌ iÊ>VVÀiÌ}Ê}>ÃÊà iÃÊÕV ÊÀiÊLÀ} ÌÞÊ Anna " , ÊBonaldi/ " Ê 8 * " , (Manchester)! Ü V ÊÃÊ£ä]äääÊÌiÃÊÀiÊÌiÃiÊÌ >ÊÌ iÊÃ}>ÊvÀÊÌ iÊ iÕ} ÊÀiÃÕÌÊÌÊV>«ÌÕÀiÊ`Ü>ÀvÊ}>>ÝiðÊ/ iÊÃÕ>ÌÊ ® Ì >ÊÌ iÊiÌÀiÊÀiÃÌÊvÊÌ iÊ}>>ÝÞ]Ê«À`ÕV}Ê>ʵÕ>Ã>À°Ê/ iÊ i>ÃÕÀ}ÊÌ iÊ->-V>iÊ*ÜiÀÊ-«iVÌÀÕÊvÊ ÃVÊ iÃÌÞÊ Ã Chair: Leon Koopmans (Groningen) ! Emma Chapman (UCL)! ÕVÌÕ>ÌÃÊÌ ÀÕ} ÊÓ£ÊVÊ/}À>« ÞÊ*ÀÀÊÌÊÌ iÊ «V ÊÊ i«V ÊvÊÀiâ>Ì°ÊÀÌÕ>ÌiÞ]ÊÌ iÊ}>>VÌVÊÃiÊÃÊÀÕ} >ÃÊii`ÃÊÌÊÌÀ>ViÊÌ iÊ«À«>}>ÌÊvÊÌ iÊâ}ÊÀ>`>ÌÊ ->Ê }Ì>Ê-ÞÊ-ÕÀÛiÞÊ >ÃÊÀiÛi>i`ÊÌ >ÌʵÕ>Ã>ÀÃÊÜÌ ÊL>VÊ Ì Ê Ê > vÊ-ÌÀÕVÌÕÀiÊÀ>Ì°ÊLÀ> >ÊiLÊ>`Ê>Ì>ÃÊ<>`>ÀÀ>}>ÊÊ ÞÊÌ iÊÃ>iÊ>ÌÊÃ} ÌÞÊ`vviÀiÌÊÜ>Ûii}Ì Ã]ÊÜ iÀi>ÃÊÌ iÊÃ} vÀÊÌ iÊ}>>ÝiÃÊÌ ÀÕ} ÊÌ iÊÃÕÀÀÕ`}Ê}>Ã]Ê>Ê«ÀViÃÃÊ` Õ iÃÊvÊÀiÊÌ >Ê>ÊLÊÃ>ÀÊ>ÃÃiÃÊ>Ài>`ÞÊiÝÃÌi`Ê>ÌÊ>Ê Ê Ê Æ Ê Co-chairs: Garrelt Mellema (Stockholm) ! Ilian* Þà V>IlievÊ,iÛiÜÊ i(Sussex)ÌÌiÀÃ]Ê6°ÊÓ]Ê °ÊÓ£!]Ê*>«iÀÊ °ÊÓ££Îä£ÆÊ>ÞÊÓx]ÊÓää{°Ê ® à >ÊyÕVÌÕ>ÌiÃÊÜÌ ÊÜ>Ûii}Ì ]ÊÀiyiVÌ}ÊÌ iÊë>Ì>ÊÃÌÀÕVÌÕÀiÊ ii`ÊÞÊÛiÀÞÊVÀÕ`iÞÊÃÊv>À°Ê"LÃiÀÛiÀÃÊ>ÞÊÜiÊÃiiÊÀiâ> VÃVÊ>}iÊvÊiÊLÊÞi>ÀðÊÜÊ``ÊÃÕV Ê>ÃÃÛiÊL>VÊ Ê *Ài«ÀÌÊ>Û>>LiÊ>ÌÊ>ÀÝÛ°À}É>LÃÉ>ÃÌÀ« ÉäΣӣÎ{ Þ - Ì Ì vÊÌ iÊâi`ÊLÕLLiðÊ/ ÃÊ`vviÀiViÊ>iÃÊÌÊ«ÃÃLiÊÌÊ ÌÊLivÀiÊÌ iÀÃÌÃÊ>ÀiÊ>LiÊÌÊvÀiV>ÃÌÊÜ >ÌÊÌ iÞÊà Õ`ÊÃii° iÃÊViÊÌÊiÝÃÌÊÃÊi>ÀÞ¶Ê7 ÞÊ``ÊÌ iÞÊÃÌ«Ê}ÀÜ}¶ > à À À !! Jonathan Pritchard (Imperial)Ì Mike/ iÊ-Ì> ÌiJonesÊvÊÌ iÊ1Ûi À(Oxford)Ãi°Ê*iÌiÀÊ iÃÊÊ >ÌÕÀi]Ê6°Ê{ÎÎ]ÊÊ " i à - iÝÌÀ>VÌÊÌ iÊÃ}>°ÊÃÌÀiÀÃÊà Õ`ÊLiÊ>LiÊÌÊV«>ÀiÊÌ iÊ / ÃÊVLi`ÊLÃiÀÛ>Ì>Ê>`ÊÌ iÀiÌV>ÊivvÀÌÊà Õ`Ê Û Ì iÀÊÃiÌÊVViÀÃÊÌ iÊÃâiÊ`ÃÌÀLÕÌÊvÊ}>>ÝiðÊ/ i Ê Õ «>}iÃÊÓ{nqÓxÈÆÊ>Õ>ÀÞÊÓx]ÊÓääx° " 1 Ê Ê Ó£ViÌiÌiÀÊ>«ÃÊÜÌ Ê>}iÃÊvÀÊÃÌÀÕiÌÃÊÃÕV Ê>ÃÊ Ã i`Ê} ÌÊÊÛ>ÀÕÃÊÞÃÌiÀiÃÊÌ >ÌÊÜÊ«>}ÕiÊÌ iÊÌ iÀÞÊvÊ , ÀÃÌÃÊLiiÛiÊÌ >ÌÊÌ iÊÕÌÀ>ÛiÌÊÀ>`>ÌÊ«À`ÕVi`ÊLÞÊ`Ü>ÀvÊ ` À ÀÃÌÊ} Ì°ÊLÀ> >ÊiL°ÊiVÌÕÀiÊÌiÃÊvÀÊÌ iÊ--iiÊ7ÌiÀÊ > 6 Ê ] 7-/°Ê/ iÊ}>>ÝiÃÊÃiiÊÊvÀ>Ài`Ê} ÌÊà Õ`ÊVÀÀi>ÌiÊÜÌ Ê }>>ÝÞÊvÀ>Ì°Ê"iÊÃiÌÊvʵÕiÃÌÃÊVViÀÃÊÌ iÊ>ÃÃÛiÊ Û }>>ÝiÃÊ`ÕÀ}ÊÌ iÊi«V ÊvÊÀiâ>ÌÊ i>Ìi`ÊÌ iÊVÃVÊ À " -V ]Ê«ÀÊÓääÈ°Ê>ÀÝÛ°À}É>LÃÉ>ÃÌÀ« ÉäÈäÎÎÈä > / " / Ê âi`ÊLÕLLiÃÊÊÌ iÊiÕÌÀ>Ê Þ`À}i° L>VÊ iÃÊÊÌ iÊViÌiÀÃÊvÊ}>>ÝiðÊ"ÛiÀÊÌ iÊ«>ÃÌÊ`iV>`iÊ>à * }>ÃÊ>`ÊÃÕ««ÀiÃÃi`ÊÌ iÊvÀ>ÌÊvÊiÜÊÜ>ÃÃÊ}>>ÝiÃ°Ê Ê / - >Ã}ÊÕLLi½ÃÊ- >`ÜÃ\Ê/ iÊ-i>ÀV ÊvÀÊ>>ÝiÃÊ>ÌÊÌ iÊ `}iÊÊ - See white paper: Mellema+ 2013 (arXiv:1210.0197) " 1 Ê>``ÌÊÌÊÌ iÊ>LÛiÊLÃiÀÛ>Ì>ÊV >i}iÃ]Ê>ÊÕ ÌÀiÀÃÊ >ÛiÊÀi>âi`ÊÌ >ÌÊ>ÃÌÊiÛiÀÞÊ}>>ÝÞÊÊÌ iÊ«Àià ÜÊ``ÊÌ ÃÊÃÕ««ÀiÃÃÊÕv`ÊÛiÀÊÌi¶Ê7 V ÊvÊÌ iÊ vÊ/i°ÊivvÊ>«i°ÊÊ>`Ê7>}]ÊÓääÈ° + , 1 , LiÀÊvÊÌ>ÃÃÊÀi>ÊvÀÊÌ iÀÃÌðÊÃÌÊ«ÀÌ>Ì]ÊÌ iÞÊii`Ê iÌ`>ÞÊÕÛiÀÃi]ÊVÕ`}ÊÕÀÊÜÊÞÊ7>Þ]Ê ÃÌÃÊ>Ê>à `Ü>ÀvÊ}>>ÝiÃÊÜiÊw`ÊÌ`>ÞÊÜiÀiÊ>Ài>`ÞÊÊiÝÃÌiViÊ>ÌÊÌ iÊ Ê , Ã}ÞÊ>ÌÊÜÊÀiµÕiViÃ\Ê/ iÊÓ£ÊVÊ/À>ÃÌÊ>`ÊÌ iÊ} Ê - ÌÊÀÕÊL}}iÀÊV«ÕÌiÀÊÃÕ>ÌÃÊÌÊÌÀ>VÊiÛiÌÃÊÊ>ÊÛÕiÊ ÃÛiÊL>VÊ i°Ê/ iÃiÊ iÃÊ>ÀiÊLiiÛi`ÊÌÊLiÊvi`ÊÜÌ Ê}>ÃÊÊ 6 Li}}¶Ê/ iÃiÊ>ÀiÊÞÊ>ÊviÜÊvÊÌ iÊ>ÞʵÕiÃÌÃÊÜ ÃiÊ ,i`à vÌÊ1ÛiÀÃi°Ê-ÌiÛiÊÕÀ>iÌÌ]Ê-°Ê*i}Ê" Ê>`ÊÀ>Ê À}}ÃÊÊ , / - vÊë>ViÊ>À}iÊiÕ} Ê>ÊLÊ} ÌÞi>ÀÃÊ>VÀÃîÊÌÊLiÊ>ÊÀi« i«Ã`VÊiÛiÌÃ]ÊÌÀ}}iÀi`ÊLÞÊiÀ}iÀÃÊvÊ}>>ÝiÃ°Ê ÕÀ}ÊÌ iÃiÊ >ÃÜiÀÃÊiÊÊÌ iÊ >ÀÊ}iÃ°Ê * ÞÃVÃÊ,i«ÀÌÃÊvÀÌ V}®°Ê>ÀÝÛ°À}É>LÃÉ>ÃÌÀ« ÉäÈänäÎÓ xÓÊ - / Ê , Ê "6 ,ÊÓääÈ Ü Ü Ü°ÃV>°VÊÊ - / Ê , Ê xÎ SKA-LOW Western Australia targets EoR signal at 50MHz-250MHz UK-SKA Birmingham 2014 Jonathan Pritchard The first billion years Reionization marks the limits of current CMB observations Dark ages Cosmic Dawn Reionization Galaxy ! formation UK-SKA Birmingham 2014 Jonathan Pritchard The first billion years Reionization marks the limits of current CMB observations Dark ages When did the first galaxies form? Cosmic Dawn When did the first ! Reionization black holes form? How did reionization Galaxy ! proceed? formation How do galaxies form and evolve? UK-SKA Birmingham 2014 Jonathan Pritchard More needed... Age of Universe= QSO CMB ∫ HUDF redshift= Existing observations leaves much unanswered Possible hints of neutral hydrogen at z~7, e.g. z=7 QSO, LAE/LBG ratio By 2020: possible advances... 1) Planck polarisation could constrain redshift and duration of reionization! 2) HST+JWST will have observed bright end of luminosity function to z~12 (faint end will still be incomplete; connection to ionizing photons may still be unclear)! 