The Simons Observatory: Combining delensing and foreground cleaning for improved constraints on inflation
本文提出在功率谱似然中同时进行去透镜与前景清洁的SO分析流程，并在类SO模拟上验证其可达到σ(r=0)≤0.003且降低σ(r)达27–37%。
2024-05-21 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
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
JESSNet: Joint dEconvolution and Sparse Separation Network for HI 21 cm foreground cleaning
Foundation for Research and Technology Hellas (FORTH)（希腊基金会）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；CNRS（法国国家科学研究中心）；University of Crete（克里特大学）；Observatoire de la Côte d’Azur（蔚蓝海岸天文台）；Laboratoire Lagrange（拉格朗日实验室）；University of the Western Cape（西开普大学）；Institute of Computer Science, Foundation for Research and Technology Hellas (FORTH)（希腊基金会计算机科学研究所）
JESSNet是一种波束感知、掩模兼容的前景去除框架，通过多尺度分解、学习型稀疏正则化和掩模约束重建，在模拟SKA-MID观测中准确恢复H I信号功率谱，改善角尺度恢复并减少波束效应。
2026-10-06 astro-ph.CO
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
SKAO HI Intensity Mapping: Blind Foreground Subtraction Challenge
中性氢强度测绘（HI IM）将是宇宙学的一个新的强有力的探索。然而，强烈的天体物理前景污染的信号和他们的耦合与仪器系统学进一步增加了数据清洗的复杂性。在这项工作中，我们模拟了一个现实的单碟HI IM调查的$5000$ ~度$^2$补丁在$950 - 1400$ MHz范围内，与SKA天文台（SKAO）和MeerKAT，其前身的MID望远镜。我们包括一个国家的最先进的HI模拟和探索不同的前景模型和仪器的影响，如非均匀的热噪声和光束旁瓣。我们在这些合成数据立方体上执行HI IM的第一个盲前景减法挑战，目的是在没有天空成分和噪声水平的先验知识的情况下评估可用前景清洁方法的性能。九个前景清理管道加入了挑战赛，基于统计源分离算法，盲多项式拟合和对前景的天体物理学参数拟合。我们设计的指标来比较管道性能定量。一般来说，它们可以在受望远镜光束影响最小的尺度范围内恢复20%以内的输入地图的2点统计数据。然而，由于前景结构和波束旁瓣之间的相互作用，在清洁的地图中出现伪影。我们的结论是，这是根本的，开发准确的束流反卷积算法和测试数据后处理步骤仔细清洗之前。这项研究是由SKA宇宙学科学工作组的HI IM焦点小组作为SKAO准备工作的一部分进行的。
2021-10-20 astro-ph.CO
Probing Primordial Stochastic Gravitational Wave Background with Multi-band Astrophysical Foreground Cleaning
原始随机引力波背景（SGWB）携带着早期宇宙物理学的第一手信息，可能包括暴胀效应、预热效应、宇宙弦效应、电弱对称破缺等。然而，致密双星的天体物理前景可能掩盖了SGWB，给探测和精确测量带来困难。在本文中，我们提出了一种前景清洗方法，利用引力波观测在其他频段。我们应用这种方法来探测与星载引力波探测器，如激光干涉仪空间天线（LISA）的SGWB。我们发现，来自致密双星（黑洞和中子星）的LISA波段天体物理前景的谱密度可以以10- 10级的精度预测，假设第三代GW探测器的10年观测，例如，宇宙探险家虽然这种多波段的方法不适用于二进制白矮星（BWD），通常合并之前，进入地面探测器的频带，我们限制我们的前景清理频率高于$\sim5$兆赫，所有银河系BWD可以单独解决LISA和形状的光谱密度的前景河外BWD可以重建和/或建模具有一定的不确定性。前景清理后，LISA对原始SGWB的灵敏度将大大提高，无论是两个LISA星座，其中SGWB可以通过互相关它们的输出测量或只有一个星座与三个航天器，其中SGWB可以通过对比信号通道和零通道的响应测量。
