Precision cosmology with primordial GW backgrounds in presence of astrophysical foregrounds
本文研究天体物理引力波前景对原初背景精确宇宙学测量的干扰，提出形状已知、仅归一化不确定时的最优滤波减除方法，证明灵敏度仅在相近频率下降几倍。
2022-12-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Foreground signals minimally affect inference of high-mass binary black holes in next generation gravitational-wave detectors
本研究探究前景噪声对下一代引力波探测器中高质量双黑洞信号参数估计的影响，发现虽灵敏度降约25%，但标准估计技术受影响极小，无需全局拟合或信号扣除即可准确恢复参数。
2024-10-29 gr-qc
Searching for cosmological gravitational-wave backgrounds with third-generation detectors in the presence of an astrophysical foreground
随机宇宙学引力波背景（CGWB）为研究早期宇宙现象和基础物理提供了直接的窗口。有了第三代地基引力波探测器，爱因斯坦望远镜（ET）和宇宙探测器（CE），我们也许能够探测到CGWB的证据。然而，挖掘出这些主要信号将是一个困难的探索，因为来自致密双星合并（CBC）的天体物理前景的主导地位将掩盖这个CGWB。在本文中，我们研究了减法噪声投影方法，使之有可能减少后的残差减去天体物理前景的CBCs，大大提高了我们的机会来检测宇宙学背景。我们进行了我们的分析的基础上模拟的ET和CE和使用后验抽样的参数估计的二元黑洞合并。我们证明了随机引力波搜索的灵敏度提高，并得出结论，这些搜索的最终灵敏度将不会受到残差减去估计BBH前景时留下的限制，但不能检测到的天体物理前景的分数，甚至与第三代仪器，或可能由其他信号不包括在我们的分析。我们还解决了以前的误解残留噪声的背景下，高斯参数估计。
2020-06-29 gr-qc
Demagnified GWs from Cosmological Double Neutron Stars and GW Foreground Cleaning Around 1Hz
强引力透镜效应会使来自宇宙学双中子星双星的引力波显著缩小，未来的BBO或DECIGO等探测任务可能会错过一些小于探测阈值的引力波信号。无法探测到的双星将形成GW前景，这可能会妨碍对非常弱的原始GW信号的探测。我们讨论了这个潜在的问题的前景，使用一个简单的模型的基础上奇异等温球透镜轮廓。幸运的是，预期对于NS+ NS的推测合并率，剩余前景将低于通过相关性分析用BBO/DECIGO实现的检测限Omega_{GW} ~ 10^{-16}。
2009-10-26 gr-qc
Non-gaussianity in the foreground-reduced CMB maps
[摘要]：通过使用CMB数据检测或未检测原始非高斯性不仅对于区分通货膨胀模型而且对于测试替代方案至关重要。因此，非高斯性提供了对原始宇宙物理学的一个强有力的探索。原始非高斯性的提取是一项困难的事业，因为非原始自然的几种效应可以产生非高斯性。大部分CMB数据的高斯性分析都是通过使用部分天空频率来进行的，其中使用掩模来处理银河漫射前景发射。然而，全天空地图似乎更适合于测试CMB数据的高斯性。另一方面，在一些非高斯分析中，掩模会引起偏差。在这里，我们使用两个最近的大角度非高斯指标，基于CMB地图大角度斑块的偏斜度和峰度，来检查可用的全天五年和七年WMAP地图中的非高斯问题。我们发现，这些全天空的前景减少地图提出了一个显着的偏离高斯的不同水平，这与前景减少程序。我们还进行了高斯性分析的前景减少五年和七年的WMAP地图与KQ75掩码，并与全天前景减少地图进行类似的分析进行比较。该比较显示了当采用掩模时非高斯性水平的显著降低，这提供了关于前景缩减的地图作为全天空CMB的高斯重建的适合性的指示。
2010-03-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Toward an Understanding of Foreground Emission in the BICEP2 Region
