Model selection forecasts for the spectral index from the Planck satellite
最近的WMAP 3结果将光谱指数n_S的测量置于一个有趣的位置。虽然参数估计技术表明Harrison-Zel'dovich谱n_S=1被强烈排除(在没有张量扰动的情况下),但贝叶斯模型选择技术表明,反对n_S=1的情况还没有定论。在本文中,我们预测普朗克卫星任务的能力,使用贝叶斯模型选择令人信服地排除(或赞成)哈里森-泽尔多维奇模型。
2006-06-19 astro-ph
The Geometric Calibration of the Planck satellite using point-source observations
普朗克卫星的几何校准进行了研究,特别是那些参数,需要使用的科学数据,他们的提取。从点源探测的科学数据的几何校正参数的恢复方法,连同可以实现的精度。这些方法适用于后验评估这些参数使用所有的任务数据,并可能被纳入普朗克最终紧凑源目录的建设的初始阶段。据发现,这个过程实现了指向的要求,只要几何校准参数变化缓慢的时间。实际上,由于几何校准参数引起的指向重建中的误差可以被视为接近由于星跟踪器引起的误差。
2005-10-12 astro-ph
Methods for the Pointing Reconstruction of the Planck satellite
本文提出了一种重建普朗克卫星视线位置和焦平面方位的方法,它可以分别用有效的俯仰角和滚动角参数表示。这些参数必须确定,以避免损害重建的C_{\ell}功率谱的精度进行评估。预期将使用最高频率信道中的点源渡越来执行指向重建,给定其较小的波束尺寸。估计银河系和河外的点源可见普朗克在这些渠道的数量。这里提出的方法的能力,重建的指向参数所需的精度,使用这些点源进行调查。研究发现,扫描策略和焦平面的实际方向都独立地影响合适点源的可用数量,由此该方法可以成功地评估指向参数。虽然本文的重点是普朗克卫星的指向重建,这里提出的分析元素可能会在其他地方使用。
2003-11-21 astro-ph
Constraining neutrino masses with the ISW-galaxy correlation function
宇宙微波背景(CMB)中的温度各向异性会受到由线性尺度上的引力势随时间变化引起的晚期积分萨克斯-沃尔夫(lISW)效应的影响。暗能量并不是lISW的唯一来源,因为在物质和暗能量占主导地位的过程中,大质量中微子会在小尺度上引起电势的小幅衰减。在这项工作中,我们研究了使用CMB和星系密度图之间的互相关作为约束中微子质量的工具的前景。一方面,大质量中微子会降低互相关谱,因为自由流减慢了结构的形成;另一方面,它们通过改变有效线性增长来增强它。我们表明,在可观测的范围内的尺度和红移,第一个效果占主导地位,但第二个是不可忽略的。利用普朗克卫星、暗能量巡天(DES)和大口径综合巡天望远镜(LSST)的模拟数据进行了误差预测分析。相对于单独的普朗克数据,包含普朗克和LSST的互相关数据使中微子质量m_nu的灵敏度增加了38%(对暗能量状态方程w的灵敏度增加了83%)。普朗克和DES之间的相关性带来了一个远没有那么重要的改进。这种方法在探测mnu方面不如测量星系、星系团或宇宙剪切功率谱那样好,但由于它是独立的,并受不同系统的影响,因此,如果中微子总质量为0.2eV量级,它仍然是一种潜在的有意义的方法;相反,如果它接近大气振荡的下限,m_nu ~ 0.05 eV,我们不期望ISW-星系相关性对m_nu敏感。
2008-03-05 astro-ph hep-ph
Constraining the Projected Radial Distribution of Galactic Satellites with the Sloan Digital Sky Survey
我们使用斯隆数字巡天(SDSS)光谱样本来约束孤立~ L* 星系周围卫星的投影径向分布。我们采用来自高分辨率宇宙学模拟模拟的模拟星系目录调查的影响,闯入者的污染,并表明闯入者显着偏置卫星的投影径向分布的估计斜率。我们还表明,在星系周围的闯入者的分布预计是不均匀的速度空间,因为星系聚集在拥挤的环境中。因此,成功的侵入者污染校正方法应该考虑到宿主星系的环境。两个这样的新方法,其中最可靠的是用来校正的SDSS星系样本的分析中的闯入者污染。在体积有限的SDSS样本中,卫星的干扰物校正表面密度分布的最佳拟合幂律斜率Sigma(R)~ R^alpha为alpha ~ -1.7 +/- 0.1,与星系和卫星的光度无关。与Lambda-CDM模拟的比较表明,SDSS卫星的径向分布比银河系大小的晕周围的亚晕更加集中,尤其是在R < 100 kpc/h时。预测的暗物质径向分布比SDSS卫星的轮廓更集中,但对我们的样本来说,这种差异在统计上并不显著。
2006-03-22 astro-ph
Global spectral energy distribution of the Crab Nebula in the prospect of the Planck satellite polarisation calibration