2020-10-14 astro-ph.CO gr-qc
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
Characterizing bias on large scale CMB $B$-modes after galactic foregrounds cleaning
我们研究了一个典型的不久的未来全天空CMB空间任务的性能，目的是在$r\sim 0.001$上精确地表征大尺度$B$模式偏振各向异性，在基于地图的参数清理银河尘埃和同步加速器之后，以及在空间变化的天体物理光谱发射定律的情况下。忽略光谱发射定律的空间变异性可能导致$r$的偏差高达变异性的实际模型的$\mathcal{O}(0.01)$。然而，我们表明，组件分离形式主义可以扩展到有效地抑制这种偏见。我们证明了这一点的上下文中的半解析形式主义的~ \citep{Stompor2016}，我们推广到这种情况下，并使用它来传播前景残差的宇宙似然张量标量比，$r$。特别是，我们调查的影响，由于引入额外的，独立的缩放参数集为不同的天空区域，包括额外的缩放参数，每个天空区域。然后，我们表明，在这种情况下产生的残差可以有效地描述与额外的条款引入的协方差模型的组件分离的CMB地图，并导致抑制的偏差$r$下降到低于预期的统计不确定性的水平。我们将讨论如何从现有的数据中自洽地构建这些额外的条款。
2020-02-24 astro-ph.CO
Hi intensity mapping with MeerKAT: Primary beam effects on foreground cleaning
即将到来的和未来的中性氢强度测绘调查提供了一个很好的机会，以约束宇宙学在后再电离宇宙，提供了一个良好的精度是在强前景和宇宙学信号之间的分离。清洁方法依赖于前景的频率平滑度，并且通常在简单的高斯初级光束的假设下应用。在这项工作中，我们测试的存在下，一个现实的初级光束模型与非平凡的频率依赖性的清洗。我们专注于平方公里阵列前体MeerKAT望远镜和模拟单碟广域调查。我们认为主要的前景组件，包括一个准确的全天空点源目录。我们发现，波束旁瓣和前景结构之间的耦合可以复杂的清洗。然而，当波束频率依赖性平滑时，我们表明，只有当远旁瓣意外地大时，清洁才会出现问题。即使在这种情况下，如果最强的点源被移除并且清洁更积极，则适当的重建是可能的。然后，我们考虑一个非平凡的频率依赖性：一个正弦型特征的光束宽度，是目前在MeerKAT光束，预计在大多数菜，包括SKA 1-MID。这种特征与前景发射耦合，使信号的重建在频率上产生偏差，可能影响宇宙学分析。有趣的是，即使不包括点源并且波束是高斯的，这种污染也以较低的水平存在，这表明即使在主瓣内，这种频率纹波也可能是有问题的。我们表明，这种效果被限制在一个狭窄的区域在$k_\parallel$空间，可以减少，如果地图仔细重新平滑到一个共同的较低的分辨率。
2021-09-01 astro-ph.CO astro-ph.IM
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
The Simons Observatory: Combining cross-spectral foreground cleaning with multitracer $B$-mode delensing for improved constraints on inflation
本文面向SO的CMB $B$模观测，提出将多示踪剂去透镜纳入交叉谱前景清除似然的分析流水线，在真实模拟中显著降低$σ(r)$并无偏估计张量-标量比。
2024-09-10 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
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
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
Erasing the Milky Way: new cleaning technique applied to GBT intensity mapping data
