Circular polarization of the cosmic microwave background from vector and tensor perturbations
原始线偏振辐射在双折射介质中传播时，经过法拉第转换，可以产生宇宙微波背景的圆偏振。最近的工作表明，从原始密度扰动的双折射的主要来源是各向异性的背景CMB。在这里，我们扩展以前的工作，允许额外的双折射，可能会出现原始矢量和张量扰动。我们推导出了感应圆偏振的功率谱公式，并将其应用于标准宇宙学。我们发现的根方差的诱导圆极化是$\sqrt{<V^2>}\sim 3\times 10^{-14}$标量扰动和$\sqrt{<V^2>}\sim 7\times 10^{-18} (r/0.06)$张量扰动与张量标量比$r$。
2019-02-04 astro-ph.CO
Cosmic Birefringence Fluctuations and Cosmic Microwave Background $B$-mode Polarization
最近，BICEP 2对宇宙微波背景（CMB）$B$模式偏振的测量表明，在度角尺度上存在原始引力波，推断出$r=0.2$的张量标量比和运行的标量谱指数。在这封{ \em Letter}中，我们证明了宇宙双折射涨落的存在可以引起CMB $B$模偏振，该偏振符合BICEP 2数据与$r<0.11$和没有标量谱指数的运行。因此，根据BICEP 2结果，排除许多具有小$r$的通货膨胀模型可能过于仓促。
2015-05-20 astro-ph.CO
Distinguishing Primordial Magnetic Fields from Inflationary Tensor Perturbations in the Cosmic Microwave Background
声称通过宇宙微波背景的B模式偏振探测到来自暴胀的宇宙学张量扰动需要区分其他可能的B模式源。其中一个潜在的混淆来源是原始磁场。对于足够低振幅的B模式信号，微波背景温度和偏振功率谱从幂律张量扰动和从幂律原生磁场是不可区分的。然而，我们表明，这样的磁场将引起一个小规模的法拉第旋转，这是检测使用四点统计类似于引力透镜的微波背景。法拉第旋转信号将区分磁场感应的B模式偏振信号与有效张量-标量比大于0.001的张量扰动，这在即将到来的偏振实验中是可检测的。
2022-05-11 astro-ph.CO
Efficient decomposition of cosmic microwave background polarization maps into pure E, pure B, and ambiguous components
从大得多的E分量中分离出宇宙微波背景（CMB）偏振图的B分量是CMB偏振测量的一个重要步骤。对于天空覆盖不完整的地图，这种分离必然会受到E或B模式的“模糊”模式的阻碍。我提出了一个有效的像素空间算法，以消除模糊模式和分离成“纯”E和B组件的地图。该方法适用于任意几何形状，不涉及生成这种模式的完整基础，并缩放地图边界上像素数量的立方体。
2011-03-15 astro-ph.CO
Testing statistical Isotropy in Cosmic Microwave Background Polarization maps
我们应用我们的对称性为基础的功率张量技术，以测试符合普朗克极化地图与统计各向同性。在很宽的角度尺度（l=40-150）范围内，我们的初步分析在前景清洁的全天空普朗克偏振图中检测到许多统计各向异性多极，即，指挥官和NILC。我们还研究了剩余前景的影响，可能仍然存在于银道面使用共同的UPB 77偏振掩模，以及单独的组件分离方法特定的偏振掩模。然而，一些统计各向异性模式仍然存在，虽然显着的NILC地图。我们进一步探讨了在选定的多极范围内的几个箱中跨多极的任何相干对准的数据。
2018-01-03 astro-ph.CO
Microwave Background Polarization as a Probe of Large-Angle Correlations
宇宙微波背景极化的两点关联函数提供了一个物理上独立的探测，在大角度尺度下宇宙微波背景温度各向异性的相关性令人惊讶的抑制。我们调查关联函数构造从Q和U斯托克斯参数和从E和B偏振分量。这些关联函数的主要贡献来自最后散射表面的局部物理效应或来自高红移时的再电离时期，因此，如果温度抑制是由于在大于给定尺度的宇宙学度规扰动中缺乏相关性造成的，那么所有这些都应该被抑制。我们评估的相关函数的标准$Λ$ CDM宇宙学所观察到的温度关联函数的约束，并计算统计特性的大角度尺度上的抑制。未来在大角度尺度上具有最小系统误差的全天空偏振图将提供强有力的测试，以检验所观测到的温度关联函数是统计上的侥幸，还是反映了标准宇宙学模型的根本缺陷。
2015-05-18 astro-ph.CO
Lensing reconstruction of cluster-mass cross-correlation with cosmic microwave background polarization
