Observing CMB polarisation through ice
对流层上部的冰晶云可以产生uK级别的偏振信号。这个信号会严重影响对宇宙微波背景极化的E-和B-模式的非常灵敏的地面搜索。在本文中，我们估计这种影响内的ClOVER实验观测波段（97，150和220 GHz）为选定的观测站点（Llano de Chajnantor，阿塔卡马沙漠，智利）。结果表明，来自云的偏振信号可以是CMB预期偏振的量级或甚至更大。气候数据表明，这种信号在南极洲全年相当稳定。另一方面，阿塔卡马的季节性变化较强，在旱季可以进行50%的干净观测。
2007-03-09 astro-ph
Precise measurement of CMB polarisation from Dome-C: the BRAIN and CLOVER experiments
CMB偏振的表征是观测宇宙学的下一个挑战之一。这对于所谓的B模式尤其如此，B模式比CMB温度波动低至少3个数量级。这些B模式的角功率谱的精确测量将给出对暴胀参数的重要约束。在这次演讲中，我将描述两个互补的实验，大脑和三叶草，致力于CMB偏振测量。这些实验拟安装在南极洲的Dome-C，以利用大气层的极端干燥，并允许较长的整合时间。
2005-01-13 astro-ph
Gravitational Waves and the Polarisation of the Cosmic Microwave Background
讨论了引力波对宇宙微波背景辐射偏振的影响。我们展示了如何计算的{ \em rms}温度各向异性和极化的CMBR引起的任意波长的GW。我们发现，极化，$Π$，各向异性，$A$的比例，可以大到$\sim 40$ \%，但敏感地依赖于GW的频谱和宇宙电离历史。我们认为，CMBR偏振测量可以提供有用的宇宙学模型的约束。
1993-10-26 astro-ph
Multi-frequency Wiener filtering of CMB data with polarisation
CMB数据分析的一个目标是组合不同频率、角分辨率和噪声水平的数据，以便最好地提取具有普朗克光谱行为的分量。Bouchet、Gispert和Puget（1995）在此背景下提出了多频维纳滤波方法，Tegmark和Efstathiou（1996）也提出了类似方法。如Bouchet和Gispert（1998 a）所示，这种线性方法也便于先验估计，给定天空模型和实验描述，这种方法已经消除了假设前景的CMB功率谱上的残余误差。在本文中，我们扩展的方法的情况下，额外的偏振数据。特别是，我们推导出涉及偏振的功率谱上的误差，并显示了未来CMB空间任务MAP和\plancks \footnote{For current noise specifications and angular and frequency coverage of these experiments, see http://map.gsfc.nasa.gov and http://astro.estec.esa.nl/SA-general/Projects/Planck}的规格的数值结果时，假设银河系同步加速器和尘埃排放分别约40%和10%的偏振。我们考虑两个基本的模型，我们的研究：我们采取了一个标准的CDM模型与$τ= 0.1$的$E$模式的偏振和$ET$交叉相关的提取;对于$B$模式的偏振，我们考虑了一个倾斜的CDM模型与$…
1998-09-28 astro-ph
Likelihood methods for the combined analysis of CMB temperature and polarisation power spectra
我们考虑的形状的可能性和后表面时使用的宇宙学模型拟合CMB温度和偏振功率谱从实验中测得的。在有限的全天空调查与高斯分布的像素噪声，我们表明，真正的组合似然的四个CMB功率谱（TT，TE，EE和BB）有一个Wishart分布，我们讨论了这个功能的属性。我们比较各种适合后表面的Cls，无论是在一个单一的自功率谱的情况下，并结合温度和偏振数据。在后一种情况下，重要的是拟合可以在接近全天空覆盖的限制下精确地匹配Wishart分布。自功率谱拟合的简单扩展以包括偏振数据通常不能匹配在此限制中的不同功率谱之间的相关性。WMAP团队在分析3年数据时，直接在大尺度上拟合像素值，避免了表征功率谱后验形状的复杂性。最后，我们证明了分析边缘化的似然分布的重要性，并提供了一个公式，分析边缘化的校准误差给出了一个全天调查。
2006-08-08 astro-ph
Tomography of the Reionization Epoch with Multifrequency CMB Observations
