Disentangling Doppler modulation, aberration and the temperature dipole in the CMB
相对于宇宙微波背景（CMB）静止坐标系作相对运动的观测者对像差和多普勒效应都很敏感。这两种效应在球谐系数中引入相似但不相同的非对角耦合。CMB温度偶极可能具有来自本征分量的额外贡献，这进而产生不同的像差和多普勒耦合。此外，从强度测量到温度的标准转换也引入了伪多普勒耦合。为了了解本征偶极子，因此重要的是以独立的方式测量像差和多普勒耦合，同时还去除来自单位转换的杂散贡献，其与偶极子一起退化。在这里，我们提出了一个管道来测量多普勒和像差信号独立于彼此和偶极子本身。我们还考虑了真实的光束，噪音和面具效果。我们的管道结果独立和无偏估计，其不确定性仅比简单的理论预期大~20%。我们讨论了普朗克2018年每次测量可达到的精度，并预测了西蒙斯天文台和CMB-S4未来的地面实验。为了交叉检查结果和提高鲁棒性，提出了一种替代管道。
2021-07-22 astro-ph.CO astro-ph.IM
Cosmological parameter estimation: impact of CMB aberration
观察者相对于CMB静止系的特殊运动引起所观察到的CMB光子的明显偏转，{ \it，即}畸变，以及它们的频率偏移，{ \it，即}多普勒效应。这两种效应通过{ \it any} $\ell$的混合矩阵使温度多极$a_{\ell m}$失真。在进行基于CMB的宇宙学参数估计时，通常认为多普勒只影响$l=1$多极，而忽略任何其他校正。在本文中，我们检查这个假设的有效性，在参数估计的普朗克样角分辨率，无论是一个完整的天空理想的实验，也当天空削减包括模型CMB前景污染的天空分数类似于普朗克卫星。假设一个简单的基准宇宙学模型的五个参数，我们模拟了CMB的温度地图的天空，并添加了像差和多普勒效应的地图。然后，我们用MCMC在贝叶斯框架中分析了有和没有像差和多普勒效应的地图，以评估重建基准模型参数的能力。虽然功率谱${C_\ell}$的校正大于宇宙方差在$\ell>1000$和潜在的重要性，我们发现，普朗克的参数上的偏差是可以忽略不计的。
2013-06-12 astro-ph.CO hep-ph
First constraints on the intrinsic CMB dipole and our velocity with Doppler and aberration
我们测试了通常的假设，即宇宙微波背景（CMB）偶极子，其最大的各向异性，是由于我们相对于哈勃流的特殊速度，通过使用普朗克2018数据独立测量CMB上的多普勒和像差效应。我们去除了从强度到温度的转换中的杂散贡献，并且对于温度和偏振图以及SMICA和NILC分量分离方法，测量结果都独立于CMB偶极子本身。将这些新的测量结果与偶极子测量结果相结合，我们得到了固有CMB偶极子的第一个约束条件。假设一个标准的偶极透镜效应，我们可以对固有振幅设定上限：3.7 mK（95% CI）。我们估计太阳系的特有速度，而不假设一个可以忽略不计的固有偶极子的贡献：$v = (300^{+111}_{-93})$公里/秒与$(l,b) = (276 \pm 33, 51 \pm 19)^\circ$ [SMICA]，和$v = (296^{+111}_{-88})$公里/秒与$(l,b) = (280 \pm 33, 50 \pm 20)^\circ$ [NILC]与可忽略不计的系统的贡献。这些值与偶极子的特殊速度假设是一致的。
2021-07-23 astro-ph.CO gr-qc
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
Footprints of Doppler and Aberration Effects in CMB Experiments: Statistical and Cosmological Implications
在太阳系的框架中，多普勒效应和像差效应导致宇宙微波背景（CMB）温度和偏振功率谱中模式耦合形式的失真，从而对运动观测者得出的统计数据施加偏差。我们探讨了这些偏见的几个方面，并密切关注他们的影响，以前没有被详细研究的CMB极化。我们在这里介绍的一个潜在的重要偏差是$\textit{boost variance}$ --宇宙方差中的一个附加项，由观测者的运动引起。虽然这个附加项在全天空实验中可以忽略不计，但在部分天空实验中，它可以达到标准宇宙方差（$σ$）的$10\%$（温度）到$20\%$（极化）。此外，我们调查的意义，运动引起的$\textit{power}$和$\textit{parity}$不对称性在TT，EE和TE，以及潜在的偏差引起的宇宙学参数估计与全天空TTTEEE。使用普朗克模拟，我们发现，我们的本地运动诱导$\sim1-2 \%$半球形的不对称性在很宽的角度尺度的CMB温度和偏振功率谱，但是，它并不意味着任何显着的宇称不对称性或宇宙学参数的移动。最后，我们研究的前景，测量太阳系的速度w.r.t.通过多普勒和像差效应引起的模式耦合的CMB与未来的实验。利用CMB的TT、EE和TE功率谱直到$\ell=4000$，SO和CMB-S4可以分别在$8.5σ$和$20σ$对我们的局域速度进行与偶极无关的测量。
2020-02-11 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.data-an
Interpreting the CMB aberration and Doppler measurements: boost or intrinsic dipole?