在普朗克卫星偏振定标的框架下,我们研究了蟹状星云60多年来的光谱能量分布(SED),频率范围从1到$\rm 10^6 GHz$。普朗克卫星任务观测30至857 GHz的天空,因此我们将重点放在毫米区域。我们使用无线电和亚毫米波数据从WMAP卫星之间的23和94 GHz(从13至3.18毫米)和Archeops气球实验之间的143(2.1毫米)和545 GHz(0.55毫米),和其他蟹状星云观测的纲要。螃蟹SED相比,包括三个主要组成部分的模型:同步加速器,负责在低和高频率的排放,灰尘,解释了过量的通量观测到的红外天文卫星和毫米制度的一个额外的组件。从这个分析中,我们得出结论,蟹状星云在微波和毫米波波长的非偏振发射是相同的同步辐射,在无线电域中观察到的。因此,我们预计蟹状星云的毫米辐射与射电辐射的偏振度和方向相同。我们设置上限的可能引起的误差的任何毫米额外的组件上的重建的程度和角度的偏振在百分比水平作为最大值。这一结果有力地支持了普朗克合作的蟹状星云发射的选择,用于在30(299 mm)至353 GHz(0.849 mm)的范围内进行偏振交叉检查。
2010-01-04 astro-ph
Can MAP and Planck map Planck physics?
我们调查是否最近提出的调制的原始密度波动的功率谱产生的transmittian(也许弦)的影响,在通货膨胀期间可以观察到。我们简要回顾了导致调制的机制,并将其应用到一个通用的慢卷通货膨胀的情况。然后,我们研究这些原始调制效应如何在宇宙微波背景辐射中留下印记。我们的结论是,对于已经有利的参数值,目前正在飞行的MAP卫星将有机会检测到天空中温度波动模式中的这种transplanckian振荡,即将到来的普朗克卫星将检测到它们,或者对出现新效应的质量尺度进行严格限制。
2002-11-01 astro-ph hep-ph hep-th
Predicting the clustering properties of galaxy clusters detectable for the Planck satellite
我们研究了普朗克卫星可探测到的星系团由于热Sunyaev-Zel'dovich效应而产生的成团性质。我们考虑了过去的光锥效应以及暗物质关联函数和星系团偏置因子的红移演化。理论上的质量-温度关系使我们能够将星表的灵敏度极限转换为星系团中暗物质晕的最小质量。我们确认,相关长度是一个增加的功能的灵敏度限制定义的调查。利用普朗克星系团星表的预期特性,这将是一个相当大的和无偏的样本,我们预测的两点关联函数和功率谱不同的宇宙学模型。我们表明,广泛的红移分布的普朗克调查,将允许限制集群的聚类属性z=1。我们的结果的主要宇宙学参数(物质密度参数,宇宙学常数和密度功率谱的归一化)的依赖性进行了广泛的讨论。我们发现,未来的普朗克聚类数据只对宇宙学参数施加轻微的约束,因为结果取决于团内介质的物理特性,如重子分数和质量-温度关系。一旦宇宙学模型和哈勃常数被确定,聚类数据将允许以百分之几的精度确定重子分数。
2002-05-14 astro-ph
Sunyaev-Zel'dovich Predictions for the Planck Surveyor Satellite using the Hubble Volume Simulations
我们使用十亿粒子的哈勃体积模拟,使统计预测的星系团的分布,将观察到的普朗克测量卫星通过其对宇宙微波背景的影响-Sunyaev-Zel'dovich效应。我们利用光锥数据集的临界密度(tauCDM)和平坦的低密度(LambdaCDM)宇宙学:一个“全天空”的调查到$z \sim 0.5$,两个“八分圆”的数据集超出$z=1$和100平方度的数据集扩展到$z \sim 4$。作出简单,但强大的,关于气体的热力学状态和检测对象对一个悬而未决的背景的假设,我们提出了预期的SZ源的数量作为红移和角度大小的函数,也由通量(热效应和动力学效应)为3个相关的HFI频率通道。我们确认了普朗克将探测到$5\times 10^4$星系团的预期,尽管确切的数量对包括重子分数在内的几个参数的选择很敏感,也对星系团密度分布很敏感,因此任何一种宇宙学都可能预测更多的星系团。我们还发现,大多数检测到的源应该在$z<1.5$,我们估计,大约百分之一的集群将空间解决普朗克,虽然这有很大的不确定性。
2001-02-21 astro-ph
Data Processing and Compression of Cosmic Microwave Background Anisotropies on Board the PLANCK Satellite
针对普朗克仪器(HFI和LFI)上的数据压缩问题,提出了一种简单的编码和压缩方法。这是普朗克任务中的一个关键问题。可以下载到地球的全部信息受到遥测分配的严重限制。这一限制可能会减少对辐射计稳定性的诊断数量,从而抑制CMB各向异性图的最终灵敏度。我们的建议,以解决这个问题,包括在一个给定的天空指向的连续圆的差异。为了更好的近似,这些差异是独立的外部信号,并占主导地位的热(白)仪器噪声。使用模拟和分析预测,我们表明,高压缩率,$c_r \simeq 10$,可以获得微小或零损失的CMB灵敏度。分析了数字失真可能产生的影响。拟议的计划允许灵活地优化与特派团其他关键方面的关系。因此,这项研究构成了一个更现实的建模的CMB温度各向异性地图的最终灵敏度的重要一步。
1999-08-26 astro-ph
Constraining the helium abundance with CMB