我们扩展了我们的极大似然法重建集群质量互相关从宇宙微波背景（CMB）温度各向异性和开发新的估计，利用六个不同的二次组合的CMB温度和极化场。我们的极大似然估计构造与delensed CMB温度和偏振场通过使用一个假设的模型的收敛场，他们可以迭代地应用到一组集群，接近透镜重建的最佳条件作为假设的初始模型是细化。使用平滑粒子流体动力学模拟，我们创建一个目录的现实集群可从目前的Sunyaev Zel 'dovich（SZ）的调查，我们证明了能力的极大似然估计重建集群质量互相关的大规模集群。iTT温度估计器提供的信噪比比iEB偏振估计器大3倍，除非用于测量偏振各向异性的检测器噪声被控制在3微K以下。
2010-05-23 astro-ph.CO
Constraints on the Polarization of the Anomalous Microwave Emission in the Perseus Molecular Complex from 7-year WMAP data
我们已经使用了7年威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）的数据，以更新的测量强度信号在英仙座分子复合体内的G159.6-18.5区域，并设置在该发射占主导地位的频率范围内的异常微波发射的偏振水平的限制。在23，33和41 GHz，我们得到的分数线性极化的上限分别为1.0，1.8和2.7%（95%的置信水平）。这些测量排除了大量基于由简单域组成的晶粒的磁偶极发射的模型（Draine & Lazarian 1999）作为异常发射的原因。当将我们的结果与11 GHz的COSMOSOMAS实验（Battistelli et al. 2006）获得的测量结果相结合时，我们发现在此频率范围内与电偶极子和共振弛豫理论（Lazarian & Draine 2000）的预测一致。
2010-11-04 astro-ph.CO
Rotation of the cosmic microwave background polarization from weak gravitational lensing
当宇宙微波背景（CMB）光子从末次散射面通过时空度规扰动时，偏振矢量可能绕其传播方向旋转。这种引力旋转与光子轨道的透镜偏转不同，并且是在光子轨道的透镜偏转之外发生的。这种旋转可以来源于线性矢量或张量度规扰动，并且与旋度偏转场完全相干。因此，对CMB偏振功率谱的透镜校正以及由于非标量扰动引起的温度-偏振互相关进行了修正。旋转不影响线性标量扰动的透镜效应，但当计算进行到高阶时需要包括在内。我们提出了完整的结果弱透镜的全天空CMB功率谱的一般线性度规扰动，同时考虑到偏转的光子轨迹和旋转的偏振。对于由引力波引起的透镜效应，我们证明了由旋转引起的B模在很大程度上抵消了由偏转的旋度分量引起的B模。
2014-01-30 astro-ph.CO
Physics of the cosmic microwave background anisotropy
对宇宙微波背景（CMB）的观测，特别是对它的频谱及其温度和偏振各向异性的观测，在现代宇宙学的发展和我们对极早期宇宙的认识中起着关键作用。我们回顾了宇宙微波背景的物理基础，以及原始温度和偏振各向异性是如何形成的。强调了区分竞争宇宙学模型的可能性。评述了CMB实验和实验技术的现状，重点是未来的观测，特别是在偏振方面。前景的排放，特别是偏振尘埃的物理，详细讨论，因为这一领域可能成为至关重要的测量的B模式的CMB偏振在以往任何时候都更高的灵敏度。
2015-01-18 astro-ph.CO
Real space lensing reconstruction using cosmic microwave background polarization
我们开发了一种方法，重建透镜场从透镜CMB温度和偏振图在真实空间中作为替代谐波空间估计目前使用的扩展现有的真实空间透镜估计温度偏振。真正的空间估计的优点是本地的性质，因此，他们配备了处理不均匀的天空覆盖，特别是银河切割和点源切除，发现在实验数据。我们描述了这些估计的一些性质和局限性，并在模拟的普朗克，AdvACT和CMB-S4噪声地图上进行测试。我们表明，大规模的透镜场的重建是准确的，和偏振重建改善那些从CMB温度图为未来的实验预期。高保真的透镜映射可以用未来的实验来重建，比如CMB-S4。
2017-09-07 astro-ph.CO
Approximate Likelihood Approaches for Detecting the Influence of Primordial Gravitational Waves in Cosmic Microwave Background Polarization
下一代宇宙微波背景（CMB）实验的主要目标之一是探测原初B模信号。第四阶段实验的计划正在进行中，预计仪器噪声小到足以使透镜效应和前景成为从偏振图估计张量标量比$r$的主要不确定性来源。这使得脱透镜成为未来CMB偏振科学的关键部分。在本文中，我们提出了一种估计张量标量比$r$从CMB偏振观测的似然方法，它结合了一个完整的规模的二次去透镜技术的易处理的似然方法的好处。该方法是一种像素空间，二次去透镜B模式的全阶似然分析，并且它基本上通过考虑所有阶透镜和像素空间异常来建立在二次去透镜器上。它的易处理性依赖于一个重要的分解的像素空间的偏振观测的协方差矩阵，它允许一个计算的完整的高斯近似似然配置文件，作为一个功能的$r$，在一个单一的似然评估相同的计算成本。