利用普朗克卫星测量了宇宙微波背景（CMB）的像差和多普勒耦合效应。最直接的解释导致我们的奇特速度$β$的直接检测，与众所周知的偶极子的测量一致。在本文中，我们将讨论这种解释背后的假设。我们表明，多普勒样耦合出现从两个效果：我们特有的速度和二阶大尺度效应，由于偶极部分的引力势。我们发现，这两个效果是完全退化，但只有当我们假设二阶初始条件从单场暴胀。因此，检测到来自偶极子和多普勒耦合的$β$的值的差异意味着原始非高斯性的存在。我们还表明，像差信号同样产生于两个独立的影响：我们的奇特的速度和透镜由于一阶大规模偶极引力势，独立于高斯的初始条件。一般来说，这样的效应是不退化的，因此偶极引力势可以解释偶极引力势和像差的测量值$β$之间的差异。只有通过对电势的径向分布进行微调，才有可能获得具有增强效应的完全简并。最后，我们讨论，我们还期望其他签名，由于集成的二阶项，这可能会进一步用于解开这种情况下从一个简单的提升。
2016-06-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A dipole anisotropy of galaxy distribution: Does the CMB rest-frame exist in the local universe?
地球的特殊运动引起了远星系分布的偶极各向异性调制。然而，由于宇宙结构的生长，该效应的幅度和角方向不一定与宇宙微波背景（CMB）偶极各向异性的幅度和角方向相同。换句话说，探索光行差效应可能会给我们一条线索，也许与宇宙加速有关的视界尺度物理学。在本文中，我们开发了一种方法来探索偶极角调制从像素化的星系数据在天空中适当地考虑协方差，由于散粒噪声和本征星系团污染，以及部分天空覆盖。我们应用的方法构建的斯隆数字巡天（SDSS）数据发布6数据的星系目录。在构建了星等和光度红移范围不同的四个星系目录来研究可能的系统学之后，我们发现，对系统学最稳健的样本表明星系分布中没有偶极各向异性。这一发现是一致的预期从和谐的兰姆达主导的冷暗物质模型。最后，我们认为，一个几乎全天空的星系调查，如LSST可能允许一个显着的检测的CMB偶极子的畸变效应的精度约束的角方向~ 20度的半径。假设一个假设的LSST星系巡天，我们发现，如果不把隐含的宇宙体流扩展到视界，这种方法可以确认或拒绝Kashlinsky等人（2008，2009）对X射线发光星系团的动力学Sunyaev-Zel'dovich效应的叠加分析所隐含的结果。
2010-07-17 astro-ph.CO
The Boost Operator: Properties, Computation and Applications
本文研究了运动参考系间辐射信号转换的boost算符，证明其可直接由像差核给出，推广了相关微分方程，阐明了算符性质并给出了至v/c二阶的精确表达式，最后应用于CMB转换和Thomson散射运动学修正。
2025-05-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Bayesian estimation of our local motion from the Planck-2018 CMB temperature map
CMB天空中最大的波动是CMB偶极子，这被认为是由我们的观测框架相对于CMB静止框架的运动引起的。这个运动解释了太阳系重心已知的运动，最佳拟合振幅为$369$ km/s，在银河系坐标系中的方向（$\ell= 264^\circ$，$b=48^\circ$）。随着CMB偶极信号，这种运动也导致了不可避免的签名的统计各向异性的更高的多极由于调制和像差的CMB温度和偏振场。这导致相邻CMB多极子之间的相关性，导致协方差矩阵中的非对角项的非零值，其可以根据双极球谐函数（BipoSH）的偶极谱来捕获。在我们的工作中，我们使用$\textit{Planck}$ -2018 $\texttt{SMICA}$温度图在贝叶斯框架中联合推断CMB功率谱和BipoSH谱。我们检测的幅度和方向的本地运动与规范值$v=369$公里/秒推断CMB偶极子与$4.54σ$，$4.97σ$和$5.23σ$的统计意义分别从掩蔽的温度图与可用的天空分数$40.1\%$，$59.1\%$，和$72.2\%$，确认这两个信号的共同起源。根据掩码的选择，有利于规范值的贝叶斯因子介于$7$和$8$之间。但它强烈不同意（贝叶斯因子的值约为$10^{-10}-10^{-11}$）与更高的局部运动值，人们可以从使用WISE和NEOWISE数据集从CatWISE 2020类星体目录获得的偶极信号的振幅推断。
2021-11-18 astro-ph.CO
Measuring our peculiar velocity on the CMB with high-multipole off-diagonal correlations
