Data driven foreground clustering approach to component separation in multifrequency CMB experiments: A new Planck CMB map
我们提出了一种新的方法，在多频CMB实验中的组件分离，制定的问题，划分成像素集群的天空，使每个像素集群内的前景有类似的频谱，只使用数据中的信息。只有光谱信息用于分区，允许空间上远离的像素属于同一个集群，如果它们的前景属性是接近的。然后，我们将修改后的内部线性组合方法应用到每个像素簇。由于前景在每个聚类内具有相似的频谱，因此与所有数据一起使用相比，描述前景所需的分量的数量较小，并且基于简单像素的ILC算法工作得非常好。我们测试我们的算法在普朗克合作提供的全焦平面模拟。我们将我们的算法应用于普朗克完整的任务数据，并将我们的CMB地图与普朗克合作发布的CMB地图进行比较。我们表明，我们的CMB地图是干净的，公正的天空中的一个较大的部分，特别是在低银河系纬度，公开可用的地图相比，普朗克合作发布。这对于超越最简单的$Λ$ CDM宇宙学模型的约束和异常的研究是重要的。我们清理的CMB地图公开提供给宇宙学社区使用。
2019-03-15 astro-ph.CO
Extended Delta-map: a map-based foreground removal method for CMB polarization observations
为了利用宇宙微波偏振各向异性的$B$模式模式提取暴胀引力波的信息，我们需要去除银河系的前景辐射。在我们以前的用于前景去除的delta图方法中，观测带的数量被限制为假设的前景模型的参数的数量，因此难以通过增加观测带的数量来提高灵敏度。在这里，我们扩展了以前的方法，使其可以适应任意数量的观测波段。使用参数似然和现实的前景和CMB模拟，我们表明，我们的方法可以增加张量标量比$r$的敏感性，而不会引起任何显着的偏见。
2023-03-24 astro-ph.CO
Dark matter search with CMB: a study of foregrounds
本文基于下一代地基CMB实验设计构建完整CMB数据与前景模拟，分析温度和偏振图对暗物质参数的灵敏度，发现前景残留使能量注入约束最多减弱19%，但仍可对暗物质湮灭率和衰变寿命给出强限制。
2024-01-02 astro-ph.CO
A Foreground Cleaned CMB Map from Non-Gaussianity Measurement
在本文中，我们提出了一种新的方法来估计前景清洁宇宙微波背景（CMB）地图的分辨率为$1^\circ$，通过最小化的非高斯性质的清洁地图，主要是由于扩散前景发射成分从银河系。我们采用简单的峰度统计作为非高斯特性的测量，并执行威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）在其7年的数据发布中提供的5个频率图的线性组合，以这种方式，清洁的地图具有最小的峰度，这导致非高斯最小化，前景清洁CMB地图。我们通过进行蒙特卡罗模拟来验证该方法。为了最大限度地减少任何残留的前景污染，从清洁的地图，我们标记出区域附近的银河系平面的基础上，从模拟的结果。在掩蔽区域之外，我们对CMB图的新估计与WMAP的ILC图匹配良好。一个简单的伪$C_l$为基础的CMB TT功率谱的非高斯最小化的地图再现了WMAP的功率谱的早期结果。{ \it该方法的一个重要优点是在低多极区角功率谱中不引入任何负偏置，这与通常的ILC方法不同。}比较我们的结果与以前发表的结果，我们认为，CMB的结果是强大的特定前景去除算法。
2011-05-31 astro-ph.CO
Statistical properties of polarized CMB foreground maps
用于CMB分析的前景去除技术对前景在温度和偏振方面的特性做出具体假设。通过研究前景成分的统计数据，可以更好地了解这些假设的有效程度。在这项工作中，我们调查$E$和$B$模式地图的两个最强的偏振前景，同步辐射和热尘埃排放，关于他们的相似性与高斯过程，他们的光谱变化和互相关。我们在$\sim3.7^\circ$大小的补丁集体覆盖整个天空进行测试，并发现其中大多数符合他们的高斯期望，根据使用的统计。相关性在$E$ -和$B$ -模式信号中表现出明显的差异，其指向前景去除方法中的必要性。我们讨论了潜在的后果和可能的进一步方向。
2019-06-12 astro-ph.CO
Foreground-immune CMB lensing reconstruction with polarization
已知河外前景会在基于温度的CMB透镜重建中产生显著的偏差。已提出若干技术，包括"源硬化“和”纯剪切估计数“，以减轻污染，并已证明在减少前景引起的偏差方面非常有效。在这里，我们将这两种技术扩展到偏振，这将是未来实验中CMB透镜重建的重要组成部分，并分析研究“大透镜”限制，以深入了解前景偏差的起源和缩放，以及对其轮廓的敏感性。使用极化点源的模拟，我们估计了西蒙斯天文台和CMB-S4类（基于偏振的）透镜重建的预期偏差，发现对前者的偏差是微小的，而对后者的偏差在小尺度（$L\sim1000-2000$）下可能是不可忽略的。特别是，我们表明，对于CMB-S4样的实验，点源硬化估计的最佳线性组合可以减少（点源引起的）偏见CMB透镜功率谱高达两个数量级，在$\sim4\%$噪声成本相对于全球最小方差估计。
2023-01-23 astro-ph.CO
Partially Constrained Internal Linear Combination: a method for low-noise CMB foreground mitigation
内部线性组合（ILC）方法是CMB数据分析中使用最广泛的多频清洗技术。这些方法通过最小化共同添加的映射中的总方差（受到信号保留约束）来减少前景，尽管通常仍然存在显著的前景残差或偏差。对ILC方法的修改是约束ILC（cILC），其明确地使某些前景分量无效;然而，这种前景无效对于地面CMB数据集来说通常代价很高，地图噪声在小尺度上显著增加。在本文中，我们探索了一种新的方法，部分约束ILC（pcILC），它允许我们优化ILC方法中的前景偏差和方差之间的权衡。特别地，该方法允许我们最小化受到不等式约束的方差，该不等式约束要求受约束的前景至少减少一个固定因子，该固定因子可以基于预期应用的前景灵敏度来选择。我们测试我们的方法模拟天空地图的西蒙斯观测实验，我们发现，清洁热Sunyaev-Zel'dovich（tSZ）污染在$\ell \in [3000,4800]$，如果一个小的tSZ残留的20%的标准ILC残留可以容忍，CMB温度图的方差减少了至少50%以上的cILC值。我们还展示了应用这种方法来减少噪音的CMB透镜重建。
2020-12-07 astro-ph.CO