我们研究的限制，未来的多频宇宙微波背景（CMB）的实验将能够设置在再电离时代的银河系间介质的金属富集历史。我们预测的信噪比的探测信号中引入的CMB的金属共振散射在黑暗时代结束。我们考虑到系统相关的通道间校准，PSF重建误差和innacurate前景去除。我们开发了一种算法，以最佳方式提取金属在再电离过程中产生的信号，并准确地去除由于热Sunyaev-Zel'dovich效应造成的污染。虽然要求水平的前景表征和控制的系统学是必需的，他们是非常不同的HI-21厘米的研究和CMB极化中遇到的，这一事实鼓励研究的共振散射金属作为一种替代方式进行断层扫描的再电离时代。一个类似ACT的实验，对系统效应进行乐观的解释，并观察天空中干净的区域，可以检测到3%-12%（95% c.l.）的变化。OIII丰度（相对于其太阳值）在红移范围$z\in$ [12，22]，再电离红移$z_{\rm re}>10$。然而，对于$z_{\rm re} <10$，它只能在红移范围$z\in$ [5.5，9]，（95% c.l.）内设定$\sim$ 60%太阳值的NII丰度增量上限。这些约束条件假设通道间校准精确到$10^{4}$中的一部分，这构成了该方法的最关键的技术要求，但仍然可以用当前技术实现。
2006-04-14 astro-ph
Ironing out primordial temperature fluctuations with polarisation: optimal detection of cosmic structure imprints
利用大尺度结构与宇宙微波背景温度涨落之间的互相关，可以探测到宇宙微波背景的次级各向异性。在这些研究中，原始CMB波动与LSS的机会相关性是不确定性的主要来源。我们提出了一种方法，用于减少这种噪声，利用包含在CMB光子的偏振信息。该方法被描述在一般条款，然后应用到我们最近提出的最佳方法来测量集成的萨克斯-沃尔夫（ISW）的效果。我们得到一个预期的信噪比高达8.5。与ISW检测的标准方法相比，这相当于信噪比提高了23%，而与ISW检测的标准方法相比，信噪比提高了16%。我们最近提出的方法，无论是最好的情况下，有完美的（无噪声）CMB和LSS数据。
2009-02-26 astro-ph
Limits Due to Instrumental Polarisation in CMB Experiments at Microwave Wavelengths
由于人们对宇宙微波背景实验激发的极灵敏的偏振测量重新产生了兴趣，对一些仪器偏振源进行了扩展分析。相关偏振计的情况下，他们比其他配置更合适，已被详细研究，并已推导出算法来计算其固有的灵敏度限制，由于设备的特性，以及操作环境。大气发射，即使完全非极化，已被公认为是最重要的来源的灵敏度退化的地基实验。这是通过接收器组件损耗（主要在OMT中）发生的，这在真正不相关的信号中产生仪器极化。相关的结果是，在最佳条件下（CFR。南极洲），在没有调制技术的情况下，地面上不允许积分时间超过~ 40 s。最后，给出了估算每种仪器配置最大调制周期的基本准则。
2001-03-20 astro-ph
Constraining Isocurvature Perturbations with CMB Polarization
研究了宇宙微波背景（CMB）偏振数据在约束原始等曲率模式存在时的作用。虽然MAP卫星任务将无法同时约束等曲率模式和宇宙学参数，但普朗克任务将能够对等曲率模式的存在设置严格的限制，如果它对CMB偏振天空进行精确测量的话。我们发现，如果我们允许可能存在的isocurvature模式，最近获得的宇宙曲率的BOOMERANG测量失败。然而，在相同的角标度上，一个对温度敏感的偏振测量将允许在没有绝热性的前提下确定宇宙的曲率。
2000-12-19 astro-ph
ROMA: a map-making algorithm for polarised CMB data sets
我们提出了ROMA，一个并行的代码来产生联合最佳的温度和偏振图的多探测器CMB观测。ROMA是一种快速，准确和鲁棒的迭代广义最小二乘方法来实现地图制作。我们基准ROMA上的现实模拟数据从最后，偏振敏感，飞行的BOOMERAN。
2005-02-07 astro-ph
Effects of Destriping Errors on CMB Polarisation Power Spectra and and Pixel Noise Covariances
CMB实验中的低频探测器噪声必须进行校正，以产生温度和偏振各向异性的忠实地图。对于普朗克型实验，低频噪声校正导致图中的残留条纹。在这里，我表明，对于环环面和理想化的检测器的几何形状，它是可以计算分析的温度和偏振功率谱上的温度和偏振误差的影响。也可以计算任意分辨率的图的像素-像素噪声协方差。分析模型进行比较，使用一个现实的探测器和扫描几何形状的数值模拟。我们表明，普朗克极化图在143 GHz的信号占主导地位的大尺度。在多极子小于10的情况下，去条带误差是温度和偏振功率谱的主要噪声源。描述了一种快速Monte-Carlo方法，用于表征噪声，包括去噪误差，可以应用于普朗克。该蒙特卡罗方法可用于量化像素-像素噪声协方差，并消除功率谱估计中的噪声偏差。
