An Application of Global ILC Algorithm over Large Angular Scales to Estimate CMB Posterior Using Gibbs Sampling
在这项工作中，我们正式提出了一种新的技术，用于研究宇宙微波背景（CMB）信号的联合后验密度及其理论角功率谱，给出了观测数据，使用由Sudevan & Saha（2017）首次提出的全局内部线性组合（ILC）方法。我们实现的方法对低分辨率的CMB地图观察到的WMAP和普朗克卫星任务，使用吉布斯采样，假设探测器噪声是可以忽略不计的大角度尺度的天空。我们的分析的主要产品是最佳拟合CMB清洁地图和它的理论角功率谱以及它们的误差估计。我们验证的方法进行蒙特卡罗模拟，包括现实的前景模型和噪声水平与WMAP和普朗克观测。我们的方法有一个独特的优势，后验密度获得，而无需任何明确的前景组件建模。其次，功率谱结果与误差估计可直接用于宇宙学参数估计。
2018-10-21 astro-ph.CO
A Partial-Sky Gibbs ILC Approach for the Estimation of CMB Posterior over Large Angular Scales of the Sky
在这篇文章中，我们提出了一种形式主义，将部分天空地图的吉布斯ILC算法估计的联合后验密度的宇宙微波背景（CMB）信号和理论的CMB角功率谱给定观测到的CMB地图。为了生成部分天空图，我们使用基于普朗克353 GHz图中的热尘埃排放形成的高斯平滑掩模来掩模WMAP和普朗克卫星任务提供的所有观测到的CMB图。在应用平滑掩模之后，从所有输入地图中移除中央星系区域。在局部天空图上实现Gibbs ILC方法的同时，我们使用从平滑掩模估计的模式-模式耦合矩阵将局部天空清洁的角功率谱转换为全天空角功率谱。我们的分析的主要产品是部分天空清洁的最佳拟合CMB地图和估计的基础全天空理论CMB角功率谱及其误差估计。我们验证的方法进行详细的蒙特卡罗模拟后，使用现实的前景和探测器噪声模型与我们的分析中使用的WMAP和普朗克频率通道一致。我们可以估计后验密度和全天空理论CMB角功率谱，而不需要任何明确的前景组件建模，从部分天空地图使用我们的方法。这种方法的另一个重要特点是，功率谱结果与误差估计一起可以直接用于宇宙学参数估计。
2021-10-15 astro-ph.CO
On the Impact of Random Residual Calibration Error on the Gibbs ILC Estimates over Large Angular Scales
在估计纯CMB信号时，对应于所观察到的CMB图的校准系数中的残余误差是一个重要问题。如果输入前景污染CMB图中的这些误差未被适当考虑，则分量分离方法可能导致清洁CMB图和估计CMB角功率谱中的偏差。但是，无法准确地确定对应于从任何CMB实验中观察到的每个CMB图的校准系数，使得很难将它们的准确和实际值结合到组分分离分析中。因此，任何随机和残余校准误差对清洁的CMB图及其分量分离问题的角功率谱的影响只能通过执行详细的蒙特卡罗模拟来理解。在本文中，我们研究了使用输入前景污染的CMB地图与随机校准误差的后验密度的清洁CMB地图和理论CMB角功率谱在大角度尺度的天空以下的\cite{Sudevan:2018qyj}提出的吉布斯ILC方法的影响。通过对WMAP和Planck温度各向异性观测值进行详细的蒙特卡罗模拟，并考虑与之相适应的校准误差，我们发现，在Gibbs ILC方法中，对应于后验最大值的最佳拟合图受到CMB归一化偏差和剩余前景偏差的最小偏差。最佳拟合CMB角功率谱相对于不存在校准误差的情况的偏差分别为$2 \le \ell \le 15$和$16 \le \ell \le 32$之间的$\sim 28 μK^2$和$-4.7 μK^2$。当与宇宙方差引起的误差正交相加时，最佳拟合功率谱中的校准误差引起的误差导致净误差的总体$6\%$增加。
2020-01-09 astro-ph.CO
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
Impact of calibration errors on CMB component separation using FastICA and ILC
