Fingerprints of Galactic Loop I on the Cosmic Microwave Background
我们调查可能的银河系前景结构的印记，如"无线电回路"在派生的宇宙微波背景的地图。令人惊讶的是，这些证据不仅在无线电频率通过他们的同步辐射，而且在微波频率的尘埃辐射占主导地位。这表明其机制是来自富含金属铁或亚铁磁性物质的尘埃颗粒的磁偶极辐射。我们已经确定的这个新前景存在于银河系的高纬度地区，并且由于暴胀产生的原始引力波，可能主导了预期的$B$模式偏振信号。
2014-07-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Carbon monoxide and ionized carbon line emission global signals: foregrounds and targets for absolute microwave spectrometry
本文研究未来微波光谱仪测量CO/[CII]全球信号的前景，发现其可约束星系金属丰度与分子气体演化，并量化了该信号对μ和y型谱畸变测量的影响及与CO LIM巡天的协同潜力。
2024-06-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Isotropy-Violation Diagnostics for $B$-mode Polarization Foregrounds to the Cosmic Microwave Background
各向同性违反统计可以突出极化的银河前景，污染原始$B$ -模式的宇宙微波背景（CMB）。我们提出了一个特定的各向同性违反测试，并将其应用到极化普朗克353 GHz的数据，构建一个地图，表明$B$模式的前景灰尘功率在天空中。我们通过双极球谐基在调和空间中建立我们的主要各向同性测试，我们的方法有助于我们识别最少污染的方向。通过这种测量，在BICEP场及其周围、南银河系极点附近和北银河系半球都有低前景区域。在BICEP字段中也存在可能的前景特征。我们将我们的结果与基于局部功率谱的结果进行了比较，后者是使用Planck Int.~ XXX（2016年）。圆盘方法与我们的各向同性破坏诊断密切相关。我们特别注意噪音的处理，包括与前景的偶然相关性。目前，我们使用我们的各向同性工具来评估天空中最干净的部分，但在未来，这种方法将允许基于各向同性的空测试的前景污染的地图声称测量原始$B$模式，特别是在有限的频率覆盖范围的情况下。
2016-09-21 astro-ph.CO
A new approach of estimating the Galactic thermal dust and synchrotron polarized emission template in the microwave bands
内部线性组合（ILC）方法已被广泛用于从前景污染的多频图中提取宇宙微波背景（CMB）各向异性图。然而，简单迭代学习控制的性能是有限的，可以显着改善的重约束方程，被称为cILC。标准ILC和cILC在自旋为0的场上工作。最近，ILC的广义版本被开发用于估计极化图，其中使用称为极化ILC（PILC）的复系数在多个频率处组合量$Q \pm iU$。最近开发了一种统计矩扩展方法，用于银河前景的高精度建模。本文提出了一种半盲分量分离方法，结合前景建模的矩量法和强约束方程的广义PILC方法。该算法是在像素空间中开发的，并执行自旋2字段。我们采用这种成分分离技术，同时估计斯托克斯$Q$，$U$地图的热尘埃在353 GHz和同步加速器在30 GHz以上的78%的天空。我们展示了三套绝对校准的模拟地图在WMAP和普朗克频率与不同的前景模型的方法的性能。
2021-04-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
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
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
Do We Have Sufficient Knowledge of the Galactic Foreground Emission in Cosmic Microwave Background Science?
