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
Determining our peculiar velocity from the aberration in the cosmic microwave background
我们太阳系相对于CMB静止坐标系的运动，由于像差效应，导致观测到的CMB星图发生细微的扭曲。通常由CMB偶极子确定相应的奇异速度，但忽略固有偶极子的贡献。在这里，它是调查是否某些不变的标量措施，这是来自一阶和二阶协变导数的球，可以检测到的畸变效应在高多极造成的失真。这将在原则上允许解开多普勒从固有偶极子的贡献提供了一个独立的方法来确定我们特有的速度。它被发现的Hessian矩阵的温度场的特征值是非常适合于这项任务。
2021-07-22 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
New operator approach to the CMB aberration kernels in harmonic space
像差核描述了宇宙微波背景观测量的谐波空间多极子系数在参考系洛伦兹增强下的变化。对于自旋加权的CMB观测量，变换一样的CMB温度（即多普勒权重$d = 1$），我们表明，像差内核是一个酉升压运营商在谐波空间中的矩阵元素。然后，旋转和升压发生器的代数性质给出了简单、精确的递归关系，使我们能够提高或降低多极量子数$\ell$和$m$，以及自旋权重$s$。进一步的递归关系根据$d = 1$核表达其它多普勒权重$d \neq 1$的核。从这些，我们表明，在全天空，所有订单的$β=v/c$，$E$和$B$模式偏振观测不混合下的像差当且仅当$d = 1$。新的关系，完全非线性的助推速度$β$，形成了一个实用的递归算法的基础，以准确地计算任何像差内核。此外，我们开发了第二种快速算法，其中使用一组常微分方程获得像差核。这个系统也可以近似地解决在小尺度上，提供简单的渐近公式的像差内核。这一结果将有助于进一步研究光行差对未来CMB温度和偏振分析的影响，并可能为相对论辐射传输方案提供基础。
2014-06-05 astro-ph.CO hep-ph
Doppler term in the galaxy two-point correlation function: wide-angle, velocity, Doppler lensing and cosmic acceleration effects
本文研究了线性星系两点关联函数的宇称奇项（我们称之为多普勒项），它是由广角效应、速度效应、多普勒透镜效应和宇宙加速效应引起的。由于多普勒项在低红移和大角距时很重要，因此在当前的星系巡天中通常被忽略。然而，对于未来的广角星系调查，如欧几里得，SPHEREx和SKA，我们表明，多普勒项必须包括在内。这些项的影响主要由相对论性像差效应引起的放大率和星系红移分布的斜率所决定，并且在有效非线性参数$f_{\rm NL}^{\rm eff}$为几个时，这些项的影响通常与局域型原始非高斯性的影响相似，我们指出这将影响对低红移下$f_{\rm NL}$测量的预测。我们的研究结果表明，一个调查在低红移与大的数密度在一个广阔的天空区域可以检测到的多普勒项的信噪比为$\sim 1-20$，这取决于调查规格。
2016-02-09 astro-ph.CO
Large-scale 3D galaxy correlation function and non-Gaussianity
我们研究了两点星系关联函数在超大尺度下的性质，包括引力势中的所有几何和局域相对论效应--广角效应、红移空间畸变、多普勒项和Sachs-Wolfe型项。一般的三维关联函数除了平天极限的偶多极外，还有非零的偶极和八极。我们研究了由于原始的非高斯性和广义相对论的校正如何影响多极展开，我们表明，它们是相似的幅度（当f_NL是小的），所以需要一个相对论的方法。此外，我们看看如何大规模的修正依赖于模型的增长率的背景下修改的重力，我们讨论了如何修改的增长可以影响非高斯信号的多极。
2014-09-04 astro-ph.CO
Synergies between intensity maps of hydrogen lines
