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
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
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
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
Contamination on Lyman continuum emission at z >= 3: implication on the ionising radiation evolution
我们研究了在测量高红移星系逃逸的电离辐射时，受到低红移闯入者污染的可能性。利用新的超深VLT/VIMOS U波段数计数在GOODS-S领域，我们计算的预期概率的污染低z的闯入者作为一个函数的U-mag和图像空间分辨率（PSF）。假设地面观测不能分辨出半径在0.5”以内的天体，则每个z ≥ 3的星系有2.1%和3.2%的机会受到前景污染，采用面密度U带计数分别为27.5和28.5。假设半径为1.0”，这些概率增加到8.5%和12.6%。如果应用于文献中报道的z~3处直接观测到莱曼连续谱的估计，其中至少有1/3受到前景污染影响的概率大于50%.通过蒙特卡罗模拟，我们估计了前景源对莱曼连续谱通量的中位积分贡献（f900）.目前从叠加数据的估计是>2 sigma的中值综合污染的前景sources.The空间交叉相关的U-波段目录和样本的星系在z>=3.4的GOODS-S字段，产生了一些U-波段检测系统完全符合预期的叠加统计。事实上，它们中的每一个都显示了ACS图像中至少一个偏移污染物的存在。在红移3.797的HUDF中，一个前景蓝色致密源（U=28.63 +/- 0.2）的前景污染的示例性案例被报道;如果观察到的视宁度大于0.5”，污染源将模仿观察到的（f1500/f900）_OBS ~ 38，错误地归因于更高红移的源。[删节]
2010-01-21 astro-ph.CO
Explicit Bayesian treatment of unknown foreground contaminations in galaxy surveys
未知前景污染的处理将是未来十年巡天星系聚类分析的主要挑战之一。这些数据污染在恢复的功率谱和推断的暗物质密度场中引入了错误的大尺度效应。在这项工作中，我们提出了一个有效的解决方案，这个问题的形式，一个强大的可能性，旨在考虑由于未知的前景和目标污染的影响。从概念上讲，这种强大的可能性边缘化了未知的大规模污染幅度。我们展示了这种新的可能性的有效性，通过应用程序模拟SDSS-III数据集受到灰尘灭绝污染。为了说明我们提出的可能性的性能，我们推断底层的暗物质密度场和重建的物质功率谱，最大限度地不可知的前景。与标准泊松似然分析的结果进行比较，通常用于现代大尺度结构分析。虽然标准的泊松分析产生过大的功率为大规模的模式，并在功率谱中引入了一个整体的偏见，我们的可能性提供无偏估计的问题功率谱在整个范围内的傅立叶模式在这项工作中考虑。此外，我们证明了我们的方法准确地解释和纠正未知的前景污染的影响时，推断三维密度场。鲁棒似然方法，在这项工作中，将是至关重要的控制未知的系统误差和最大限度地提高十年期调查的结果。
2019-03-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
Impact & Mitigation of Polarized Extragalactic Foregrounds on Bayesian Cosmic Microwave Background Lensing
针对未来偏振主导的CMB透镜测量场景，研究量化了河外偏振前景对贝叶斯透镜重建的影响，提出联合拟合方法以缓解更远期实验的前景偏差。
2025-05-18 astro-ph.CO
Polarized CMB Foregrounds: What do we know and how bad is it?
偏振前景将是探测CMB宇宙学B模的一个严峻挑战。在大角度尺度上，弥散的银河辐射和河外源都对功率谱有显著的贡献。在低频率，银河系同步辐射将占主导地位的分数极化$\sim 20-40%$在高纬度地区，而无线电源可以作出显着的贡献，即使在大（$\sim 1^{\circ}$）角尺度。然而，模拟表明，如果前景不是太复杂，则在$r=0.001$级别的检测是可以实现的。
2010-05-14 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
Constraining Polarized Foregrounds for EOR Experiments II: Polarization Leakage Simulations in the Avoidance Scheme
观测红移21厘米线的一个关键挑战是它与明亮的银河系和河外前景的分离。特别是，仪器泄漏的极化前景，经历显着的法拉第旋转，因为它们通过星际介质传播，可能会有害地污染21厘米的功率谱。我们开发了一种形式主义来描述由于仪器宽场效应在冗余阵列测量的基于可测量性的功率谱中引起的泄漏，扩展了Parsons等人（2012）提出的延迟谱方法。我们构造偏振天空模型，并通过仪器模型传播它们，以模拟精确阵列探测再电离时代的真实全天空观测。我们发现，由于人口的偏振点源的泄漏预计将高于弥漫的银河系偏振在任何$k$模式为30米的参考基线。对于相同的参考基线，在$k > 0.3 \, h$ ~Mpc $^{-1}$处的无前景窗口，即使在最悲观的假设下，也可以根据弥漫的银河系极化的泄漏来定义。如果极化前景功率谱的测量或极化前景的模型给出，我们的方法是能够预测的偏振泄漏在实际的21厘米的观测，潜在地使其从测量的21厘米功率谱的统计减法。
2017-09-08 astro-ph.CO
