Reconstruction of CMB Temperature Anisotropies with Primordial CMB Induced Polarization in Galaxy Clusters
宇宙微波背景辐射在星系团中的散射会产生偏振信号，偏振信号由星系团位置光子分布的四极各向异性决定。这种由星系团的激发极化测量得到的“远距四极”为重建局部CMB温度各向异性提供了机会。在这封{ \em Letter}中，我们通过估计潜在的原始引力势来开发重建的算法，原始引力势是星系团中CMB温度和偏振涨落以及CMB诱导偏振的起源。我们发现一个很好的重建四极和八极分量的CMB温度各向异性的援助下的CMB诱导极化信号。重建结果对解决CMB异常问题，特别是WMAP和Planck数据中的低四极和邪恶轴问题，具有重要的一致性检验意义。
2016-03-20 astro-ph.CO
The impact of extragalactic foregrounds on internal delensing of CMB B-mode polarization
对宇宙微波背景的原始$B$模式极化的研究受到引力透镜在稍后时间产生的$B$模式的样本方差的限制。约束可以通过“去透镜化”来改善：使用物质分布的某种代理来部分地去除透镜诱导的$B$模式。目前和即将到来的实验将从CMB的温度各向异性中推断出物质图-至少部分如此。这些重建受到河外前景的污染：无线电发射星系，宇宙红外背景或Sunyaev-Zel'dovich效应。使用Websky模拟，我们表明，前景添加杂散功率的角度自谱的脱透镜$B$模式通过非高斯高点函数，偏置约束的张量标量比，$r$。我们考虑一个类似于西蒙斯天文台的理想化实验，没有银河系或大气前景。在去除在143 GHz可检测的点源并使用Hu-Okamoto二次估计器（QE）从CMB温度模式$l<3500$重建透镜后，我们推断出$r$的值比真实的$r=0$高$1.5\,σ$。相反，从最小方差ILC图重建只会加剧问题，使偏差高于$3\,σ$。当$TT$估计量与其他QE或外部物质示踪剂共同添加时，新的耦合随之产生，这部分抵消了来自$TT$的稀释偏倚。我们提供了一个简单而有效的处方来模拟这些影响。此外，我们证明了点源硬化或剪切QE不仅可以将偏差减轻到可接受的水平，而且在脱透镜后比Hu-Okamoto QE导致更低的功率。因此，基于温度的重建仍然是测量$r$的有力工具。
2023-01-23 astro-ph.CO
The Modeling Landscape of Extragalactic CO in CMB Surveys
本研究探讨河外星系CO发射建模不确定性对CMB巡天的影响，发现CO自谱范围跨两个数量级，其与CIB互相关是重要前景，且忽略CO会导致显著偏差，而三个振幅参数足以描述多频CO×CIB谱，表明未来实验需考虑广泛CO模型。
2025-06-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Gauss-Legendre Sky Pixelization for the CMB polarization (GLESP-pol). Errors due to pixelization of the CMB sky
介绍了高斯-勒让德天空像素化（GLESP）方案中CMB图偏振数值分析方法的发展。在像素化方案GLESP中结合偏振变换完成了我们用于CMB图数值分析的新方法的创建。GLESP和HEALPix计算的比较完成。
2009-04-16 astro-ph.CO
Real space CMB temperature and polarization formulas
通过求解斯托克斯参量I、Q和U的一阶玻尔兹曼方程，导出了实空间CMB温度和偏振的计算公式。
2016-08-05 astro-ph.CO
A halo model of extragalactic contamination to CMB lensing, delensing, and cross-correlations
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Kavli Institute for Cosmology Cambridge（卡弗里宇宙学剑桥研究所）；DAMTP, University of Cambridge（剑桥大学应用数学与理论物理系）；School of Earth and Space Exploration, Arizona State University（亚利桑那州立大学地球与太空探索学院）
该研究提出了一种射线模型，用于分析类星体对CMB偏振、去偏振和交叉相关的影响，通过解析预测偏置并评估不同参数对结果的影响。
2026-02-26 astro-ph.CO
Lensing Simulation and Power Spectrum Estimation for High Resolution CMB Polarization Maps
我们提出了有效的算法，CMB透镜模拟和功率谱估计的平坦天空CMB偏振图。我们建立了一个纯B模式估计，以弥补由于部分天空覆盖E到B泄漏。我们证明了我们的估计是无偏的，并且与预测误差一致。我们证明了我们的算法，使用模拟观测的小天空补丁与现实的噪声和权重即将到来的CMB偏振实验。
2013-06-28 astro-ph.CO
Photon-photon interactions can be a source of CMB circular polarization