我们研究了HI 21 cm和H $α$强度图观测之间的协同作用，重点是SKA 1和SPHEREx调查。我们预测如何以及这样的组合可以测量功能的角功率谱的最大尺度上，所产生的原始非高斯性和广义相对论效应。我们第一次考虑多普勒，萨克斯-沃尔夫和综合SW的影响分开。我们确认，单示踪剂调查本身不能检测广义相对论效应，可以约束非高斯参数$f_{\rm NL}$只有稍微好于普朗克。使用多跟踪器技术，可以将对$f_{\rm NL}$的约束下推到$\sim1$。在广义相对论效应中，多普勒项可以用多示踪剂探测到。Sachs-Wolfe项和积分SW效应仍然不可检测。
2018-06-26 astro-ph.CO
Statistics of the excursion sets in models with local primordial non-Gaussianity
我们使用高于或低于一个温度阈值（偏移集）的区域的统计数据来研究具有本地类型的原始非高斯性的模型中的宇宙微波背景（CMB）各向异性。通过对大量具有不同非高斯性的模拟地图进行全天空空间分布和阈值以上/阈值以下像素的聚类计算，发现无量纲非线性参数fNL的正值增强了冷CMB漂移集的数量密度和聚类强度，降低了热CMB漂移集的数量密度和聚类强度.我们量化了这种效应的鲁棒性，这对于区分更简单的高斯假设和非高斯场景可能很重要，这些场景来自非标准的通货膨胀或替代的早期宇宙模型。热像素和冷像素的聚类表现出不同的非高斯特征，特别是在约75弧分的角尺度处（即，在多普勒峰值周围），其随着f_NL线性增加。此外，聚类作为平滑角度的函数发生强烈变化。我们提出了几个统计测试，以最大限度地提高本地原始非高斯信号的检测，并在此框架内提供一些理论见解，包括阈值水平的最佳选择。我们还描述了一个程序，旨在尽量减少宇宙方差效应，在这个统计框架内的主要限制。
2010-10-11 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
Multi-wavelength spectroscopic probes: prospects for primordial non-Gaussianity and relativistic effects
下一代宇宙学巡天将观测到比以往更大的宇宙体积，使我们能够获得有关原始宇宙以及相对论效应的信息。我们考虑即将到来的21厘米强度映射调查（SKAO）和光学星系调查（DESI和Euclid），通过多示踪剂互相关，抑制超大尺度上的宇宙方差相结合的信息。为了充分考虑广角效应和红移仓互相关，以及透镜放大和其他相对论效应，我们使用角功率谱，$C_\ell(z_i,z_j)$。应用Fisher分析，我们预测了$f_{\rm NL}$的预期精度和透镜效应和其他相对论效应的可探测性。我们发现，两对21厘米和星系调查，一对在低红移和一个在高红移，完全组合可以提供$σ(f_{\rm NL})\sim 1.5$，检测多普勒效应的信噪比$\sim$ 8和测量透镜会聚贡献在$\sim$ 2\%的精度。在配套文件中，我们表明，最佳拟合值的$f_{\rm NL}$和标准的宇宙学参数显着偏置，如果忽略透镜的贡献。
2021-11-05 astro-ph.CO
Decoupling Local Primordial non-Gaussianity from Relativistic Effects in the Galaxy Bispectrum
本文研究星系双谱中局域原初非高斯性与相对论效应的可探测性，通过信噪比计算和信息矩阵预测表明相对论效应可被未来光谱巡天探测，并首次证明忽略相对论修正会使$f_{\ m NL}$测量产生超过1.5σ的偏差。
2025-08-19 astro-ph.CO
Primordial non-Gaussianity -- the effects of relativistic and wide-angle corrections to the power spectrum
本文研究宽角和相对论修正对SKAO2与MegaMapper测量原初非高斯性参数$f_{\mathrm{NL}}$的影响，发现四极矩可显著提高测量精度，而忽略修正会导致不同程度的参数偏移。
2025-06-23 astro-ph.CO
