Full-sky Cosmic Microwave Background Foreground Cleaning Using Machine Learning
为了从毫米和亚毫米天空的观测中提取宇宙学信息，必须首先去除前景成分以产生对宇宙微波背景（CMB）的估计。我们开发了一种机器学习方法，用于毫米和亚毫米天空的全天空温度图。我们构建了一个贝叶斯球形卷积神经网络架构，以生成一个模型，该模型可以捕获前景的光谱和形态学方面。此外，该模型输出每像素的误差估计，其中包括统计和模型的不确定性。然后使用模拟训练该模型，该模拟结合了普朗克卫星发射时可用的这些前景组件的知识。在模拟的地图上，在用预测的标准误差$>50μ$ K掩蔽地图像素之后，在整个天空上用平均绝对差$<4μ$ K恢复CMB;角功率谱也被精确地恢复。一旦通过模拟验证，该模型被应用于普朗克温度观测，从70 GHz到857 GHz的通道，以产生一个前景清洁的CMB地图，在一个Healpix地图分辨率为NSIDE=512。此外，我们证明了该技术的实用性，以评估如何以及不同的模拟相匹配的意见，特别是在热尘埃的建模。
2020-11-06 astro-ph.CO
Cosmic microwave background constraints on the tensor-to-scalar ratio
现代宇宙微波背景辐射（CMB）任务的主要目标之一是精确测量张量标量比$r$以约束暴胀模型。由于忽略了再电离历史$X_{e}(z)$，通常通过假设瞬时再电离$X_{e}(z)$来进行该分析，然而，这可能会使$r$的最佳拟合值产生偏差。此外，由于切空测量中B模式和E模式偏振的强烈混合，将天空覆盖分数$f_{sky}$乘以全天空似然性将不会给出令人满意的结果。在这项工作中，我们预测的约束$r$的普朗克任务考虑到一般的再电离方案和切天效应。我们的研究结果表明，通过应用N点插值分析的再电离历史，瞬时再电离的假设所引起的偏差被删除和$r$的值被限制在$5\%$误差水平，如果真值的$r$是大于约0.1。
2014-06-02 astro-ph.CO
MillimeterDL: Deep Learning Simulations of the Microwave Sky
我们展示了500个高分辨率的全天空毫米波深度学习（DL）模拟，其中包括带透镜的CMB地图和相关的前景组件。我们发现，这些MillimeterDL模拟可以再现与输入训练模拟相匹配的广泛的非高斯汇总统计，同时仅被优化以匹配功率谱。我们在这项工作中开发的程序能够从单个昂贵的全天空模拟中批量生产独立的全天空实现，而通常后者无法提供足够的训练数据。我们还规避了高分辨率DL模拟的一个常见限制，即通常由于内存或GPU问题，它们被限制在小的天空区域;我们通过开发一个“拼接”程序来实现这一点，该程序可以忠实地恢复全天空地图的高阶统计数据，而不会出现不连续或重复的特征。此外，由于我们的网络将全天透镜会聚图作为输入，因此原则上可以从任何大尺度结构（LSS）模拟中获取全天透镜会聚图，并在毫米波长处生成相应的透镜CMB和相关前景分量;这在当前将CMB和LSS调查结果相结合的时代特别有用，这需要一组通用的模拟。
2021-10-12 astro-ph.CO
Nearly Full-Sky Low-Multipole Cosmic Microwave Temperature Anisotropy: I. Foreground Cleaned Maps
The William H. Miller III Department of Physics and Astronomy, Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学物理与天文学系）
利用多频模板图组合，仅掩蔽1%像素，生成近全天CMB温度图，推荐用于低多极（ℓ<30）研究。
2026-07-02 astro-ph.CO
Missing Power vs low-l Alignments in the Cosmic Microwave Background: No Correlation in the Standard Cosmological Model
在大角度尺度上（大于60度），由威尔金森微波各向异性探测器（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe）在银河系平面外测量的宇宙微波背景（CMB）温度的两点角关联函数，显示出比标准暴胀宇宙学模型所预期的要低得多的大角度相关。此外，当从整个宇宙微波背景辐射的天空中导出时，两个最低的宇宙学上有趣的多极子，四极（l=2）和八极（l=3），出乎意料地彼此对齐。使用随机生成的全天空和切天空地图，我们调查这些异常是否在统计上显着的水平相关。我们最终证明，假设高斯随机和统计各向同性的CMB各向异性，有没有统计上的显着相关性的大角度尺度上的CMB和对齐的l=2和l=3多极的失踪的权力。因此，在这种缺乏大角度相关性和低多极子排列的情况下测量天空的机会被量化为低于10^{-6}。
2010-04-21 astro-ph.CO
Sky maps without anisotropies in the cosmic microwave background are a better fit to WMAP's uncalibrated time ordered data than the official sky maps
对WMAP未校准的时间顺序数据（TOD）进行重新分析的目的有两个。第一项是重新评估在正式的WMAP宇宙微波背景（CMB）天空图中探测各向异性的可靠性。第二个是评估拟议标准在避免探测感兴趣信号时出现系统误差方面的性能。该标准是通过检验零假设，即未校准的TOD是一致的，没有各向异性时，WMAP的每小时校准参数允许变化。对于所有20个WMAP通道，没有各向异性的天空图比官方分析更适合TOD。最近发射的普朗克卫星应该有助于解决这个令人困惑的结果。