2017-08-31 astro-ph.CO
De-Rotation of the Cosmic Microwave Background Polarization: Full-Sky Formalism
已经提出了可能旋转宇宙微波背景（CMB）的线性偏振的机制，因为它从最后的散射表面传播。在最简单的场景中，旋转将在整个天空中是均匀的，但是旋转角度也可以在整个天空中变化。我们详细开发了一套完整的全天空二次估计的旋转的CMB偏振，可以从CMB的温度和偏振。我们推导出的方差，这些估计可以测量，并表明这些方差减少到简单的平天表达式在适当的限制。我们用数值计算方差。如果旋转角是作为随机场的一种实现而出现的，那么平天形式主义可能是合适的，而全天空形式主义则需要搜索在天空中缓慢变化的旋转以及旋转角的角功率谱在大角度处达到峰值的模型。
2009-07-07 astro-ph.CO
Testing cosmological models with large-scale power modulation using microwave background polarization observations
我们研究了大尺度宇宙微波背景（CMB）偏振的观测在多大程度上可以揭示令人困惑的大尺度功率调制的CMB各向异性地图。我们考虑一个唯象模型，其中所观察到的异常是由调制的大规模原始曲率扰动，并计算Fisher信息和误差预测未来的偏振数据，约束现有的CMB各向异性数据。由于相当一部分可用信息包含在与异常温度数据的相关性中，因此必须考虑这些约束。我们还提出了一个系统的方法来找到一组正常模式，最大限度地利用现有的信息，推广著名的Karhunen-Loeve变换考虑到温度数据的约束。覆盖天空的至少$\sim 60\%$的偏振图应当能够提供温度数据所支持的水平处的调制的$3σ$检测。由于温度-偏振相关性，这种数据集中的信息的显著部分被包含在最佳地封装信号的单模中。
2016-10-26 astro-ph.CO
Effects of helical magnetic fields on the cosmic microwave background
本文对随机螺旋磁场中的宇宙微波背景（CMB）的温度各向异性和极化进行了完整的数值计算，其中包括标量模、矢量模和张量模的贡献。数值计算磁场贡献的关联函数，包括高斯窗函数以有效地切断由于阻尼引起的磁场谱。除了宇称偶相关性之外，磁场的螺旋性质在E-和B-偏振模式（EB）之间以及在温度（T）和偏振B-模式（TB）之间诱导宇称奇相关性。
2011-12-20 astro-ph.CO
Simultaneous inference of isotropic and anisotropic polarization rotation angles for next-generation cosmic microwave background experiments
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
该研究针对下一代宇宙微波背景实验，建立综合模型，用贝叶斯分析同时推断各向同性和各向异性极化旋转角，可有效提取旋转效应，研究已知源影响，适合未来极化数据分析，或助于揭示轴子样粒子性质。
2026-07-21 astro-ph.CO
Improved Constraints on Cosmic Birefringence from the WMAP and Planck Cosmic Microwave Background Polarization Data
观测到的宇宙微波背景（CMB）光子的线偏振图样是空间坐标反演下物理学违反宇称对称性的一个灵敏的探针。一种新的宇称破坏相互作用可能使线偏振面旋转了一个角度$β$，因为CMB光子已经传播了130多亿年。这种效应被称为“宇宙双折射”。“在本文中，我们提出了新的测量宇宙双折射的联合分析偏振数据从两个空间任务，普朗克和WMAP。该数据集涵盖了从23到353 GHz的广泛频率范围。我们测量了$β= 0.342^{\circ\,+0.094^\circ}_{\phantom{\circ\,}-0.091^\circ}$（68% C.L.）对于几乎全天空的数据，其中不包括99.987% C. L.的$β=0$。这对应于$3.6σ$的统计学显著性。没有证据表明$β$具有频率依赖性。我们发现一个类似的结果，尽管有更大的不确定性，当从分析中删除银河平面。
2022-09-12 astro-ph.CO
Hints of tensions in the cosmic microwave background temperature and polarization quadrupoles
该研究指出宇宙微波背景温度与偏振四极矩之间存在2.3σ置信水平的不一致，温度四极矩偏低而偏振四极矩偏高，这一紧张关系对简单宇宙学模型修改具有稳健性，可能影响超视界物理理论，LiteBIRD卫星将有助于解决此问题。
2023-11-10 astro-ph.CO
Diffuse microwave emission of the interstellar medium : intensity and polarization