我们提出了一个新的前景去除管道的第一个应用程序，目前领先的HI强度映射数据集，获得的绿岸望远镜（GBT）。我们研究了Masui et al（2013）和Switzer et al（2013）先前提出的GBT观测的15小时和1小时场数据，覆盖约41平方度，0.6<z<1.0，可以用WiggleZ暗能量巡天的星系分布测量交叉相关。在所提出的管道中，我们减去银河系前景连续和点源污染使用独立分量分析技术（fastica），并开发一个基于傅立叶的最佳估计计算温度功率谱的强度图和互相关与星系调查数据。我们表明，fastica是一个可靠的工具，通过其概率分布的非高斯性质减去扩散和点源发射。强度图的温度功率谱主要由小尺度上的仪器噪声所控制，而fastica作为非高斯信号的保守减法技术，不能减轻这种噪声。然而，我们确定了与奇异值分解（SVD）方法获得的GBT-WiggleZ互相关测量结果相似的GBT-WiggleZ互相关测量结果，并证实了fastica前景减法对21 cm信号丢失具有鲁棒性，如这些互相关测量结果的收敛幅度所示。我们的结论是SVD和fastica是互补的方法来调查前景和噪声系统存在于强度映射数据集。
2016-10-16 astro-ph.CO
An Improved Method for 21cm Foreground Removal
21 cm断层扫描预计是困难的，部分原因是严重的前景污染。以往的研究发现，视线的方法是能够清洁前景到一个可接受的水平在大的空间尺度上，但不是在小的空间尺度。在本文中，我们介绍了一个傅立叶空间的形式主义描述的视线方法，并使用它来介绍一个改进的新方法，为21厘米的前景清洁。启发式地，该方法涉及使用加权多项式拟合在傅立叶空间中拟合前景，其中每个像素根据其信息内容加权。我们表明，新的方法再现了旧的大角度尺度上，并在小尺度上，基本上没有额外的计算成本显着改善。
2009-06-15 astro-ph.CO astro-ph.IM
Optimizing foreground mitigation for CMB lensing with combined multifrequency and geometric methods
当前和即将到来的CMB透镜测量的一个关键挑战是它们对来自河外前景的偏差的敏感性，例如Sunyaev-Zeldovich（SZ）信号或宇宙红外背景辐射。已经开发了几种方法来减轻这些透镜前景偏差，大致分为多频率清洁方法和对估计器几何结构的修改，但如何最佳地组合这些方法尚未详细探索。在本文中，我们研究了透镜前景缓解策略的组合是最好的能够减少前景污染的影响，西蒙斯天文台样的实验，同时保持最大的信噪比。虽然获得的最佳组合取决于是否偏置或方差减少的优先级和是否使用极化数据，一般来说，我们发现，涉及几何（轮廓硬化，源硬化或剪切）和多频（对称清洗）方法的组合表现最好。对于来自温度（偏振和温度）的透镜功率谱测量，我们的组合估计器方法能够将透镜振幅的偏差降低到低于$σ/4$或0.3%（0.1%），比标准QE偏差低16（30）倍，信噪比成本仅为18%（12%）。相比之下，单一方法前景缓解方法难以将偏差降低到低于$σ/2$的可忽略水平，而不会导致大的噪声损失。因此，对于即将到来的和当前的实验，我们的组合方法代表了一种很有前途的方法，用于进行具有可忽略的前景偏差的透镜测量。
2021-10-31 astro-ph.CO
Foreground cleaning and template-free stochastic background extraction for LISA
基于LIGO和Virgo测量的恒星起源黑洞和中子星合并的分辨率，预计这些探测器在达到设计灵敏度时也将观测到未分辨的随机引力波背景（SGWB）。由于LIGO和Virgo观测到的相同双星在轨道演化的早期阶段通过LISA mHz频段，因此可以预见，它们的SGWB也将被LISA以信噪比（SNR）$\sim 53$观测到。与银河系白矮星双星的随机信号不同，预计可以通过利用其每年的调制（由LISA星座的运动引起）进行减法，来自未解决的恒星起源黑洞和中子星双星的背景作为宇宙学或天体物理学起源的其他随机信号的前景，这也可能存在于LISA波段。在这里，我们采用主成分分析来建模并提取LISA频段中的额外假设SGWB，而无需对其光谱形状进行任何先验假设。在同一时间，我们占的前景从恒星起源的黑洞和中子星的存在下，以及可能的不确定性，在LISA噪声校准。我们发现，我们的技术导致一个线性问题，因此适合于快速和可靠的SGWBs提取SNR高达10倍弱于LIGO/Virgo前景，相当独立的光谱形状。
2020-07-21 astro-ph.CO gr-qc
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
Multipole expansion for HI intensity mapping experiments: simulations and modelling