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Anhui University（安徽大学）；Beijing Institute of Tracking and Telecommunication Technology（北京跟踪与通信技术研究所）
研究指出银河前景辐射需更复杂的建模以准确描述，CMB实验需更多频段以分辨不同组件，且前景参数的空间变化不应被简化。
2026-03-15 astro-ph.CO
A new model of the microwave polarized sky for CMB experiments
我们提出了一个新的模型，微波天空中的偏振，可用于模拟数据从CMB偏振实验。我们利用普朗克卫星的最新结果，提供一个准确的描述扩散偏振前景同步加速器和热尘埃排放。我们的模型可以包括上述两个前景，也是一个异常微波发射（AME）的构造模板。可以很容易地选择前景的频率依赖性的几个选项，以反映我们的不确定性，并测试不同假设的影响。可以将小角度尺度特征添加到前景模板以模拟高分辨率观测。我们目前的模型输出的测试，以显示良好的协议与普朗克和WMAP数据。我们确定的范围内，前景光谱指数可以变化，以符合当前的数据。我们还展示了高灵敏度，高分辨率的全天空实验，如宇宙起源探测器（COrE）的预测。我们的模型是作为一个python脚本发布的，它快速且易于使用，可在\url{http://www.jb.man.ac.uk/~chervias}上获得。
2016-07-21 astro-ph.CO
Self-consistent secondary cosmic microwave background anisotropies and extragalactic foregrounds in the FLAMINGO simulations
Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University（利物浦约翰摩尔斯大学天体物理研究所）；DAMTP, Centre for Mathematical Sciences, University of Cambridge（剑桥大学数学科学中心应用数学与理论物理系）；Kavli Institute for Cosmology Cambridge（卡弗里宇宙学剑桥研究所）；Cavendish Astrophysics, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室天体物理学组）；Jodrell Bank Centre for Astrophysics, Alan Turing Building, University of Manchester（曼彻斯特大学艾伦·图灵大楼乔德雷尔银行天体物理学中心）；Institute for Computational Cosmology, Department of Physics, Durham University（杜伦大学物理学院计算宇宙学研究所）；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿大学莱顿天文台）
本文基于FLAMINGO模拟生成自洽的二次CMB各向异性数据，涵盖CMB透镜效应、热力学和动能Sunyaev-Zeldovich效应等，验证了模拟对观测约束的再现能力，并探讨了宇宙学模型和反馈机制对信号的影响。
2026-03-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Polarised foreground removal at low radio frequencies using rotation measure synthesis: uncovering the signature of hydrogen reionisation
测量中性氢的红移21厘米发射有望成为研究氢再电离历史的最有效方法，并间接地研究第一个星系。这些研究将不会受到对信号的原始灵敏度的限制，而是受到来自银河系和河外射电源以及银河系连续统的明亮前景辐射的限制。此外，由于增益误差和非理想的饲料泄漏合谋进一步污染低频无线电观测。这种泄漏导致复杂的线性偏振信号的一部分找到它的方式进入斯托克斯我，并抑制了非偏振宇宙信号的再电离时代的检测。在这项工作中，我们表明，旋转测量合成可用于恢复宇宙氢再电离的签名中存在的污染极化前景。为了实现这一目标，我们应用旋转测量合成技术的斯托克斯我的合成数据立方体包含银河系前景发射，仪器偏振泄漏的影响，和红移21厘米发射中性氢从时代的再电离。这就产生了一个有效的斯托克斯法拉第色散函数为每一个视线，从仪器偏振泄漏可以拟合和减去。我们的研究结果表明，它是可能的，以恢复再电离的签名在其后期阶段（z ~ 7）的21厘米功率谱的方式，以及通过层析成像的电离腔在星系际介质。
2011-07-27 astro-ph.CO astro-ph.IM
Non-Gaussianity and extragalactic foregrounds to the Cosmic Microwave Background
