In this work we present updated forecasts on parameterised modifications of gravity that can capture deviations of the behaviour of cosmological density perturbations beyond ΛCDM. For these forecasts we adopt the SKA Observatory (SKAO) as a benchmark for future cosmological surveys at radio frequencies, combining a continuum survey for weak lensing and angular galaxy clustering with an Hi galaxy survey for spectroscopic galaxy clustering that can detect baryon acoustic oscillations and redshift space distortions. Moreover, we also add 21 cm Hi intensity mapping, which provides invaluable information at higher redshifts, and can complement tomographic resolution, thus allowing us to probe redshift-dependent deviations of modified gravity models. For some of these cases, we combine the probes with other optical surveys, such as the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) and the Vera C. Rubin Observatory (VRO). We show that such synergies are powerful tools to remove systematic effects and degeneracies in the non-linear and small-scale modelling of the observables. Overall, we find that the combination of all SKAO radio probes will have the ability to constrain the present value of the functions parameterising deviations from ΛCDM (μ and Σ) with a precision of 2.7% and 1.8% respectively, competitive with the constraints expected from optical surveys and with constraints we have on gravitational interactions in the standard model. Exploring the radio-optical synergies, we find that the combination of VRO with SKAO can yield extremely tight constraints on μ and Σ (0.9% and 0.7% respectively), which are further improved when the cross-correlation between intensity mapping and DESI galaxies is included.

Abstract Radio Frequency Interference (RFI) is emitted from various sources, terrestrial or orbital, and creates a nuisance for ground-based 21-cm experiments. In particular, single-dish observations will be highly susceptible to RFI due to their wide primary beam and sensitivity. This work aimed to simulate the contamination effects from the Radio Navigational Satellite System (RNSS) within the 1100-1350 (MHz) frequency band. The simulation can be divided into two parts: i) satellite positioning, emission power, and the beam response on the telescope, and ii) calibration of the satellite signals to data to improve the original model. We utilise previously observed single-dish L-band data from the Meer-Karoo Array Telescope (MeerKAT), which requires special calibration to account for regions contaminated by satellite-based RFI. We find that we can recreate the satellite contamination with high accuracy around its peak frequencies provided the satellite is not too close to the telescope’s pointing direction. The simulation can predict satellite movements and signals for past and future observations, aiding in RFI avoidance and testing novel cleaning methods. The predicted signal sits below the noise in the target cosmology window in the L-band (970 - 1015 MHz) making it difficult to confirm any out-of-band emission from satellites. However, in our simulations, this contamination still overwhelmed the 21-cm auto-power spectrum. Nevertheless it is possible to detect the signal in cross-correlations after mild foreground cleaning. Whether such out of band contamination does exist will require further characterisation of the satellite signals far away from their peak frequencies.

Abstract We present results from MeerKAT single-dish H i intensity maps, the final observations to be performed in L-band in the MeerKAT Large Area Synoptic Survey (MeerKLASS) campaign. The observations represent the deepest single-dish H i intensity maps to date, produced from 41 repeated scans over $236\, \deg ^2$, providing 62 hours of observational data for each of the 64 dishes before flagging. By introducing an iterative self-calibration process, the estimated thermal noise of the reconstructed maps is limited to ∼ 1.21 mK (1.2 × the theoretical noise level). This thermal noise will be sub-dominant relative to the H i fluctuations on large scales (k ≲ 0.15 h Mpc−1), which demands upgrades to power spectrum analysis techniques, particularly for covariance estimation. In this work, we present the improved MeerKLASS analysis pipeline, validating it on both a suite of mock simulations and a small sample of overlapping spectroscopic galaxies from the Galaxy And Mass Assembly (GAMA) survey. Despite only overlapping with ∼ 25% of the MeerKLASS deep field, and a conservative approach to covariance estimation, we still obtain a > 4 σ detection of the cross-power spectrum between the intensity maps and the 2269 galaxies at the narrow redshift range 0.39 < z < 0.46. We briefly discuss the H i auto-power spectrum from this data, the detection of which will be the focus of follow-up work. For the first time with MeerKAT single-dish intensity maps, we also present evidence of H i emission from stacking the maps onto the positions of the GAMA galaxies.