Despite being designed as an interferometer, the MeerKAT radio array (a Square Kilometre Array pathfinder) can also be used in autocorrelation (‘single-dish’) mode, where each dish scans the sky independently. Operating in this mode allows extremely high survey speeds to be achieved, albeit at significantly lower angular resolution. We investigate the recovery of the baryon acoustic oscillation (BAO) scale from multipoles of the redshift-space correlation function as measured by a low angular resolution 21 cm intensity mapping survey of this kind. Our approach is to construct an analytic model of the multipoles of the correlation function and their covariance matrix that includes foreground contamination and beam resolution effects, which we then use to generate an ensemble of mock data vectors from which we attempt to recover the BAO scale. In line with previous studies, we find that recovery of the transverse BAO scale α⊥ is hampered by the strong smoothing effect of the instrumental beam with increasing redshift, while the radial scale α∥ is much more robust. The multipole formalism naturally incorporates transverse information when it is available however, and so there is no need to perform a radial-only analysis. In particular, the quadrupole of the correlation function preserves a distinctive BAO ‘bump’ feature even for large smoothing scales. We also investigate the robustness of BAO scale recovery to beam model accuracy, severity of the foreground removal cuts, and accuracy of the covariance matrix model, finding in all cases that the radial BAO scale can be recovered in an accurate, unbiased manner.

中文翻译：

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从光束卷积的 21 cm 相关函数的多极子中统计恢复 BAO 尺度

尽管被设计为干涉仪，MeerKAT 无线电阵列（平方公里阵列探路器）也可用于自相关（“单碟”）模式，其中每个碟独立扫描天空。在这种模式下操作可以实现极高的测量速度，尽管角度分辨率显着降低。我们研究了从红移空间相关函数的多极子中恢复重子声学振荡 (BAO) 尺度，这是通过这种低角分辨率 21 cm 强度映射调查测量的。我们的方法是构建相关函数的多极子及其协方差矩阵的分析模型，其中包括前景污染和光束分辨率效应，然后我们使用它来生成模拟数据向量的集合，我们试图从中恢复 BAO 尺度。与之前的研究一致，我们发现横向 BAO 尺度 α⊥ 的恢复受到仪器光束随着红移增加的强烈平滑效应的阻碍，而径向尺度 α∥ 则更加稳健。然而，多极形式自然会在可用时包含横向信息，因此无需执行仅径向分析。特别是，即使对于大的平滑尺度，相关函数的四极杆也保留了独特的 BAO“凹凸”特征。我们还研究了 BAO 尺度恢复对光束模型精度、前景去除削减的严重性和协方差矩阵模型的准确性的鲁棒性，发现在所有情况下，径向 BAO 尺度都可以以准确、无偏的方式恢复。我们发现，随着红移的增加，仪器光束的强平滑效应阻碍了横向 BAO 尺度 α⊥ 的恢复，而径向尺度 α∥ 则更加稳健。然而，多极形式自然会在可用时包含横向信息，因此无需执行仅径向分析。特别是，即使对于大的平滑尺度，相关函数的四极杆也保留了独特的 BAO“凹凸”特征。我们还研究了 BAO 尺度恢复对光束模型精度、前景去除削减的严重性和协方差矩阵模型的准确性的鲁棒性，发现在所有情况下，径向 BAO 尺度都可以以准确、无偏的方式恢复。我们发现，随着红移的增加，仪器光束的强平滑效应阻碍了横向 BAO 尺度 α⊥ 的恢复，而径向尺度 α∥ 则更加稳健。然而，多极形式自然会在可用时包含横向信息，因此无需执行仅径向分析。特别是，即使对于大的平滑尺度，相关函数的四极杆也保留了独特的 BAO“凹凸”特征。我们还研究了 BAO 尺度恢复对光束模型精度、前景去除削减的严重性和协方差矩阵模型的准确性的鲁棒性，发现在所有情况下，径向 BAO 尺度都可以以准确、无偏的方式恢复。而径向尺度 α∥ 则更加稳健。然而，多极形式自然会在可用时包含横向信息，因此无需执行仅径向分析。特别是，即使对于大的平滑尺度，相关函数的四极杆也保留了独特的 BAO“凹凸”特征。我们还研究了 BAO 尺度恢复对光束模型精度、前景去除削减的严重性和协方差矩阵模型的准确性的鲁棒性，发现在所有情况下，径向 BAO 尺度都可以以准确、无偏的方式恢复。而径向尺度 α∥ 则更加稳健。然而，多极形式自然会在可用时包含横向信息，因此无需执行仅径向分析。特别是，即使对于大的平滑尺度，相关函数的四极杆也保留了独特的 BAO“凹凸”特征。我们还研究了 BAO 尺度恢复对光束模型精度、前景去除削减的严重性和协方差矩阵模型的准确性的鲁棒性，发现在所有情况下，径向 BAO 尺度都可以以准确、无偏的方式恢复。相关函数的四极杆即使对于大的平滑尺度也保留了独特的 BAO“凹凸”特征。我们还研究了 BAO 尺度恢复对光束模型精度、前景去除削减的严重性和协方差矩阵模型的准确性的鲁棒性，发现在所有情况下，径向 BAO 尺度都可以以准确、无偏的方式恢复。相关函数的四极杆即使对于大的平滑尺度也保留了独特的 BAO“凹凸”特征。我们还研究了 BAO 尺度恢复对光束模型精度、前景去除削减的严重性和协方差矩阵模型的准确性的鲁棒性，发现在所有情况下，径向 BAO 尺度都可以以准确、无偏的方式恢复。