[摘要]这篇博士论文于2013年9月在法国巴黎南大学答辩。它研究河外前景对宇宙微波背景（CMB）的非高斯性。这对于分析普朗克卫星的CMB数据尤其重要，我参与了这项工作。我特别研究了追踪宇宙大尺度结构（LSS）的河外前景：无线电和红外点源以及热Sunyaev-Zel'dovich效应（tSZ）。由于篇幅的限制，本文的写作动机和总结不能简单地概括为摘要，因此在内部摘要和引言中进行了描述。在一个广泛的总结，这篇论文是组织在以下几个部分：统计的随机变量和字段，球面分析，特别是多光谱，一些宇宙学（通货膨胀和它的NG，CMB，LSS和晕模型），河外前景（tSZ，点源），并测量NG这些前景与普朗克。更具体地说，以一种混乱的方式，以下是我在该领域的大部分贡献：角双谱上掩蔽效应的发展，有效双谱表示的引入，双谱协方差的推导，非高斯模拟的产生，3D傅立叶多谱到2D球面上的投影，用晕模型处理散粒噪声项，介绍了一种简洁的星系多光谱推导的图解形式，tSZ效应和宇宙红外背景（CIB）双谱的晕模型描述，成簇源NG的唯象规定和相应的KSW类估计，普朗克点源NG的效应，用Planck数据测量CIB双谱，用Planck数据测量tSZ双谱以及用它测量宇宙学约束。
2014-06-02 astro-ph.CO
Debiasing cosmological parameters from large-scale foreground contamination in Cosmic Microwave Background data
针对CMB前景残留导致张量-标量比估计有偏的问题，提出基于GNILC构建残差谱模板并纳入似然函数，经LiteBIRD模拟验证可消除偏差。
2025-10-27 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
Galactic foreground residue biases in cosmic-microwave-background lensing-convergence reconstruction and delensing of B-mode maps
National Centre for Nuclear Research（国家核研究中心）
研究银河前景残留物对CMB棱镜重建和B模式图去棱镜化的影响，发现组件分离可显著降低棱镜重建误差，但高灵敏度实验中前景残留仍为主要误差源。
2026-03-20 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
Prospects for Measuring Cosmic Microwave Background Spectral Distortions in the Presence of Foregrounds
测量宇宙微波背景的光谱畸变对我们理解宇宙历史上一个巨大窗口中发生的物理过程有着深远的意义。在这样的测量中，前景污染是不可避免的，详细的信号前景分离对于提取宇宙学科学是必要的。我们提出了基于MCMC的光谱失真检测预测存在的银河系和河外前景的一系列可能的实验配置，专注于原始通货膨胀探测器（PIXIE）作为一个基准的概念。我们考虑修改基线PIXIE任务（在失真模式下运行12个月），使用Fisher方法搜索最佳配置。仅使用光谱信息，我们预测一个扩展的PIXIE任务，以检测预期的平均非相对论性和相对论性热Sunyaev-Zeldovich扭曲在高的意义（194 $σ$和11 $σ$，分别），即使在前景的存在。如果不对仪器或外部数据进行额外修改，则无法检测到$Λ$ CDM Silk阻尼$μ$型失真。在这方面，银河同步辐射是最成问题的污染源，可以通过将PIXIE数据与未来的低频地面观测（$ν< 15-30$ GHz）相结合来缓解这个问题。假设同步加速器光谱上有适度的外部信息，我们预计上限为$|μ| < 3.6\times 10^{-7}$（95\% c.l.），略高于基准$Λ$ CDM信号的一个数量级以上的阻尼小规模的原始波动，但一个因素的$\simeq 250$改善目前的上限，从COBE/FIRAS。该限度可进一步降低至$|μ| < 9.4\times 10^{-8}$（95\% c.l.）对…
2017-08-02 astro-ph.CO
Possible signature of distant foreground in the Planck data
利用宇宙微波背景辐射的普朗克图，我们检验并证实了超新星红移（$z_{\rm SN}$）和宇宙微波背景辐射在超新星位置的温度涨落（$T_{\rm SN}$）之间存在相关性，这是我们以前在威尔金森微波各向异性探测器数据中报道的。普朗克数据的皮尔逊相关系数为$r=+0.38\pm 0.08$，这表明相关性在统计学上是显著的（信号大约高于噪声水平$5σ$）。对于SNe的Ia型子样本$r_{\rm Ia}=+0.45\pm 0.09$，相关性变得甚至更强，而对于SNe的其余部分，相关性消失。通过检查普朗克不同频段的回归线$T_{\rm SN} / z_{\rm SN}$的斜率，我们也排除了这种异常是由Sunyaev-Zeldovich效应引起的可能性。剩下的可能性是来自遥远的（$z>0.3$）前景的宇宙微波背景辐射通过综合的萨克斯-沃尔夫效应或星系际物质的热辐射的贡献。
2014-10-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
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
Study of systematics effects on the Cross Power Spectrum of 21 cm Line and Cosmic Microwave Background using Murchison Widefield Array Data