Contamination of the Epoch of Reionization power spectrum in the presence of foregrounds
我们构建前景模拟包括空间相关的河外和弥漫的银河系的发射组件和计算的“内在”（无仪器）的二维空间功率谱和圆柱形和球形平均的三维k-空间功率谱的时代的再电离（EoR）和我们的前景模拟使用贝叶斯功率谱估计框架。这导致我们确定一个模型相关的区域的最佳信号估计为我们的前景和EoR模型，在EoR信号相对于前景的空间功率最大化。我们确定了一个目标字段相关的区域，在k空间中，在低k_perp和k_parallel的固有前景功率谱污染和过渡到一个相对前景自由的固有EoR窗口在该区域的补充。k空间的污染区域表明，同时估计EoR和前景对于获得EoR功率谱的统计稳健估计是重要的;从忽略其协方差的方法中将获得有偏结果。使用模拟观测与频率相关的紫外线覆盖和主波束，与前者来自HERA在37天线和331天线配置，我们恢复仪器功率谱与其内在的对应。我们讨论了这些结果的影响，最佳策略的无偏估计的EoR功率谱。
2016-07-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
Impact of Polarized Galactic Foreground Emission on CMB Lensing Reconstruction and Delensing of B-Modes
下一代CMB实验（如CMB-S4）旨在以亚百分比精度测量CMB透镜效应潜力，其中大部分约束功率将来自CMB偏振。我们调查的前景，实现这一目标的存在下，大规模的，弥漫的银河前景发射，通过使用非高斯天空模拟和利用多频信息来清洁这些。我们表明，虽然在前景清洁之前，从污染的透镜势估计的宇宙学参数估计可以显着偏置，这些可以通过应用参数前景清洁方法成功地减轻。我们进一步观察到没有显着的额外的偏见，在脱透镜的B模式功率谱后，应用前景清洗，因此能够获得无偏测量的张量标量比，$r$，脱透镜后。
2020-01-08 astro-ph.CO
Masking line foregrounds in intensity mapping surveys
我们解决的问题，线混淆的强度映射调查和探索的可能性，以减轻线前景污染逐步掩盖在观察到的地图中最亮的像素。我们考虑针对CO（1-0）在$z=3$、Ly $α$在$z=7$和CII在$z=7$的实验，并使用模拟强度图，其包括信号的聚类和散粒噪声分量以及可能的前景，以测试我们的方法的效率。我们发现，对于CO和Ly $α$，通过仅1%-3%的像素掩蔽从地图中去除大部分前景贡献是完全可能的。然而，由于仪器的限制和所涉及的高强度前景污染，CII地图将更难以清理。虽然掩蔽过程牺牲了我们的地图中存在的大部分天体物理信息，但我们证明了可以成功地检索目标线中有用的宇宙学信息。
2015-09-23 astro-ph.CO
The advantage of Bolometric Interferometry for controlling Galactic foreground contamination in CMB primordial B-modes measurements
针对 CMB 原初 B 模测量中的银河系尘埃前景建模偏差，研究利用 BI 的光谱成像能力，并通过 FGBuster 蒙特卡洛比较 CMB-S4 与 CMB-S4/BI，证明其可诊断未建模 LOS 频率去相关导致的 r 残余污染。
2023-11-03 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
Characterization of foreground emission at degree angular scale for CMB B-modes observations. Thermal Dust and Synchrotron signal from Planck and WMAP data
我们量化的污染从偏振扩散银河同步加速器和热尘埃排放的CMB各向异性的角度尺度上的B-模式，使用普朗克和WMAP卫星的数据。我们计算了位于银河系纬度|b| >20°的352个圆形天空斑块的前景偏振辐射的功率谱，每个斑块覆盖了大约1.5%的天空。我们利用来自普朗克和WMAP数据的光谱特性外推，在频率上，同步辐射和热尘埃B-模式光谱的振幅在多极仓为中心的$\ell\simeq80$。以这种方式，我们估计，对于每个分析区域，前景最小值的幅度和频率。我们检测尘埃和同步辐射信号，在度角尺度和3个置信水平，在28个地区。这里的前景发射的最小值被发现在60和100 GHz之间的频率与振幅，表示在等效张量标量比，r_FG，在~0.06和~1。其中一些区域位于银河系高纬度地区，靠近亚轨道实验所观测到的区域。在所有其他天空斑块中，同步辐射或尘埃B模式无法以所需的置信度检测到，我们对最小前景污染提出了上限，并在60-90 GHz的频率范围内发现r_FG值在~0.05和~1.5之间。我们的研究结果表明，与目前的灵敏度在低频率下，它是不可能排除同步辐射污染的CMB宇宙学B-模式的水平要求测量引力波信号与r~0.01，在频率<100 GHz，任何地方。因此，更准确的数据是必不可少的，以便更好地表征同步辐射偏振分量，并最终通过前台清洗去除其对CMB信号的污染。
2015-11-02 astro-ph.CO
Diffuse polarized foregrounds from component separation with QUIJOTE-MFI
在北方天空中的偏振分量地图来自QUIJOTE-MFI宽调查数据在11和13 GHz，WMAP K和Ka波段和所有普朗克偏振通道使用参数分量分离方法B-SeCRET。QUIJOTE-MFI数据的加入显著改善了低频主导前景参数估计的不确定性，特别是同步加速器光谱指数的估计。我们在天空中发现了统计上显著的空间变化。一个幂律模型的同步辐射提供了一个很好的适合的数据以外的银道面，但未能跟踪该地区的复杂性。此外，当我们假设一个同步加速器模型与均匀曲率，我们发现，在95%的置信区域，一个非零的$c_s$值。然而，没有足够的统计学意义来确定哪种模型更受欢迎。