Exciting modes due to the aberration of gravitational waves: Measurability for extreme-mass-ratio inspirals
相对于我们运动的源发出的引力波会受到特殊的相对论效应的影响，比如像差。使这些有效的所需速度为$1000\,\textrm{km s}^{-1}$的量级。这个值对应于人们在星系团中发现的速度色散。因此，我们预计大量的引力波源在它们的信号中都会有这样的影响。特别地，来自移动源的信号将使其更高模式被激发，即，$(3,3)$和超越。我们推导出描述这种效应的表达式，并研究其可测性的一个圆形的，非旋转的极端质量比inspiral的特定情况下。我们发现，激发高模式的一个特殊的速度$1000\,\textrm{km\,s}^{-1}$是可检测的，这样的吸气与信噪比$\gtrsim20$。使用Fisher矩阵分析，我们表明，速度的源可以测量到的精度只有百分之几的信噪比为100。如果忽略源的运动，则参数估计可能有偏差，例如，通过多普勒频移估计组件的质量。相反，通过在波形模型中包含这种效应，我们可以测量星系团在光线无法到达的距离上的速度色散。
2021-07-11 astro-ph.CO gr-qc
Doppler boosting the stochastic gravitational wave background
随机引力波背景（SGWB）的保证特征之一是由探测器相对于SGWB源的静止坐标系的运动引起的多普勒各向异性的存在。我们指出，运动学效应可以放大，如果SGWB的特点是在其频谱作为频率的函数，或由相当大的固有各向异性的大倾斜。因此，我们研究使用多普勒效应作为SGWB频率分布的互补探针的可能性。为此，我们在多极空间中工作，研究了运动调制和像差对GW能量密度参数及其角功率谱的影响。我们开发了一个Fisher预测分析，我们讨论了约束参数控制运动学引起的各向异性与未来的检测器网络的前景。作为一个案例研究，我们将我们的框架应用到一个具有恒定频率斜率的背景分量上，该背景分量可能被未来的地面干涉仪网络检测到。对于这个具体的例子，我们表明，爱因斯坦望远镜和宇宙探测器的网络的运动学各向异性的测量将允许我们约束的光谱形状的精度约为16 $\%$。最后，我们确定宇宙学和天体物理学的情况下，运动学效应增强的频率范围内探测当前和未来的GW实验。
2022-07-14 astro-ph.CO hep-th
Real Space Approach to CMB deboosting
我们的银河系的运动通过宇宙微波背景的休息框架，这畸变和多普勒频移的传入光子测量当前的CMB实验的效果，已被证明产生模式混合的多极空间温度系数。然而，多极空间的确定受到许多困难，和实空间分析可以提供一个简单的替代方案。在这项工作中，我们描述了一种数值方法，用于从真实空间温度图中去除洛伦兹-增强效应。我们表明，去提升一个地图，以便可以准确地提取温度功率谱需要计算提升内核在一个更精细的像素化比一个人可能天真地期望。在理想化的情况下，可以很容易地比较分析结果，我们已经证实，确实有模式混合的球谐系数的温度。我们发现，使用在Nside=8192处计算的提升核导致在1 ~2000处的分箱提升功率谱中的1%偏差，而单个Cl在分箱平均值周围表现出~5%的波动。然而，这种偏差是由像素化效应而不是导致波动的CMB光子的像差和多普勒频移所主导的。在具有银河切割的地图上执行分析不会在全天空分析的提升的分箱功率谱中引起任何额外的误差。对于不受分辨率影响的多极子，在合并的提升和未提升光谱之间没有可检测的偏差。这一结果的出现是因为功率谱是一个缓慢变化的函数，并且没有表明，一般来说，洛伦兹增强可以忽略其他宇宙学量，如偏振映射或高点函数。
2012-11-28 astro-ph.CO
Kinematically induced dipole anisotropy in line-emitting galaxy number counts and line intensity maps
本研究揭示谱线强度图中存在运动学诱导的偶极各向异性，提出多频偶极测量可精确测定太阳系速度并约束天体物理参数，评估了SPHEREx等巡天的测量潜力，还探讨了其对局域宇宙非标准宇宙学研究的意义。
2025-01-16 astro-ph.CO