由于银河系和河外前景非常明亮，仪器校准复杂，在再电离时期观测中性氢的21厘米线信号具有挑战性。缓解这些问题的一个合理方法是与其他可观测量的互相关。在这项工作中，我们提出的互功率谱（CPS）的Murchison宽场阵列观测到的无线电图像和宇宙微波背景（CMB），测量普朗克实验之间的第一个结果。我们研究了由于电离层活动的系统学，CPS的依赖组的点，和频率。由于21 cm观测中的前景误差占主导地位，因此所得CPS与零一致。此外，信号的方差表明在小尺度下存在意想不到的系统误差。此外，我们减少了一个数量级的应用程序的前景去除使用多项式拟合方法的误差。基于这些结果，我们发现使用MWA第一阶段检测21 cm-CMB CPS需要去除99.95%以上的前景信号，2000小时的深观测和50%的天空部分覆盖。
2018-11-27 astro-ph.CO
Probing foreground residuals in cleaned CMB temperature maps from Planck
本文分析了Planck PR4清洗后的CMB图，利用局部互相关系数统计方法探测银河系掩模外的前景残留，并基于模拟结果推导出补充掩模以进一步改善银河系掩模的作用。
2025-06-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Eliminating polarization leakage effect for neutral hydrogen intensity mapping with deep learning
针对中性氢强度映射中的偏振泄漏效应，提出基于深度学习的U-Net前景去除方法，结合PCA预处理，有效去除了前景残余并补偿了信号损失，验证了其在HI涨落幅度约束误差下的稳健性。
2023-09-04 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Cosmic Microwave Background Science at Commercial Airline Altitudes
获得度尺度宇宙微波背景（CMB）偏振的高灵敏度测量是探测原初引力波的最直接途径。从占主导地位的前景发射中恢复任何原始信号将需要在多个频率上进行高保真观测，并对系统学进行出色的控制。我们探索了一个新的CMB观测平台的潜力，Airlander 10混合动力飞行器，来执行这项任务。我们表明，在商业航空公司高度运行的Airlander 10平台非常适合绘制220 GHz以上的频率，这对于清理CMB灰尘排放地图至关重要。通过优化探测器在不同频率上的分布，我们预测了Airlander 10作为高度函数清理不同复杂度前景的能力，证明了它与现有（普朗克）和正在进行的（C-BASS）前景观测的互补性。这个新颖的平台可以在定义我们对极化微波天空的最终看法方面发挥关键作用。
2017-04-18 astro-ph.CO astro-ph.IM
25 years of Cosmic Microwave Background research at INPE
本文介绍了25年来INPE的宇宙微波背景研究工作。从气球飞行开始，测量CMB辐射场中地球运动引起的偶极各向异性，其辐射计是COBE卫星上DMR辐射计的原型，该小组成员跨越90年代，从事CMB各向异性和前景测量。在2000年代，有一个转向偏振测量和数据分析，主要集中在地图清理，非高斯研究和前景表征。
2010-02-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
Impact of Dust on Spectral Distortion Measurements of the Cosmic Microwave Background
宇宙微波背景（CMB）的光谱畸变对早期宇宙中奇异物理的能量注入非常敏感。提议的原始膨胀探测器（PIXIE）任务具有原始的灵敏度，可以为新物理学提供有意义的限制，但前提是前景发射可以充分建模。我们通过考虑受理论和观测先验约束的一系列粒度分布和成分，量化了星际尘埃对康普顿$y$和$μ$测量的影响（Zelko & Finkbeiner 2020）。我们发现，PIXIE可以边缘化在一个适度的灰尘参数，仍然恢复$y$和$μ$的估计，但增加了不确定性。随着包括更多的前景分量（同步加速器，自由-自由），$y$的估计降低，并且在没有辅助低频前景信息的情况下，有时考虑用于$2\times10^{-8}$的标准$Λ$ CDM的范围内的$μ$的测量变得不可行。另一个问题是CMB防尘罩的灰尘吸收，这是一个必须考虑的微妙影响。我们量化的一种形式的模型差异误差，发现我们的星际介质尘埃模型与修改后的黑体拟合引入的错误是太大的CMB光谱失真是检测。最大的挑战可能是宇宙红外背景（CIB）。我们发现$μ$和$y$对CIB的建模选择非常敏感，并量化了一系列假设的预期偏差。
2021-09-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Analysis of WMAP 7-year Temperature Data: Astrophysics of the Galactic Haze
我们分析了WMAP 7年的温度数据，联合建模的宇宙微波背景（CMB）和银河前景发射。我们使用基于Gibbs抽样的Commander代码。因此，从WMAP 7的数据，我们同时得出的CMB和银河系的组件的规模大于1deg的灵敏度提高相对于以前的工作。我们对低频前景进行了详细的研究，特别关注银河系中心周围的“微波薄雾”发射。我们展示了改进的性能，在量化的扩散银河系发射时，哈斯拉姆408 MHz的数据包括在一起与WMAP 7，旋转和热尘埃排放联合建模。我们还解决的问题，是否可以解释的同步辐射光谱指数的空间变化的假设银河系的阴霾。银河系中心周围的过量发射相对于我们研究的前景模型的变化似乎是稳定的。我们的研究结果表明，新的银河系前景成分-微波霾-确实存在。