2009-09-02 astro-ph.CO physics.gen-ph
Differences at low l in Planck's first light sky map of the cosmic microwave background from WMAP's and COBE's
最近从普朗克卫星上发布的第一张宇宙微波背景（CMB）光天图为与WMAP和COBE天图及其重建算法进行比较提供了初步机会。普朗克和WMAP的各向异性之间的匹配精度低于几度的大小，这对应于具有高l的球谐函数，提供了在低l下各向异性之间的差异是相当大的信心。如果把普朗克第一亮天图作为金标准，结果似乎表明WMAP图的低l分量和COBE图的相当一部分具有类似的重建伪影。由于普朗克的第一张亮天图只覆盖了大约10%的天空，因此从这种比较中得出的任何结论都是推测性的，但值得进一步研究。
2009-12-01 astro-ph.CO physics.gen-ph
Microwave Background Correlations from Dipole Anisotropy Modulation
宇宙微波背景温度的全天空图显示，两半天空之间的波动功率有7%的不对称性。这种不对称性的一个常见的现象学模型是统计各向同性波动的整体偶极调制，它产生特定的非对角多极系数之间的相关性。我们计算这些相关性，并构造相应的偶极子调制的幅度和方向的估计。将这些估计应用于普朗克和WMAP数据的各种切割天空温度图，显示了与偶极子调制的一致性，不同于2.5 $σ$的零信号，其幅度和方向与先前基于温度波动功率的拟合一致。该信号是尺度相关的，在大于2度的角度尺度上具有统计学显著的幅度。未来对微波背景极化和引力透镜的测量可以增加信号的重要性。如果这个信号在各向同性宇宙中不是统计上的偶然，那么它需要超越宇宙学标准模型的新物理学。
2015-06-14 astro-ph.CO
Nearly Full-Sky Low-Multipole Cosmic Microwave Background Temperature Anisotropy: III. CMB Temperature Anomalies
The William H. Miller III Department of Physics and Astronomy, Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
利用改进的银河前景去除方法，从WMAP和Planck数据中构建仅遮蔽1%天空的CMB温度图，重新评估五种常见CMB异常，发现更大天空覆盖降低了两种异常的显著性。
2026-07-02 astro-ph.CO
Zonal Modes of Cosmic Microwave Background Temperature Maps
宇宙微波背景温度起伏的全天图通常用球谐分解来表示，球谐分解涉及的模用它们的阶数l和阶数m（其中-l < m < +l）来标记。纬向模（即m = 0的模）特别令人感兴趣，因为它们只随银河纬度变化;因此，它们中的任何异常行为都可能是错误的前景减法的指示。我们进行了一个简单的统计分析的模式与低l来自通过不同的清洁程序从威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）的天空图，并表明纬向模式提供了一个有用的诊断可能的系统。
2010-04-12 astro-ph.CO
Explaining Neural Networks on the Sky: Machine Learning Interpretability for Cosmic Microwave Background Maps
Instituto de Física Teórica UAM-CSIC（马德里自治大学-西班牙国家科研中心理论物理研究所）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿大学莱顿天文台）
本文提出利用神经网络直接处理模拟的宇宙微波背景图进行宇宙学模型选择，通过保留空间信息识别超出标准ΛCDM模型的原始特征。
2026-08-12 astro-ph.CO
From top-hat masking to smooth transitions: P-filter and its application to polarized microwave sky maps
在CMB科学中，去除污染天空区域的最简单想法是将天空地图乘以一个遮罩，该遮罩在污染区域为0，在其他地方为1，这也称为顶帽遮罩。尽管其易于使用，但已知这种顶帽式遮蔽遭受各种泄漏问题。因此，我们想将顶帽屏蔽扩展到一系列称为P-过滤器的半解析函数。最重要的是，P-滤波器可以无缝地实现CMB科学中掩蔽的核心思想，同时保证直到一阶导数的连续性。P滤波器可以显著减少许多泄漏问题，而无需额外的成本，包括低通、高通和带通滤波引起的泄漏，以及E-to-E、B-to-B、B-to-E和E-to-B泄漏。P-滤波器的工作原理通过使用WMAP和普朗克偏振天空图来说明。通过与相应的WMAP/Planck掩模的比较，我们表明P-滤波器的性能要优于顶帽掩模，同时，有可能取代CMB科学中的掩模的主要思想。与掩模变迹相比，P滤波器是“向外”的，倾向于正确使用标记为0的区域;而变迹是“向内”的，总是在标记为1的区域中杀死更多的信号。
2019-04-08 astro-ph.CO
Impact of reionization history on constraining primordial gravitational waves in future all-sky cosmic microwave background experiments
本文研究了再电离历史不确定性对全天CMB偏振实验限制原初引力波的影响，发现利用大尺度E模功率谱可排除导致偏差的再电离场景，从而确保PGW限制的稳健性。
2024-12-25 astro-ph.CO