2022-03-11 astro-ph.CO
Preparation to the CMB Planck analysis : contamination due to the polarized galactic emission
2009年5月14日发射的普朗克卫星实验将精确测量宇宙微波背景（CMB）在温度和偏振方面的各向异性。这种测量被弥漫的银河偏振前景辐射的存在所污染。为了获得普朗克任务所需的精确度，有必要处理这些前景。为了做到这一点，已经开发并实现了两个主要的银河系偏振辐射的相干3D模型：同步加速器和热尘埃辐射。我们已经优化了这些模型进行比较，以预先存在的数据：K波段的WMAP数据，ARCHEOPS数据在353 GHz和408 MHz的全天空连续调查。通过在CMB占主导地位的频率上对这些模型进行外推，我们能够估计由于这些偏振星系发射而对CMB普朗克信号的污染。
2010-07-19 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
The degeneracy between primordial non-Gaussianity and foregrounds in 21cm intensity mapping experiments
原始非高斯性（PNG）的潜在证据预计将存在于宇宙学调查绘制的最大尺度中。即将进行的21厘米强度测绘实验将通过测量星系内的中性氢（HI）来探测这些尺度。然而，前景信号占主导地位的微弱的21厘米发射，这意味着前景清理需要恢复宇宙学信号。这具有的效果是在最大尺度上衰减HI功率谱，特别是沿着视线。虽然人们一致认为这种污染对探测PNG有潜在的问题，但它尚未得到充分的探索和量化。在这项工作中，我们进行了第一次预测$f_\text{NL}$，将模拟的前景地图，使用在实际数据中采用的技术。使用MCMC分析，我们证明了前景清理数据恢复我们的$f_\text{NL}=0$基准输入的巨大偏差值（$f_\text{NL} = -102.1_{-7.96}^{+8.39}$ [68% CL]）。引入具有固定参数的前景污染模型允许我们恢复无偏结果（$f_\text{NL} = -2.94_{-11.9}^{+11.4}$）。然而，目前尚不清楚，我们将有足够的了解前景污染，以允许这样的刚性模型。将我们前景模型中的主要参数$k_\parallel^\text{FG}$视为讨厌的参数并对其进行边缘化，仍然可以恢复无偏的结果，但代价是更大的误差（$f_\text{NL} = 0.75^{+40.2}_{-44.5}$），只能通过施加普朗克2018先验来减少。我们的研究结果表明，理解和控制前景去除效果的显着进展是必要的…
2020-10-19 astro-ph.CO
Four Fundamental Foreground Power Spectrum Shapes for 21 cm Cosmology Observations
与明亮的天体物理源相互作用的仪器效应的污染是测量再电离时代和BAO 21厘米功率谱的主要障碍-一种称为模式混合的效应。在本文中，我们确定了四个基本的功率谱形状产生的模式混合，将影响所有即将到来的观测。我们第一次能够解释在高级模拟中看到的楔形结构，并预测基本上没有污染的“EoR窗口”的形状。了解这些污染的来源也使我们能够识别低于成像极限的校准和前景减法误差，为精确观测提供了一个强大的新工具。
2012-04-25 astro-ph.CO astro-ph.IM
Subtracting Foregrounds from Interferometric Measurements of the Redshifted 21 cm Emission
从低频观测中减去前景污染的能力对于揭示潜在的21 cm信号至关重要。传统的视线法能有效地去除漫辐射和未分辨点源，但不能去除亮点源。在本文中，我们介绍了前景清洗技术在傅立叶空间，这使我们能够同时处理所有这样的前景，从而回避任何特殊的处理亮点源。用21厘米阵列实验的模拟数据立方体验证了该方法的可行性。该数据立方体包括21 cm信号、连续前景、探测器噪声和频率相关仪器响应的更真实模型。我们发现两种加权方案的组合可以用来保护前景的频率相干性：在uv平面上的均匀加权和在谱拟合中的逆方差加权。可见度谱因此很好地近似于沿视线的四次多项式。利用这种方法，我们证明了利用\sim 10 mK量级的残差可以有效地清除巨大的前景污染，同时也去除了宇宙学信号的频谱平滑分量，从而导致主要在大尺度上提取的功率谱的系统低估。
2011-12-15 astro-ph.CO
Joint 3D modelling of the polarized Galactic synchrotron and thermal dust foreground diffuse emission
我们提出了第一次相干模型的偏振银河系同步加速器和热尘埃排放物的偏振功率谱的CMB波动与普朗克卫星任务的测量是主要的扩散前景。我们制作了银河系磁场的3D模型，包括规则和湍流分量，以及银河系中物质的分布，相对论电子和尘埃颗粒。通过整合沿视线，我们构建这些模型的偏振银河同步加速器和热尘埃排放的地图，并将它们与目前可用的数据进行比较。我们考虑408 MHz全天空连续测量，威尔金森微波各向异性探测器的23 GHz波段和353 GHz Archeops数据。{The得到的最佳拟合参数与文献中仅基于同步辐射和脉冲星旋转测量的先前估计一致。它们使我们能够再现在数据上观察到的大尺度结构。对银河系局部结构和湍流的了解不足，使得在银河系平面上精确重建观测结果变得困难。最后，使用最佳拟合模型，我们能够估计在普朗克频带的预期偏振前景污染。对于CMB波段，70，100，143和217千兆赫，在银河系高纬度地区，虽然CMB信号占主导地位，在一般情况下，一个显着的前景贡献，预计在大角度尺度。特别是，这一贡献将占主导地位的CMB信号的B模式，从现实的原始引力波的背景模型预期。