光子-光子相互作用，如标准海森堡-欧拉相互作用所描述的，可以在最后一次散射之后的时间段内将CMB的平面偏振转换为圆偏振。我们估计所得到的圆偏振参数的标准偏差，作为约束的限制观察大平面偏振的角度区域，并找到结果的顺序为$10^{-9}$的斯托克斯参数$V$。
2014-12-08 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
CMB lensing forecasts for constraining the primordial perturbations: adding to the CMB temperature and polarization information
我们预测如何当前（{ \planck }）和未来（{ \prism }）宇宙微波背景（CMB）实验约束绝热模式及其混合物与原始等曲率模式，使用测量的重构CMB透镜势和透镜诱导CMB B模式偏振各向异性结合CMB温度和E模式偏振各向异性。我们首先研究了绝热模和等曲率模的CMB温度谱、偏振谱和透镜谱的特性。然后，我们考虑如何透镜诱导的B-模式偏振和透镜潜在的信息可以改善约束的混合物的绝热和三个相关的等曲率模式。我们发现，CMB透镜谱提高了等曲率模式的约束最多10%的{ \planck }和{ \prism }实验，有限的改善结果的低幅度的等曲率透镜谱和这些谱之间的抵消，使它们只能轻微检测。如通过{ \prism }测量的，使用透镜诱导的CMB B模式偏振光谱有更大的增益，其中相对于CMB温度和E模式偏振约束，对等曲率模式振幅的约束提高多达40%。透镜化和透镜化诱导的B模式偏振信息两者的添加将等曲率模式振幅约束在百分之几水平或更好，在绝热模式与一个或两个相关等曲率模式的混合物的情况下，具有百分之一水平约束或更好的可能。我们调查的依赖，我们的结果在我们的分析中的各种假设，如列入暗能量参数，CMB温度透镜相关性，和存在的原始张量模式，并发现这些假设并没有显着改变我们的主要结果。
2014-11-28 astro-ph.CO
Delensing CMB Polarization with External Datasets
当前和未来CMB偏振实验的主要科学目标之一是寻找早期宇宙中重力波的随机背景。随着仪器灵敏度的提高，限制因素最终将是由引力透镜产生的B模式功率，这可以通过使用所谓的去透镜算法来消除。我们预测的前景，使用外部获得的CMB偏振的透镜映射：无论是从大尺度结构的观测，或从高分辨率的CMB温度的地图。我们的结论是，在任何一种情况下的预测是不令人鼓舞的，并显着去透镜大规模CMB偏振需要高分辨率的偏振图，具有足够的灵敏度来测量透镜B模式。我们还提出了一个简单的形式主义，包括在CMB的预测，这是计算速度快，同意与Monte Carlos脱透镜。
2010-10-05 astro-ph.CO
CMB Mode Coupling with Isotropic Polarization Rotation
本文提出通过CMB模耦合测量各向同性偏振旋转的新方法，推导了由宇称破坏引起的模耦合新贡献，并证明其在未来实验中的约束力与EB交叉功率谱相当，可用于交叉检验。
2021-05-07 astro-ph.CO
B-mode in CMB polarization. What's that and why it is interesting
结合BICEP 2测量结果讨论了遗迹引力波背景对CMB偏振B模的产生。描述的偏振映射的偏振矩阵的特征向量。
2014-10-23 astro-ph.CO
Extragalactic astrophysics with next-generation CMB experiments
Planck、SPT和ACT巡天观测清楚地表明，宇宙微波背景（CMB）实验虽然最适合于宇宙学测量，但在过去十年中对河外天体物理学领域作出了重要贡献。未来的CMB实验有可能做出更大的贡献。一个例子是探测具有极端引力放大的高z星系。通量提升和图像拉伸的结合使得对z ~3处星系结构的研究具有惊人的空间分辨率，约为60 pc。另一个例子是在高z的尘埃星系的原星系团的检测，当它们可能还没有拥有热的星系际介质，允许它们在X射线或通过Sunyaev-Zeldovich效应检测。下一代CMB实验，如PICO，CORE，CMB-Bharat从空间和西蒙斯天文台和CMB-S4从地面，将发现数千个强透镜星系到z~6或更大的星系和星系原团陷入的阶段，当他们的成员星系形成他们的大部分恒星。他们还将探测到数以万计的本地尘埃星系和数以千计的射电源，至少达到z~5。此外，他们将测量数千个射电源和尘埃星系在毫米/亚毫米波长的偏振发射。
2019-07-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Power Spectra of CMB Polarization by Scattering in Clusters
宇宙微波背景辐射的偏振测绘是当前宇宙学研究的一个重要组成部分。特别具有挑战性的是测量极弱的B模式偏振，这可能会对暴胀产生独特的见解。实现这一目标需要非常精确的测量二次偏振分量的大小角度尺度。星系团中CMB的散射引起了几种偏振效应，它们的测量可以探测星系团的性质。也许更重要的是来自集群群体的统计极化信号的水平。计算了其中五个偏振分量的功率谱，并与主偏振谱进行了比较。这些光谱在多极$\ell \geq 3000$处达到峰值，并且达到不太可能明显污染原始极化信号的水平。