The y-sky: diffuse spectral distortions of the cosmic microwave background
辐射的能量密度的非线性演化示出诱导的宇宙微波背景在重组和再电离时代的光谱失真。这种畸变与非相对论热电子对光子的再散射所产生的热Sunyaev-Zeldovich效应具有相同的光谱特征，其幅度由康普顿y参数量化。在宇宙学扰动的非线性演化过程中，模式耦合将产生一个弥漫的y型天空，并将其归因于星系团的点源贡献。从二阶玻尔兹曼方程出发，导出了描述y场演化的方程和控制其角多极子的方程组。这些方程，然后积分数值，以获得第一个预测的漫射y-天空的功率谱。它被发现是宇宙再电离历史的一个显着的示踪剂。
2011-08-23 astro-ph.CO gr-qc
The microwave sky after one year of Planck operations
2009年5月14日发射的欧空局普朗克卫星是第三代太空任务，致力于测量宇宙中的第一束光宇宙微波背景（CMB）。普朗克望远镜在30至857千兆赫的9个频段观测全天空，其设计目的是以前所未有的灵敏度、角分辨率和系统效应控制的组合来测量CMB各向异性。在本报告中，我们总结了普朗克仪器的性能，并讨论了在银河系和河外天体物理学领域运行一年后获得的主要科学成果。
2011-10-10 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Full-sky Models of Galactic Microwave Emission and Polarization at Sub-arcminute Scales for the Python Sky Model
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
Large-Angle Correlations in the Cosmic Microwave Background
Copi et al（2009）最近提出，CMB温度场缺乏大的角相关性，这为标准的、统计各向同性的、暴胀的λ CDM宇宙学提供了强有力的证据。我们比较各种估计的温度关联函数，显示他们如何依赖于统计各向同性的假设，以及他们如何执行WMAP 5年ILC地图，并没有天空切割。我们表明，低多极谐波，确定温度关联函数的大规模功能，可以准确地重建，独立于任何假设有关的统计各向同性，从数据以外的天空削减。由重建结果计算的温度关联函数与由全天空计算的温度关联函数符合得很好。贝叶斯分析的大规模的相关性表明，数据不能排除标准的LambdaCDM模型。我们讨论了我们的结论和Copi等人之间的差异。
2009-11-28 astro-ph.CO
Improved Dark Energy Detection through the Polarization-assisted WMAP-NVSS ISW Correlation
积分萨克斯-沃尔夫（ISW）效应可以通过互相关的宇宙微波背景（CMB）的天空和当地的物质分布的示踪剂来估计。在宇宙时间的晚期，暗能量引起的引力势衰变产生了大角度尺度上的互相关信号。占主导地位的噪声是来自暴胀时期的固有CMB各向异性。在这封信中，我们使用CMB偏振来降低这种固有噪声。利用威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）观测的微波天空数据与美国国家天文台（NRAO）VLA巡天（NVSS）编制的射电源表进行交叉相关，研究了噪声抑制的效果。我们发现，误差条减少了约5- 12%，提高了统计能力。
2010-10-04 astro-ph.CO
Galactic Plane image sharpness as a check on cosmic microwave background mapmaking
威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）观测到的宇宙微波背景（CMB）星图的四极信号，在统计上代表了可观测宇宙中最大的未坍缩不均匀性。在WMAP观测的时间顺序数据（TOD）中，航天器姿态的时间戳和观测数据记录之间的恒定时间偏移为-25.6毫秒，这被怀疑意味着以前推导的全天空CMB图是错误的，四极杆在很大程度上是人为的。明亮天体在银道面的最佳聚焦在显示校准的TOD在制图步骤中没有发生错误方面起着关键作用。相反，当未校准的TOD被校准时，误差具有影响。基于错误校准的WMAP地图对高纬度四极杆的估计被高估了约15- 60%。
2010-08-06 astro-ph.CO
Full-sky beam convolution for cosmic microwave background applications
我们介绍了一个公开的全天空波束卷积代码库，旨在告知未来的宇宙微波背景（CMB）仪器的设计，并帮助当前的实验探测潜在的系统效应。该代码可用于评估光学系统学对现实实验数据简化所有阶段的影响，包括功率谱估计之外的分析，方法是生成信号时间线，可作为完整分析管道的输入。本文讨论了Python代码的设计和数学框架，以及一些简单的基准测试结果。我们提出了一个简单的双透镜折射望远镜的设计，并使用它与代码一起模拟一年的数据集，400个探测器扫描卫星仪器上的天空。模拟结果确定了一些子领先的光学非理想性，并表现出显着的B-模式残差所造成的扩展旁瓣是敏感的偏振辐射从银河系。对于所提出的设计和卫星扫描策略，我们表明，一个完整的物理光学光束模型产生的B模式系统，显着不同于简单的椭圆高斯模型。代码可在https://github.com/adrijd/beamconv上获得
2018-09-13 astro-ph.CO astro-ph.IM
The effect of aberration on partial-sky measurements of the cosmic microwave background temperature power spectrum