Faraday Rotation as a diagnostic of Galactic foreground contamination of CMB maps
来自前景残差的贡献可以对宇宙微波背景（CMB）的温度图产生显著影响。大多数情况下，焦点一直在银河平面上，当前景清理发生时。然而，在本文中，我们将调查可能的前景污染，从银河系以外的来源在CMB地图。我们将分析法拉第旋转图和CMB温度图之间的相关性。法拉第旋转图依赖于银河系的磁场，以及热电子密度，两者都可能有助于CMB温度。我们发现，平均互相关的标准差偏离模拟在99.9%的水平。此外，CMB温度极值和法拉第旋转的极值点之间的比较也被执行，显示两者之间的一般重叠。我们还发现CMB冷点位于一个强负相关的区域，这意味着它可以用银河系起源来解释。此外，我们调查附近的超新星遗迹在银河系中，跟踪银河无线电环路。这些超新星遗迹位于银河系的高纬度和低纬度，因此远远超出了银道面。我们发现法拉第旋转和CMB温度之间的一些相关性，在选择无线电环路。这表明，银河系前景可能会影响CMB，在银河系高纬度地区
2012-02-08 astro-ph.CO
Pixel domain implementation of the Minimally Informed CMB MAp foreground Cleaning method
本文提出一种非参数最大似然CMB清理方法的像素域新实现，扩展了对前景空间变异性的处理，验证表明其在复杂前景下优于参数化方法，是极具竞争力的替代方案。
2024-11-16 astro-ph.CO
Sensitivity and foreground modelling for large-scale CMB B-mode polarization satellite missions
测量宇宙微波背景（CMB）中的大尺度B模偏振是未来CMB实验的一个基本目标。然而，由于前所未有的灵敏度，未来的CMB实验将更加敏感的任何不完善的建模银河系前景偏振重建的原始B模式信号。我们比较的敏感性，B-模式的不同概念的CMB卫星任务（LiteBIRD，COrE，COrE+，PRISM，EPIC，PIXIE）在银河系前景的存在。特别是，我们量化的张量标量参数的不正确的前景建模的组件分离过程中的影响。使用贝叶斯拟合和吉布斯采样，我们执行的CMB和银河系前景B-模式的分离。恢复的CMB B模式功率谱用于计算张量标量比的似然分布。我们集中分析的非常大的角度尺度，可以探测到只有由CMB空间任务，即再电离凸块，原始的B-模式占主导地位的虚假B-模式引起的引力透镜。我们发现，拟合一个单一的修改黑体组件的热尘埃的“真正的”天空由两个尘埃成分强烈偏置张量标量比的估计超过5 σ的最敏感的实验。在参数模型中忽略同步加速器光谱指数的曲率可能会使估计的张量标量比偏差超过1 σ。对于敏感的CMB实验，在前景建模中忽略1%的极化旋转尘埃成分可能会导致估计的张量-标量比的不可忽略的偏差。
2016-02-23 astro-ph.CO
Systematic Effects of Foreground Removal in 21cm Surveys of Reionization
众所周知，在21 cm勘测中的前景减法去除大尺度功率。我们调查相关的系统性偏差。我们表明，消除大尺度上的视线波动混叠到抑制的3D功率谱在很宽的尺度范围。这种偏差可以通过在1D功率谱中对小k进行边缘化来消除;然而，无偏估计量将具有明显更大的方差。我们还表明，高斯实现的功率谱允许准确和非常快速的蒙特卡罗模拟误差分析，完全非高斯场的重复实现是不必要的。我们进行蒙特卡罗最大似然模拟前景去除产生无偏，最小方差估计的功率谱与Fisher矩阵估计。前景去除也扭曲了21厘米PDF，降低了中性和电离区域之间的对比度。我们表明，这是减法的大尺度模式，这是负责这种失真，它是不太严重的再电离的早期阶段。它可以通过使用更大的带宽来减少前景去除。在再电离的后期阶段，最大的电离区域（仅由前景发射组成）提供了可能允许恢复大尺度模式的校准点。最后，我们还表明：（i）宽频率响应的同步辐射和自由-自由发射将涂抹出的电子动量分布的任何功能，并确保光谱平滑的前景;（ii）河外射电复合线应该是可以忽略的前景。
2011-03-16 astro-ph.CO
Foreground-immune CMB lensing with shear-only reconstruction
来自当前和即将到来的宽场CMB实验（如AdvACT，SPT-3G和西蒙斯天文台）的CMB透镜在很大程度上依赖于温度（与偏振）。在这种情况下，对温度图的前景污染产生显著的透镜偏置，这不能通过多频率分量分离、掩蔽或偏置硬化来完全控制。在这封信中，我们分裂成一组新的最佳“多极”估计标准CMB透镜二次估计。在大尺度上，这些多极估计减少到已知的放大和剪切估计，和一个新的剪切B-模式估计。我们利用不同的对称性的透镜CMB和河外前景认为，剪切估计应该是大约免疫河外前景。我们建立了一个新的方法来计算单独和无噪声的初级，次级和三光谱偏差CMB透镜从前景模拟。使用这种方法，我们证明了剪切估计确实是不敏感的河外前景，即使当应用到一个单频温度图污染CIB，tSZ，kSZ和无线电点源。前景偏差的这种显著降低使我们能够包括比标准二次估计器更高的温度多极，从而增加了超过二次估计器的总透镜信噪比。此外，仅放大和剪切B模式估计提供了有用的诊断潜在的残差。我们的Python代码LensQuEst可以预测各种估计器的信噪比，生成模拟映射，对它们进行建模，并将各种透镜估计器应用于它们，这些代码可以在https://github.com/EmmanuelSchaan/LensQuEst上公开获得。
2019-05-16 astro-ph.CO
Forecasting performance of CMB experiments in the presence of complex foreground contaminations
我们提出了一个新的，半解析的框架来估计的水平的残差来自多频宇宙微波背景（CMB）的数据和预测其对宇宙学参数的影响CMB地图。数据被假定为包含不可忽略的信号的天体物理和/或银河系的起源，我们使用参数分量分离技术清洁。我们考虑到在分离过程中假设的前景模型与真实模型之间的差异，允许缩放律和/或其空间变化的差异。我们的估计和他们的不确定性，包括系统和统计的影响，并平均超过仪器噪声和CMB信号实现。该框架可以进一步扩展，以自洽地考虑前景模型中现有的不确定性。我们演示和验证的框架上的简单的研究案例，旨在估计张量标量比，r。所提出的方法是计算效率允许在一个单一的CPU上的数百个设置和前景模型的调查。
2016-11-01 astro-ph.CO
Are CMB derived cosmological parameters affected by foregrounds associated to nearby galaxies?