2010-03-23 astro-ph.CO
The moving lens effect: analytical modelling and foreground suppression
Department of Physics, University of Oxford（牛津大学物理系）
本研究针对移动透镜效应建立理论框架，明确其信号与前景的方向依赖差异，证明交叉关联仅由星系动量场纵向分量产生，为该效应的探测及前景抑制提供解析建模基础。
2026-09-04 astro-ph.CO
The Impact of Beam Variations on Power Spectrum Estimation for 21-cm Cosmology I: Simulations of Foreground Contamination for HERA
探测再电离时期（EoR）的宇宙学信号需要高精度的校准，以将宇宙学信号与前景发射分离开来。在无线电干涉测量中，天线元件的扰动初级波束会破坏精确校准，这导致污染圆柱平均功率谱中的无前景区域或EoR窗口。对于氢时代再电离阵列（HERA），我们模拟和表征的扰动初级束流引起的饲料运动，如轴向，横向和倾斜运动，以上的14米盘。为了了解扰动光束的影响，能见度测量建模与两个不同的前景组件，点源和漫射源，我们发现不同的饲料运动呈现出不同的反应，每种类型的天空源。HERA的冗余基线校准在存在非冗余天线波束的情况下，由于馈电运动，在增益解决方案中引入了色误差，这会产生进入EoR窗口的前景功率泄漏。观测到的垂直进给运动的泄漏主要来自天顶周围的点源。此外，所观察到的泄漏从水平和倾斜饲料运动主要来自附近的水平扩散组件。对于具有最小前景偏差的EoR信号的鲁棒检测来说，色增益误差的减轻将是必要的，并且这将在随后的论文中讨论。
2022-10-28 astro-ph.CO astro-ph.IM
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
Forecast of foreground cleaning strategies for AliCPT-1
针对AliCPT-1的DC1模拟数据，研究比较TF、cILC、ABS和GLS四种独立前景清除流程，验证其在r=0.023时可将残余污染控制在2σ误差内且不造成显著r估计张力。
2024-06-26 astro-ph.CO
Galactic foreground constraints on primordial $B$-mode detection for ground-based experiments
偏振前景的污染是未来偏振宇宙微波背景（CMB）调查和原始$B$模式的潜在探测的最大挑战之一。未来的实验，如西蒙斯天文台（SO）和CMB-S4，将着眼于在天空中相对较小的区域（$f_{\rm sky} \sim 0.1$）进行非常深入的观测。在这项工作中，我们调查的预测性能，作为一个功能的调查领域的位置在天空中，在整个天空的区域，偏振前景避免和前景成分分离建模需求之间的平衡。要做到这一点，我们模拟观察SO样实验和测量的误差条检测的张量标量比，$σ(r)$，与管道，其中包括一个参数分量分离方法，相关分量分析，并使用Fisher信息矩阵。我们预测了覆盖整个天空的192个调查区域以及优化的低前景区域的性能。我们发现，建模的光谱能量分布的前景是最重要的因素，任何不匹配将导致残差和偏见的原始$B$模式。在这些噪音水平下，如果观测目标是接近银河系两极的天空中污染最少的区域，那么$σ(r)$对前景污染水平并不特别敏感。
2021-11-12 astro-ph.CO
Large-Scale Polarized Foreground Component Separation for Planck
我们使用贝叶斯分量估计方法来研究大规模极化地图和宇宙学参数估计的前景与模拟普朗克数据假设简化的白噪声属性。天空信号被参数化为CMB、同步辐射和热尘埃辐射的总和。同步加速器和灰尘组件建模为幂律，与空间变化的光谱指数同步加速器和灰尘的统一指数。使用吉布斯抽样技术，我们估计的线性偏振Q和U后振幅的CMB，同步加速器和灰尘的地图，以及两个光谱指数在~4度像素。我们使用恢复的CMB地图及其协方差在一个精确的像素似然算法估计的光学深度再电离τ，张量标量比r，并构建EE和BB光谱的条件似然切片。给定我们的前景模型，对于tau=0.1，我们发现sigma（tau）~0.004，对于r=0.1的模型，sigma（r）~0.03，对于r=0.0，95%的上限r<0.02。
2011-03-13 astro-ph.CO
Simulations of Galactic polarized synchrotron emission for Epoch of Reionization observations
红移宇宙学$21$ ~cm线信号的检测需要去除银河系和河外前景发射，这是在天空中的任何地方明亮的数量级。目前使用的前景清洁方法在去除光谱平滑成分方面是有效的。然而，它们在光谱不平滑的污染物中挣扎，因此，这可能是最危险的污染物。这方面的一个例子是偏振同步辐射，这是法拉第旋转的星际介质和泄漏到总强度由于仪器的缺陷。在这项工作中，我们提出了新的全天空模拟这种偏振同步辐射在$50-200$ ~MHz的范围内，从所观察到的特性，在低频率的扩散偏振发射。公开提供模拟偏振图，旨在提供更真实的模板来模拟仪器泄漏的影响和前景分离技术的有效性。
2018-02-08 astro-ph.CO
Foreground Maps in WMAP frequency bands