我们相对于宇宙微波背景（CMB）静止坐标系的运动使光线偏转，产生L-> L（1 + beta）的位移，其中beta = 0.00123是我们在测量CMB波动时的速度（以光速为单位）。在这里，我们提出了一种新的谐波空间的方法，这种CMB像差，使我们能够改善以前的工作（i）去更高阶的β，从而延长了有效性的分析，以测量L> 1/β~800;和（ii）处理窗口函数和像素化的影响，在一个更准确和计算效率更高的方式。我们精确地计算了从部分天空推断的功率谱中的系统偏差的大小，并表明像差使多极矩移动Δ L/L~beta <cos（θ）>，其中<cos（θ）>在调查足迹上平均。如果忽略这种偏移，将使声视界尺寸θ * 的测量偏差达到0.01%的水平，这与普朗克的测量不确定度相当。然后，这种偏差可以传播到宇宙学参数中，如角直径距离、哈勃参数和暗能量状态方程。我们研究了像差对普朗克、南极望远镜（SPT）和阿塔卡马宇宙学望远镜（ACT）观测数据的影响，结果表明像差的影响是不可忽略的。我们认为，普朗克，ACT和SPT之间的小紧张局势可能部分是由于像差。附录显示了如何从像差核的么正性得出像差下全天空功率谱的近恒常性。
2013-09-18 astro-ph.CO
Seven-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Sky Maps, Systematic Errors, and Basic Results
（节略）新的全天空温度和偏振图的基础上，七年的数据从WMAP。新的结果与以前的结果是一致的，但由于减少了额外的积分时间，提高了仪器性能的知识，并改善了数据分析程序的噪声有所改善。详细描述了改进。七年的数据集是很好的拟合最小的六参数平坦的Lambda-CDM模型。利用WMAP数据、斯隆数字巡天的重子声学振荡数据和哈勃空间望远镜观测的H_0先验数据，该模型的参数为：Omega_bh^2 = 0.02260 ± 0.00053，Omega_ch^2 = 0.1123 ± 0.0035，Omega_Lambda = 0.728 ± 0.015-0.016，n_s = 0.963 ± 0.012，τ = 0.087 +-0.014和sigma_8 = 0.809 +-0.024（68%CL不确定度）。对于< 919的多极，每个多极的温度功率谱信噪比大于1，从而允许对第三声峰进行稳健测量。这一测量结果改进了对物质密度的约束条件，Ω_mh ^2 = 0.1334 + 0.0056 - 0.0055，以及物质-辐射相等的时期，z_eq = 3196 + 134 - 133，仅使用WMAP数据。新的WMAP数据与较小角尺度的微波背景各向异性数据相结合，得到原始氦丰度的3 σ探测值，Y_He = 0.326 ± 0.075。原始功率谱的幂律指数n_s = 0.963 ± 0.012，排除Harriso…
2010-01-26 astro-ph.CO
Nearly Full-Sky Low-Multipole Cosmic Microwave Background Temperature Anisotropy: II. Angular Power Spectra and Likelihood
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
基于模板法去除前景的WMAP和Planck数据，测量了低多极（ℓ<30）CMB温度功率谱，仅屏蔽1%像素，发现四极矩偏低（2.2σ）、20≤ℓ≤27处凹陷及整体功率低于ΛCDM预言，并提供了新的似然函数。
2026-07-02 astro-ph.CO
Integrated perturbation theory for cosmological tensor fields. IV. Full-sky formulation
本文扩展积分微扰理论至全天与广角效应，用于计算任意阶宇宙学张量场的功率谱和相关函数，并给出最低阶线性理论的解析结果及数值比较。
2024-09-20 astro-ph.CO
Modeling dielectric half-wave plates for cosmic microwave background polarimetry using a Mueller matrix formalism
我们推导出一个解析公式，使用Mueller矩阵形式主义，参数化的非理想性的半波片（HWP）由介电抗反射涂层双折射板。该模型考虑了垂直入射时的频率相关效应，包括由电介质边界处的反射驱动的效应。该模型还可用于指导使用HWP的仪器的表征。我们讨论了HWP与不同源光谱的耦合，以及这种效应对SPIDER宇宙微波背景实验前景去除的潜在影响。我们还描述了一种方法来使用这个模型的映射算法，完全纠正HWP非理想。
2011-06-22 astro-ph.CO astro-ph.IM
Efficiency of pseudo-spectrum methods for estimation of Cosmic Microwave Background B-mode power spectrum
估算宇宙微波背景（CMB）极化各向异性的B模式角功率谱是充分利用该探测器科学潜力的关键一步。在伪谱方法的上下文中，主要挑战与B模式谱估计与大得多的E模式的剩余功率的污染有关。这种所谓的E-to-B泄漏是必然存在的，只要一个不完整的天空地图是唯一可用的，因为是任何现实的观察。然后必须最小化或去除泄漏，并且理想地以既不引入偏差也不引入额外方差的方式。在本文中，我们从这两个角度比较最近在这方面提出的三种不同的方法。Smith 2006，Zhao & Baskaran 2010，Kim & Naselsky 2010，我们首先在所谓的chi场的公共代数框架内引入，然后研究它们在两种不同实验配置上的性能-一种对应于覆盖当前地基或气球实验的1%天空的小规模实验，另一种对应于几乎全天空的实验，例如，在一个实施例中，可能的CMB B模式卫星任务。我们发现，虽然所有这些方法允许显着降低的水平的E-to-B泄漏，这是史密斯2006年的方法，它在同一时间确保最小的误差条在所有实验配置研究在这里，由于事实上，它允许直接优化的天空切趾的偏振图用于估计。对于类似卫星的实验，该方法使得能够在大角度尺度下检测B模式功率谱，但仅在适当的合并之后。Zhao & Baskaran 2010的方法在几乎全天空覆盖的情况下是一个接近亚军。