本文通过掩蔽Planck CMB图中与近邻旋涡星系相关的新前景，发现其与局域参数变化呈3σ显著相关，但全天宇宙学参数保持不变。
2025-03-18 astro-ph.CO
Predicting CMB dust foreground using galactic 21 cm data
了解大角度尺度的星系前景是至关重要的未来CMB实验，旨在检测$B$模式偏振从原始引力波。传统上，灰尘成分已被分离使用其不同的频率依赖性。然而，使用非CMB观测具有提高保真度和降低重建噪声的潜力。在这篇探索性的论文中，我们研究了银河系21厘米观测预测尘埃前景强度的能力。我们训练一个神经网络来预测尘埃的前景，由普朗克卫星从银河系21厘米发射的全速数据立方体测量的HI4PI调查。我们证明了速度结构中的信息明显提高了简单的集成排放模型和简单的线性模型的预测能力。这种改善在弧分标度上是显著的，但在度标度上则较为温和。关于温度数据的原理证明表明，也可以从相同的输入数据改进前景偏振模板。
2019-11-18 astro-ph.CO
Gaussian Process Regression for foreground removal in HI intensity mapping experiments
我们第一次申请高斯过程回归（GPR）作为前景去除技术的背景下，单碟，低红移HI强度映射，并提出了一个开源的Python工具包这样做。我们使用MeerKAT和SKA 1-MID-like模拟21厘米前景（包括偏振泄漏），HI宇宙学信号和仪器噪声。我们发现，在这种情况下，可以使用GPR作为前景去除技术，并且在某些情况下，它比主成分分析（PCA）更适合于恢复HI功率谱，特别是在小尺度上。探地雷达在恢复径向功率谱方面尤其出色，在考虑我们数据的全带宽时优于PCA。这两种方法在恢复横向功率谱方面都较差，因为它们依赖于仅频率协方差信息。当沿着频率将我们的数据减半时，我们发现GPR在低频范围内表现更好，其中前景更明亮。当频率信道丢失时，它的性能比PCA差，以模拟RFI标记。我们的结论是，GPR是一个很好的前景去除选择的情况下，单碟，低红移HI强度映射丢失的频率通道。我们的Python工具包gpr 4 im和本分析中使用的数据在GitHub上公开提供。
2021-10-04 astro-ph.CO
Blind mitigation of foreground-induced biases on primordial $B$ modes for ground-based CMB experiments
International School for Advanced Studies (SISSA)（国际高等研究院）；Università di Trento（特伦托大学）；INFN Sezione di Trieste（的里雅斯特INFN分部）；IFPU（前沿物理研究所）；Dipartimento di Fisica, Università di Roma “Tor Vergata”（罗马“托维加塔”大学物理系）；INFN Sezione di Roma2（罗马第二INFN分部）
本文提出两种改进NILC框架的方法，用于减少前景对原初B模式的偏倚，通过去投影和似然边际化提升r的估计精度。
2026-04-13 astro-ph.CO
The Effect of Foreground Mitigation Strategy on EoR Window Recovery
对于那些希望探测再电离时代21厘米信号的人来说，消除银河系和河外前景仍然是一个重大挑战。多种方法模拟这些前景与不同程度的假设已经过试验，并显示出有前途的恢复模拟数据。然而，最近已经增加了使用傅立叶空间中的前景的预期形状来定义没有前景污染的EoR窗口的讨论。通过仅在此窗口内进行分析，可以避免前景和它们可能引入的任何统计偏差，而是通过删除这些前景。在本文中，我们讨论了前景消除和前景避免的优点和缺点。我们创建了一系列模拟与噪声水平符合当前和未来的实验，并比较了从前景避免和简化的，频率无关的前景去除模型恢复的统计宇宙学信号。我们发现，虽然，对于目前的一代实验，前景回避，使一个更好的恢复在$k_{perp} > 0.6 \mathrm{Mpc}^{-1}$，前景去除是能够恢复显着更多的信号在小$k_{los}$为当前和未来的实验。我们还放宽了假设，前景是平滑的，通过引入一个高斯随机因子沿视线，然后也空间。我们发现，这两种方法都表现良好的前景模型的视线和空间变化周围$0.1\%$，但在水平大于此前景去除显示出更大的信号恢复。
2016-01-22 astro-ph.CO
Separating CMB Stokes Q and U polarization signals from Non-Gaussian Emissions
本文根据宇宙微波背景的高斯性质和天体物理偏振前景的强非高斯性质的基本概念，利用WMAP九年出版的偏振图，估算了扩散前景最小化宇宙微波背景（CMB）Stokes Q和U偏振图。我们切除定义已知点源位置的天空区域，这些区域被探测器噪声或漫射前景或两者强烈污染，然后在构成整个天空区域的大约$50\%$的幸存天空区域上执行前景最小化。我们严格评估性能的前景最小化的几种方式，并表明我们的前景最小化方法从输入地图中删除了重要的前景。与WMAP前景缩减的Stokes Q，U偏振图相比，在不同的多极范围内，经过清理的Stokes Q，U偏振图具有更少的来自相关天空区域的EE和BB功率。我们验证我们的方法进行详细的蒙特卡罗模拟。我们的方法的主要驱动机制是内部线性组合（ILC）方法，然而，与通常的ILC方法中执行的简单方差最小化不同，该方法的核心依赖于理论上动机良好的CMB偏振高斯性概念，在观测和通货膨胀模型之间建立了直接联系。此外，该方法，像通常的ILC方法，是独立的偏振前景的建模不确定性。这将是有用的，应用我们的方法在未来一代低噪声CMB偏振实验。