A general relativistic signature in the galaxy bispectrum: the local effects of observing on the lightcone
下一代星系巡天将越来越依赖星系双谱来改善宇宙学约束，特别是对原始非高斯性的约束。一个关键的理论要求，仍然有待开发的是广义相对论效应的双谱，这是从观察过去的光锥星系，{以及从相对论修正的动力学}的分析。{As作为对星系双谱进行完全相对论分析的第一步，我们首次计算了来自多普勒和引力势贡献的局域相对论光锥对双谱的影响。对于星系双谱，问题比功率谱复杂得多，因为我们需要在二阶光锥校正。在二阶模式耦合的贡献意味着相对论修正可以是不可忽略的，在更小的尺度比的情况下的功率谱。在一个原始的高斯宇宙中，我们表明，在$z\sim1$压缩形状的本地光锥修正意味着双谱可以不同于牛顿的预测$\gtrsim 10\%$时，短模式是$k\lesssim (50\,{\rm Mpc})^{-1}$。这些相对论性的投影效应，如果在观测分析中被忽略，可能会被误认为是原始的非高斯性。对于即将到来的探测平等尺度和超越的调查，{所有相对论光锥效应和相对论动力学修正应包括在内}，以准确测量原始非高斯性。
2017-03-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Exact Modeling of Power Spectrum Multipole through Spherical Fourier-Bessel Basis
本文提出利用球傅里叶–贝塞尔形式体系建模广角与广义相对论效应并映射至功率谱多极矩，经对数正态模拟验证，且首次精确推导含广角模式耦合的大尺度高斯协方差。
2024-10-25 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
Clustering of Local Extrema in Planck CMB maps
局部极值的聚集将被用来检验高斯性、不对称性和普朗克观测到的宇宙弦网络在宇宙微波背景带上的足迹。局部极值（峰的$n_{\rm pk}$和谷的$n_{\rm tr}$）和锐削（$n_{\rm pix}$）统计的数量密度支持所有组分分离的高斯假设。然而，阈值处的像素揭示了相对于端到端模拟的更一致的处理。在NILC和CR组分分离的阈值范围$θ\in [-2-0]$中，检测到与谷密度背景下的相关模拟的非常微小的偏差。未加权的两点相关函数，局部极值，说明了不同的成分分离和相应的高斯模拟几乎所有可用的阈值之间的良好的一致性。然而，对于高阈值，观察到一个小的赤字的峰值聚类相对于普朗克基准$Λ$ CDM模型。为了根据多普勒峰值周围的$Ψ$值（$θ\approx 70-75$ arcmin）对质量函数的幅度施加重要约束，我们应该考虑$\vartheta\lesssim 0.0$。对于大分离角和高阈值水平，高于阈值的峰的与尺度无关的偏置因子与纯高斯CMB的预期值一致。应用$n_{\rm pk}$、$n_{\rm tr}$、$Ψ_{\rm pk-pk}$和$Ψ_{\rm tr-tr}$测度在具有$7.5^2$ deg $^2$大小的斑块的镶嵌CMB地图上证明了普朗克地图中的统计各向同性。峰值聚类分析给出了SMICA中宇宙弦张力$Gμ^{(\rm up)} \lesssim 5.59\times 10^{-…
2021-04-22 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Measuring our peculiar velocity on the CMB with high-multipole off-diagonal correlations
我们相对于宇宙微波背景静止坐标系的特殊速度已知会在宇宙微波背景中引起一个大的偶极子。然而，如Chelseor和Van Leeuwen（2002）所示，由于像差和多普勒效应，观察者的运动也会使所有尺度的各向异性失真。我们建议独立测量我们的本地运动，使用非对角两点关联函数高多极。我们研究了温度和偏振各向异性的信号的可观测性。我们指出，普朗克可以测量速度$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