2006-11-28 astro-ph
Cosmic Microwave Background Polarisation: foreground contrast and component separation
我们评估的预期水平的前景污染的宇宙微波背景（CMB）偏振辐射，专注于从我们自己的银河系的漫发射。特别是，我们进行了第一次尝试，模拟所有的天空模板的偏振发射热尘埃。这项研究表明，前景污染CMB $B$模式可能是相关的所有频率，甚至在银河系高纬度地区。我们审查的数据分析技术的设计，致力于分离的CMB和前景排放在多频率观测，利用其统计独立性的最新发展。我们认为，目前CMB观测的高质量和细节代表了一个几乎理想的统计数据集，这些算法可以操作具有优异的性能。我们明确地表明，CMB $B$模式的恢复是可能的，即使它们远低于前景水平，工作在arcmin。分辨率几乎为零的计算成本。这种能力很好地代表了这些新的数据分析技术的巨大潜力，在目前和今后的CMB观测中应认真考虑这些技术的应用。
2003-06-10 astro-ph
Primordial quadrupole-induced polarisation from filamentary structures and galaxy clusters
本文首次利用流体动力学模拟大尺度结构计算了星系团和星系丝的宇宙微波背景偏振功率谱。我们给出了在$\ell \sim 560$和20000之间的CMB四极诱导极化的$E$和$B$模功率谱。我们发现，从温暖的电离气体的贡献占主导地位的极化信号从星系团在大尺度上（$\ell \sim 1000$以下）超过一个数量级，并在小尺度上（$\ell \gsim 10000$）的约2倍。我们研究了功率谱与$σ_8$的关系。假设功率谱像$σ_8^n$一样变化，我们发现细丝的功率谱为$n=3.2-4.0$，而团簇的功率谱为$n=3.5-4.6$。
2004-09-13 astro-ph
Map-making in small field modulated CMB polarisation experiments: approximating the maximum-likelihood method
地图制作提出了一个重大的计算挑战，下一代千像素CMB偏振实验。来自数千个探测器的数年时间有序数据（TOD）需要压缩到T、Q和U斯托克斯参数的地图中。这些实验的科学目标的基础，B模式的观察，是控制噪声和系统学的能力。在本文中，我们考虑一种替代的极大似然的方法，称为striping，其中的噪声被建模为一组离散的偏移函数，然后从时间流中减去。我们比较我们的striping代码（Descart：DEStriping CARTographer）的一个完整的极大似然地图制造商，将它们应用到200蒙特卡罗模拟的时间顺序的数据从地面，部分天空偏振调制实验。在这些模拟中，噪声由探测器或大气1/f噪声主导。利用这种噪声的功率谱的先验信息，我们产生T，Q和U的striped映射，这些映射与最优映射的差异可以忽略不计。该方法不过滤信号或偏置E或B模式功率谱。根据不同的长度的踩基线，该方法提供了5和22倍之间的改进，在计算时间的极大似然算法。我们发现，对于单探测器地图的特定情况下，它是必不可少的stripe大气1/f，以检测B模式，即使Q和U信号调制的半波片旋转在5 Hz。
2008-11-03 astro-ph
CMB temperature and polarisation pseudo-Cl estimators and covariances
提出了一种伪Cl方法，用于重建宇宙微波背景（CMB）的温度和偏振自功率谱和互功率谱，并估算了一个切天实验的伪Cl协方差矩阵。我们计算了所有六个可能的CMB功率谱的全耦合方程，所观察到的伪氯的基础上的全天空氯的，并测试全天空和切天空模拟CMB数据集的重建。特别是，我们认为重建的Cl从即将到来的地面极化实验覆盖面积几百平方米。度，并发现该方法是快速的，无偏的，并在很宽的范围内从L=2到L=2500多极表现良好。然后，我们计算的伪温度和偏振功率谱的模式之间的全协方差矩阵，假设基本的CMB场是高斯随机分布。协方差矩阵的复杂性阻碍了参数估计所需的快速计算。因此，我们提出了一个近似的协方差矩阵的卷积的基础功率谱。这些表达式中的耦合矩阵可以通过拟合数值模拟来估计，避免了直接和缓慢的计算，以及进一步的不准确的解析近似。我们发现，这些耦合矩阵大多是独立的宇宙学，并为所有六个伪Cl功率谱的完整的协方差矩阵可以快速，准确地计算任何给定的宇宙学模型使用这种方法。我们比较这些半解析的协方差矩阵对模拟，并找到良好的协议，其精度主要取决于调查区域和宇宙学参数的范围内考虑。