BICEP 2报告了在宇宙微波背景（CMB）中探测到度尺度的B模式偏振模式，并将测量结果解释为原始引力波的证据。从早期宇宙的引力波的发现的深刻的重要性的动机，我们研究在何种程度上的银河前景和透镜E模式的组合可以负责的信号。我们重新分析了BICEP 2的结果，结果表明，100 × 150 GHz和150 × 150 GHz的数据与r=0.2的宇宙学和可忽略的前景是一致的，但也与r=0的宇宙学和一个显着的尘埃偏振信号。我们使用四种不同的方法在BICEP 2区域的尘埃偏振信号的独立估计。虽然这些方法是相互一致的，尘埃偏振功率谱的预期幅度仍然不确定的约三个因素。预测的低端为原始贡献留下了空间，但在高端，尘埃与标准CMB透镜信号的结合可以解释BICEP 2的观测结果，而不需要原始引力波的存在。通过测量BICEP 2分析中使用的前普朗克模板之间的互相关和基于数据的模板的不同版本之间的互相关，我们强调，模型之间的互相关对偏振角中的噪声非常敏感，并且测量的互相关可能低估了前景对地图的贡献。这些结果表明，BICEP 1和BICEP 2数据本身无法区分前景和原始引力波信号，未来在100 GHz的凯克阵列观测和更高频率的普朗克观测对于确定信号是否是原始起源至关重要。（节略）
2014-06-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmology with space-based gravitational-wave detectors --- dark energy and primordial gravitational waves ---
拟议中的天基引力波（GW）探测器，如DECIGO和BBO，将探测到约10^6个中子星（NS）双星，并以高精度确定到双星的光度距离。结合光度距离和宇宙学引起的引力波相位修正，可以在不需要宿主星系红移测量的情况下，通过电磁观测来测量宇宙膨胀到高红移，从而成为探测暗能量的一种独特方法。另一方面，这样的NS-二元前景应该被减去，以检测在暴胀期间产生的原始GW。因此，暗能量的约束能力和原始引力波的可探测性强烈地依赖于探测器的灵敏度，并且彼此密切相关。在本文中，我们调查的暗能量的状态方程与未来的空间基GW探测器与/不识别宿主星系的红移的约束。我们还研究了原始GW的敏感性，适当地处理NS二进制前景的残留。基于这些结果，我们讨论了实现上述有针对性的宇宙学研究所需的探测器灵敏度。
2012-02-24 astro-ph.CO gr-qc
Constraining primordial non-Gaussianity and parity-violation through Scalar-Induced Gravitational Waves with next-generation ground-based interferometers
Università di Pisa（比萨大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)（意大利国家核物理研究所）；Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF)（意大利国家天体物理研究所）
研究利用第三代引力波探测器通过标量诱导引力波探测原初非高斯性和宇称对称性，开发框架考虑相关贡献并进行参数推断，表明未来干涉仪能约束相关谱及参数，即便有天体物理前景也可有效约束。
2026-07-20 astro-ph.CO gr-qc
Tensors, BICEP2, prior dependence, and dust
我们调查的先验依赖于推断光谱的原始张量扰动，在最近的结果从BICEP 2，并考虑到可能的尘埃贡献的偏振各向异性。我们强调张量功率谱的优化参数化，并通过其幅度$A_T$的对数先验，导致的结果，变换更均匀的枢轴尺度的变化下。在没有前景的情况下，BICEP 2和普朗克的结果之间的张力驱动张量谱指数$n_T$在联合分析中是蓝倾斜的，这将与标准的暴胀预测（$n_T<0$）相矛盾。当考虑前景时，BICEP 2结果不再需要非标准通货膨胀参数区域。我们提出了原始的$A_T$和$n_T$的限制，采用Mortonson和Seljak提出的前景方案和普朗克353 GHz观测的动机，并评估什么样的尘埃贡献留下了可检测的宇宙学信号。我们发现，如果有足够的尘埃信号与标准的通货膨胀兼容，那么原始信号太弱，被BICEP 2鲁棒检测到，如果普朗克+WMAP上限温度和E-模式偏振是正确的。
2015-08-28 astro-ph.CO gr-qc