2009-02-13 astro-ph.CO
Statistics of CMB polarization angles
我们研究了CMB偏振角$ψ$的分布函数，重点是普朗克2018 CMB图。我们扩展了高斯相关$Q$和$U$ Stokes参数的Preece & Battye（2014）模型，以允许非零均值。当$Q$和$U$的方差相等并且它们的协方差和均值为零时，偏振角均匀分布。否则，均匀分布将被具有$2ψ$和$4ψ$相位的谐波调制。这些调制在普朗克2018 CMB地图中可见。此外，与功率谱相比，$U$的平均值是特殊的。
2020-01-06 astro-ph.CO
A numerical study of observational systematic errors in lensing analysis of CMB polarization
通过数值模拟研究了观测系统误差对宇宙微波背景（CMB）极化透镜分析的影响。我们对CMB偏振观测中的增益、角度和指向误差进行了建模，并模拟了由这些误差调制的偏振场。我们讨论了系统引起的$B$模式的振幅和空间尺度的施加误差的响应，并表明，透镜重建和脱透镜分析的结果表现根据它。据观察，在不久的将来预期的误差水平导致脱透镜效率没有显着下降。
2021-06-09 astro-ph.CO
Polarizations of CMB and the Hubble tension
未来对CMB偏振的精确测量可以为所谓的哈勃张力问题提供新的线索。哈勃张力来自于由两个不同距离阶梯确定的哈勃参数演变的差异。标准距离阶梯与造父变星和Ia型超新星的观测给出了较大的哈勃常数值，而反距离阶梯与宇宙微波背景和星系团中的重子声学振荡的观测给出了较小的哈勃常数值。哈勃参数的不同演化表明了宇宙再电离过程中自由电子密度的不同演化以及宇宙微波背景辐射的低-l偏振的不同大小，因为这些偏振主要是通过宇宙微波背景辐射光子与这些自由电子的汤姆逊散射产生的。在非平凡的含时暗能量状态方程下，研究了l < 12对CMB E模和B模偏振的影响.我们发现，标准距离阶梯的情况下，给出了更高的偏振功率比在LambdaCDM模型的预测。
2021-01-14 astro-ph.CO
Effects of boosting on extragalactic components: methods and statistical studies
在这项工作中，我们研究的影响，我们的议案与CMB休息帧的CMB地图的统计，通过检查一个，两个，三个和四个点的统计模拟地图的CMB和Sunyaev-Zeldovich（SZ）的影响。我们通过比较它们的温度和偏振功率谱的结果来验证增强代码，直到$\ell \simeq 6000$。我们推导并验证了一个新的分析公式，用于计算具有通用频率依赖性的信号的提升功率谱。作为一个例子，我们展示了如何提高校正CMB强度测量的功率谱$\sim 30\%$在150 GHz。我们研究的影响，从半解析和流体动力学模拟的热和动力学SZ功率谱的升压校正一般是小的两个模拟，除了当考虑频率附近的tSZ零。对于非高斯统计，一般来说，我们发现除了两个例外，boosting没有影响。我们发现，虽然CMB收敛场的统计不受影响，二次估计，用于测量这个字段可以成为有偏见的$O(1)\%$水平的提升效果。我们提出了一个简单的修改，以消除这种偏见的标准估计。第二，双谱估计器可以接收系统偏差从多普勒诱导四极当有各向异性在天空中-在实践中，这种各向异性来自掩蔽和非均匀噪声。这种影响是不可观察的，已经被现有的分析方法所消除。
2021-12-19 astro-ph.CO
The Websky Extragalactic CMB Simulations
我们提出了一个新的管道，用于有效生成河外微波天空的合成观测，为大型地面CMB实验量身定制，如西蒙斯天文台，先进的ACTPol，SPT-3G和CMB-S4。这种模拟观测是宇宙学中的一个关键技术挑战，因为需要动态范围和准确度。管道的第一部分以暗物质晕目录和物质位移场的形式生成随机宇宙学实现，如从给定位置所见。晕目录和位移场分别采用椭球坍缩动力学和拉格朗日摄动理论模拟。在第二部分中，宇宙学的实现被转换成一组强度图在10 - 10^3 GHz范围内使用基于现有观测和流体动力学模拟的模型。这些地图包括来自尘埃恒星形成星系（CIB）的红外辐射，通过热Sunyaev-Zel'dovich效应（tSZ）由集团和集群中的热气体对CMB光子的康普顿化，通过动力学Sunyaev-Zel'dovich效应（kSZ）由整体流动对CMB的汤姆逊散射产生的多普勒增强，以及宇宙中物质大尺度分布对原始CMB各向异性的弱引力透镜。在描述了流水线及其实现之后，我们展示了Websky地图，它是在我们过去的光锥上实现的宇宙网，在全天空范围内，红移间隔为0<z<4.6，体积为~（600 Gpc/h）^3，分辨率为~10^12个元素。Websky地图和光环目录可在mocks.cita.utoronto.ca/websky上公开获得。
2020-01-23 astro-ph.CO astro-ph.IM
Average fractional polarization of extragalactic sources at Planck frequencies