我们相对于宇宙微波背景静止坐标系的特殊速度已知会在宇宙微波背景中引起一个大的偶极子。然而，如Chelseor和Van Leeuwen（2002）所示，由于像差和多普勒效应，观察者的运动也会使所有尺度的各向异性失真。我们建议独立测量我们的本地运动，使用非对角两点关联函数高多极。我们研究了温度和偏振各向异性的信号的可观测性。我们指出，普朗克可以测量速度$β$，误差约为30%，方向误差约为20 °。这种方法构成了一个交叉检查，这可以是有用的，以验证我们的CMB偶极子主要是由于我们的速度或解开速度从其他可能的内在来源。虽然在本文中，我们专注于我们特有的速度，类似的效果也会导致从其他固有的矢量失真的CMB，这将导致偶极透镜。因此，测量非对角相关项是对CMB天空上的优选方向的测试。
2011-09-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Statistical Isotropy violation of CMB polarization sky due to Lorentz boost
在运动观测者的坐标系中，宇宙微波背景（CMB）涨落表现出统计各向同性（SI）的破坏。我们的定域运动对CMB温度涨落的SI破坏效应在最近的Planck结果中已经测量到。我们计算了以速度$(β\equiv |\boldsymbol v|/c= 1.23 \times 10^{-3})$的局部运动对CMB偏振场的影响。偏振场的洛伦兹变换导致入射光子方向上的畸变以及斯托克斯参数的调制，这导致不同CMB多极子之间的功率混合。我们表明，对于小的$β$值，对应于球谐空间中的对角项的角功率谱的效果是在$O(β^2)$。但是在$β$中线性阶的非零非对角项可以提供双极球谐（BipoSH）表示中SI破坏的可测量签名。我们还计算了$β$的可测量性从极化图从实验，如普朗克和棱镜。可以从$EE$、$TE$、$BB$的理想的、宇宙方差受限的BipoSH光谱测量$β$，但不能在$EB$和$TB$中测量。由于普朗克的仪器噪声和角分辨率，不可能从极化的BipoSH谱测量具有高统计显著性的$β$。PRISM可在$EE$和$TE$ BipoSH光谱中以高显著性测量$β$，但在$BB$、$EB$和$TB$ BipoSH光谱中不测量。
2015-04-24 astro-ph.CO gr-qc
Kinematic cosmic dipole from a large sample of strong lenses
Université de Genève（日内瓦大学）；Ecole Normale Supérieure (ENS), Université PSL（巴黎高等师范学院，巴黎文理研究大学）；University of Portsmouth（朴茨茅斯大学）
本文利用强引力透镜的Einstein半径测量，通过相对论自行效应估计运动学宇宙二极子，结合Euclid和4MOST/DESI数据，展示在5σ水平上可区分CMB和源数计推导的二极子幅度。
2026-10-26 astro-ph.CO
Planck 2013 results. XXVII. Doppler boosting of the CMB: Eppur si muove
我们相对于宇宙微波背景（CMB）静止坐标系的速度在天空中产生了一个偶极温度各向异性，它已经被很好地测量了30多年，并且有一个公认的振幅v/c = 0.00123，或v = 369 km/s。除了这个由CMB的多普勒增强产生的信号之外，我们的运动还调制和畸变了CMB的温度波动（以及宇宙学距离上的所有其他辐射源）。这是一个0.1%的影响，适用于已经是大约十万分之一的波动，所以它很小。尽管如此，普朗克卫星的全天覆盖、高角分辨率和低噪声水平使它变得可探测。在这里，我们报告的第一次测量的速度签名使用的像差和调制效应的CMB温度各向异性，发现一个组件在已知的偶极子方向，（l，b）=（264，48）[deg]，384公里/秒+-78公里/秒（统计）。+-115 km/s（系统）。这是对预期速度的重大确认。
2015-07-22 astro-ph.CO
Large peculiar motion of the solar system from the dipole anisotropy in sky brightness due to distant radio sources
根据宇宙学原理，对于我们可以认为固定在膨胀宇宙的共同运动坐标系中的观察者来说，宇宙应该是各向同性的，没有任何优先方向。这样的观测者相对于宇宙中物质的平均分布是静止的，并且在任何频率下的天空亮度在这样的观测者看来应该在所有方向上都是均匀的。然而，这样一个观测者的特殊运动，由于多普勒增强和像差的综合效应，将在观测到的天空亮度中引入偶极各向异性;相反，观测到的天空亮度中的偶极各向异性可以用来推断观测者相对于平均宇宙的特殊速度。通过研究离散射电源天空亮度的各向异性，确定了太阳系相对于远射电源系的特殊速度，每单位立体角来自离散源的积分发射。我们的结果给出了与宇宙微波背景辐射（CMBR）值一致的速度矢量方向，但在统计显著性（$\sim 3σ$）水平上，幅度（$\sim 1600\pm 400$ km/s）是$\sim 4$乘以CMBR值（$369\pm 1$ km/s）。两个偶极子之间的真正差异意味着各向异性宇宙，各向异性随着时代的变化而变化。这将违反宇宙学原理，即假设宇宙在所有时代都是各向同性的，而整个现代宇宙学都是基于这个原理。
2011-10-28 astro-ph.CO physics.space-ph