本文首次考虑了现今宇宙微波背景(CMB)各向异性数据确定原始氦质量分数Y_p的能力,发现仅CMB数据给出的置信区间为0.160 < Y_p < 0.501(在68% c.l.)。我们分析的影响的重子丰度所测量的CMB和讨论的影响大爆炸核合成。我们确定并讨论了氦的质量分数和再电离的红移和光谱指数之间的相关性。我们预测了未来CMB观测的精度,发现只有Planck能测量Y_p,误差为5%。我们指出,在确定氦分数的不确定性将不得不考虑,以正确地估计从普朗克质量的CMB数据的重子密度。
2003-10-13 astro-ph
Constraining neutrino decays with CMBR data
大质量中微子衰变到只包含不可见粒子的最终状态的实验约束很差。在这封信中,我们描述的限制,可以把中微子的质量和寿命使用CMBR测量。我们发现,非常严格的中微子的寿命限制在质量范围10 eV - 100 keV,可以从即将到来的卫星测量使用CMBR数据。
1998-04-07 astro-ph
Cosmology from Cosmic Microwave Background fluctuations with Planck
介绍了欧空局普朗克卫星任务的主要科学目标和特点,以及测量宇宙微波背景波动温度和偏振的测量策略和模拟性能的主要特点。
2007-01-18 astro-ph
The effect of point sources on satellite observations of the cosmic microwave background
研究河外点源对卫星观测宇宙微波背景(CMB)的影响。为了分离不同前景成分的贡献,最大熵方法被应用于模拟观测的普朗克测量卫星。除了点源外,模拟还包括CMB的发射和星系团的动力学和热Sunyaev-Zel'dovich(SZ)效应,以及银河尘埃,自由和同步辐射。我们发现,主要的输入组件被忠实地恢复,特别是,CMB重建的质量只略有降低点源的存在。此外,我们发现,这是可能的,以恢复准确的点源目录在每个普朗克测量员观测频率。
1998-10-15 astro-ph
Constraints to a Yukawa gravitational potential from laser data to LAGEOS satellites
本文通过研究汤川引力势对激光测距LAGEOS卫星轨道的影响,探讨了在两个地球半径尺度上约束第五种力假设的可能性。通过拟合LAGEOS轨道获得的Yukawa耦合$α$的现有约束的数量级为| α| < 10^{-5}-10 ^{-8},距离约为10 ^9 cm。这里我们指出,通过LAGEOS II近地点轨道残差ω与LAGEOS II和LAGEOS节点轨道残差Ω的适当组合,应该可以将α限制在4 × 10^{-12}或更小的水平上,还考虑了各种系统误差的来源。在5年的观测时间跨度内,它们的总影响达到1 X 10^{-11}。在不久的将来,当从CHAMP和GRACE飞行任务获得关于地球引力场的新数据时,这些限制将进一步改善。使用拟议中的LARES激光测距卫星将使α的约束实验精度达到1 × 10^{-12}的量级。
2002-04-30 astro-ph gr-qc hep-ph
Data Streams from the Low Frequency Instrument On-Board the Planck Satellite: Statistical Analysis and Compression Efficiency
计划于2007年在欧空局普朗克飞行任务中飞行的低频仪器产生的预期数据速率比航天器传输系统下载低频仪器数据所允许的带宽大8倍以上。我们讨论的应用程序的无损压缩普朗克/LFI数据流,以减少整体数据流。我们使用逼真的模拟数据流进行理论分析和实验测试,以修复信号的统计特性和几种无损压缩算法所允许的最大压缩率。我们研究了信号组成和采集参数对压缩率Cr的影响,并开发了一种半经验的形式主义来解释它。到目前为止,测试的最佳性能压缩机是算术压缩的顺序1,设计用于优化白噪声信号的压缩,这允许整体压缩率<Cr>= 2.65 +/- 0.02。我们发现,这样的结果是没有改善其他无损压缩器,几乎是白噪声占主导地位的信号。无损压缩算法本身并不能解决带宽问题,需要与其他技术相结合。
2000-05-05 astro-ph cs.OH physics.data-an
A simulation pipeline for the Planck mission
我们描述了一组数值工具来模拟普朗克卫星的输出数据。这些开始与CMB的天空在选定的宇宙学的生成,添加在各种前景源,卷积的天空信号与任意的,甚至非对称和偏振光束图案,推导出的时间顺序的数据流测量的探测器取决于所选择的卫星扫描策略,并包括噪声信号的个人探测器和电子系统。模拟产品需要开发,验证,优化和验证普朗克任务的所有数据处理和科学分析步骤的准确性和性能,包括数据处理,数据完整性检查,校准,地图制作,物理成分分离和功率谱估计。此外,模拟允许详细研究许多随机和系统性影响对科学结果的影响。仿真的有效实现允许建立信号方差和协方差的扩展统计。虽然是专门为普朗克任务开发的,但预计所采用的框架以及大多数模拟工具将用于其他实验和一般的CMB相关科学。
2005-08-24 astro-ph
Can Planck-scale physics be seen in the cosmic microwave background ?