2013-05-31 astro-ph.CO
Gaussian Approximation of Peak Values in the Integrated Sachs-Wolfe Effect
最近几个时期宇宙的加速膨胀被编码在宇宙微波背景中：总温度波动的百分之几是由演化的引力势产生的，引力势追踪宇宙中的大尺度结构。这种暗能量的特征，即综合萨克斯-沃尔夫效应，已经通过对斯隆数字巡天数据第6版中对应于上层结构方向的WMAP天空图中的温度进行平均来检测。我们使用微波天空的高斯随机实现，对标准$Λ$ CDM宇宙学模型中预期的最大平均峰值信号进行建模，包括对温度波动的不同物理贡献之间的相关性以及不断变化的引力势的不同红移范围之间的相关性。我们发现很好的协议，从以前的理论估计的基础上大尺度结构模拟的平均温度峰值幅度，但具有较大的统计不确定性。我们应用我们的模拟管道四个不同的前景清洁微波温度图从普朗克和WMAP数据，找到一个平均温度峰值信号在以前确定的天空位置，超过我们的理论平均信号在统计意义上约$2.5σ$，并不同于零信号在$3.5σ$。
2014-10-22 astro-ph.CO
Quadrant asymmetry in the angular distribution of the Cosmic Microwave Background in the Planck satellite data
威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）测量的宇宙微波背景（CMB）角分布中发现的一些特殊特征值得进一步研究。在这些独特的特征中，象限不对称性可能与南北不对称性有关。在本文中，我们的目标是扩展的象限不对称性的分析，在$Λ$ CDM框架的普朗克前景清洁地图，使用普朗克小组提供的掩模。我们计算两点关联函数（TPCF）从普朗克CMB天空图的每个象限，并比较结果与1000蒙特卡罗（MC）模拟假设$Λ$ CDM最佳拟合功率谱。我们检测到的存在下，在东南象限（SEQ）和东北象限（NEQ）在普朗克数据的电力显着不足的权力过剩。SEQ和其他三个象限（西南象限（SWQ），西北象限（NWQ）和NEQ）之间的不对称性在95%的置信水平下与各向同性天空不一致。此外，通过相对于z方向旋转普朗克温度天空图，我们显示了SEQ的TPCF具有最大功率的旋转角度。我们的普朗克前景清洁地图的分析表明，有一个多余的权力在TPCF的SEQ和显着缺乏的权力在NEQ相比，模拟。当考虑到$Λ$ CDM框架时，这种不对称是反常的。
2014-08-05 astro-ph.CO
Modelling ground pickup for microwave telescopes
微波望远镜在追求精确测量宇宙微波背景（CMB）的过程中，要求对实验系统学的控制不断增加。地面和球载实验的一个重要系统是地面拾取，在主波束扫描天空的同时，波束旁瓣探测更温暖的地面的热辐射。这在实验时间流中产生了扫描同步噪声，如果不删除一些来自天空的信号，就很难过滤掉。因此，有效的建模拾取可以帮助指导实验和分析管道的设计。在这项工作中，我们提出了对beamconv算法的扩展，使我们能够同时从波束卷积的天空和地面地图生成时间顺序数据（TOD）。我们模拟地面拾取地面为基础的实验和望远镜连接到平流层气球。气球实验的地面模板是通过重新投影地球微波辐射的卫星图获得的。
2022-07-12 astro-ph.CO astro-ph.IM
The local dust foregrounds in the microwave sky: I. Thermal emission spectra
对威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）绘制的宇宙微波背景（CMB）辐射图的分析揭示了标准暴胀宇宙学所没有预测到的异常现象。特别是，CMB波动的四极矩的功率非常低，并且四极矩和八极矩相互对齐，并且与太阳系的几何形状对齐。文献中提出，太阳系附近不明尘埃云造成的微波天空污染可能是这些异常现象的原因。在本文中，我们模拟了几种材料的球形均匀粒子云的热辐射。WMAP多波长数据和早期红外观测的假设尘埃云的光谱约束被用来确定尘埃云的物理特性。为了使它的发射率表现出平坦的、类似于CMB的波长依赖于WMAP波长（3到14 mm），并且在红外线中不可见，它的颗粒必须是宏观的。几毫米大小的硅酸盐球体和小一个数量级的碳质颗粒就足够了。根据我们对黄道带和外海王星带中这类粒子丰度的估计，得到每个云的光学深度为1 E-7，太阳系尘埃可以很好地在微波中贡献10微开尔文（在一个数量级内）。这不仅非常接近异常的量级（大约30微开尔文），而且令人震惊地高于目前认为的WMAP结果的系统偏差的量级（低于5微开尔文），甚至在更大程度上，未来具有更高灵敏度的任务，例如普朗克。
2009-10-07 astro-ph.CO astro-ph.EP
All-sky modeling of Galactic emission at radio and microwave frequencies
The University of Manchester（曼彻斯特大学）；Instituto de Astrofísica de Canarias（加那利天体物理研究所）；Universidad de La Laguna（拉古纳大学）；University of Oslo（奥斯陆大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；University of Oxford（牛津大学）