最近的详细模拟表明，如果当前特别感兴趣的模型预测的张量标量比$r\sim 0.001,$（例如，Starobinsky的$R^2$和希格斯暴胀）。这激发了利用\textit{Planck}偏振图数据对河外源（射电强活动星系核和尘埃星系）的中值偏振分数的重新分析。我们的方法，利用强度分布分析，减轻或克服了最微妙的方面的早期分析的基础上堆叠技术。通过模拟，我们证明了河外源的中值偏振分量$Π_{\rm median}$的剩余噪声偏差一般为$\simlt 0.1\%$。对于射电源，我们发现$Π_{\rm median} \simeq 2.83\%$与频率或通量密度没有显著的依赖关系，与早期的估计和5- 40 GHz频率范围内的高灵敏度测量结果非常一致。在尘埃星系的情况下没有检测到偏振信号，这意味着$Π_{\rm dusty}\simlt 2.2\%$在353，GHz和$\simlt 3.9\%$在217，GHz的90%置信上限。讨论了CMB偏振图被未分辨点源污染的问题。
2018-06-01 astro-ph.CO
Primordial Gravitational Waves Measurements and Anisotropies of CMB Polarization Rotation
在B模（BB）功率谱中寻找原初引力波信号是宇宙微波背景（CMB）极化实验的关键科学目标之一。然而，这可能很容易受到几个前景问题的污染，例如热粉尘排放。在本文中，我们研究了另一种机制，宇宙双折射，它可以引入的CPT破坏之间的相互作用CMB光子和外部标量场。这种相互作用可以引起CMB光子线偏振态的旋转，从而产生CMB BB功率谱，这种功率谱可以在大尺度上模拟原初引力波的信号。利用BICEP 2的最新偏振数据以及BICEP 2/Keck阵列和Planck的联合分析数据，考虑偏振旋转角对张量标量比$r$的约束，进行了全局拟合分析。由于BICEP 2和Keck阵列实验的数据已经用“自校准”方法进行了校正，因此本文主要研究CMB偏振旋转角各向异性的影响。我们发现，包括在分析中的各向异性可以稍微削弱$r$的约束，当使用当前的CMB偏振测量。我们还模拟了模拟CMB数据与BICEP 3的敏感性。非常有趣的是，我们发现，如果各向异性的偏振旋转角的影响不能在分析中考虑适当的，对$r$的约束将显着偏差。这意味着要准确测量原初引力波信号，必须打破CMB偏振旋转角各向异性与CMB原初张量扰动之间的简并性。
2015-06-11 astro-ph.CO
Extragalactic CO emission lines in the CMB experiments: a forgotten signal and a foreground
本文利用SIDES模拟发现，CMB图中河外星系CO发射线与CIB的互相关贡献不可忽略，可能影响SPT的kSZ探测，并提出通过CIB互相关测量CO功率谱的新方法。
2023-01-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Kinetic Sunyaev Zeldovich effect in an anisotropic CMB model: measuring low multipoles of the CMB at higher redshifts using intensity and polarization spectral distortions
我们提出了一种新的数学形式主义，可以很容易地计算预期的动力Sunyaev Zeldovich（kSZ）信号的强度和偏振由于各向异性原始宇宙微波背景（CMB）。我们得到了预期的强度和偏振方向的非移动星系团的扭曲，然后我们推广我们的计算为非零的特殊速度。我们发现，在移动集群的方向，低CMB多极施加强度和偏振光谱失真与不同的频率依赖性。极化信号主要探测CMB的四极矩，原始偶极子和八极矩有显著贡献。对于一个典型的1000 km/s的星系团速度，在200-600 GHz之间，对不运动星系团的四极子激发极化的修正大约是2-10%，并且取决于星系团在天空中的位置、速度大小和运动方向。我们还发现，信号的角度依赖性随观察频率而变化。原始偶极子和八极子引起的极化的不同频率和角度依赖性可以用来测量它们，尽管有其他物理效应和前景。与偏振相反，强度畸变受到所有CMB多极子的影响，因此它们不能很容易地用于探测较高红移的低多极子。然而，强度和偏振信号之间的相关性，可以用来提高原始偶极子，四极和八极的测量的信噪比。在这项工作中提出的像差内核的更一般的计算具有超出SZ集群科学在这里解决的应用。例如，它可以被利用到我们的本地帧中观察到的去增强/去畸变CMB多极子。
2016-06-27 astro-ph.CO
The effects on CMB power spectra and bispectra from the polarization rotation and its correlations with temperature and E-polarization
University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Interdisciplinary Center for Theoretical Study, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学理论中心）；Peng Huanwu Center for Fundamental Theory（彭桓武理论中心）
本文研究类轴子模型中陈-西蒙斯项导致的CMB极化旋转，分析旋转角与温度、E极化的关联对CMB功率谱及双谱的影响，为搜寻CPT破坏和类轴子关联提供新途径。