2012-07-30 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Recovering Cosmic Microwave Background Polarization Signals with Machine Learning
本文提出深度卷积神经网络模型CMBFSCNN，用于在CMB-S4灵敏度下去除模拟CMB图中的前景污染，并结合半分裂图交叉相关抑制仪器噪声，成功恢复EE和BB功率谱，且在Planck实测数据上验证有效。
2023-04-17 astro-ph.CO
A possible common explanation for several cosmic microwave background (CMB) anomalies: A strong impact of nearby galaxies on observed large-scale CMB fluctuations
University of Oslo（奥斯陆大学）；Instituto de Astronomía Teórica y Experimental, CONICET-UNC（理论与实验天文学研究所，阿根廷国家科学研究委员会-科尔多瓦国立大学）；Observatorio Astronómico de Córdoba, UNC（科尔多瓦天文台，科尔多瓦国立大学）
研究探讨附近星系对CMB波动的影响，提出一种径向温度分布模型，发现其与Planck CMB地图高度相似，且与四极子、八极子等模式显著相关，可能影响大尺度宇宙参数。
2023-06-28 astro-ph.CO gr-qc
Investigating cross-correlations between cosmic microwave background lensing and 21 cm intensity mapping
本研究利用模拟，以CMB透镜作为大尺度结构示踪物，研究再电离后时期CMB透镜与HI 21厘米强度映射的交叉关联，评估成分分离方法的影响并估算信噪比。
2025-03-26 astro-ph.CO
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
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
Direct measurement of the angular power spectrum of cosmic microwave background temperature anisotropies in the WMAP Data
宇宙微波背景（CMB）温度各向异性的角功率谱是研究宇宙几何和总密度等特征的重要内容之一。利用平天近似和傅立叶分析，我们估计的角功率谱从合奏的前景污染最小的正方形补丁从WMAP的W和V频带图。这种方法避免了前景清理和球谐分析中由于遮蔽明亮的银道面区域而破坏正交性的问题，从而呈现角功率谱的直接测量。我们测试并确认所选补丁的高斯统计特性，从功率谱的第一和第二声峰再现，第三峰是清晰可见的，虽然在尾部有一些噪声残留。
2011-08-30 astro-ph.CO
HIR4: cosmology from a simulated neutral hydrogen full sky using Horizon Run 4
宇宙中性氢的分布将为下一代射电望远镜和巡天观测宇宙的大尺度结构提供一个新的窗口。通过21厘米线发射对这种物质的观测，会被相同频率的前景发射所混淆。即使在这些前景被移除之后，重建的地图也可能与原始宇宙学信号不完全匹配，这将在测量的相关性中引入系统误差和偏移。在本文中，我们模拟未来的调查中性氢使用地平线运行4（HR4）宇宙学N体模拟。我们从HR4晕目录中生成HI强度图，并与全球天空模型的前景无线电发射图相结合，以创建整个天空的精确模拟。我们模拟HI天空的频率范围为700 - 800兆赫，匹配的灵敏度天籁探路者。我们测试了快速ICA，PCA和对数多项式拟合前景去除方法恢复输入宇宙学角功率谱和测量参数的准确性。我们的调查噪声水平和光束大小恢复的宇宙学约束的效果。我们发现，虽然重建从大尺度上的宇宙学21厘米分布中去除了功率，但我们可以对此进行校正，并在无噪声的情况下恢复输入参数。然而，噪声和光束尺寸的影响，天籁探路者阻止精确恢复的宇宙学参数时，只使用强度映射信息。
2020-08-27 astro-ph.CO
Effects of Antenna Beam Chromaticity on Redshifted 21~cm Power Spectrum and Implications for Hydrogen Epoch of Reionization Array