Assessing astrophysical foreground subtraction in DECIGO using compact binary populations inferred from the first part of the LIGO-Virgo-KAGRA's fourth observation run
Research Center for the Early Universe (RESCEU), Graduate School of Science, The University of Tokyo（东京大学理学研究科早期宇宙研究中心）
本文通过LIGO-维格罗-KAGRA第四次观测运行第一部分推断的紧致二体人口模型，评估DECIGO中减除天体物理前兆信号的可行性，并发现投影方案对检测原始SGWB至关重要。
2026-08-31 astro-ph.IM gr-qc
BBO and the Neutron-Star-Binary Subtraction Problem
大爆炸观测器（BBO）是一个拟议中的天基引力波（GW）任务，主要设计用于在0.1-1 Hz频率范围内搜索暴胀产生的GW背景。在这个范围内，主要的天体物理前景是来自吸入型致密双星的引力辐射。这一前景预计将比暴胀产生的背景大得多，因此为了实现其主要目标，BBO必须足够灵敏，以识别并减去可观测宇宙中几乎所有的此类双星。判断BBO当前的基线设计是否对这项任务足够敏感是有点微妙的，因为至少在最初，阻碍任何一个二进制识别的主要噪声源是来自所有其他二进制的混淆噪声。在这里，我们提出了一个自洽的计划，以决定是否BBO的基线设计确实是足够的减去二进制前景。我们的结论是，目前的基线应该是足够的。然而，如果BBO的仪器灵敏度降低2-4倍，它就不能再执行其主要任务。由于不可能将每一个二进制内螺旋波形都完美地相减出来，因此如何处理相减后数据流中的“残余”误差是一个重要的问题。我们勾勒出一个战略，“突出”这些残留的错误，在一些有效的带宽的成本。我们还提供了各种后牛顿效应的大小估计的inspiral波形，必须占在BBO分析。
2006-03-08 gr-qc
Subtraction-noise projection in gravitational-wave detector networks
在本文中，我们提出了一个成功的实施减噪声投影方法到一个简单的，模拟的数据分析管道的引力波搜索。我们调查的问题，揭示了一个弱的随机背景信号，其中包括一个强大的前景紧凑的二元聚结。必须从数据中减去由匹配滤波器估计的前景。由于模板参数的估计误差，即使前景信号的最佳分析也会留下减法噪声，这可能破坏背景信号的测量。减法噪声可以通过噪声投影来去除。我们应用我们的分析管道，建议未来一代的星载大爆炸观测器（BBO）的任务，寻求一个随机背景的原始GWs的频率范围$\sim 0.1-1 $ Hz覆盖的前景的黑洞和中子星双星。我们的分析是基于一个仿真代码，它提供了一个动态模型的时间延迟干涉仪（TDI）网络。它将数据生成为时间序列，并将分析管道与噪声投影结合在一起。我们的结果证实了先前的特别预测，即BBO将对分数能量密度低于$Ω=10^{-16}$的背景敏感
2008-07-03 gr-qc
The Impact of Spin in Compact Binary Foreground Subtraction for Estimating the Residual Stochastic Gravitational-wave Background in Ground-based Detectors
本文研究自旋参数和极端条件数事件对致密双星前景扣除的影响，发现自旋与对称质量比的强简并导致残余前景显著增大，从而降低地面探测器探测非CBC起源随机引力波背景的能力。
2024-05-14 astro-ph.CO gr-qc
The impact of non-Gaussianity when searching for Primordial Black Holes with LISA
New York University Abu Dhabi（阿布扎比纽约大学）；Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituut（塔尔图大学物理与化学研究所）
研究探讨了非高斯性对LISA探测原初黑洞暗物质的影响，指出非高斯扰动和天文前景会削弱原初黑洞暗物质窗口的探测能力。
2026-03-23 astro-ph.CO gr-qc