2026-08-21 astro-ph.CO
CMB Polarization can constrain cosmology better than CMB temperature
我们表明，宇宙方差有限的实验，CMB E极化单独放置更强的约束宇宙学参数比CMB温度。例如，我们表明，EE可以约束参数比TT高达2.8倍时，被认为是一个多极范围为l=30-2500。我们揭示了这一显着的结果背后的物理效应，并研究它如何取决于分析中包括的多极范围。在大多数相关的情况下，TE或EE超过了基于TT的宇宙学约束。这一结果是重要的，因为小尺度天体物理前景预计将有一个大大减少对偏振的影响，从而打开了可能性，建设更清洁和更严格的LCDM模型的约束。这特别适用于拟议的未来CMB卫星任务，如CORE或PRISM，这些卫星被设计成在极化方面受到宇宙方差限制，直到非常大的多极。我们对类普朗克实验进行了同样的分析，并得出结论，即使在这种情况下，TE单独确定对$Ω_ch^2$的约束也应该比TT好15%，而确定$Ω_bh^2$、$n_s$和$θ$的精度相当。最后，我们探讨了几个经典的LCDM模型的扩展，并再次表明，CMB偏振单独提供更严格的约束比CMB温度的情况下，宇宙方差有限的实验。
2014-03-20 astro-ph.CO
Primordial non-Gaussian signatures in CMB polarization
利用概率分布函数、Minkowski泛函和Betti数，研究了由$\fnl$参数化的CMB极化标量扰动的局域型原始非高斯性特征.结果表明，总偏振强度的概率密度函数的最低阶非高斯偏差为$(\fnlσ)^2$阶。我们从模拟的极化图计算Minkowski泛函和Betti数的非高斯偏差。我们发现，$E$模式的偏振提供了独立的和同样强的约束$\fnl$的温度波动。然而，总偏振强度中的非高斯信号要弱得多，并且具有相对大的宇宙方差，因此对于检测局部类型的非高斯性可能是无用的。
2014-11-19 astro-ph.CO
Validating dark energy models using polarised Sunyaev-Zel'dovich effect with large-angle CMB temperature and E-mode polarization anisotropies
本文提出利用全天CMB温度和E模偏振各向异性的低多极矩与星系团视角的CMB四极矩相关性，结合偏振Sunyaev-Zel'dovich效应层析成像来约束暗能量本质，蒙特卡洛模拟显示可将暗能量状态方程参数约束改善约17%。
2023-01-31 astro-ph.CO
Power asymmetry in CMB polarization maps from PLANCK : a local variance analysis
在迄今为止的全天空温度测量中，发现了CMB天空相对半球上功率不对称的持续信号。这种不对称性在WMAP和普朗克卫星的微波天空中就被发现了，这引起了人们对\emph{statistical isotropy}这个更大问题的关注，它是现代宇宙学的基本原理之一。在这项工作中，我们提出了从普朗克2015年完整的任务数据极化CMB地图的分析。我们将局部方差估计器应用于来自普朗克2015偏振\texttt{Commander}解决方案的低分辨率$E-$模式图。我们发现一个显着的半球形功率不对称的偏振数据在大的角度尺度上，在$\sim 2.6-3.9\%$的水平取决于银河掩模，和用于计算本地方差图的圆盘半径。然而，方向被发现是指向广泛的CMB动力学偶极子方向。未来对CMB偏振的精确测量将揭示温度和偏振CMB天空中各向异性轴的明显差异，以及系统学对我们研究结果的可能影响。
2017-10-02 astro-ph.CO
Distant foreground and the Planck-derived Hubble constant
通过考虑遥远的河外源周围的某些介质（如极冷的粗粒尘埃）对宇宙微波背景宇宙微波背景（CMB）的污染，有可能减少宇宙学参数$H_0$的本地测量值与$Planck$测量值之间的差异。虽然距离遥远，但这样的介质相对于CMB仍将处于前景中，并且与任何其他前景一样，它将改变CMB功率谱。这可能有助于CMB温度波动的分散。通过产生几个具有不同色散的CMB随机样本，我们已经检查了增加的色散导致$H_0$的较小估计值，其余的宇宙学模型参数保持不变。这可以解释$Planck$导出的参数$H_0$相对于局部测量的减小的值。由SNe追踪的CMB中遥远前景的签名先前由本文的作者报道-我们发现SN红移$z_{\rm SN}$与SNe位置处的CMB温度波动$T_{\rm SN}$之间存在相关性。在这里，我们用对应于{ \it Planck}不同波段的回归线$T_{\rm SN}\,/\,z_{\rm SN}$的斜率来估计遥远的河外介质的可能温度，结果是非常低的，约为5 K。这种介质最有可能的成分是粗颗粒（$grey$）尘埃，除了遥远的河外星系源的昏暗效应外，这种尘埃几乎无法被探测到。
2020-02-26 astro-ph.CO
Exploring circular polarization in the CMB due to conventional sources of cosmic birefringence