2017-07-07 astro-ph.CO
CMBFSCNN: Cosmic Microwave Background Polarization Foreground Subtraction with Convolutional Neural Network
本研究拓展CMBFSCNN机器学习方法，纳入CMB透镜效应，结合半分图互相关技术降噪，在CMB-S4、LiteBIRD模拟数据中精确恢复CMB极化功率谱，并讨论方法对前景模型的依赖性。
2024-06-25 astro-ph.CO
Disentangling CMB $μ$ and $y$ spectral distortions from foregrounds with poorly defined spectral shapes
提出最小响应法（LRM）线性分离CMB $\mu$ 和 $y$ 谱畸变与谱形不佳的前景，优于mILC方法，并确定望远镜光学系统最佳温度。
2025-09-24 astro-ph.CO
Combining CMB datasets with consistent foreground modelling
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS/IN2P3, IJCLab（法国国家科学研究中心/法国粒子与核物理研究所，贾德劳实验室）；CNRS, Institut d’Astrophysique Spatiale（法国国家科学研究中心，空间天体物理学研究所）；IRAP, CNRS, Université de Toulouse, CNES, UT3-UPS（研究宇宙和粒子物理研究所，法国国家科学研究中心，图卢兹大学，法国国家空间研究中心，图卢兹第三大学）
本文通过联合分析普朗克卫星、阿塔卡马宇宙望远镜和南极望远镜的数据，构建统一的似然函数以建模CMB信号及前景，展示前景建模一致性对参数估计的重要性。
2026-04-23 astro-ph.CO
Peeling off foregrounds with the constrained moment ILC method to unveil primordial CMB $B$-modes
银河系前景是观测宇宙微波背景$B$模偏振的主要障碍。除了使暴胀$B$模式信号模糊几个数量级之外，银河前景还具有非平凡的光谱特征，这些特征部分未知，并且由于沿着视线的平均效应而失真，在像素/光束窗口内，以及通过各种分析选择（例如，球谐变换和滤波器）。统计矩扩展方法提供了一个强大的工具，用于模拟有效的银河系前景发射所造成的这些平均效应在CMB观测，而盲组件分离处理可以处理未知的前景。在这项工作中，我们结合这两种方法，开发了一种新的半盲组件分离方法的参数和盲目的方法，称为约束矩ILC（cMILC）的交集。该方法在标准ILC方法的基础上增加了几个约束条件，对银河系前景辐射的主要统计矩进行了去投影。应用程序的地图进行针状空间相比，NILC方法，这有助于显着减少残留的前景污染（偏差，方差和偏斜）重建CMB $B$模式的地图，功率谱，张量标量比。我们认为天空模拟的实验设置类似的LiteBIRD和PICO，说明残留的前景偏差和退化的约束$r$之间的权衡可以预期在新的cMILC框架。我们还概述了几个方向，需要更多的工作，以准备未来的分析挑战。
2021-03-02 astro-ph.CO
Single Frequency CMB Foreground Removal with Inter-scale Machine Learning
Harvard University（哈佛大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；Flatiron Institute, New York, NY, USA（纽约市平顿研究所）；Pontificia Universidad Católica de Chile（智利天主教庞蒂菲亚大学）
该研究针对单频率CMB前景去除问题，提出结合跨尺度与多频率相关性的混合CNN方法，在DustFilaments模拟中实现远优于传统ILC的前景去除效果，验证了跨尺度相关性的互补作用，但仍面临网络泛化挑战。
2026-11-06 astro-ph.CO
Mitigating Bias in CMB B-modes from Foreground Cleaning Using a Moment Expansion
即将进行的旨在测量膨胀B模式信号的CMB偏振实验面临的主要挑战之一是去除偏振前景。热尘埃前景通常被建模为单个修改的黑体，然而过于简单的前景模型可能会使张量与标量比r的测量产生偏差。随着CMB偏振实验变得越来越敏感，热尘埃排放模型必须考虑到尘埃前景的更大复杂性，同时对光束内尘埃特性的基本分布做出最小假设。我们使用普朗克尘埃温度数据来估计沿视线的尘埃性质的典型变化，并研究这些变化的影响，如果一个单一的修改后的黑体模型的偏差在r。然后，我们评估的时刻方法捕捉空间平均的影响，并减少偏见的张量标量比不同的玩具模型的灰尘排放的能力。我们发现，由于沿视线的温度变化的预期偏差是显着的未来CMB实验的目标灵敏度相比，和使用的矩方法可以减少偏差，以及揭示到尘埃物理参数的分布。