由于前景和仪器的系统性不明确，严重限制了现有实验对再电离期（EoR）红移21 cm信号的探测灵敏度。即将进行的实验面临着一个挑战，即每个天线元件提供更多的收集面积，而不会降低系统学的数据。本文及其同伴表明，使用氢时代再电离阵列（HERA）作为一个例子，碟是可行的，以实现这种平衡。在这里，我们特别确定与天线功率模式相关的频谱系统学作为对所有EoR实验的重大损害，其导致已经明亮的前景功率泄漏远远超出理想限制并污染原本干净的EoR信号模式。这种色度的主要来源是天线馈电组件中以及相邻天线中的结构之间的反射。使用精确的前景模拟考虑到宽场效应，我们提供了一个框架，以设置宇宙学动机的设计规范，这些反射，以防止进一步的EoR信号退化。我们表明HERA将不会受到这种光谱系统学的阻碍，并证明即使在不执行前景去除的保守情况下，HERA也会以高显著性检测视线$k$模式（$k_\parallel \gtrsim 0.2\,h$ ~Mpc $^{-1}$）中的EoR信号。19单元HERA布局中的所有基线都能够在天空的大量观测窗口上探测EoR。
2016-03-29 astro-ph.CO
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
The Moving Lens Effect: Simulations, Forecasts and Foreground Mitigation
本文提出结合星系表与重建速度场的移动透镜信号叠加估计器，通过模拟评估当前与未来巡天的探测前景，并给出可用于现有数据的前景缓解策略。
2025-01-12 astro-ph.CO
Foreground Predictions for the Cosmic Microwave Background Power Spectrum from Measurements of Faint Inverted Radio Sources at 5 GHz
我们目前的测量人口的匹配射电源在1.4和5 GHz下降到1.5毫焦耳的通量限制在7平方米。度NOAO南方深空基地我们发现了一个显着的部分源与倒置的频谱指数，所有的1.4 GHz通量小于10毫焦耳，因此太微弱，已被检测到，并包括在以前的无线电源计数模型，在多个频率匹配。结合在1平方米的1.4和5 GHz的匹配源人口。°的在ATESP巡天中，我们更新了5 GHz通量箱中的5 GHz差分计数和谱指数分布的模型，这些模型可用于估计未分辨的点源对宇宙微波背景温度各向异性的贡献。我们发现一个较浅的对数斜率在5 GHz的微分计数比以前发表的模型通量< 100毫焦耳以及较大的分数在这些通量的倒谱指数。由于普朗克通量限制解决源是大于100毫焦耳在所有渠道，我们修改后的计数产生最多10%的变化，预测泊松贡献的普朗克温度功率谱。对于南极望远镜和阿塔卡马宇宙学望远镜的通量切割为5 mJy和20 mJy的通量切割，我们预测在每个实验的最低频率通道中的射电源泊松功率相对于以前的模型预测分别增加~30%和~10%。
2012-03-30 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
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
Determination of z~0.8 neutral hydrogen fluctuations using the 21 cm intensity mapping auto-correlation
宇宙中中性氢的大尺度分布将通过其21厘米的发射而发光。在这里，我们第一次使用21 cm强度波动的自功率谱来约束z~0.8处的中性氢波动。我们的数据是用绿岸望远镜获得的，在两个总共约41度的视场上跨越了红移范围0.6 < z < 1。平方和190小时的无线电集成时间。占主导地位的同步加速器前景超过信号约10^3，但自由度较少，可以有效地去除。即使在存在剩余前景的情况下，自动功率仍然可以被解释为21 cm信号的上限。我们以前的测量21厘米的强度和WiggleZ星系调查的互相关提供了一个下限。通过信号和前景的贝叶斯处理，我们可以将自动和交叉功率中的两个场组合成Omega_HI b_HI = [0.62^{+0.23}_{-0.15}] * 10^{-3}的测量值，置信度为68%，系统校准不确定度为9%，其中Omega_HI是中性氢（HI）分数，b_HI是HI偏差参数。我们描述了目前数据集的观测挑战和克服这些挑战的计划。
2013-06-27 astro-ph.CO
Foreground model recognition through Neural Networks for CMB B-mode observations
Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA)（国际高等研究院 (SISSA)）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)（国家核物理研究院 (INFN)）；Institute for Fundamental Physics of the Universe (IFPU)（宇宙基础物理研究所 (IFPU)）
在这项工作中，我们提出了一个神经网络（NN）算法的宇宙微波背景（CMB）$B$模式多频观测的背景下，弥漫偏振银河系辐射的适当参数化的识别。特别是，我们把我们的分析集中在低频前景相关的偏振观测：即银河系同步加速器和异常微波发射（AME）。我们已经实施和测试了我们的方法在一组模拟地图上对应的频率覆盖范围和灵敏度代表未来的卫星和低频地面探测。神经网络在识别不同天空区域的前景发射的正确参数化方面的效率达到约$90\%$的精度。我们已经比较了这种性能与$χ^{2}$信息参数前景估计使用多频率拟合，并量化的增益提供了NN的方法。我们的研究结果表明，在CMB $B$模式的观测模型识别的相关性，并强调开发专用程序，以达到这一目的。