宇宙微波背景（CMB）的圆偏振通常被认为是零，因为它不是由汤姆逊散射产生的。在这里，我们探讨的实际水平的圆偏振在CMB产生的传统宇宙学源的双折射。我们考虑两类双折射机制。一种是物质的排列产生各向异性的磁化率张量：氢自旋可以通过密度扰动或CMB自身的各向异性来排列。另一个是辐射场的各向异性，耦合到介质对电磁场的非线性响应：这可以通过光子-光子散射（真空的非线性响应）、原子超极化率（中性原子的非线性响应）或等离子体延迟（自由电子的非线性响应）发生。最强的效应来自于在$\sim 10^{-14}$ K能级上复合产生的光子-光子散射。我们的研究结果是一致的，可以忽略不计的圆极化的CMB相比，线极化或电流和近期实验的灵敏度。
2018-08-21 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
CMB lensing reconstruction using cut sky polarization maps and pure-$B$ modes
对CMB透镜信号的详细测量是正在进行的地基CMB偏振实验的一个重要科学目标，这些实验正在以高分辨率绘制小块天空中的CMB。在这项工作中，我们模拟CMB偏振透镜重建的$EE$和$EB$二次估计与当前一代的噪声水平和分辨率，并表明，没有边界效应的已知和预期的零阶和一阶$N^{(0)}$和$N^{(1)}$偏差提供了一个足够的模型，非信号的贡献的透镜功率谱估计。小的天空区域对偏振透镜重建提出了许多额外的挑战，包括$E$模式泄漏到$B$模式。我们展示了如何简单的窗口估计器使用过滤纯$B$模式可以大大减少掩模诱导的平均场透镜信号，并减少方差的估计。这提供了一种简单的方法（用于最近的观察），为更优化但昂贵的逆方差滤波提供了一种替代方案。
2014-07-19 astro-ph.CO
Cosmological birefringence constraints from CMB and astrophysical polarization data
宇宙双折射是来自天体物理学和宇宙学来源的光子偏振面的旋转。旋转也可以取决于光子的能量，而不仅仅取决于源的距离和基础理论模型的宇宙学演化。在这项工作中，我们约束几个选定的模型宇宙学双折射，结合CMB和天体物理数据在无线电，光学，X和伽马波长，考虑到特定的能量和距离的依赖性。
2015-09-21 astro-ph.CO
A Pixel Space Method for Testing Dipole Modulation in the CMB Polarization
介绍了一种探测宇宙微波背景（CMB）极化中偶极调制或半球功率不对称的像素空间方法。该方法依赖于使用平方的总偏振通量，其系综平均拾取由于CMB偏振中的偶极调制而产生的偶极。该方法适用于局部天空，具有一定的实用价值。我们定义了几个统计特征的幅度检测到的信号。通过模拟，我们表明，该方法可以用来可靠地提取在2.7 $σ$水平或更高的信号在未来的核心类任务，假设该信号是目前在CMB偏振的普朗克任务在CMB温度检测到的水平。将该方法应用于2018年普朗克数据时，考虑到数据中相关检测器噪声和残留系统学的存在，没有检测到显著影响。使用FFP 10，我们发现存在一个非常强的偏差，这可能掩盖了任何真正的影响。
2019-12-20 astro-ph.CO
Probing Primordial Magnetism with Off-Diagonal Correlators of CMB Polarization
原始磁场（PMF）通过法拉第旋转（FR）在宇宙微波背景（CMB）中产生极化$B$模，导致CMB温度和极化的非平凡2点和4点关联函数。我们讨论了原始磁场的探测能力，使用不同的关联函数，并评估其相对的优点。我们已经充分考虑了弱透镜的污染，这有助于方差，但其对4点相关的贡献是正交的FR。我们表明，普朗克实验可以检测到的尺度不变的PMF的强度为nG使用FR诊断在90 GHz，而现实的未来实验在相同的频率可以检测到10^{-10} G。利用多个频率将改善这些前景，使CMB的FR成为标度不变PMF的强有力的探针。
2013-03-14 astro-ph.CO
Detecting Electron Density Fluctuations from Cosmic Microwave Background Polarization using a Bispectrum Approach
高灵敏度宇宙微波背景（CMB）偏振实验的最新进展为研究大尺度结构（LSS）打开了一扇窗口，因为小角度尺度上的CMB偏振涨落可以由LSS和晚期宇宙电离涨落的组合产生。引力透镜效应可以从具有二次估计的CMB数据集中提取，但是具有二次估计的电子密度涨落（EDF）的重建被发现被二次CMB涨落中的大得多的引力透镜效应显著地偏置。在本文中，我们建立了一个双谱的形式化使用示踪剂的LSS提取次主导的EDF从CMB偏振数据。我们发现，这种双谱可以有效地重建角带功率的EDF和LSS示踪剂之间的互相关。下一代CMB偏振实验与星系巡天和宇宙红外背景实验相结合，可以检测到具有高度意义的EDF特征。
2018-01-16 astro-ph.CO
CMB lensing with shear-only reconstruction on the full sky
本文推导了全天空仅剪切CMB透镜估计器及其m=2多极推广，并提出基于奇异值分解的可分离近似以高效计算，模拟验证其能有效抑制河外前景偏差。
2023-09-22 astro-ph.CO
Impact of polarised extragalactic sources on the measurement of CMB B-mode anisotropies