随着观测宇宙微波背景的实验越来越多，人们对前景银河辐射的详细性质的兴趣也越来越高。特别是，重点正在转向极化微波发射，目标是探测来自原始引力波和膨胀的信号。本文综述了银河系微波波段的偏振和非偏振辐射：自由-自由辐射、同步辐射、热尘埃辐射和反常辐射。
2009-05-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cross-correlation of the Polarizations of the 21-cm and Cosmic Microwave Backgrounds
本文研究再电离时期21厘米偏振与CMB偏振的互相关，利用解析模型和总角动量形式推导角功率谱，并通过噪声分析表明下一代21厘米与CMB任务协同可检验无再电离零假设，但无21厘米偏振零假设仍难以排除。
2021-10-04 astro-ph.CO
Simple foreground cleaning algorithm for detecting primordial B-mode polarization of the cosmic microwave background
我们重新考虑像素为基础的，“模板”极化前景去除方法的背景下，下一代，低噪声，低分辨率（0.5度FWHM）的空间实验测量宇宙学B模式偏振信号的宇宙微波背景（CMB）。该方法由威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）团队提出，并由Efstathiou等人进一步研究。我们需要至少3个频率通道：一个用于提取CMB信号，而另外两个用于估计偏振尘埃和同步辐射的空间分布。不使用外部模板映射。我们从由CMB、噪声（2 μ K arcmin）和前景模型组成的模拟天空图中提取张量标量比（r），并发现，即使对于最简单的60、100和240 GHz的3频配置，r中的残余偏差也小至Delta r~0.002。由于同步辐射光谱指数的空间变化，这种偏差主要是由残余同步辐射。使用fsky=0.5的扩展掩码，偏差进一步降低到<0.001。
2011-05-30 astro-ph.CO
Lensing power spectrum of the Cosmic Microwave Background with deep polarization experiments
通过迭代地去除透镜诱导的$B$模式，可以用深极化测量精确地重建宇宙微波背景透镜势。我们介绍了一个透镜谱估计和它的可能性，这样的最佳迭代重建。我们的建模与基于二次估计（QE）的透镜重建的最新似然相似。特别是，我们概括了$N_L^{(0)}$和$N_L^{(1)}$透镜偏差，并设计了一个实现依赖的频谱debiaser，使此估计强大的数据建模中的不确定性。我们展示了无偏恢复的宇宙学使用基于地图的重建，专注于透镜的宇宙学约束和中微子质量测量结合CMB光谱和声振荡数据。我们发现这个谱估计器本质上是最优的，并且具有对角协方差矩阵。对于CMB-S4调查，与QE相比，这种可能性可以在广泛的尺度上使对透镜振幅的约束加倍，同时保持数值成本受控并对误差具有鲁棒性。
2022-04-13 astro-ph.CO
Boltzmann hierarchy for the cosmic microwave background at second order including photon polarization
非高斯性和B模式偏振是宇宙微波背景特别有趣的特征，因为--至少在宇宙学的标准模型中--它们在宇宙学扰动理论中的唯一一阶源是原始的，可能是在膨胀过程中产生的。如果原始源是小的，那么问题是从最初的高斯和标量扰动在二阶中诱导的非高斯性和B模式背景有多大。本文在包含完整偏振信息的宇宙学扰动理论中，导出了微波背景光子相空间二阶分布的Boltzmann族，为进一步的数值研究提供了基础。顺便说一下，我们注意到，二阶碰撞项包含新的B模式偏振源，并且在紧耦合极限下没有偏振持续存在。
2010-03-09 astro-ph.CO gr-qc
Robust Likelihoods for Inflationary Gravitational Waves from Maps of Cosmic Microwave Background Polarization
宇宙微波背景（CMB）的B模偏振为研究暴胀引力波的张量扰动提供了一个独特的窗口。测量效应使最大角度尺度上的功率谱的估计和描述复杂化。像素空间似然产生参数分布，而没有功率谱作为中间步骤，但它没有功率谱方法可用的大量测试。原始B模式的检测必须严格拒绝和排除污染。许多形式的污染在不同时期、频率、调查或其他数据处理子集之间变化或不相关。子集映射差的互功率和功率谱提供了拒绝和隔离多余方差的方法。我们开发了类似的联合像素空间的可能性。未在可能性中建模的污染会产生参数依赖性偏倚，并使差异图的解释复杂化。我们描述了一个空测试，一致的权重的差异图。多余的方差应该在协方差中显式建模，或者通过重新处理数据来去除。
2016-09-15 astro-ph.CO
Dipole Modulation of Cosmic Microwave Background Temperature and Polarization