2020-06-11 astro-ph.CO cs.LG
Estimating the Feasibility of 21cm-Ly$α$ Synergies using the Hydrogen Epoch of Reionization Array
再电离时代（EoR）21 cm和Ly $α$强度图的互相关有望成为探索第一个星系性质的有力工具。下一代强度测绘实验，如氢时代再电离阵列（HERA）和SPHEREx将分别通过21厘米和Ly $α$线的功率谱单独探测再电离，但将受到明亮前景和仪器系统学的限制。交叉关联这些测量可以减少系统性，可能会收紧对推断的天体物理参数的约束。在这项研究中，我们提出了预测的互相关考虑到准确的紫外线采样和前景滤波的影响，估计HERAxSPHEREx的可行性进行检测的21厘米-赖氨酸$α$交叉功率谱。我们还计划HERA和拟议的下一代宇宙黎明强度映射器之间的交叉功率谱的灵敏度。通过隔离的不确定性的来源，我们探讨了实验的限制，如前景滤波和LY $α$热噪声的不确定性，使检测的交叉功率谱的影响。然后，我们实现了这种策略的交叉功率谱和观测误差的模拟，以确定红移的基准21厘米FAST模型预测最高的信号-噪声检测（$z \sim 8$）。我们得出结论，SPHEREx-HERA互相关的检测将需要21 cm前景滤波的乐观水平，以及由于缺乏重叠敏感模式而导致的更深的热噪声集成，但对于具有更大范围尺度和更低噪声预测检测水平的CDIM，即使使用更严格的21 cm前景滤波也是可能的。
2022-02-18 astro-ph.CO astro-ph.IM
Simulations of primary beam effects on the cosmic bispectrum phase observed with the Hydrogen Epoch of Reionization Array
中性氢的21~cm跃迁有望成为再电离时代最好的观测探针。测量21厘米信号的主要困难是存在明亮的前景，需要非常精确的干涉校准。闭合量可以规避校准要求，但是可能受到方向相关效应的影响，特别是天线主波束响应。本文研究了互耦对天线主波束闭合相位及其功率谱的影响。我们的模拟表明，受互耦合影响的初级光束导致泄漏的前景功率进入EoR窗口，这可以高达$\sim4$数量级高于没有考虑互耦合的情况。然而，对于包括29 μ m基线的三元组，这种泄漏基本上限于$k < 0.3$ ~ $h$ ~Mpc $^{-1}$。当明亮的前景出现在天线旁瓣中时，泄漏幅度更明显，正如预期的那样。最后，我们发现，包括相互不同的互耦合光束的三元组具有类似于包括相同类型的互耦合光束的三元组的功率谱，这表明三元组（或可见度对）内的光束到光束的变化不是EoR窗口中的前景泄漏的主要来源。
2022-05-19 astro-ph.CO astro-ph.IM
Mitigating Cosmic Microwave Background Shadow Degradation of Tensor-to-scalar Ratio Measurements through Map-based Studies
本研究利用模拟天图评估CMB阴影对未来高精度B模实验的影响，并采用改进的Delta-map前景去除方法，避免原初引力波信号的误检，使张量-标量比测量达到r=0.001水平。
2023-06-02 astro-ph.CO
Tracing interstellar magnetic field using velocity gradient technique: Application to Atomic Hydrogen data
我们对MHD湍流理解的进步为开发探测磁场的新技术开辟了道路。在MHD湍流中，速度梯度被期望垂直于磁场，Gonsalvez-Casanova和Lazarian利用这一事实引入了一种利用速度质心梯度跟踪磁场的新技术。后者可以从光谱观测中获得。我们将该技术应用于GALFA HI测量数据，并将用我们的技术获得的磁场方向与用普朗克极化获得的磁场方向进行比较。我们发现这两种方式的磁场跟踪，这是显而易见的，通过视觉比较，并通过测量统计的磁场波动与极化数据和我们的技术。这表明，速度质心梯度可以提供一种可靠的方法来测量前景磁场波动，从而提供一种新的方法来分离前景和CMB极化信号。
2017-01-27 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Unveiling dark energy properties with high-sensitivity cross-correlations of neutral hydrogen intensity mapping and galaxy surveys
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
研究利用中性氢强度映射与星系巡天交叉相关性揭示暗能量特性，通过模拟未来低红移氢原子观测和窄带光学巡天，获得交叉功率谱并进行贝叶斯分析推断宇宙学参数，为21厘米强度映射的宇宙学研究提供重要方法。
2026-07-22 astro-ph.CO
Galactic foregrounds: Spatial fluctuations and a procedure of removal