2022-07-26 astro-ph.CO
Foreground Removal using FastICA: A Showcase of LOFAR-EoR
我们介绍了一种新的实现FastICA算法的模拟LOFAR EoR数据的目的是准确地消除前景和提取21厘米的再电离信号。我们发现，该方法成功地消除了前景，平均拟合误差为0.5%，并且在整个频率范围内恢复了2D和3D功率谱。我们发现，对于尺度以上的几个PSF尺度的21厘米的方差是成功地恢复，但有证据表明，噪声泄漏到重建的前景成分。我们发现，这种盲目的独立成分分析技术提供了令人鼓舞的结果，没有事先的前景假设的危险。
2012-05-24 astro-ph.CO
Rethinking CMB foregrounds: systematic extension of foreground parameterizations
未来对宇宙微波背景（CMB）各向异性和能谱的高灵敏度测量将受到我们对前景的理解和建模的限制。不仅需要收集和组合更多的信息，而且还必须探索与灵敏度的巨大改进相称的前景建模的新方法。在这里，我们研究了空间平均对典型前景成分的光谱形状的不可避免的影响，引入了一种矩方法，它自然地扩展了必须通过测量或理论模型约束来确定的前景参数列表。前景被认为是沿着视线和整个天空的单个发射体积元素的叠加，然后通过仪器光束观察。光束和视线平均值是不可避免的。我们的方法不是假设物理参数分布的特定模型，而是识别每个前景分量的自然新光谱形状，其可以用于提取参数矩（例如，均值、离差、交叉项等）。该方法被示出为叠加的幂律，自由的光谱，灰体和修改的黑体光谱，但可以应用于更复杂的基本光谱能量分布。在这里，我们专注于强度信号，但该方法可以扩展到偏振发射的情况下。平均过程自动产生尺度相关的频谱形状，矩量法可用于在功率谱估计中跨尺度传播所需的信息。该方法不仅限于应用于CMB前景，但也可能是有用的星系团的X射线发射的建模。
2017-08-26 astro-ph.CO
Determination of miscalibrated polarization angles from observed CMB and foreground $EB$ power spectra: Application to partial-sky observation
利用观测到的宇宙微波背景辐射和银河系前景辐射的$EB$偏振功率谱，研究了一种确定宇宙微波背景辐射实验中偏振角标定误差的方法。我们采用Minami等人的方法。（2019）开发用于全天空观测到地面实验，如西蒙斯天文台。我们使用公共代码NaMaster考虑了由于部分天空覆盖引起的$E$到$B$泄漏和$\ell$到$\ell$协方差。我们表明，我们的方法产生一个无偏估计的误校准的角度。我们的方法还可以同时确定的误校准的角度和固有的$EB$功率谱的偏振尘埃排放时，后者是成比例的$\sqrt{C_\ell^{EE}C_\ell^{BB}}$和$C_\ell^{BB}$是成比例的$C_\ell^{EE}$。
2020-02-10 astro-ph.CO
Optimization of foreground moment deprojection for semi-blind CMB polarization reconstruction
本文提出优化的cMILC（ocMILC）流程，通过数据诊断自适应选择需反投影的前景矩数量、枢轴参数和系数，在PICO模拟中实现比NILC和cMILC更低的前景污染，并获得无偏的张标比后验。
2024-06-10 astro-ph.CO
CMB Power Spectrum Likelihood with ILC
我们扩展了ILC方法在调和空间中，包括在其CMB估计的误差。这允许参数估计例程考虑前景的影响以及与ILC方法结合的减法中的误差。我们的方法需要使用一个前景模型，我们在这里不开发。前景水平的降低使得该方法对前景模型中未考虑的误差不太敏感。模拟用于验证在生成该似然函数中使用的计算和近似。
2012-03-21 astro-ph.CO
Foreground removal for Square Kilometre Array observations of the Epoch of Reionization with the Correlated Component Analysis
我们应用相关成分分析（CCA）的平方公里阵列的模拟数据的方法，准确地清除扩散前景污染的21厘米再电离信号的目的。CCA已经被开发用于宇宙微波背景，但是将该方法的傅立叶域实现应用于再电离信号是直接的。CCA是一种参数化方法，通过使用二阶统计量从数据中估计前景的频率行为。我们测试其性能的前景模拟越来越复杂，旨在挑战所采用的参数模型。我们还放弃了大多数方法所依赖的谱平滑性假设。我们能够有效地清除所有前景模拟的探索频率范围（100-200 MHz）内的模拟数据。这表明，CCA方法是非常有前途的EoR组分分离。
2014-12-05 astro-ph.CO
Does the Correlation between 2MRS Galaxies and the CMB Indicate an Unmodeled CMB Foreground?