2005-04-13 astro-ph
Detecting the B-mode Polarisation of the CMB with Clover
我们描述的目标，设计和预测的性能三叶草，这是一个基于地面的实验，以测量微弱的“B模式”的偏振模式在宇宙微波背景（CMB）。为了实现这一目标，三叶草将在以97、150和225 GHz为中心的光谱波段上对大约1000 deg^2的天空进行偏振观测。观测将用一个由异形波纹喇叭馈电的双镜紧凑型测距天线进行。每个波段的望远镜光束尺寸分别为7.5、5.5和5.5弧分。天空的偏振将用一个旋转的半波片和固定的分析器来测量，这将是一个正交模传感器。天空覆盖与角分辨率相结合将允许我们测量20 < l < 1000之间的角功率谱。每个频段将采用192个单偏振，光子噪声限制TES辐射热计冷却到100 mK。这些探测器阵列的背景限制灵敏度将允许我们将张量-标量比约束为0.026，假设可以以最小的退化减去任何偏振前景信号到150 GHz灵敏度。通过旋转半波板调制天空信号的偏振、快速方位扫描和望远镜绕其视轴的周期性旋转，可以减轻系统误差。这三个频段将被分成两个独立但几乎相同的仪器-一个用于97 GHz，另一个用于150和225 GHz。这两台仪器将被安装在智利阿塔卡马沙漠的三轴支架上。预计将于2009年底开始观察。
2008-06-03 astro-ph
Gravitational lensing of cosmic microwave background anisotropies and cosmological parameter estimation
引力透镜效应是由物质在最后一个散射面的视线方向上的扰动引起的，它可以改变宇宙微波背景（CMB）各向异性功率谱的形状。我们讨论了温度，偏振和温度-偏振互相关功率谱的透镜畸变的可探测性，我们分析了透镜效应如何影响宇宙学参数的估计。对于冷暗物质-类模型与目前的物质功率谱归一化，以匹配丰富的星系团的丰度，引力透镜导致可检测的扭曲宇宙方差有限的CMB实验采样高多极（l> 1000）。宇宙微波背景辐射的引力透镜效应虽然很小，但可以独立地确定宇宙的曲率和宇宙学常数，也就是说，它打破了Bond、Efstathiou和Tegmark（1997）以及Zaldarriaga、Spergel和Seljak（1997）讨论的宇宙微波背景辐射参数估算中所谓的几何简并。引力透镜的CMB的温度和偏振模式应该是可检测的普朗克测量卫星导致有用的独立约束的宇宙学常数和空间曲率。
1998-10-10 astro-ph
Extracting cosmic microwave background polarisation from satellite astrophysical maps
介绍了快速独立分量分析（{ \ica }）技术在偏振天体物理辐射盲分量分离中的应用。我们研究如何宇宙微波背景（CMB）的偏振信号，包括$E$和$B$模式，可以从地图中提取大量的污染扩散银河前景发射和仪器噪声的影响。{We实现改变CMB和噪声实现的Monte Carlo链，以评估算法的平均能力及其方差。我们执行的所有天空地图模拟的分析，根据{ \sc普朗克}卫星的能力，模拟天空信号的CMB和现有的模拟银河同步加速器的偏振模板的叠加。我们的研究结果表明，角功率谱的CMB $E$模式可以恢复到$\ell\simeq 1000$，对应于第四声振荡的所有尺度上，而$B$模式的功率谱可以检测到，其营业额在$\ell\simeq 100$，如果张量的比例标量贡献的温度四极超过30%。总强度和偏振之间的互相关的功率谱$TE$可以恢复到$\ell\simeq 1200$，对应于第七个$TE$声振荡。
2004-07-12 astro-ph
SZ polarisation as a probe of the intracluster medium
我们提出了高分辨率的流体动力学模拟的程度和方向的偏振印记的CMB的Sunyaev-Zel'dovich效应的视线到大规模的星系团。我们专注于两个贡献，其中大部分的诱导CMB极化除了固有的CMB四极：辐射四极看到的电子由于自己的速度在平面上垂直的视线，和辐射四极由于热Sunyaev-Zel 'dovich效应，这是由先前的散射在其他地方的本地和附近的集群的核心。我们发现，在一个大质量星系团的维里半径内，后者的效果，虽然是二阶的光学深度，可以达到前一个效果的水平。这两种效应可以分别约束气体的投影切向速度和内部密度分布，如果它们可以用多频率观测分离的话。由于ICM气体的切向速度信息与探测投影径向速度的动力学Sunyaev-Zel'dovich温度效应相结合，因此可以约束ICM的动力学。特别是，未来的偏振观测可能能够追踪到尚未被纳入大质量星系团的较冷和密度较低的电离气体的结构。我们还讨论了如何崩溃的集群应产生一个奇特的环形偏振模式，这将打开一个新的窗口，以检测原集群在高红移。