我们提出了一个框架和一个开源的Python工具包来分析2点统计的三维波动的背景下，HI强度图使用多极展开形式主义。我们包括使用N体和对数正态方法，前景和他们的删除，以及仪器的影响，宇宙学HI信号的模拟。使用这些模拟和分析建模，我们调查前景清洁和仪器光束的功率谱多极子以及傅立叶空间聚类楔的影响。我们发现，仪器光束和前景去除可以产生四极（和十六极）信号，并证明了控制和精确建模这些效应的重要性，精密无线电宇宙学。我们的结论是，这些影响可以模拟合理的精度，使用我们的多极展开技术。我们还进行了MCMC分析，以展示前景清洗对HI丰度和偏差参数估计的影响。随附的python工具包可在https：//github.com/IntensityTools/MultipoleExpansion获得，并包括一套交互式示例以帮助新用户。
2020-06-18 astro-ph.CO
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
Multi-resolution internal template cleaning: An application to the Wilkinson Microwave Anisotropy Probe 7-yr polarization data
由不同实验获得的宇宙微波背景（CMB）辐射数据除了包含所需信号外，还包含微波天空贡献的叠加。我们提出了一种快速和强大的方法，使用小波分解的球，从微波地图中恢复CMB信号。\textit{WMAP}极化数据的应用，显示其良好的性能，特别是在非常污染的天空区域。所应用的小波具有计算时间短、适用于\textit{HEALPix}像素化方案和提供多分辨率分析的可能性等优点。分解是作为完全内部模板拟合方法的一部分实现的，最小化每个尺度下所得地图的方差。使用$χ^2$表征的噪声，我们发现，清洁的地图的残差与预期的仪器噪声兼容。这些地图也与从\textit{WMAP}团队获得的地图相当，但在我们的情况下，我们不使用外部数据集。此外，在低分辨率下，我们的清洁地图呈现出较低的噪声水平。在高分辨率和低分辨率下计算了E模功率谱$C_{\ell}^{EE}$，并根据\textit{WMAP}给出的前景简化温度图和我们在高分辨率下的清洁偏振图计算了互功率谱$C_{\ell}^{TE}$。这些光谱与\textit{WMAP}团队提供的功率谱一致。我们在$\ell \sim 400$检测到E模式声峰，如标准$ΛCDM$模型所预测的。B模式功率谱$C_{\ell}^{BB}$与零相容。
2011-11-14 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
Cross-correlation analysis of CMB with foregrounds for residuals
在本文中，我们试图探讨是否干净的CMB地图获得的原始卫星数据，使用清洗程序是足够干净。具体来说，我们研究是否有任何前景残留仍然存在于清洁的数据使用互相关统计。由于我们银河系的高辐射，预计残留污染主要存在于银河系平面。传统地应用前景掩模以避免由于前景泄漏而引起的所估计的感兴趣的量的偏差。这里，我们将前景残差（如果存在）映射到未掩蔽区域中，即，在CMB分析掩码之外。进一步的局部扩展前景污染区域，最终发现，进行研究，以更好地了解他们。由此识别的少数污染区域可用于略微扩展可用掩模以使其更严格。
2016-04-14 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
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
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
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
Blind Map Level Systematics Cleaning: A Quadratic Estimator Approach
我们提出了第一个详细的案例研究，使用二次估计（QE）诊断和删除系统存在于观测到的宇宙微波背景（CMB）地图。在这项工作中，我们专注于温度极化泄漏。我们使用迭代QE分析来去除系统，类似于去透镜，恢复原始B模式信号和系统图。我们引入了一个新的高斯滤波方案的迭代清洗过程的稳定收敛至关重要，并验证与半分析预测比较。我们研究了这种方法的局限性，通过研究其性能的理想化模拟和更现实的，非理想的模拟，我们假设不同的去透镜效率。最后，我们通过对张量与标量之比$r$进行似然分析来量化系统清洁效率，并证明盲清洁导致$r$的无偏测量，从而将系统诱导的B模式功率降低近两个数量级。
2021-07-10 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