Measuring the primordial gravitational wave background in the presence of other stochastic signals
从干涉信号的自相关或互相关中提取随机引力波背景（SGWB）的标准方法通常涉及使用滤波函数。标准最佳滤波器可最大化总SGWB与噪声之间的信噪比（SNR）。我们推导出表达式的最佳滤波器和SNR的存在下，一个目标SGWB加上其他不需要的组件。我们还推广的方法的情况下，无模板重建。该形式允许容易地执行边缘化前景信号的分析和预测，例如由二元聚结产生的典型$Ω_{\rm GW} \propto f^{2/3}$背景。我们演示的方法与LISA任务，并讨论可能的扩展和应用领域。
2021-06-15 astro-ph.CO gr-qc
Impact of LIGO-Virgo black hole binaries on gravitational wave background searches
我们研究了LIGO-Virgo目前探测的黑洞二元种群对未来寻找原始引力波背景的影响。我们估计的前景所产生的二进制使用观察到的事件率和一个简单的建模的黑洞人口。我们从前景中减去单独可分辨的二进制，并利用Fisher分析来推导幂律信号的灵敏度曲线，包括这些天体物理前景。即使在乐观的假设下，我们发现未来实验的范围也会严重缩小。
2023-02-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Oscillating modulation to B-mode polarization from varying propagating speed of primordial gravitational waves
在低能有效弦论和修正的引力理论中，原初引力波的传播速度$c_T$可能偏离1。我们发现，慢卷暴胀过程中$c_T$的阶跃变化可能导致对B模偏振谱的振荡调制，这种调制很难通过调节其他宇宙学参数来模拟，调制的强度由$c_T$的动力学决定.因此，只要前景贡献得到控制，高精度的CMB偏振观测就能严格约束$c_T$的变化，从而约束相应的理论。
2015-05-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Recovering a phase transition signal in simulated LISA data with a modulated galactic foreground
本文利用LISA模拟数据研究银河双星前景下原初一阶相变引力波随机背景的可恢复性，通过贝叶斯分析和偏差信息准则比较模型，证明利用年度调制可改善拟合优度并适度提升可探测性界限。
2025-05-07 astro-ph.CO gr-qc
Detecting cosmological gravitational waves background after removal of compact binary coalescences in future gravitational wave detectors
第三代引力波探测器灵敏度的提高为探测原初宇宙学随机引力波背景（SGWB）提供了可能。宇宙学SGWB的探测面临着一个新的挑战：它可能会被大量由黑洞和/或中子星组成的致密双星系统的合并所产生的前景所掩盖。在本文中，我们探讨了通过去除（开槽）单独解决的紧凑的二进制信号在时间-频率空间中减少这种前景的可能性。我们建立了这样的方法可以用来达到SGWB灵敏度地板定义的未解决的部分紧凑的二进制前景，我们发现之间的$Ω_{\rm GW} \sim (9.1 \times10^{-12} - 8.6\times10^{-11})$的频率无关的能量密度谱和取决于合并的二进制中子星系统的速度。由于第三代引力波探测器无法分辨所有的致密双星，致密双星前景中不可分辨的部分可能会限制SGWB用这些探测器进行搜索。
2022-09-23 astro-ph.CO gr-qc
Forecasting sensitivity on tilt of power spectrum of primordial gravitational waves after Planck satellite