本文提供了全天空地图的前景发射在所有的WMAP通道，非常低的残留污染的宇宙微波背景（CMB）各向异性和控制水平的仪器噪声。前景图是通过减去适当过滤的CMB图获得的，CMB图是从所有WMAP观测和100微米图的基于针的表示的线性组合获得的。在大尺度上重建的前景图中的误差明显低于由于CMB污染的原始误差，而在小尺度上保持原始WMAP噪声的量级。估计噪声的水平，这允许实现用于最大化局部信噪比的局部滤波器。实现了使用纬度相关滤波器来减少小尺度噪声的这种滤波的示例。这大大增强了银河系发射的对比度，特别是在中间角尺度和中间银河系纬度。干净的WMAP前景图可用于研究银河系星际介质，特别是对于最高频率的通道，其中适当的扣除CMB污染是强制性的。前景地图可从专门的网站下载。
2010-06-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Measuring the tensor to scalar ratio from CMB B-modes in presence of foregrounds
Abreg：我们研究了偏振前景发射对未来CMB实验测量张量标量比r的性能的影响。我们设计了一个组件分离管道，基于Smica方法，旨在从数据中估计r和前景污染，而无需事先假设前景的频率依赖性或空间分布。我们推导出误差条，该误差条考虑了前景贡献的不确定性。我们使用目前的知识，银河系和银河系外的前景实施的普朗克天空模型（PSM），建立模拟的天空排放的各种实验设置。我们的方法，使我们能够检测到r = 0.1，在3西格玛以上的B模式仅与普朗克数据，和r = 0.001，在6西格玛的最雄心勃勃的设计，未来的EPIC探针。我们发现，全天实验允许适当的测量的再电离凸点，尽管大规模的前景排放和污染几乎不敏感的点源和透镜，如果他们的统计贡献可以准确地建模。通过对天空中一个小而干净的部分的观测进行调查，我们发现，当测量r < 0.1时，漫射前景仍然是一个敏感的地面实验所关注的问题，其频率覆盖范围有限，但通过深场空间任务可以有效地处理，这反过来对透镜效应非常敏感。我们的结果并不显着依赖于扩散前景模型的整体水平和频率依赖性。
2009-01-08 astro-ph.CO
Limits on Polarized Dust Spectral Index Variations for CMB Foreground Analysis
使用普朗克偏振数据，我们搜索和约束空间变化的偏振尘埃前景的宇宙微波背景（CMB）的观测，特别是在其光谱指数，$β_d$。如果不考虑这些变化，将导致前台清理中的错误，这些错误将传播到从清理后的CMB图恢复宇宙学参数时的错误。目前还不清楚如何强大的普朗克数据约束$β_d$变化的先前研究是由于噪声建模，残差系统学和先验的挑战。为了澄清$β_d$及其变化的限制，我们采用两个像素空间分析的偏振尘埃前景在$>3.7^{\circ}$尺度上的$\approx 60\%$的天空在银河系高纬度。一个模板拟合方法，它测量$β_d$超过三个地区的$\approx 20\%$的天空，没有发现显着偏离一个统一的$β_d = 1.55$，符合先前的普朗克测定。在这些区域中的附加分析，基于对每个像素的灰尘和CMB模型的多频率拟合，对$σ_{β_d}$（$β_d$中的高斯空间变化）施加限制。在最高纬度，数据支持$σ_{β_d}$到$0.45$，中纬度支持$0.30$，低纬度支持$0.15$。我们还表明，必须小心解释当前的普朗克约束，$β_d$地图，和噪声模拟时。由于高纬度地区的残留系统学和低尘埃信噪比，对正在进行和未来任务的预测应包括本文根据当前极化数据估计的大$σ_{β_d}$值的可能性。
2021-10-22 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
Deep learning approach for identification of HII regions during reionization in 21-cm observations -- II. foreground contamination
本文提出SegU-Net v2卷积神经网络框架，用于在受前景污染的21厘米信号中识别中性区和电离区，并验证其对多种前景去除方法的独立性及在z>9时测量孤立电离气泡体积的能力。
2024-02-28 astro-ph.CO astro-ph.IM
Bayesian data analysis for sky-averaged 21-cm experiments with contamination from linearly polarised foreground
本文利用REACH贝叶斯分析流程评估偏振银河前景对全球21厘米信号提取的影响，证明在总偏振比例低于约3%时可低误差恢复注入信号。
2024-12-03 astro-ph.CO astro-ph.IM
Impact of Galactic polarized emission on B-mode detection at low multipoles
我们使用的极化银河系发射普朗克合作开发的模型，以评估前景的影响，在低多极的B模式检测。我们的主要兴趣是噪声偏振数据的应用，特别是评估普朗克的B模式探测的可行性。这限制了可以应用于数据的前景减法技术的复杂性。我们分析内部线性组合技术，并表明，由占主导地位的E-模式偏振模式所造成的偏移导致的基本限制r约0.1的张量标量比，即使在没有仪器噪声。我们设计了一个简单的，强大的，模板拟合技术，使用多频极化图。我们表明，仅使用普朗克数据的模板拟合提供了一种可行的方法，从占主导地位的前景污染恢复原始B模式，即使在存在噪声的数据和模板。我们实现并测试了一个基于像素的方案，用于计算宇宙学参数的似然函数在低多极，结合前景减法的噪声数据。
2009-02-27 astro-ph.CO
Quantifying Foreground Contamination in the Dark Ages 21 cm Power Spectrum Using an Electromagnetically Simulated Dipole Antenna Atop a Dielectric Surface