提出了一个宇宙微波背景辐射（CMBR）极化场的偶极调制模型。我们表明，该模型导致l和l+1多极子之间的相关性，正是在温度的情况下。我们得到的TE，EE和BB相关的情况下的结果。一个各向异性或不均匀的原始功率谱模型，导致这种相关性的温度场也预测类似的相关性CMBR极化。我们分析了CMBR的温度和极化数据，以提取这些相关的信号之间的l和l+1多极。我们的结果的情况下，温度使用最新的普朗克数据同意与先前的分析所获得的。详细研究偏振数据中的相关性目前是不可能的。因此，我们仅限于对此案进行初步调查。
2017-10-29 astro-ph.CO hep-ph
The V-mode polarization of the Cosmic Microwave Background
本文讨论了弱磁化等离子体中宇宙微波背景的V模偏振。在绝热初始条件下，计算了Einstein-Boltzmann体系的VV和VT角功率谱。取决于频率信道和磁场强度，圆偏振的VT功率谱甚至可以比源于初级各向异性的透镜效应的假定B模式偏振大七个数量级。旨在直接探测宇宙微波背景的V模式偏振的具体方案可以为审查前去耦物理学提供一种新的观测工具。
2010-01-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Simulation of the analysis of interferometric microwave background polarization data
我们提出的结果，从一个端到端的模拟管道干涉观测的宇宙微波背景偏振。我们使用最大似然和吉布斯抽样技术来估计功率谱。此外，我们使用吉布斯采样的图像重建从干涉的Vibrium。结果指示了各种系统误差（例如，指向误差、增益误差、波束形状误差、交叉偏振）必须被控制，以便成功地检测和表征原始B模式以及其他科学目标。此外，我们表明，吉布斯采样是一种有效的方法，在其他天体物理背景下的干涉数据的图像重建。
2014-07-11 astro-ph.CO astro-ph.IM
New constraints on the Polarization of Anomalous Microwave Emission in nearby molecular clouds
异常微波辐射（AME）以前曾在两个著名的分子云中进行过研究，并被认为是由于小的旋转尘埃颗粒的电偶极辐射。测量这种辐射的偏振特性对于未来宇宙微波背景实验中的成分分离和尘埃模型的约束都是非常重要的。我们用{ \it WMAP} 7年资料搜索了与$ρ$蛇夫座和英仙座分子云有关的线偏振射电辐射。我们发现在直径为$2^{\circ}$的孔径内没有明显的偏振。$ρ$蛇夫座云中旋转尘埃的分数极化上限在K-、Ka-和Q-波段分别为1.7%、1.6%和2.6%（95%置信水平）。在英仙座云，我们推导出的上限为1.4%，1.9%和4.7%，在K-，Ka-和Q-波段，分别;这些是相似的发现由López-Caraballo等人。如果AME在银河系高纬度地区有一个类似的低水平的偏振，这将简化组件分离CMB偏振测量。我们还可以排除单畴磁偶极子辐射作为20-40 GHz的主要发射机制。偏振水平与旋转尘埃模型一致。
2011-08-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Crab Nebula as a Calibrator for wide-beam Cosmic Microwave Background polarization surveys
我们分析了偏振漫发射在宽光束毫米波偏振仪校准中的作用，当使用蟹状星云作为偏振亮度和偏振角的参考源时。我们表明，CMB偏振实验的目的是检测B-模式的情况下，张量标量比$r \sim 0.001$，宽（直径几度），精确（$σ_Q$，$σ_U$ $\sim$ 20 $μ$ $K_{CMB}$ arcmin），高角分辨率（$< \mathrm{FWHM}$）的参考地图需要适当地考虑到扩散偏振发射的影响，并避免显着的偏差校准。
2021-06-09 astro-ph.CO astro-ph.IM
B-Machine Polarimeter: A Telescope to Measure the Polarization of the Cosmic Microwave Background
B机器望远镜是几年来开发、建造、表征和观测的结晶。该望远镜是一个偏离标准偏振斩波相关接收器的半波片技术。典型的偏振计使用相关接收器来斩波偏振信号，以克服HEMT放大器中固有的$1/f$噪声。B-Machine使用室温半波片技术在偏振态之间斩波并测量CMB的偏振特征。该望远镜的解调$1/f$膝关节为5 mHz，平均灵敏度为1.6 $\mathrm{mK}\sqrt{\mathrm{s}}$。本文件探讨了B机的构造、表征、天文源观测和数据集分析。初步的功率谱和天空图与大的天空覆盖的第一年的数据集。
2013-11-08 astro-ph.CO astro-ph.IM
Cosmic Ray contribution to the WMAP polarization data on the Cosmic Microwave Background