考虑到前景辐射的污染，我们采用Fisher矩阵预测的原始张量扰动的功率谱倾斜的未来灵敏度的几个地基（AdvACT，CLASS，Keck/BICEP 3，Simons阵列，SPT-3G），球载（EBEX，蜘蛛）和卫星（CMBPol，COrE，LiteBIRD）的B模式偏振实验。对于基准模型$n_t=0$，我们的研究结果表明，卫星实验给出了良好的灵敏度张量倾斜$n_t$水平$σ_{n_t}\lesssim0.1$ $r\gtrsim2\times10^{-3}$，而地基和球载实验给较差的灵敏度。通过考虑BICEP 2/Keck阵列和Planck（BKP）对张量标量比$r$的约束，我们发现这些实验不可能检验正则单场慢卷暴胀模型中的相容关系$n_t=-r/8$。
2015-09-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Direct Detection of the Primordial Inflationary Gravitational Waves
暴胀宇宙学成功地解释了一些突出的宇宙学问题，包括平坦性、视界和遗迹问题。更引人注目的是实验证实了暴胀量子涨落引起的结构。然而，暴胀时代的物理学尚不清楚。宇宙微波背景（CMB）任务的偏振观测可以探测到暴胀引力波（GW）的张量模效应，并给出暴胀的能量标度。为了探索暴胀物理，需要直接观测暴胀时代产生的引力波。在这篇文章中，我们主张，直接观察这些GWs的灵敏度下降到10** gw（-23），如果前景可以分离，利用目前的预计技术发展是可能的。
2009-05-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Hunting for Primordial Non-Gaussianity in the Cosmic Microwave Background
自2002年COBE数据首次给出了（局部）原始非高斯性参数fNL的极限以来，CMB的观测一直在约束原始波动中各种形式的非高斯性的振幅方面发挥着核心作用。WMAP 7年数据的当前68%极限是fNL=32+/-21，普朗克卫星预计将在几年内将不确定性降低四倍。如果普朗克发现fNL>>1具有很高的统计意义，那么所有的单场暴胀模型都将被排除。此外，如果普朗克卫星发现fNL=30，那么它将能够使用τ NL>=（6 fNL/5）^[2]的四点函数（三谱）检验来检验一大类多场模型。在这篇文章中，我们回顾了从CMB数据中测量原始非高斯性的方法（最佳估计），结果（WMAP 7年）和挑战（二次各向异性，二阶效应和前景），提出了三光谱的科学案例，并总结了未来的前景。
2010-04-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
An Étude on the Regularization and Renormalization of Divergences in Primordial Observables
许多令人感兴趣的宇宙学观测值来自演化到晚期的原始真空涨落。这些观测值代表了从一些潜在的量子或统计场论框架中提取的统计数据，在这些框架中出现了无穷大并需要正则化。在减去发散之后，重整化条件必须由一定尺度上的测量或观测来施加，注意方案和背景依赖性。我们回顾了这个过程的背景下，过渡到辐射支配的有限持续时间的通货膨胀，并显示如何在无处不在的无标度积分，紫外发散仍然可以有意义地提取量，名义上消失时，尺寸正规化。通过这种方式，我们可以将计算与硬截止联系起来，区分对应于暴胀开始和结束的UV和IR标度与对应于理论及其可观测量的未知完成的UV和IR标度。这种区别是有意义的，因为可观测的量不能依赖于后者，尽管它们肯定会依赖于前者。也可以明确地显示UV发散矩阵的系数的方案独立性。此外，某些IR发散可以被证明是德西特极限的伪影，并且在有限持续时间的通货膨胀中被治愈。对于引力波观测量，我们强调需要正则化应力张量，不假设在其建设（与标准的艾萨克森形式）的事先尺度分离，推导出一个改进的应力张量适合的目的。最后，我们强调了推断$N_{\rm eff}$边界从真空张量扰动和背景重整化的过程之间不可分割的联系。
2024-06-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Non-Gaussianity $f_{\mathrm{NL}}$ and Anisotropies in Scalar-Induced Gravitational Waves
本研究针对局域型原初非高斯性参数$f_{\u200b\rm NL}$，首次完整分析早期宇宙辐射主导阶段标量诱导引力波背景的角功率谱，揭示其频率与多极依赖特性，为测量$f_{\u200b\rm NL}$提供新途径，未来可由空间引力波探测器验证。
2023-10-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