2003-10-10 astro-ph
Secondary anisotropies of the CMB
宇宙微波背景起伏通过与宇宙再电离和结构生长有关的次级各向异性的印记提供了对宇宙黑暗时代的有力探测。我们回顾了在极早期宇宙中由量子涨落直接产生的次级各向异性和初级各向异性之间的关系。二次波动的物理描述，重点是电离的历史和结构的演变。我们讨论了不同的签名所产生的二次效应在其引起的温度波动，极化和统计。次级各向异性是目前正在积极追求的，我们回顾了未来和目前的观测状况。
2007-11-04 astro-ph
Isocurvature Fluctuations Induce Early Star Formation
从WMAP极化结果推断出的宇宙早期再电离，如果得到证实，就会对尺度不变的绝热密度波动解释大尺度结构和星系形成的假设提出问题。如果对早期再电离的效率和性质做出极端的假设，人们只能产生所需数量的早期恒星形成。我们开发了一个替代假设，调用一个额外的组件的非无标度的等曲率功率谱与无标度的绝热功率谱的通货膨胀动机的原始密度波动。这样一个分量受到莱曼α森林观测的限制，可以解释光谱引力透镜所需的小尺度功率，并产生一个早期恒星形成的源，它可以在z~20时再电离宇宙，但在z~10时成为一个低效的电离光子源，从而允许传统的绝热涨落分量再现星系际介质的晚期热历史。
2003-10-21 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
Post-recombination gravity-generated contributions to the cosmic microwave background anisotropies and cosmological parameter estimation
引力相互作用的宇宙微波背景（CMB）光子与物质扰动目前沿视线的表面上的最后散射修改的形状的CMB各向异性功率谱。在这里，我专注于（线性）集成萨克斯-沃尔夫和（非线性）引力透镜的影响，并讨论所产生的扭曲的可检测性和它们的可能后果的CMB为基础的宇宙学参数的估计。具体地说，我讨论了这些效应中的任何一个是否允许我们使用CMB实验对宇宙曲率和宇宙学常数施加独立的约束，即打破Bond，Efstathiou和Tegmark（1997）和Zaldarriaga，Spergel和Seljak（1997）讨论的CMB参数估计中的所谓几何简并性。我解决这个问题，使用Fisher矩阵的方法，并表明，引力透镜的CMB的温度和偏振模式可能是由普朗克测量卫星检测，导致有用的独立和精确的限制宇宙学常数和空间曲率。集成的萨克斯-沃尔夫效应，虽然限制这些参数只有非常弱的约束，仍然可以设置比目前可用的更严格的约束。
1998-10-24 astro-ph
Current Status and Perspectives of Cosmic Microwave Background Observations
对宇宙微波背景（CMB）辐射的测量为直接研究红移z ~1000的原始宇宙等离子体提供了一个独特的机会。温度和偏振涨落的角功率谱是强有力的观测目标，因为它们编码了基本宇宙学参数和早期宇宙物理学的信息。在COBE-DMR首次探测到CMB各向异性之后，进行了大量越来越雄心勃勃的气球和地面实验，探测角功率谱直到高多极。最近来自WMAP的数据在测量精确度方面迈出了新的重要一步。将于2007年发射的欧空局普朗克勘测者任务是专门用于CMB成像的第三代卫星。普朗克有望从温度各向异性中提取完整的宇宙学信息，并在CMB领域开辟新的前沿。
2003-10-03 astro-ph
Imaging the first light: experimental challenges and future perspectives in the observation of the Cosmic Microwave Background Anisotropy
宇宙微波背景辐射（CMB）的测量允许对红移为$z\sim$ 1100的最后散射面进行高精度观测。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。2003年期间，美国航天局WMAP卫星小组公布了COBE以来第一张改进的CMB全天空图，从而使人们对宇宙的起源和演变有了更深入的了解。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。在本文中，我们回顾了高精度CMB实验的挑战，并讨论了第二代和第三代空间任务，如WMAP和普朗克未来的前景。
2004-02-23 astro-ph