我们已经更新了我们的分析，9年的WMAP数据使用收集的偏振图寻找额外的证据存在一个有限的“宇宙射线前景”的CMB。我们特别关注了银河系高纬度地区，最近BICEP 2的发现就是在那里报道的。在我们早期的论文中提出的与观测到的伽马射线通量相关的检验方法并应用于偏振数据表明，即使在银河系的高海拔地区，仍能观测到与宇宙射线相关的前景，关于引力波的结论尚不可靠。理论上认为，宇宙微波背景辐射偏振特性（偏振矢量和偏振角）的精细结构中包含着暴胀引力波的重要信息，考虑到前景效应的干扰，有必要进一步检验从宇宙微波背景辐射图研究中得到的结论。
2015-07-24 astro-ph.CO astro-ph.HE
Predictions of Cosmic Microwave Background Foregrounds Dust Polarization Using Velocity Gradients
对宇宙微波背景波动的观测提供了有关宇宙中原始不均匀性的信息。然而，暴胀引力波的B模偏振被星际磁场排列的尘埃产生的银河前景偏振辐射所污染。为了追踪磁场，我们使用速度梯度技术，该技术采用了对磁流体力学湍流运动性质的现代理解。本文将矢量几何变换与主成分分析相结合，提高了磁场跟踪的精度。我们应用VGT-PCA的高分辨率中性氢数据从GALFA-HI调查预测尘埃的偏振。我们报告说，尘埃极化的预测方向提供了良好的对应关系与普朗克353 GHz，两个AM=0.79之间的对齐措施。结果表明，我们的结果与普朗克极化的磁场跟踪统计一致。结果表明，沙尘暴的发射效率在整个天空中的变化很小。利用我们的预测偏振图，我们计算了E和B模式的比率，并显示BB/EE=0.53，这与普朗克偏振的结果相似。
2019-12-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Neutral hydrogen structures trace dust polarization angle: Implications for cosmic microwave background foregrounds
使用高分辨率的数据从银河阿雷西博L波段馈电阵列HI（GALFA-HI）调查，我们表明，在银河中性氢（HI）的线性结构与普朗克353 GHz极化尘埃发射暗示的磁场方向。中性星际介质的结构与磁场的耦合比以前所知的更紧密。在银河系高纬度地区，普朗克数据以噪音为主，HI数据对银河系磁场方向提供了独立的约束，从而对局部尘埃极化角提供了独立的约束。我们检测到强互相关性的模板地图构建的尘埃强度的估计结合HI衍生的角度，星光偏振角，或普朗克353 GHz的角度。因此，HI数据提供了一个新的工具，在宇宙微波背景，这是目前受到尘埃前景污染的限制，在寻找暴胀引力波B模式偏振。
2015-11-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Circular polarization of the cosmic microwave background induced by the optical Magnus effect on gravitational lensing
Department of Physics, Institute of Science Tokyo（东京科学大学物理系）
本文研究了引力透镜中光学马格努斯效应如何导致宇宙微波背景的圆偏振现象，提出了一种新的产生CMB圆偏振的基本机制。
2026-05-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Maximum Likelihood Foreground Cleaning for Cosmic Microwave Background Polarimeters in the Presence of Systematic Effects
我们扩展了一般的极大似然前景估计宇宙微波背景极化数据，包括估计仪器系统的影响。我们专注于两个特殊的影响：频带测量的不确定性，和仪器引起的频率相关的偏振旋转。我们评估的偏见引起的估计的$B$模式的偏振信号，这两个系统的影响存在的仪器噪声和不确定性的偏振和光谱指数的银河尘埃。在频带和偏振角校准测量的不确定性之间的退化，并在尘埃光谱指数和偏振增加的不确定性提取CMB $B$模式的功率，并可能会引起一个有偏见的估计。我们提供了一个定量评估的潜在偏见和增加的不确定性，在一个例子的实验配置。例如，我们发现，与10\%的极化尘埃，张量标量比的$r=0.05$，和仪器配置的EBEX气球有效载荷，估计CMB $B$模式功率谱恢复无偏差时，频带测量有5%的不确定性或更少，和偏振角校准有一个不确定性高达4 $^{\circ}$。
2016-01-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
Litmus Test for Cosmic Hemispherical Asymmetry in the Cosmic Microwave Background B-mode polarization