利用贝叶斯参数方法结合多频巡天数据，构建了银河系低频弥漫辐射的全天模型，改进了同步辐射、自由-自由和旋转尘埃成分的谱参数图，并提供了新的前景建模参考。
2026-06-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Searching for ring-like structures in the Cosmic Microwave Background
在这项研究中，我们提出了另一种方法来寻找环状结构在天空中异常大的温度梯度，即霍金点（HP），在宇宙微波背景（CMB），这是可能的观测效果与共形循环宇宙学（CCC）。为了评估我们的方法的性能，我们构建了一个人工的数据集的HP，根据CCC，我们能够检索$95 \%$的环状异常。此外，我们扫描了\textit{Planck} CMB的天空地图，并将其与模拟根据$ΛCDM$，我们应用强大的统计测试，以评估HP的存在。即使没有观察到显着的环状结构，我们报告的最大过剩的HP候选人发现在$α= $ 1\ %的显着性水平的分析天空地图（CMB在70 GHz，SEVEM，SMICA，和指挥官统治者），我们强调需要继续在这个方向上的理论和实验研究。
2023-01-06 astro-ph.CO astro-ph.IM
Simulations of the Microwave Sky
我们创建现实的，全天空的，半弧分分辨率的模拟微波天空匹配最近的天体物理观测。这些模拟的主要目的是测试阿塔卡马宇宙学望远镜（ACT）实验的数据简化管道;然而，我们已经扩大了ACT频段以外的频率覆盖范围，使这些模拟适用于其他微波背景实验。这些模拟的一些新特点是：射电和红外星系群与星系团群相关，CMB通过光线追迹程序被模拟中的暗物质结构所透镜化，包括了来自星系团、星系群和IGM的热和动力学Sunyaev-Zel'dovich（SZ）信号的贡献，并且模拟SZ信号的气体处方与最近的X射线观测相匹配。关于集群SZ流量的射电星系的污染，我们发现148 GHz（90 GHz）的晕只有3%（4%）的SZ递减污染的水平为20%或更多。我们发现红外星系的污染程度更高。然而，在90 GHz下，小于20%的具有M_{200} > 2.5 x 10^{14} Msun且z<1.2的簇具有以20%或更多的水平填充的SZ递减。在148 GHz下，小于20%的具有M_{200} > 2.5 x 10^{14} Msun且z<0.8的簇的SZ递减以50%或更大的水平填充。我们的模型还表明，人口非常高的通量红外星系，这可能是透镜源，贡献最大的SZ污染的非常大规模的集群在90和148 GHz。这些模拟是公开的，应该作为一个有用的工具，微波调查交叉检查SZ集群检测，功率谱和互相关分析。
2009-12-12 astro-ph.CO astro-ph.IM
Full-sky Gravitational Lensing Simulation for Large-area Galaxy Surveys and Cosmic Microwave Background Experiments
我们提出了108个全天引力透镜模拟数据集，通过高分辨率宇宙学$N$体模拟进行多透镜平面射线追踪。这些数据集包括以$150 \, h^{-1}{\rm Mpc}$共动径向距离（对应于附近宇宙的红移间隔$Δz \simeq 0.05$）从$z=0.05$到$5.3$的红移的全天空会聚和剪切图，使得能够为直到$z=5.3$的任意源分布构建模拟剪切目录。暗物质晕是从相同的$N$ -体模拟中确定的，具有足够的质量分辨率来分辨斯隆数字巡天（SDSS）CMASS和发光红星系（LRGs）的宿主晕。角位置和红移的光环提供了一个射线跟踪计算，使模拟晕目录的创建用于星系和星系团的星系透镜。模拟还产生了引力透镜偏转源红移在最后的散射表面的地图，我们提供了108个实现的透镜宇宙微波背景（CMB）的地图，其中包括后玻恩校正引起的多次光散射。我们提出的模拟数据的基本统计，包括宇宙剪切的角功率谱，CMB温度和偏振各向异性，星系-星系透镜晕信号，以及它们的协方差。宇宙剪切和CMB各向异性的角功率谱与$5\%$内直到$\ell = 3000$（或在角标度$θ> 0.5$ arcsin）的理论预测一致。模拟数据集主要是为正在进行的斯巴鲁Hyper Suprime-Cam调查生成的，但可在http://cosmo.phys.hirosaki-u.ac.jp/takahasi/allsky_raytracing免费下载。
2017-11-24 astro-ph.CO gr-qc
Design of the full-sky scanning strategy and systematic effect control in a cosmic microwave background probe
针对CMB原初B模探测，优化含HWP任务的扫描策略，并利用SBM框架在自旋空间分解消除系统效应，以精确测定张量-标量比r。
2025-03-27 astro-ph.CO astro-ph.IM
A Perturbative Analysis of Synchrotron Spectral Index Variation over Microwave Sky