3) Little advance in QSO (more at z~7) - wait for Euclid in 2020 to push to z~8! 4) LAE surveys into EoR will be more advanced (HSC) - maybe clustering => patchy reionization? SKA will map out details of reionization and cosmic dawn UK-SKA Birmingham 2014 Jonathan Pritchard More than reionization ! • 21 cm fluctuations contain wealth of information! - Lyman alpha fluctuations => star formation rate and first galaxies! - Temperature fluctuations => X-ray sources and first black holes! - Neutral fraction fluctuations => topology of reionization! - Density fluctuations => cosmology First galaxies Reionization! Reionization! Dark Ages begins ends Brightness [mK] Brightness Heating begins 50 100 150 200 PritchardUK-SKA &Birmingham Loeb 2010 2014 Frequency [MHz] ⌫ = 1420MHzJonathan/(1 Pritchard + z) More than reionization ! • 21 cm fluctuations contain wealth of information! - Lyman alpha fluctuations => star formation rate and first galaxies! - Temperature fluctuations => X-ray sources and first black holes! - Neutral fraction fluctuations => topology of reionization! - Density fluctuations => cosmology Dark! Ages First galaxies Reionization! Reionization! Dark Ages begins ends Brightness [mK] Brightness Heating begins 50 100 150 200 PritchardUK-SKA &Birmingham Loeb 2010 2014 Frequency [MHz] ⌫ = 1420MHzJonathan/(1 Pritchard + z) More than reionization ! • 21 cm fluctuations contain wealth of information! - Lyman alpha fluctuations => star formation rate and first galaxies! - Temperature fluctuations => X-ray sources and first black holes! - Neutral fraction fluctuations => topology of reionization! - Density fluctuations => cosmology Dark! Cosmic! Ages Dawn First galaxies Reionization! Reionization! Dark Ages begins ends Brightness [mK] Brightness Heating begins 50 100 150 200 PritchardUK-SKA &Birmingham Loeb 2010 2014 Frequency [MHz] ⌫ = 1420MHzJonathan/(1 Pritchard + z) More than reionization ! • 21 cm fluctuations contain wealth of information! - Lyman alpha fluctuations => star formation rate and first