本文重新检验了基于2MRS星系与CMB温度图相关性的新CMB前景信号声称，通过模拟CMB图交叉相关分析发现原始探测样本的相关性仅在1.7σ水平或更低，证据不具说服力。
2024-07-01 astro-ph.CO
Mitigating Foreground Biases in CMB Lensing Reconstruction Using Cleaned Gradients
重建的宇宙微波背景（CMB）透镜会聚图将在未来几年的精密宇宙学中发挥重要作用。宇宙微波背景辐射透镜图将能够校准高红移星系团的质量，并将通过与星系巡天的互相关对宇宙结构的增长进行精确测量。在接下来的十年中，CMB透镜重建将严重依赖于温度数据，而不是偏振，因此需要详细了解由于河外前景造成的偏差。在短期内，其中最显着的偏差是由于热Sunyaev-Zel'dovich（tSZ）效应。此外，高分辨率观测将仅在少数频率下可用，这使得完全前景清理具有挑战性。在本文中，我们展示了一个解决方案的前景偏见的问题，涉及清洗只有大规模的梯度的CMB温度图。我们表明，必要的数据tSZ偏压免费CMB透镜地图已经存在的形式，大规模测量的CMB在多个频率的普朗克和WMAP卫星实验。具体而言，我们表明，从CMB透镜推断晕质量的偏见是消除利用干净的梯度从多频分量分离，涉及普朗克和WMAP数据，和特殊的星系互相关透镜地图可以准备只有一个小的惩罚信号噪声，而不需要掩蔽，在绘画，建模，或模拟工作的tSZ偏差。虽然我们专注于互相关，我们还表明，梯度清洗可以减轻偏见的CMB透镜自谱所产生的前景的温度和偏振的存在下，以最小的信噪比损失。
2018-07-07 astro-ph.CO
Delta-map method to remove CMB foregrounds with spatially varying spectra
我们扩展的内部模板前景去除方法占空间变化的光谱参数，如同步辐射和尘埃排放和尘埃温度的光谱指数。由于先前的算法必须假设光谱参数在整个天空（或天空的某些重要部分）上是均匀的，这导致了根据宇宙微波背景（CMB）的前景清洁偏振图估计的张量标量比参数$r$的偏差。新的算法，“Delta映射法”，占空间变化的光谱的一阶微扰。唯一的自由参数是宇宙学参数，如$r$和天空平均前景参数。我们表明，一个干净的CMB地图是极大似然解的一阶扰动，并推导出后验分布的$r$和天空平均前景参数使用贝叶斯统计。应用这一现实的模拟天空地图，包括偏振CMB，同步加速器和热尘埃排放，我们发现，新的算法消除$r$的偏见下降到我们的无噪声模拟（$r\lesssim 4\times 10^{-4}$）未检测到的水平。我们表明，由于平均的空间变化的频谱的极化前景的频率去相关可以占到一阶扰动使用略有不同的光谱参数的斯托克斯$Q$和$U$地图。最后，我们证明了偏振反常微波辐射对前景去除的影响可以被同步辐射光谱的曲率参数所吸收。
2019-02-01 astro-ph.CO
Forecasting the performance of the Minimally Informed foreground cleaning method for CMB polarization observations
本文为CMB偏振观测中的最小信息前景清理方法建立了半解析性能预测框架，并通过与直接采样和MICMAC对比验证其有效性，同时证明了数据驱动偏差校正程序的稳健性。
2025-07-07 astro-ph.CO
Quantifying Bias due to non-Gaussian Foregrounds in an Optimal Reconstruction of CMB Lensing and Temperature Power Spectra
本文利用MUSE贝叶斯推断和Agora多频模拟，评估非高斯河外前景对CMB透镜势与温度功率谱最优重建的偏差影响。
2025-07-24 astro-ph.CO
Modeling the Radio Foreground for detection of CMB spectral distortions from Cosmic Dawn and Epoch of Reionization
在宇宙黎明和再电离过程中，宇宙重子的演化导致了宇宙微波背景（CMB）的21厘米光谱红移畸变。这些编码信息的性质和时间的第一个来源超过红移30 - 6，并出现在米波长作为一个微小的CMB失真随着银河系和河外无线电天空，这是数量级更明亮。因此，检测需要精确的方法来建模前景。我们提出了一种使用最大平滑（MS）函数的前景拟合方法。我们证明了MS函数的有用性，传统上使用的多项式来分离前景的再电离时代（EoR）信号。我们还研究了使用GMOSS，无线电天空的物理动机模型的合理前景的频谱复杂性的水平，并发现它们确实是平滑的，可以通过MS功能建模到足以辨别EoR信号的香草模型的水平。我们表明，MS功能的损失抵抗和鲁棒性保留EoR信号强度和转折点的残差。最后，我们证明，在使用一个良好的校准光谱辐射计和建模前景与MS功能，全球EoR信号可以检测与贝叶斯方法与90%的置信度在10分钟的积分。
2017-05-03 astro-ph.CO
Understanding Polarized Foreground from Dust: Towards Reliable Measurements of CMB Polarization
未来十年宇宙学领域中关于光学/红外偏振测量的科学机会和建议。为响应对这类文件的呼吁，向Astro 2010提交了以社区为基础的白皮书。
2009-02-24 astro-ph.CO
Lower bias, lower noise CMB lensing with foreground-hardened estimators
宇宙微波背景（CMB）温度图中的河外前景严重限制了标准估计器重建弱透镜势的能力。这些前景不能通过多频清理或掩蔽完全去除，如果不适当地考虑，可能导致大的偏差。对于由多个未聚集的点源组成的前景，可以导出源振幅的估计值并进行解投影，从而消除对透镜重建的任何偏差。我们的模拟表明，所有的河外前景的温度可以近似由一组具有相同的配置文件的源，一个简单的偏置硬化技术是有效的，在减少任何偏见透镜，在最小的噪声成本。我们比较其他方法，如“剪切”重建的性能和偏差，并讨论如何联合deproject任意数量的前景，每个任意配置文件。特别是，对于一个类似西蒙斯观测的实验前景硬化估计，使我们能够扩展重建中使用的最大多极子，增加整体统计功率$\sim 50\%$超过标准的二次估计，无论是在自动和互相关。我们的结论是，源硬化优于标准的透镜二次估计在自相关和互相关，透镜信号噪声比和前景偏差。
2020-12-01 astro-ph.CO