在本文中，我们实现了一个微扰的方法，首先提出的Bouchet和Gispert（1999），估计银河系偏振同步辐射的光谱指数的变化，使用线性组合的模拟斯托克斯Q偏振图的选定频带从WMAP和普朗克观测的同步斯托克斯Q信号占主导地位的天空区域。我们发现，一阶微扰分析恢复输入谱指数映射。与光谱指数变化图一起，我们的方法提供了一个固定的参考指数，\hat β_{0 s}，在被分析的天空部分。用蒙特卡罗模拟发现，< \hat β_{0 s}> = -2.84 \pm 0.01，这与从同一天区得到的输入同步辐射指数的经验概率密度函数在β_s（p）=-2.85处的峰值位置非常吻合。对于热尘，从模拟中得到的平均恢复光谱指数< \hat β_d> = 2.00 \pm 0.004，与空间固定输入热尘光谱指数β_d = 2.00非常匹配。作为伴随的结果的方法，我们还重建CMB，热尘埃和同步加速器模板组件与固定的光谱指数超过{ \it整个}天空区域。我们使用全像素噪声协方差矩阵的所有频段，估计从天空区域进行分析，获得参考光谱指数同步辐射和热尘埃，光谱指数变化图，CMB地图，热尘埃和同步辐射模板组件。在这项工作中实现的微扰技术具有有趣的特性，它可以建立一个模型来描述数据，具有任意但足够的准确度（和进动），如数据所允许的。我们认为，我们的参考谱指数确定、CMB图、热尘和同步辐射模板分量重建的方法是一种极大似然…
2015-09-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Particle Physics and the Cosmic Microwave Background
微波天空中的温度和偏振变化包括早期宇宙中量子波动的指纹。他们可能很快就会揭示前所未有的能量尺度的物理学。
2018-05-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Turbulence Induced Non-Gaussian Spectral Distortion in the Microwave Sky from Photon-Axion Conversion in Galaxy Clusters
本研究开发了基于数值模拟的星系团光子-类轴子粒子转换技术，首次发现湍流可诱导强非高斯CMB谱畸变信号，为探测特定质量范围的类轴子粒子提供了新方法。
2025-05-21 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Radio and Microwave Sky as Seen by Juno on its Mission to Jupiter
该研究利用朱诺号5年飞行数据生成六幅射电与微波全天图，覆盖600 MHz至21.9 GHz，通过自校准去除漂移，并验证噪声与系统误差水平。
2025-03-27 astro-ph.CO astro-ph.IM
CENN: A fully convolutional neural network for CMB recovery in realistic microwave sky simulations
Component separation is the process with which emission sources in astrophysical maps are generally extracted by taking multi-frequency information into account. It is crucial to develop more reliable methods for component separation for future CMB experiments. We aim to develop a new method based on fully convolutional neural networks called the Cosmic microwave background Extraction Neural Network (CENN) in order to extract the CMB signal in total intensity. The frequencies used are the Planck channels 143, 217 and 353 GHz. We validate the network at all sky, and at three latitude intervals:…
2022-08-23 astro-ph.CO astro-ph.IM
Full-sky, arcminute-scale, 3D models of Galactic microwave foreground dust emission based on filaments
我们提出的DustFilaments代码，一个完整的天空模型的毫米银河系发射的热尘埃。我们的模型，由数百万的细丝，不完全对齐的磁场，是能够重现的尘埃角功率谱在353 GHz的普朗克任务所测量的主要特征。我们的模型是由一个人口的细丝的大小遵循帕累托分布$\propto L_a^{-2.445}$，与短和长半轴$ε\sim 0.16$之间的轴比和一个角度的磁场错位与色散RMS（$θ_{LH}$）$=10$度。在大尺度上，我们的模型遵循基于普朗克的模板。在小尺度上，我们的模型产生的光谱，表现得像幂律高达$\ell \sim 4000$或更小的尺度，考虑更小的细丝，仅受计算能力的限制。我们可以产生任何数量的小尺度银河尘埃的蒙特卡罗实现。我们的模型将允许测试小尺度非高斯性如何影响CMB弱透镜效应，以及测量原始引力波或相对论性光遗迹物种的后果。我们的模型也可以产生频率去相关的修正黑体（MBB）的尘埃光谱，并可以自由地调整到不同程度的去相关。这可用于测试分量分离方法的性能以及频谱残差对原始$B$模式勘测的影响。我们在天空中绘制的细丝密度也能够再现普朗克353 GHz通道图中Minkowski泛函测量的非高斯性的一般水平。
2022-03-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detection of new point-sources in WMAP Cosmic Microwave Background (CMB) maps at high Galactic latitude. A new technique to extract point sources from CMB maps