我们研究了在宇宙微波背景(CMB)和宇宙中的大尺度结构中观测各向异性的潜力,以检测超出普朗克尺度的物理学对标准暴胀模型的可能修改。一个通用的原始密度波动模型进行了研究,我们从目前的数据推导出其参数的约束。我们的结论是,目前可用的数据不把这个模型非常严格的限制。此外,我们使用模拟的功率谱从斯隆数字巡天(SDSS)和普朗克卫星表明,这是不可能的,这种类型的trans-Planckian签名可以检测到CMB和大尺度结构的数据。
2003-07-01 astro-ph hep-ph hep-th
Data compression on board the PLANCK Satellite Low Frequency Instrument: optimal compression rate
未来普朗克低频仪器(LFI)上的数据,测量宇宙微波背景(CMB)各向异性,包括$N$差温测量,扩大了我们称之为$R$的值范围。初步研究和遥测分配表明,需要以$c_r \simgt 10$的比率压缩这些数据。在这里,我们提出了一个熵的研究(相关的多高斯离散)噪声,显示如何最佳压缩$c_{r,opt}$,一个线性离散数据集与$N_{bits}=\log_2{N_{max}}$位是由:$c_r \simeq {N_{bits}/\log_2(\sqrt{2πe} ~σ_e/Δ)}$,其中$σ_e\equiv (det C)^{1/2N}$是一些有效的噪声均方根由协方差矩阵$C$和$Δ\equiv R / N_{max}$是数字分辨率。该$Δ$只需与仪器白噪声RMS一样小:$Δ\simeq σ_T \simeq 2 mK$(仅在求平均值后才能达到标称$μK$像素灵敏度)。在目前提出的$N_{bits}=16$表示中,线性模数转换器(ADC)将允许对大动态范围的差分温度$R= N_{max} Δ$进行数字存储,以考虑可能的仪器漂移和不稳定性(可以通过适当的板载校准来减少)。良好校准的信号将由仪器中的热(白)噪声主导:$σ_e \simeq σ_T$,其可以产生大的压缩率$c_{r,opt} \simeq 8$。这是可能的最大无损压缩。实际上,点源和$1/f$噪声将产生$σ_e > σ_T$和…
1998-10-13 astro-ph
The Low Frequency Instrument in the ESA Planck mission
通过对宇宙微波背景(CMB)的测量,可以对红移z~1100的宇宙等离子体进行高精度的观测。1992年,美国航天局的COBE卫星首次探测到宇宙微波背景辐射的各向异性,此后,许多地面和气球实验的结果表明,不同结果之间具有显著的一致性,并提供了基本宇宙学性质的定量估计。今年,NASA WMAP卫星团队发布了自COBE以来第一张改进的CMB全天空地图,使人们对宇宙的起源和演化有了更深入的了解。欧空局的普朗克卫星计划于2007年发射,其设计目的是提供对整个天空中CMB温度各向异性的最终测量,其精度仅受天体物理前景的限制,并对偏振各向异性进行可靠的检测。普朗克将用两台仪器在宽谱带上观测天空(低频仪器,基于30至70千兆赫的相干辐射计,高频仪器,基于100至857千兆赫的测辐射热探测器)。与WMAP相比,任务性能将显着提高科学回报。此外,LFI辐射计(以及一些HFI测辐射热计)本质上对偏振敏感,使得通过组合来自不同接收器的数据,将有可能精确地测量偏振功率谱的E模式并检测偏振功率谱的B模式。普朗克灵敏度也将提供检测CMB中印记的非高斯性的可能性。
2003-10-02 astro-ph