最近对宇宙微波背景（CMB）温度场的测量为构成当代宇宙学基本原则的统计各向同性（SI）的破坏提供了诱人的证据。CMB空间任务、WMAP和Planck观测到了大角度尺度下SI温度场的$7\%$偏离。然而，由于在低多极时的宇宙方差更高，预计这一测量的意义不会从未来的任何CMB温度测量中得到改善。我们表明，弱透镜的CMB由于标量扰动产生相应的SI违反$B$模式的CMB偏振在较小的角度尺度。这种现象的可测量性取决于功率不对称存在的尺度（$l$范围）。仅限于温度场中的$l<64$的功率不对称性不会导致从该新窗口的任何显著的可观察效果。然而，这种效应可以对标量扇区中存在的半球不对称尺度的空间范围施加独立的限制。
2016-06-02 astro-ph.CO gr-qc
Design of Dual-Polarization Horn-Coupled Kinetic Inductance Detectors for Cosmic Microwave Background Polarimetry
绘制宇宙微波背景的偏振图，正在产生关于宇宙起源、宇宙再电离和宇宙结构增长的令人兴奋的数据。千像素阵列代表了目前的技术水平，但需要在探测器技术方面取得进展，以实现未来测量所需的更大探测器阵列。在这里，我们提出了一种设计单波段双极化动力学电感检测器（KID）在20%的带宽集中在145，220和280 GHz。检测和读出系统几乎与最近由一些作者建造和测试的成功的光子噪声限制的铝集总元件KID相同。制作大型焦平面阵列的馈电喇叭和四分之一波长backshorts只需要传统的精密加工。由于探测器和读出线仅由SOI晶片上的单个图案化铝层组成，因此可以在商业上或在标准的大学洁净室中构建探测器阵列。
2015-03-16 astro-ph.CO astro-ph.IM
Silicon-Based Antenna-Coupled Polarization-Sensitive Millimeter-Wave Bolometer Arrays for Cosmic Microwave Background Instruments
我们描述了利用单晶硅作为电介质衬底材料的喇叭天线耦合偏振敏感探测器阵列。单晶硅具有低损耗角正切和可重复的介电常数，这些特性对于实现高效和均匀的超导微波电路至关重要。这种材料的另一个优点是它的比热低。在探测器像素中，两个过渡边缘传感器（TES）测辐射热计通过对称平面正交模换能器（OMT）天线耦合到带内辐射。每个正交线性极化耦合到单独的超导微带传输线电路。采用片上滤波来抑制从铌超导体的上频带边缘到间隙频率的带外辐射，并灵活地定义每个TES的带宽以满足应用的要求。微波电路兼容多色操作。金属化硅片用于限定波导探针的背短路。这种微加工结构也用于减轻带外辐射到微波电路的耦合。在40 GHz时，探测器的测量效率为90%。在本文中，我们描述了90 GHz的探测器阵列，将使用宇宙学大角尺度测量（CLASS）地面望远镜的发展。
2016-08-30 astro-ph.CO astro-ph.IM
Spectral distortions in the cosmic microwave background polarization
本文计算了在星系际冷电子与宇宙微波背景（CMB）的康普顿相互作用中，由非线性效应引起的CMB偏振的光谱畸变。该信号是$y$型的，并且由再电离时代产生的贡献主导。我们强调，它是不是阴影的热SZ效应，没有等效的偏振。我们分解成$E$ -和$B$ -模式的角度依赖性，我们计算相应的功率谱，无论是准确的，并使用合适的Limber近似，允许一个更简单的数值计算。我们发现$B$模与$E$模具有相同的数量级.两个光谱都相对平坦，峰值在$\ell=280$附近，它们的总振幅与再电离的光学深度直接相关。此外，我们发现这种效应是一个数量级大于非线性动力学的Sunyaev-Zel'dovich效应在星系团。最后，我们讨论了如何提高我们的信号的可探测性，通过交叉相关它与其他数量来源的星系际电子流。
2014-03-21 astro-ph.CO gr-qc
CMB Shadows: The Effect of Interstellar Extinction on Cosmic Microwave Background Polarization and Temperature Anisotropy
我们评估的宇宙微波背景（CMB）和前景组件之间的组件分离的准确性的下降所造成的忽视的吸收的CMB的宇宙微波背景的银河系星际物质。由于尘埃成分，由CMB阴影引起的温度各向异性的幅度约为1 uK。该值与即将进行的CMB实验中探测非高斯性研究所需的噪声水平相当。此外，由尘埃引起的CMB阴影所引起的偏振幅度与原始引力波所留下的CMB B模式偏振的RMS值相当或更大。我们表明，应用单幂律模型作为观测到的多频数据的尘埃光谱引入系统误差，这是可比的或大于所需的噪声水平即将CMB B模式偏振实验。从亚毫米波段数据中推导出尘埃发射的本征谱，将系统误差降低到所需的噪声水平以下。然而，这种方法要求粉尘温度测量的精度优于百分之几。我们的结论是，在未来的CMB任务中，必须考虑由于灰尘的CMB阴影，以实现其目标灵敏度。我们的结果对于探测张量标量比为r=10^{-3}的原始CMB B模偏振具有重要意义。
2020-05-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Full-sky Models of Galactic Microwave Emission and Polarization at Sub-arcminute Scales for the Python Sky Model