在实验微波图中，点源会严重影响宇宙微波背景（CMB）分量的功率谱估计和高斯性检验。因此，将它们从天空图中删除是分析CMB数据的关键一步。然而，在移除源之前，有必要对其进行检测，而源提取包括一个微妙的初步操作。在文献中，已经提出了各种技术来检测点源的天空地图。最复杂的实验利用了CMB实验中典型的观测结果的多频特性。这些技术具有“最佳”理论特性，至少在原则上能够实现卓越的性能。实际上，它们很难使用，这降低了可获得的结果的质量。在本文中，我们提出了一种新的技术，“加权匹配滤波器”（WMF），这是相当简单的使用，因此在实际应用中更强大。这种技术在检测其光谱具有不为零的斜率的源中显示出特别的效率。我们将这种方法应用于南半球的三个天空区域-每个区域的面积为400平方度-七年威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）的地图，并将所得的源与两个七年WMAP点源目录进行比较。在这些选定的地区，我们发现了7个额外的来源，以前没有列入WMAP目录，并讨论他们最有可能的识别和光谱特性。
2011-01-13 astro-ph.CO astro-ph.IM
Improved Gibbs samplers for Cosmic Microwave Background power spectrum estimation
我们研究了不同的吉布斯采样算法的适用性的角度来估计功率谱的宇宙微波背景（CMB）的各向异性。这些方法包括早期研究的CMB文献，以及新的建议，在这项工作中。我们展示了所有这些变体的完整和切割天空模拟，并比较它们的性能，评估它们的计算和统计效率。为此，我们采用了一致的比较指标，每秒有效样本量（ESS），通常用于统计文献中的这种情况下。我们表明，所提出的方法之一，被称为中心overrelax，它利用额外的辅助变量，以尽量减少每个样本所需的计算时间，并使用overrelax去相关后续样本，表现优于标准吉布斯采样器的一个因素之间的一个和两个数量级的几乎全天空，卫星般的情况下。因此，它可能提供了一个有趣的替代目前青睐的方法。
2022-05-12 astro-ph.CO stat.AP
A robust constraint on cosmic textures from the cosmic microwave background
在宇宙微波背景（CMB）的波动包含的信息，已在建立目前的宇宙学模型的关键。这些数据也可以用来测试这个模型的动机良好的添加，如宇宙纹理。纹理是一种拓扑缺陷，可以在早期宇宙的宇宙学相变过程中产生，并在CMB中留下特征性的热点和冷点。我们应用贝叶斯方法进行严格的测试的纹理假设，使用从威尔金森微波各向异性探测器的全天数据。我们的结论是，目前的数据不保证增加纹理的标准宇宙模型。我们排除了95%置信度的模型，这些模型预测在整个天空中有超过6个可检测的宇宙纹理。
2012-05-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Fast and precise way to calculate the posterior for the local non-Gaussianity parameter $f_\text{nl}$ from cosmic microwave background observations
本文在信息场论的框架内，从观测到的宇宙微波背景各向异性中，给出了局部非高斯参数$f_{\text{nl}}$的全贝叶斯后验概率分布的近似计算.我们介绍的近似允许我们免除数值昂贵的采样技术。我们使用一种新的后验验证方法（DIP测试）在宇宙学来测试我们的方法的精度。它将计算后验的不准确性转化为对特殊构造的检验量的均匀分布的偏差。对于这个过程，我们研究玩具的情况下，使用一维和二维平面天空，以及完整的球形天空。我们发现，我们能够精确计算后的平天近似下，虽然不是在球形的情况下。我们认为，这是最有可能是由于球谐变换，这可能会影响其他非高斯估计以及使用的数值实现的精度不足。此外，我们提出了如何非线性重建的原始引力势的完整的球形天空中可以获得的原则。使用平天近似，我们发现偏离后的$f_{\text{nl}}$从高斯形状，变得更显着的潜在的真正的$f_{\text{nl}}$的值较大。我们还进行了比较，以著名的估计小松等人。[天体物理学。J. 634，14（2005）]，并且最后导出局部非高斯参数$g_{\text{nl}}$的后验，作为如何将所介绍的形式主义扩展到非高斯的更高阶的示例。
2013-11-13 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
Accelerating Cosmic Microwave Background map-making procedure through preconditioning
从时序数据序列中估计天空信号是宇宙微波背景（CMB）数据分析的关键步骤之一，通常被称为制图问题。一些最流行的和一般的方法，提出了这个问题涉及解决广义最小二乘（GLS）方程的非对角噪声权重由块对角矩阵与Toeplitz块。在这项工作中，我们研究新的地图制作求解器可能适用于最大的预期数据集的应用。他们是基于迭代共轭梯度（CG）的方法增强了新的，并行的，两级预处理。我们将建议的求解器应用于模拟非偏振和偏振CMB观测的示例，以及一组理想化的扫描策略，其天空覆盖范围从几乎完整的天空到小的天空补丁。我们详细讨论了它们的大规模并行计算平台的实现和它们的性能为广泛的参数表征的模拟数据集。我们发现，我们最好的新的求解器可以胜过精心优化的标准求解器今天使用的一个因素多达5的收敛速度和一个因素高达$4$的解决方案的时间，这样做，而不会显着增加内存消耗和处理器间通信量。新算法的性能也被发现是更稳定和强大的，并较少依赖于分析数据集的具体特征。因此，我们的结论是，所提出的方法非常适合成功地解决新的和即将到来的CMB数据集所带来的挑战。
2014-12-15 astro-ph.CO cs.DC physics.comp-ph