Brown University（布朗大学）；National Radio Astronomy Observatory（国家射电天文台）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Lunar Resources, Inc.（月球资源公司）
研究利用电磁模拟偶极天线量化黑暗时代21厘米功率谱中的前景污染问题。通过模拟可见度测量值，考虑天线波束、天空模型等，研究月球风化层变化影响，发现风化层特性影响前景功率抑制，强调准确建模前景和风化层的重要性。
2026-07-15 astro-ph.CO astro-ph.IM
Removing systematics-induced 21-cm foreground residuals by cross-correlating filtered data
对中性氢发射的红移21厘米信号的观测是探索宇宙中大尺度结构的一个有希望的途径。然而，宇宙学21厘米信号是具有挑战性的观察，由于天体物理前景，这是几个数量级的亮度。传统的线性前景去除方法可以最佳地去除已知望远镜响应的前景，但是对望远镜系统误差（例如天线增益和延迟误差）敏感，从而在恢复的信号中留下前景污染。另一方面，诸如主成分分析的非线性方法已经成功地用于前景去除，但是它们导致难以表征并且需要仔细分析的信号损失。在本文中，我们提出了一个系统的鲁棒前景去除技术，结合线性和非线性的方法。我们首先使用线性滤波器获得信号和前景估计。在假设信号估计被可参数化的系统效应引起的前景残差污染的情况下，我们通过将初始信号和前景估计互相关来推断系统引起的污染。校正推断的误差，我们能够减去前景污染的线性滤波信号的幅度的望远镜系统的第一顺序。在干涉21厘米调查的模拟中，我们的算法消除了由功率谱中的一到两个数量级的复增益误差引起的前景泄漏。因此，我们的技术简化了现代和下一代21厘米宇宙学实验的望远镜表征的要求。
2022-03-14 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
The bispectrum of polarized galactic foregrounds
了解银河系毫米波辐射的性质对于研究宇宙微波背景（CMB）具有重要意义。在这项工作中，我们探讨了双谱，三点函数的谐波等效，从银河尘埃和同步辐射。我们研究了这些影响在广泛的频率范围内使用同步加速器占主导地位的S波段偏振全天巡天（SPASS）地图在2.3 GHz，普朗克卫星地图（30-857 GHz）和灰尘占主导地位的红外天文卫星（IRAS）地图在3太赫兹。我们测量双谱的总强度场，T，以及梯度，E，和旋度模式，B，偏振场。我们发现同步辐射和银河尘埃都有很强的温度双谱，在压缩极限下有很大的贡献，这一结果揭示了两个小尺度模与一个大尺度模之间的关联。此外，我们发现，尘埃也有很强的偏振双谱，也在压缩配置的峰值。我们探索宇称奇双谱，如BTT双谱，并发现强宇称奇双谱的银河系尘埃特别是在BTT，BTE和BEE配置。掩蔽明亮的来源后，我们没有发现任何证据的偏振同步双谱和交叉双谱之间的灰尘和同步辐射。这里讨论的强前景双谱需要仔细控制，以避免偏置原始非高斯测量。最后，我们使用这些双谱工具来测试残留前景的组件分离普朗克地图，并没有发现残留前景的证据。这些工具将是有用的表征残留前景的组件分离的地图，特别是对实验频率覆盖范围小于普朗克卫星。
2019-10-06 astro-ph.CO
The Effects of Polarized Foregrounds on 21cm Epoch of Reionization Power Spectrum Measurements
在探测再电离时期（EoR）的21厘米波段高红移辐射的实验中，前景辐射的污染一直困扰着我们。污染前景的潜在重要来源可能是法拉第旋转的偏振发射，其泄漏到固有非偏振EoR信号的估计中。虽然这些前景的内在偏振可能不会有问题，但法拉第旋转引入的光谱结构可能会有问题。为了更好地理解和表征这些影响，我们提出了一个模拟的极化天空之间的120和180 MHz。我们计算单个可见度，并使用Parsons等人（2012 b）提出的延迟谱方法从可见度估计三维功率谱。使用Donald C。Backer精密阵列探测再电离时代（PAPER）作为一个例子仪器，我们显示出预期的泄漏到非偏振功率谱是几个数量级以上的预期21厘米EoR信号。
2013-06-12 astro-ph.CO astro-ph.IM
HIR4: Cosmological signatures imprinted on the cross correlation between 21-cm map and galaxy clustering
我们探讨了宇宙学多示踪剂协同效应之间的发射线星系分布的暗能量光谱仪和天籁工程21厘米强度图。我们使用从光锥体积（地平线运行4）中的粒子模拟生成的模拟地图，天空修剪，包括前景污染，其去除和仪器噪声的影响。我们首先验证前景残差如何影响恢复的21厘米信号，将不同程度的前景污染到21厘米的地图。我们发现，即使在HI的角自相关功率谱中，污染很小也不能忽略，但对HI与星系的角互功率谱的精度没有影响。在前景清理地图的情况下，由于信息在清理过程中丢失，在互相关功率谱中也存在偏差。然而，我们发现，从互相关功率谱的偏差是尺度无关的，这是很容易参数化的模型的一部分，而在HI自相关功率谱的偏移是非线性的。特别是，我们测试了互相关功率也受益于消除由仪器噪声引起的功率谱测量中的偏差，这改变了自相关功率谱的形状，但使互相关功率不受影响。然后，我们建模的角度互相关功率谱，以适应重子声学振荡功能的宽带形状的角度互相关功率谱，包括污染的残留前景和仪器噪声的影响。我们预测了天体角直径距离$D_\mathrm{A}$对天籁探路者红移$0.775<z<1.03$的约束，给出了在该红移下的距离测量精度为2.7%.