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；University of California at Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Stanford University（斯坦福大学）；CNRS-UCB International Research Laboratory（法国国家科学研究中心-加州大学国际研究实验室）；Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；International School for Advanced Studies (SISSA)（高级研究国际学校）；Institute for Fundamental Physics of the Universe (IFPU)（宇宙基础物理研究所）；Princeton University（普林斯顿大学）；University of Minnesota（明尼苏达大学）；University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）；University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
本文提出了一种基于极化分数张量框架的银河微波辐射模型，用于改进PySM软件，以更准确地模拟亚弧分尺度的银河前景辐射特性。
2025-12-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
New Constraints on Cosmic Polarization Rotation from B-Mode Polarization in Cosmic Microwave Background
STPpol、POLARBEAR和BICEP 2最近在几十平方度的不同天空区域测量了宇宙微波背景（CMB）B模偏振，并获得了多极范围20-3000的BB功率谱，探测了由于引力透镜和暴胀引力波引起的分量。我们共同分析这三个实验的结果，并提出修改的光谱分析，包括在模型中，除了引力透镜和暴胀引力波组件，也引起的宇宙极化旋转（CPR）的影响，如果它存在于目前的上限。虽然原则上我们的分析也会导致对CPR的新约束，但实际上这些约束只能在其波动<δα^2>上给出，因为对其平均角的约束被当前CMB偏振实验所应用的去旋转所抑制，以便应对偏振角的不充分校准。来自所有三个实验的组合数据拟合（具有29% CPR-SPTpol相关性，取决于理论模型）给出约束<δα^2>^1/2 < 27.3 mrad（1.56°），其中r = 0.194 \pm 0.033。这些结果表明，目前的数据与没有CPR检测一致，并且对CPR波动的约束约为1.5°。这种约束宇宙偏振旋转的方法是新的，是对以前使用射电星系的射电和光学/紫外偏振以及CMB E模式偏振的测试的补充，并为SPTpol，POLARBEAR和BICEP 2观测到的天空区域增加了新的约束。
2014-07-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Circular Polarization in the Cosmic Microwave Background
圆（“V模式”）偏振预期在CMB中消失，因为它在汤姆逊散射中不产生。然而，考虑到传统的CMB各向异性是通过早期宇宙机制（如暴胀或弹跳场景）产生的，圆偏振可能最初产生并存活到最后散射的表面。我们对此进行了详细的研究，并找到了一个大类的暴胀模型，产生一个几乎规模不变的标量V模式各向异性谱。我们研究了通过玻尔兹曼层次的膨胀生产和随后的演变，并表明，在CMB中存在的V-模式偏振被抑制的因素，至少$10^{10^{20}}$相对于原始的$V$，与预期的可忽略不计的V-模式偏振从通货膨胀。我们考虑了其他的可能性来源$V$ primordially，如V-模式极化引起的圆极化原始引力波，或生产$V$后，通过新的相互作用在重组。
2019-10-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A circular polarimeter for the Cosmic Microwave Background
观测上并不排除宇宙微波背景的原始圆偏振度。如果等离子体在光子退耦之前被磁化，那么原始二向色性的假设可以被定量地证伪，因为初始的V模偏振影响温度涨落的演化以及线性偏振的方程。温度和偏振角功率谱的观测值被用来推断原始V模式的振幅和光谱斜率上的约束。在光子去耦之前，磁场起到偏振计的作用，因为它们通过将V模式功率谱耦合到剩余的亮度扰动来揭示圆二色性。相反，对于范围在4度和10度之间的角标度，圆偏振幅度和磁场强度的联合边界表明，在0.01 mK范围内对V模式功率谱的直接限制可以直接排除10-100 nG范围内的预去耦磁场。为了本发明的目的，信号的频率依赖性位于GHz范围内。
2010-03-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