现今的宇宙微波背景（CMB）研究需要更精确地去除银河系前景辐射。在本文中，我们考虑了一种方法，过滤掉弥漫的银河系波动的统计特性的基础上，即，幂律谱的波动。我们专注于两个主要的银河系前景所产生的磁化湍流，即，漫同步辐射和热辐射尘埃的统计特性，并描述他们的幂律随银河系纬度的变化。我们将这种变化归因于发射区几何形状的变化，并声称湍流谱的普遍性提供了一种消除银河系前景的新方法。我们讨论并演示了如何利用我们的发现，以消除银河前景使用模板的空间波动。特别是，我们考虑在小尺度的前景的空间滤波的例子，当分离成CMB信号和前景是在较大的尺度。我们表明，前景的空间滤波的新技术可能是有前途的情况下，当前景是已知的规模不同的一个正在研究的CMB信号恢复。它还可以通过组合在不同尺度上获得的测量结果来改进滤波。
2010-07-21 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Separation of CMB $μ$ spectral distortions from foregrounds with poorly defined spectral shapes
本文提出了一种新的方法来分离宇宙微波背景的$μ$光谱失真与前景不明确的频谱形状。这个想法是基于找到最佳的反应所观察到的信号。这种响应对前景的敏感性较弱，其参数在其可能变化的某些限制内，同时对$μ$失真的幅度非常敏感。该算法稳定，易于实现，同时最小化了对前景和光子噪声的响应。
2023-03-14 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.data-an
Deep Learning for CMB Foreground Removal and Beam Deconvolution: A U-Net GAN Approach
School of Physical Sciences, Indian Institute of Technology Mandi（印度技术学院曼迪分校物理科学学院）；Department of Physics, Indian Institute of Technology Delhi（印度技术学院德里分校物理系）；Oridigm Inc.（Oridigm公司）
本文提出一种U-Net GAN方法用于CMB重建，通过模拟Planck观测生成真实微波天空图，实现高保真重建，有效去除前景污染和非圆形束系统影响。
2026-05-10 astro-ph.CO astro-ph.IM
Constraint on the early-formed dark matter halos using the free-free emission in the Planck foreground analysis
我们提供了一个新的小尺度密度波动的约束，评估弥漫的背景自由发射的暗物质晕在黑暗时代。如果在小尺度上存在大幅度的物质密度涨落，则这种涨落会促进暗物质晕的早期形成。当维里温度足够高时，晕中的气体被加热并通过热碰撞电离。被加热的电离气体通过自由-自由过程发射光子。我们将观察到这些光子的总和作为漫射背景自由发射。在考虑气体密度和温度分布的解析暗物质晕模型下，计算了早期形成的暗物质晕在微波频率范围内的漫射背景自由辐射强度。与近年来对宇宙微波背景的前景分析相比较，我们得到了小尺度下密度涨落过剩的约束条件。我们的约束对应于$P_ζ\lesssim 10^{-7}$为$k \simeq 1-100~\mathrm{Mpc}^{-1}$假设δ函数型曲率功率谱。因此，我们的约束是对低于$1~\rm Mpc$尺度的扰动最严格的约束。
2022-05-11 astro-ph.CO
Statistical diagnostics to identify Galactic foregrounds in B-mode maps
在宇宙微波背景（CMB）极化中寻找暴胀引力波的最新进展激发了寻找新的诊断方法，以区分银河前景对B模式的贡献和宇宙信号。我们表明，来自这些前景的B模式应该表现出与统计各向同性（SI）的局部十六极偏离。我们提出了一个简单的算法来搜索这种统一的SI违反，可能会出现在一个足够小的补丁的天空。然后，我们将展示如何搜索这些影响，如果违反SI的方向不同的调查区域，更有可能发生在调查更多的天空覆盖。如果被探测到，这些偏离高斯性的现象将表明在B模式图中存在某种程度的银河前景污染。然而，鉴于前景属性的不确定性，在将空检测归因于前景的缺失时应谨慎。
2014-10-20 astro-ph.CO
The Hydrogen Epoch of Reionization Array Dish I: Beam Pattern Measurements and Science Implications
氢再电离时期射电阵列（HERA）是一个射电干涉仪，旨在探测来自中性氢再电离时期（EOR）的21 cm涨落功率谱。借鉴默奇森宽场阵列（MWA）和探测再电离时代的精密阵列（PAPER）的经验，HERA是一个六边形阵列的大型（14米直径）天线与悬挂偶极子饲料。碟形天线不仅决定整体灵敏度，而且影响干涉仪中前景的观测频率结构。这是一系列四篇论文中的第一篇，通过模拟和测量来表征碟形天线的频率和角度响应。我们在本文中关注角响应（即，功率模式），其设置高延迟和低延迟的天空区域之间的相对权重，并因此设置视在源频率结构。我们使用Neben等人的ORBCOMM波束映射系统测量了137 MHz处的角响应。我们在最佳碟/馈源配置下测量了93 m^2的收集面积，这意味着HERA-320应该使用前景回避方法在z~9处检测EOR功率谱，信噪比为12.7，单季观测，和74.3使用前景减法方法。最后，我们研究了这些光束测量的前景在傅立叶空间中的分布的影响。
2016-12-07 astro-ph.CO astro-ph.IM