宇宙学的主要目标之一是在CMB极化场中寻找原始引力波的印记，以探索暴胀理论。探测原始信号的障碍之一是从天体物理污染中提取B模式偏振。我们提出了一个完整的分析河外前景污染由于偏振发射的无线电和尘埃恒星形成星系。我们更新或使用最新的模型，这些模型使用最新的测量结果进行验证。我们预测未来CMB空间或气球实验（IDS，PIPER，SPIDER，LiteBIRD，PICO）以及地面实验（C-BASS，NEXT-BASS，QUIJOTE，AdvACTPOL，BICEP 3 +Keck，BICEPArray，CLASS，SO，SPT 3G，S4）的通量极限（混淆噪声）。望远镜孔径大小（和频率）是影响混淆噪声水平的主要特征。利用射电和尘埃星系的通量极限，并假设它们的极化率为常数，我们计算了三种河外前景（射电源散粒噪声、尘埃星系散粒噪声和星系团）的B模功率谱，讨论了它们的相对能级，并将它们的振幅与张量标量比r参数化的原始张量模的振幅进行了比较。在再电离凸点（l=5），河外前景的污染可以忽略不计。在复合峰（l=80），虽然污染远低于大口径望远镜对r的目标灵敏度，但对于一些中小口径望远镜实验来说，污染水平相当。例如，对于LiteBIRD和PICO空间实验，污染处于原始r的68%置信水平不确定性水平。最后，我们还提供了一些有用的单位转换因子，并给出了一些预测SPICA B-BOP实验。删节
2020-08-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmological CPT Violation and CMB Polarization Measurements
本文研究了用宇宙微波背景（CMB）实验检验电荷宇称时间反射（CPT）对称性的可能性。本文考虑了两类Chern-Simons（CS）项：电磁CS项和引力CS项，详细研究了它们对CMB偏振功率谱的影响。通过结合当前的CMB偏振测量，七年的WMAP，BOOMERANG 2003和BICEP的观测，我们得到了一个严格的约束旋转角$Δα=-2.28\pm1.02$度（$1\,σ$），表明$2.2\,σ$检测CPT违反。在这里，我们特别考虑CMB测量的系统误差。添加QUaD偏振数据后，约束变为95%置信水平下的$-1.34<Δα<0.82$度。与电磁CS项相比，引力CS项只能产生振幅小得多的TB和EB功率谱。因此，感应参数$ε$不能从电流极化数据约束。此外，我们研究了未来CMB测量的能力，普朗克和CMBPol，对$Δα$和$ε$的约束。我们发现，$Δα$的约束可以显着提高了15倍。因此，如果不能适当地考虑这种旋转角效应，宇宙学参数的约束将明显地产生偏差。对于引力CS项，未来的普朗克数据仍然不能很好地约束$ε$，如果原始张量扰动很小，$r <0.1$。我们需要更精确的CMBPol实验对$ε$给出更好的约束。
2012-01-21 astro-ph.CO
Reconstructing simulated CMB polarization power spectra with the Analytical Blind Separation method
多频观测需要将CMB与前景分离，并从数据中准确提取宇宙学信息。分析盲分离（ABS）方法致力于在存在天体物理前景辐射和仪器噪声污染的情况下从多频率观测中提取CMB功率谱。在这项研究中，我们应用ABS方法模拟天空地图，可以观察到与未来的星载调查，以测试该方法的能力，以确定CMB偏振$E$ -和$B$ -模式功率谱。我们提出了ABS方法的性能模拟全天空的分析和分析集中在天空区域较少影响银河前景发射。我们讨论的起源和最小化的偏差估计CMB偏振角功率谱。我们发现，ABS方法进行了相当不错的分析，在中等和小的角度尺度的全天观测，尽管强烈的前景污染。在最大的尺度上，仍然需要额外的工作来减少各种来源的偏差以及CMB $E$和$B$偏振之间的混淆对部分天空分析的影响。
2021-03-19 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
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
Nonlinear electrodynamics and CMB polarization
最近的WMAP和BOOMERanG实验对在膨胀宇宙中传播的光子的偏振角设置了严格的限制：$Δα= (-2.4 \pm 1.9)^\circ$。本文从非线性电动力学（NLED）的角度对宇宙微波背景辐射（CMB）的偏振特性进行了评述。计算了光子在具有平面对称性的宇宙背景中传播的偏振角。为此，我们使用Pagels-Tomboulis（PT）拉格朗日密度描述NLED，它具有$L\sim (X/Λ^4)^{δ- 1}\; X $的形式，其中$X=1/4 F_{αβ} F^{αβ}$，和$δ$的参数具有非麦克斯韦性质的PT非线性描述的电磁相互作用。在观察了与CMB光子的（$x$）传播方向正交的平面中的偏振分量之后，偏振角被定义为宇宙的偏心率，这是一种几何性质，其在宇宙时间上的演化（从最后一个散射表面到现在）受到银河系外距离上磁场强度的约束。
2011-02-22 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
The Atacama Cosmology Telescope: Mitigating the impact of extragalactic foregrounds for the DR6 CMB lensing analysis