2020-11-16 astro-ph.CO
E and B families of the Stokes parameters in the polarized synchrotron and thermal dust foregrounds
更好地了解银河系前景是通过测量极化微波天空中的B模式来探测原始引力波的主要障碍之一。我们推广了\cite{2011PhRvD..83h3003B}中提出的方法，直接在Stokes $Q$，$U$参数为$(Q,U)\equiv(Q_E, U_E)+(Q_B,U_B)$的域中将极化信号分解为E族和B族。这也使得研究这两个家族的形态和频率依赖性成为可能，这已经在WMAP K，Ka（跟踪同步辐射）和普朗克2015 HFI地图（跟踪热尘埃）中完成。结果表明，E族和B族之间的光谱存在显着差异。E族的光谱指数在天空中的波动小于B族，尘埃和同步加速器通道的偏振角也有相同的趋势。通过我们的方法从WMAP和普朗克数据对北极支线和BICEP 2区的新见解清楚地表明，这些区域的特征是与E族相比，B族的偏振强度非常低。我们在银河系高纬度地区探测到了B族偏振角的全球结构，这不能归因于宇宙微波背景或仪器噪声。然而，我们不能排除工具系统学作为这些异常的部分贡献者。
2018-11-08 astro-ph.CO
Demonstration of hybrid foreground removal on CHIME data
针对21厘米宇宙学实验中望远镜系统误差导致的前景难分离问题，将HyFoReS技术应用于CHIME数据，通过高低延迟数据互相关估计并减除前景残差，可提升信号信噪比，助力大尺度模式恢复。
2024-08-16 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Impact of SZ cluster residuals in CMB maps and CMB-LSS cross-correlations
宇宙微波背景（CMB）图中的残余前景污染，如星系团方向的热Sunyaev-Zeldovich（SZ）效应的残余污染，会使CMB与大尺度结构光学巡天之间的互相关测量产生偏差。因此，有必要量化这些残差，如果可能的话，在CMB图中消除SZ聚类残差。我们首次量化了已发布的Planck 2015 CMB图中SZ团簇污染的数量，方法是（i）在团簇方向上堆叠CMB图，以及（ii）计算CMB图和SDSS-IV大尺度结构数据之间的互相关功率谱。我们的交叉功率谱分析产生的$30σ$检测在集群规模（$\ell=1500-2500$）和$39σ$检测在更大的规模（$\ell=500-1500$）由于SZ集群的集群，给出了一个整体的$54σ$检测SZ集群残差的普朗克CMB地图。普朗克2015 NILC CMB图显示有热SZ前景发射的$44\pm4\%$留在其中。使用“约束ILC”分量分离技术，我们构建了一个替代的普朗克CMB图，2D-ILC图，它被证明具有可忽略的SZ污染，代价是被银河前景和噪声稍微污染。我们还讨论了SZ残差的CMB地图上的ISW效应的测量，这是可以忽略不计的基础上，我们的分析的影响。
2018-06-28 astro-ph.CO
Fingerprint of Galactic Loop I on polarized microwave foregrounds
内容：目前，利用宇宙微波背景（CMB）B模探测原初引力波主要受到偏振微波前景辐射的限制。因此，前景分析的改进是必要的。正如~ \cite{2018arXiv180410382L}所揭示的，偏振前景的E模和B模在形态和频谱上都有明显的不同，表明它们产生于不同的物理过程，需要分别研究。目标：我将研究银河系环，特别是环I的偏振辐射，主要关注以下问题：它主要贡献于E模还是B模？在哪些频段和哪些天空区域可以识别它？研究方法：基于超新星爆炸中磁场排列的一个已知结果，建立了一个理论预期，即环偏振应占主导地位的E-模式。特别是，预期的偏振角的回路I进行了比较，从实际的微波波段数据的WMAP和普朗克。结果和结论：模型和数据之间的比较表明，在所有波段和大面积的天空中，数据和预期之间具有显着的一致性。这一结果表明，银河系环I的偏振辐射是23至353 GHz所有微波波段的主要偏振分量，并且偏振前景的相当一部分可能来自与环I相关的局部气泡，而不是更遥远的银河系辐射。这一结果也为解释已报道的E-to-B过量的~ \citep{2016A&A...586A.133P}是由环的贡献提供了一种可能的方法。最后，这项工作也可能提供第一个几何证据，证明地球被超新星爆炸击中。
2018-09-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Generalised Visibility ILC: a new foreground mitigation strategy for interferometric HI intensity mapping in the low-redshift Universe
Instituto de Física de Cantabria (CSIC-Universidad de Cantabria)（坎塔布里亚物理研究所）；Dpto. de Física Moderna, Universidad de Cantabria（坎塔布里亚大学现代物理系）；Jodrell Bank Centre for Astrophysics, Department of Physics and Astronomy, The University of Manchester（曼彻斯特大学天体物理学乔德雷尔银行中心）；State Key Laboratory of Radio Astronomy and Technology, Shanghai Astronomical Observatory, CAS（中国科学院上海天文台射电天文与技术国家重点实验室）