Modelling the Polarisation of Microwave Foreground Emission on Large Angular Scales
通过对银河系磁场（GMF）进行大尺度模拟，得到了与宇宙微波背景（CMB）极化实验相关的频率上银河系前景极化辐射的模板。这项工作扩展了O'Dea等人的结果，包括偏振同步辐射作为前景发射源。该计算中的偏振方向和分数仅基于GMF模型的基本选择，因此在大尺度上提供了对偏振信号的独立预测。当预测有效的实验灵敏度时，极化前景的模板可能有用。反过来，随着对大部分天空中CMB偏振的测量成为常规，该模型将允许数据约束GMF形式中的参数，但尚未得到很好的理解。
2013-01-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Simulations for single-dish intensity mapping experiments
HI强度测绘是探测暗能量的新兴工具。红移HI信号的观测将受到仪器噪声、大气和银河前景的污染。预计后者比我们希望探测的HI发射亮四个数量级。我们提出了一个模拟的单碟观测，包括1/f和白噪声的仪器噪声模型，天空发射与弥漫的银河前景和HI发射。我们考虑两种前景清理方法：光谱参数拟合和主成分分析。对于前景和仪器效应的平滑频谱，我们发现参数拟合方法提供的残差仍然受到前景和1/f噪声的污染，但主成分分析可以将这种污染降低到热噪声水平。该方法对于一系列不同的前景和噪声模型是鲁棒的，因此构成了从数据中恢复HI信号的有前途的方式。然而，它会导致宇宙学信号泄漏到约5%的减影前景中。分量分离方法的效率很大程度上取决于前景和1/f噪声的频谱的平滑度。我们发现，只要频带上的光谱变化与通道宽度相比是缓慢的，前景清理方法仍然有效。
2015-07-16 astro-ph.CO astro-ph.IM
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
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
Removal of Galactic foregrounds for the Simons Observatory primordial gravitational wave search
西蒙斯天文台即将进行的观测预计将把张量标量比$r$限制在$σ(r)=$ 0.003的水平。在这里，我们更详细地描述了西蒙斯天文台的预测算法之一，清洁CMB偏振图使用参数模型的基础上。我们提出了一个新的代码来执行这种端到端的预测，并探讨了更详细的假设。如果同步辐射和热尘埃辐射的光谱能量分布的空间均匀性被假定在计划用于观测的区域上，覆盖几乎五分之一的天空，那么对于与当前数据一致的前景模型，预测$r$中1- 3阶$σ$的偏差。我们发现，通过掩盖天空中污染最严重的区域，或者通过采用更多的参数来描述同步加速器和尘埃的光谱指数的空间变化，这样的偏差可以减轻我们考虑的前景模型。我们还探讨了测试清洁CMB偏振图是否包含残留前景污染的策略，包括与跟踪前景的地图互相关。该方法也适用于其他CMB偏振实验。
2019-05-21 astro-ph.CO
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
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
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
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
A Model For Polarised Microwave Foreground Emission From Interstellar Dust
下一代的宇宙微波背景（CMB）实验面临着一个重大的挑战，在检测弱宇宙B模式的签名预测的原始引力波的产品。为了达到所需的灵敏度，这些实验必须有令人印象深刻的控制系统的影响和详细的了解前景发射，将影响信号。在本文中，我们提出了模板的强度和偏振的发射从一个主要的银河前景，星际尘埃。这些都是使用一个模型，其中包括一个3D描述的银河磁场，检查大小尺度。我们还包括在模型中的细节的灰尘密度，晶粒排列和固有的偏振的发射从一个单独的颗粒。我们在这里提出的斯托克斯参数模板地图在150 GHz，并提供了一个在线存储库（http：//www.imperial.ac.uk/people/c.contaldi/fgpol），这些和其他地图的频率，将有针对性的即将到来的实验，如EBEX，蜘蛛和SPTpol。