本文通过模拟和DR6数据零检验，系统评估并验证了多种河外前景缓解策略（点源扣除、星系团扣除、轮廓偏置加固估计器及CIB去投影），证明ACT DR6 CMB透镜测量对河外前景具有稳健性。
2023-04-11 astro-ph.CO
Lensing Bias to CMB Polarization Measurements of Compensated Isocurvature Perturbations
补偿等曲率扰动是重子和暗物质密度的相反空间涨落。它们出现在弯曲子模型和一些重子生成模型中。虽然重子涨落的引力效应被DM的引力效应所补偿，在一阶时对宇宙微波背景（CMB）没有可观测到的影响，但它们在复合时调制了声视界，从而使不同多极子的CMB各向异性相关联。因此，可以使用类似于引力透镜的CMB检测的二次估计器来重建CIP。然而，由于这些相似之处，CIP估计量存在偏差，必须减去透镜贡献。这些透镜的贡献CMB偏振测量的CIP被发现大致三倍的噪声功率的总CIP估计大规模。另外，温度交叉功率和$E$模偏振分别受到透镜-ISW（integratedSachs-Wolfe）关联和再电离-透镜关联的影响。对于测量多极$l_{\max} = 2500$的宇宙方差限制（CVL）温度和偏振实验，透镜噪声将检测阈值提高了1.5倍，从而使曲率模型中最大CIP信号的$2.7σ$检测成为可能。
2017-08-03 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
Lensed CMB power spectrum biases from masking extragalactic sources
宇宙微波背景（CMB）被大尺度结构引力透镜化，使观测到的原始各向异性在任何给定方向上发生畸变。在天空中平均，这个重要的影响通常是用透镜CMB功率谱来模拟的。这解释了这种失真的方差，其中，在透镜偏转中，主导方差效应是二次的。然而，我们表明，如果明亮的河外源相关的大尺度结构被掩盖在CMB地图，功率谱测量使用标准的伪$C_\ell$估计在未掩盖的地区有一个额外的~ \emph{linear}透镜效应之间的相关性所产生的掩盖区域和透镜。这导致了未掩蔽的观察点对之间的非透镜距离的尺度依赖性平均缩小，以及对在$\sim 10\,\arcmin$处达到峰值的CMB关联函数的负贡献。我们给出了简单的分析模型点源和相关高斯前景场上构造的阈值掩模。我们证明了他们的预测的一致性口罩去除无线电源和Sunyaev-Zeldovich和宇宙红外背景辐射的峰值使用现实的数值模拟。我们讨论了简单的诊断，可用于测试的效果，在没有一个良好的模型的掩蔽源，并表明，通过构建特定的面具的效果可以观察到普朗克数据。对于普朗克和其他当前数据集分析中使用的掩模，其影响可能可以忽略不计，但如果大量已分辨源被掩模，则可能成为未来调查的重要subpercent校正。
2021-03-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Generation of CMB B-mode Polarization from Circular Polarization
在这项工作中，我们考虑非零圆偏振的CMB辐射作为一个新的相互作用的结果。然后，我们重写的玻尔兹曼方程的斯托克斯参数$Q$，$U$和$V$，并表明，圆偏振可以产生的B-模式偏振，即使没有张量扰动存在。
2015-03-18 astro-ph.CO hep-ph
CMB lensing reconstruction biases from masking extragalactic sources
本文量化了掩蔽河外源对CMB透镜重建功率谱的偏差影响，推导了解析模型，指出最优滤波可显著减小偏差，并发现掩蔽tSZ星系团导致的偏差最大，可能显著影响低红移星系团的质量校准。
2024-01-15 astro-ph.CO astro-ph.IM
Wavelet Flow For Extragalactic Foreground Simulations
Stanford University Department of Physics（斯坦福大学物理系）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；Kavli Institute for Particle Astrophysics（粒子天体物理研究所）
本文提出用小波流模型联合建模CMB透镜会聚κ和宇宙红外背景的场级概率分布，实现高精度统计模拟，并通过多尺度独立微调优化不同分辨率下的性能。
2025-08-15 astro-ph.CO cs.LG
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
On the contributions of extragalactic CO emission lines to ground-based CMB observations
本研究探究红移0-6的CO转动谱线对地面CMB观测的河外前景贡献，结合亚毫米观测约束建模，发现类ACT实验可探测CO与CIB的交叉相关信号，且该信号是部分波长下第二大河外前景，为约束CO光度函数亮端及CMB次级效应模板搜索提供新途径。
2025-05-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