Cleaning Galactic foregrounds with spatially varying spectral dependence from CMB observations with \texttt{fgbuster}
本研究在下一代 CMB 偏振实验背景下，利用 \ exttt{fgbuster} 探讨了在不同像素子集中拟合银河系前景光谱参数的影响，表明允许光谱参数空间变化对于在控制前景残差的同时实现高信噪比至关重要。
2025-10-13 astro-ph.CO
Implications of scattering for CMB foreground emission modelling
本研究评估了银河系前景发射中汤姆逊散射和瑞利散射的二阶效应，发现其对总发射修正很小，但汤姆逊散射产生的B模信号接近未来CMB望远镜灵敏度，需更精确评估。
2024-07-15 astro-ph.CO
Impact of Galactic non-Gaussian foregrounds on CMB lensing measurements
本研究量化银河系尘埃前景对CMB引力透镜测量的污染，发现其对阿塔卡马宇宙学望远镜无显著影响，但西蒙斯天文台部分模型偏差超阈值，需进一步研究尘埃偏差表征与缓解方法。
2025-06-17 astro-ph.CO
Galactic foregrounds and CMB polarization
CMB偏振有望揭开测量暴胀发出的引力波背景的曙光。然而，CMB信号很微弱，很容易被银河系的前景辐射污染，因此准确测量CMB是成功观测的关键。我们回顾了宇宙微波背景辐射的偏振特性和银河系同步辐射的现有知识。然后，我们专注于S波段偏振全天巡天（S-PASS），这是最近完成的一项对整个南部天空的巡天，旨在调查银河系CMB前景。
2010-08-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
An Improved Diffuse Foreground Subtraction by ILC method: CMB Map and Angular Power Spectrum using Planck and WMAP Observations
本文提出了一种改进的谐波空间多相位迭代内线性组合方法，用于从宇宙微波背景（CMB）图中最小化扩散前景。新程序包括两个阶段。在阶段1中，通过在天空的期望部分上的单次迭代中在谐波空间中执行通常的ILC操作来获得漫射前景清洁图。在阶段2中，我们也在谐波空间中使用迭代ILC方法获得最终前景清洁图，然而，现在，在前景最小化的每次迭代期间，在当前迭代中未被清洁的天空的一些区域被阶段1清洁图的对应清洁部分替换。新的ILC方法消除了在旧的和通常的谐波空间迭代ILC方法中不可避免地存在的前景泄漏信号。新的方法是灵活的，以处理输入频率图，无论他们是否最初具有相同的仪器和像素分辨率，通过使他们在分析开始时，一个共同的和最大可能的光束和像素分辨率。这大大减少了数据冗余，从而减少了内存使用和计算成本。在ILC权重计算期间，它避免了通过波束和像素窗口函数对部分天空球谐系数进行去卷积的任何需要，在严格的数学意义上，这对于方位角对称窗口函数来说是没有明确定义的。使用WMAP 9年和Planck-2015公布的频率图，我们获得了一对前景清洁CMB图和CMB角功率谱。我们的功率谱与Planck-2015结果吻合良好，但存在一些差异。最后，我们表明，ILC前景最小化的权重有一个内在的特点，它往往会产生一个统计各向同性的CMB地图以及。
2016-12-11 astro-ph.CO
Bias to CMB lensing from lensed foregrounds
已知河外前景构成了一个限制系统，在基于温度的CMB透镜与AdvACT，SPT-3G，西蒙斯天文台和CMB S4。此外，由于这些前景是在宇宙学距离上发射的，它们本身也是透镜。这种前景透镜效应和CMB透镜效应之间的相关性导致CMB透镜效应估计器中的额外偏差。在本文中，我们第一次量化这种“透镜前景偏差”的标准CMB透镜二次估计，CMB剪切和CMB放大估计，在西蒙斯天文台的情况下，在没有多频分量分离。这种不确定性在CMB透镜与LSST星系的互相关中是非常显著的，并且可以与CMB透镜自谱的统计不确定性相媲美。我们讨论了各种缓解策略，并表明，“透镜前景偏置硬化”的方法可以减少这种偏见，在一定的成本信号噪声。用于生成我们的理论曲线的代码可在https://github.com/EmmanuelSchaan/LensedForegroundBias上公开获得。
2019-12-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Improved large scales interstellar dust foreground model and CMB solar dipole measurement
宇宙微波背景的各向异性在大角度尺度上是很难测量的。在本文中，我们提出了一个新的分析的\Planck \高频仪器的数据，使宇宙学的一部分，其主要的前景信号接近探测器噪声。由太阳系相对于CMB的运动引起的太阳偶极子信号是以高精度校准探测器或一组探测器的非常有效的工具。在这项工作中，太阳偶极子信号被用来提取校正的频率图偏移，减少显着的不确定性。改进了太阳偶极参数，改善了高频前景和CMB大尺度宇宙学各向异性。太阳偶极子参数的稳定性是控制组分分离过程中银河系前景去除的有力手段。它被用来建立星际尘埃辐射的光谱能量分布空间变化的模型。这些变化的知识将有助于未来的CMB分析的强度，也在偏振测量微弱的信号有关的光学再电离深度和张量标量比的原始各向异性。这些工作的结果包括：改进的太阳偶极子参数，新的星际尘埃模型，以及大尺度宇宙学各向异性图。
2021-02-19 astro-ph.CO
Impact of modelling foreground uncertainties on future CMB polarization satellite experiments
我们提出了一个错误的张量标量比由于残留扩散前景的分析。我们使用模拟观测的CMB偏振卫星，宇宙起源探测器，使用2010年向欧空局提出的版本的规格（COrE）。我们构建了一个完整的管道，从微波天空地图$r$的可能性，使用两种模型的扩散银河前景不同的复杂性，并假设组件分离不同程度的准确性。我们的流水线使用线性混合（广义最小二乘）解决方案的组件分离，和功率谱估计的混合方法，在低$\ell$ s的二次极大似然估计和伪$C_{\ell}$反卷积在高$\ell$ s。在$r$的可能性中，我们探索将前景残差建模为滋扰参数。我们的分析旨在测量通过对前景进行错误建模而在$r$中引入的偏差，并确定在仍然成功检测$r$的同时可以容忍的误差。我们发现，$r=0.01$可以成功地测量，即使在一个复杂的天空模型和存在前景参数误差。然而，$r=0.001$的检测更具挑战性，因为前景光谱特性的不准确建模可能导致$r$的有偏测量。一旦消除了偏差，$r$的总误差允许设定上限而不是检测，除非前景光谱指数的不确定性非常小，即尘埃和同步加速器的误差等于或优于0.5%。这就强调了在下一代CMB偏振实验中进行组分分离和前景表征研究的必要性。