2011-12-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Zonal Modes of Cosmic Microwave Background Temperature Maps
宇宙微波背景温度起伏的全天图通常用球谐分解来表示，球谐分解涉及的模用它们的阶数l和阶数m（其中-l < m < +l）来标记。纬向模（即m = 0的模）特别令人感兴趣，因为它们只随银河纬度变化;因此，它们中的任何异常行为都可能是错误的前景减法的指示。我们进行了一个简单的统计分析的模式与低l来自通过不同的清洁程序从威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）的天空图，并表明纬向模式提供了一个有用的诊断可能的系统。
2010-04-12 astro-ph.CO
Effect of Foregrounds on the CMBR Multipole Alignment
我们分析了前景对观测到的CMBR四极和八极排列的影响。这些多极子之间的对齐研究通过使用基于对称性的方法，分配一个主特征向量（PEV）或轴与每个多极子。我们使用内部线性组合（ILC）的5年和7年的地图，也通过使用内部功率谱估计（IPSE）程序获得的地图确定这些多极之间的对齐的意义。前景清洗的效果进行了详细研究的IPSE方法的框架内，分析和数值。通过使用模拟的CMBR数据，我们研究了纯模拟CMB地图的PEV与最终清洁地图的PEV的差异。我们发现，在一般情况下，在PEVs的移位是相对较小的，在随机方向。由于随机性质的转变，我们得出结论，它只能导致不对准，而不是对齐的多极。我们还直接估计对齐的重要性，通过使用模拟清洁地图。我们发现，这种情况下的结果是相同的，由简单的解析估计或使用模拟纯CMB映射得到的结果。
2010-07-12 astro-ph.CO
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
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
Foreground removal requirements for measuring large-scale CMB B-modes in light of BICEP2
BICEP 2在度尺度上探测到的B模偏振信号是由宇宙微波背景（CMB）引起的，最有说服力的确认是对其大尺度对应物的测量。我们评估了在天空的大部分扩散分量分离精度的要求，以测量对应于r=0.1-0.2的张量标量比的大规模B模式信号。我们使用Bonaldi & Ricciardi（2011）提出的方法来预测不同模拟实验的性能，同时考虑噪声和前景去除问题。我们不考虑工具系统学，我们含蓄地假设，他们不是主要来源的错误。如果是这样的话，即使对于关于前景清洁的准确性的保守假设，普朗克也可以实现r=0.1-0.2信号的确认。我们的预测表明，将该实验与BICEP 2相结合，将导致对r的约束提高25-45%。下一代CMB偏振卫星，在这项工作中由COrE实验代表，可以显着降低（几乎另一个数量级）r的不确定性。然而，在这种情况下，前景去除的精度对于充分受益于灵敏度的增加变得至关重要。
2014-07-23 astro-ph.CO
Neutral hydrogen structures trace dust polarization angle: Implications for cosmic microwave background foregrounds
使用高分辨率的数据从银河阿雷西博L波段馈电阵列HI（GALFA-HI）调查，我们表明，在银河中性氢（HI）的线性结构与普朗克353 GHz极化尘埃发射暗示的磁场方向。中性星际介质的结构与磁场的耦合比以前所知的更紧密。在银河系高纬度地区，普朗克数据以噪音为主，HI数据对银河系磁场方向提供了独立的约束，从而对局部尘埃极化角提供了独立的约束。我们检测到强互相关性的模板地图构建的尘埃强度的估计结合HI衍生的角度，星光偏振角，或普朗克353 GHz的角度。因此，HI数据提供了一个新的工具，在宇宙微波背景，这是目前受到尘埃前景污染的限制，在寻找暴胀引力波B模式偏振。
2015-11-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
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
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
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