针对低红移HI强度映射，提出广义可见度内部线性组合（GVILC）方法，结合PCA与多维ILC在可见度空间抑制前景，优于仅前景规避，可恢复傅里叶空间信息。
2026-09-18 astro-ph.CO
Estimation and mitigation of foregrounds in projected kSZ velocity reconstruction
University of Cambridge（剑桥大学）；Kavli Institute for Cosmology Cambridge（卡弗里宇宙学剑桥研究所）；Berkeley Center for Cosmological Physics, Department of Physics, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校物理系宇宙学物理中心）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Institute of Astronomy, University of Cambridge（剑桥大学天文研究所）
本文研究了kSZ重构速度-星系交叉相关性中的前景偏置，通过热Sunyaev-Zel'dovich效应和宇宙红外背景建模，提出一种奇偶性奇 estimator 来消除前景污染，提升信号检测精度。
2026-03-30 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
Realistic Simulations of the Galactic Polarized Foreground: Consequences for 21-cm Reionization Detection Experiments
再电离期（EoR）红移21厘米谱线的测量受到强烈的天体物理前景污染、电离层畸变、复杂的仪器响应和其他不同类型噪声（如射频干扰）的挑战。天体物理前景主要是来自我们银河系的弥散同步辐射。在这里，我们提出了一个模拟的银河系发射作为前景模块的LOFAR-EoR关键科学项目端到端的模拟。模拟产生的总强度和偏振强度超过$10^\circ \times 10^\circ$地图的银河系同步辐射和自由-自由发射，包括所有观察到的发射特性：空间波动的幅度和光谱指数的同步辐射，以及法拉第旋转效应。这些模拟的重要性源于这样一个事实，即银河系极化发射可以表现出类似于EoR信号沿频率方向的方式。因此，不适当的仪器校准将导致偏振信号泄漏到总信号中，并掩盖所需的EoR信号。在本文中，我们解决这个问题，第一次通过现实的模拟。
2015-06-10 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
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
Needlet Karhunen-Loève (NKL): A Method For Cleaning Foregrounds From 21cm Intensity Maps
本文提出NKL方法，通过对needlet系数做Karhunen-Loève变换并利用视线与角向相关性清除21cm强度映射中的偏振及非偏振前景；模拟显示其在两个红移区间均优于GNILC等方法。
2023-11-02 astro-ph.CO
Optimizing blind reconstruction of CMB B-modes for future experiments
针对未来 CMB 实验中 NILC 在复杂前景下残余污染导致 B 模式偏差的问题，提出 MC-NILC 与 ocMILC 两种扩展以增强前景减除。
2024-05-28 astro-ph.CO
Contribution of Radio Halos to the Foreground for SKA EoR Experiments
压倒性的前景污染是通过测量红移的21 cm信号探测再电离时期（EoR）的主要障碍之一。在各种前景成分中，射电晕研究较少，其对EoR观测的影响仍然知之甚少。在这项工作中，我们采用Press-Schechter形式主义，合并引起的湍流再加速模型，和最新的SKA 1-Low布局配置来模拟SKA“观察到的”射电晕图像。我们从模拟图像计算一维功率谱，发现无线电晕可以约$10^4$，$10^3$和$10^{2.5}$倍以上的亮度比EoR信号的尺度上的$0.1\,\text{Mpc}^{-1} < k < 2\,\text{Mpc}^{-1}$在120-128，154-162，和192-200 MHz的频带，分别。通过检查适当定义的EoR窗口内的二维功率谱，我们发现射电晕泄漏的功率仍然是显著的，因为射电晕与EoR信号在$0.5\,\text{Mpc}^{-1} \lesssim k \lesssim 1\,\text{Mpc}^{-1}$尺度上的功率比在三个频带中可以高达约230- 800%、18- 95%和7-40%，当考虑亮晕数密度变化引起的68%的不确定度时，此外，我们发现，无线电晕内的站波束的远旁瓣也可以施加强烈的污染内的EoR窗口。总之，我们认为，无线电晕是严重的前景源，需要认真对待在未来的EoR实验。
2019-06-11 astro-ph.CO