2017-03-30 astro-ph.CO
Astrophysical foregrounds and primordial tensor-to-scalar ratio constraints from CMB B-mode polarization observations
我们研究了天体物理前景对CMB B模偏振实验约束原始张量标量比r的能力的影响。为了清理前景贡献，我们使用参数，极大似然分量分离技术，并考虑优化实验设置，以在恢复的CMB图中呈现最小水平的前景残差。我们考虑几乎全天空的观测，包括两个扩散的前景组件，灰尘和同步加速器，和研究的情况下，有和没有校准误差，空间变异的前景属性，和部分或全部B模式透镜信号去除。在所有这些情况下，我们发现，在非常低的噪声水平的限制，并在没有内部或建模系统的影响，前景残差不会导致对r的最低可检测值的限制。但是，控制前景残差的需要将在确定允许r < 0.1的鲁棒检测所需的最小噪声水平方面发挥重要作用，因此在优化和预测未来任务的性能方面发挥重要作用。对于当前和拟议的实验噪声水平，发现前景残差不可忽略，并且可能会影响我们对r设置约束的能力。我们还展示了如何通过将后组件分离处理限制到较小的天空区域来显着改善约束。这种程序适用于COrE类卫星任务的情况下，可能会导致超过一个数量级的改进的可探测值r。有足够的知识的实验带通以及前景成分的比例定律，我们的结论被认为是独立的假设的整体归一化的前景，只有定量地依赖于特定的参数化假设的前景成分。
2012-04-19 astro-ph.CO
Foreground removal from WMAP 7yr polarization maps using an MLP neural network
从毫米波/亚毫米波观测中提取宇宙微波背景信号（CMB）的一个基本问题是来自银河系的辐射污染：同步辐射、自由-自由辐射和热尘埃辐射。为了从CMB信号中提取基本宇宙学参数，必须使这种污染最小化，因为它会在CMB功率谱中产生系统误差。在以前的调查中，已经证明，神经网络方法提供高质量的CMB地图从温度数据。这里的分析扩展到偏振图。作为一个具体的例子，WMAP的7年偏振数据，最可靠的测定CMB的偏振特性，进行了分析。分析采用了WMAP团队提供的频率图、噪声模型、窗函数和前景模型，不包括辅助数据。在此框架内，它表明，该网络可以提取CMB极化信号没有污染的迹象，由极化前景。与WMAP团队推导的误差相比，推导的偏振功率谱的误差得到了改善。
2012-02-29 astro-ph.CO
A needlet ILC analysis of WMAP 7-year data: estimation of CMB temperature map and power spectrum
对WMAP的7年温度图进行了重新分析，提取了减少天体物理前景和噪声污染的CMB图和CMB功率谱。所使用的方法是基于WMAP数据和前景模板的线性组合，实现对针状框架上的观察的分解。我们得到了一个干净的CMB地图与低污染的前景和噪音，以及一个新的估计的CMB温度功率谱。后者基本上与WMAP合作发布的功率谱兼容，尽管在大尺度上它稍微但系统地较低。这一差异的确切来源尚不清楚。
2011-06-27 astro-ph.CO
Modeling Extragalactic Foregrounds and Secondaries for Unbiased Estimation of Cosmological Parameters From Primary CMB Anisotropy
利用最新的物理模型和约束的最新数据，我们开发了一个唯象参数化模型的贡献强度和偏振映射在毫米波长的外部星系和Sunyaev-Zeldovich效应。我们发现这样的建模是必要的宇宙学参数从普朗克数据的估计。例如，忽略红外背景的聚类将导致7 σ的n_s偏差。我们表明，在一个完整的前景模型的同时边缘化可以消除这种偏见，同时增加宇宙学参数的统计不确定性不到20%。通过纳入更高分辨率的地面数据，可以大大减少不确定性的小幅增加。我们采用的多频分析涉及对46个总功率谱进行建模，并对17个前景参数进行边缘化。我们表明，我们也可以减少数据的CMB功率谱的最佳估计，只有两个主成分（与约束幅度）描述残留的前景污染。
2011-02-25 astro-ph.CO
Component separation for future CMB B-mode satellites
下一代CMB卫星概念（LiteBIRD、CORE、PIXIE、PICO）被提出用于在天空中的大角度尺度下检测原始CMB B模式偏振，张量-标量比值为${r \lesssim 10^{-3}}$。然而，未被发现的原始CMB B模式将提供由暴胀预测的量子起源的原始引力波的独特特征。我们提出了最近的预测，在天体物理前景和引力透镜效应的存在下，在拟议的CMB空间任务CORE的背景下，对原始CMB B模式的检测。我们还讨论了问题的前景和组件分离的原始B-模式的搜索，并强调在这种情况下的具体挑战：频率范围，频谱退化，前景建模，频谱平均效应。
2018-06-04 astro-ph.CO
Least response method to separate CMB spectral distortions from foregrounds
提出最小响应法（LRM）用于CMB谱畸变提取，该方法在保持信号恒定响应的同时最小化对前景和噪声的响应，优于传统内部线性组合法，并可通过迭代分离前景提升精度。
2024-02-15 astro-ph.CO
Extragalactic Foreground Contamination in Temperature-based CMB Lens Reconstruction
我们讨论了未解决的点源污染的影响，估计的CMB透镜潜力，从组件，如热Sunyaev-Zel'dovich效应，无线电点源，和宇宙红外背景。我们分类可能的三谱与这样的源人口，并构建估计的幅度和尺度依赖的几个主要的三谱。我们展示了如何传播这些源trispectrum的分析模型的偏见透镜。我们还构建了一个“源硬化”的透镜估计的经验显着较小的偏差时，暴露于未解决的点源比标准的二次透镜估计。我们证明了这些想法在实践中使用的天空模拟Sehgal等。例如，用于模拟ACT、SPT和Planck的宇宙方差有限实验。
2013-10-28 astro-ph.CO