将来自不同天体物理过程的发射分离出来是理解观测数据的一个重要步骤。这一主题的组件分离是特别重要的遗迹宇宙微波背景辐射的观测，由WMAP卫星和最近的普朗克任务，发射2009年5月14日从库鲁和目前正在采取的数据。当执行任何种类的组件分离时，必须使用关于组件的一些假设。许多技术通常使用的一个假设是知道一个或多个分量的频率缩放。在存在校准误差的情况下，这一假设可能会被打破。在这里，我们比较，在不完美的校准的背景下，从观测数据的宇宙微波背景的发射的干净的地图的恢复与两种方法：FastICA（它不假设的组件的频率缩放），和“内部线性组合”（ILC），明确地提取一个组件与给定的频率缩放。我们发现，即使在存在小的校准误差与普朗克式的任务，ILC方法可以导致不准确的CMB重建在高信噪比制度，因为部分取消的CMB排放在恢复的地图。虽然没有迹象表明ILC的失败将转化为其他前景清洁或组件分离技术，我们建议，所有的方法，假设一个或多个组件的频率缩放的知识小心估计校准误差的影响。
2009-07-17 astro-ph.CO
Peeling off foregrounds with the constrained moment ILC method to unveil primordial CMB $B$-modes
银河系前景是观测宇宙微波背景$B$模偏振的主要障碍。除了使暴胀$B$模式信号模糊几个数量级之外，银河前景还具有非平凡的光谱特征，这些特征部分未知，并且由于沿着视线的平均效应而失真，在像素/光束窗口内，以及通过各种分析选择（例如，球谐变换和滤波器）。统计矩扩展方法提供了一个强大的工具，用于模拟有效的银河系前景发射所造成的这些平均效应在CMB观测，而盲组件分离处理可以处理未知的前景。在这项工作中，我们结合这两种方法，开发了一种新的半盲组件分离方法的参数和盲目的方法，称为约束矩ILC（cMILC）的交集。该方法在标准ILC方法的基础上增加了几个约束条件，对银河系前景辐射的主要统计矩进行了去投影。应用程序的地图进行针状空间相比，NILC方法，这有助于显着减少残留的前景污染（偏差，方差和偏斜）重建CMB $B$模式的地图，功率谱，张量标量比。我们认为天空模拟的实验设置类似的LiteBIRD和PICO，说明残留的前景偏差和退化的约束$r$之间的权衡可以预期在新的cMILC框架。我们还概述了几个方向，需要更多的工作，以准备未来的分析挑战。
2021-03-02 astro-ph.CO
A needlet ILC analysis of WMAP 9-year polarisation data: CMB polarisation power spectra
利用Wilkinson微波各向异性探测器（WMAP）9年的观测数据，估算了宇宙微波背景（CMB）的偏振功率谱和温度-偏振互谱。前台清洗是使用最小方差线性组合的系数针状分解的天空地图的所有WMAP通道，以产生地图的CMB温度各向异性（T-模式）和偏振（E-模式和B-模式），为9个不同的观测年。最后的功率谱是从所有可能的跨年功率谱的平均值计算得到的，这些功率谱是使用不同年份的前景清洁地图获得的。我们的分析技术产生的EE光谱的测量是在当前的宇宙学模型的理论预期非常一致。相比之下，公开可用的WMAP EE功率谱在大于一度的尺度上平均更高（并且显著高于当前最佳拟合的预测EE谱），我们的分析没有证实这种过度。
2013-07-17 astro-ph.CO
Foreground component separation with generalised ILC
“内部线性组合”（ILC）成分分离方法已被广泛用于从WMAP多频数据中提取单一成分CMB。我们概括的ILC方法分离其他毫米天体物理发射。我们特别构建了一个多维ILC滤波器，它可以用来，例如，估计一个复杂的组件的漫发射源自多个相关的排放，如银河系星际介质的总排放。这种广义的ILC方法的性能，实现了针帧上，普朗克任务观测的模拟，我们成功地重建了一个低噪声估计的排放量与消失的CMB和SZ污染的天体物理前景进行了测试。
2011-08-30 astro-ph.CO
CMB component-separated power spectrum estimation by Spectral Internal Linear Combination (SpILC)
University of Cambridge（剑桥大学）；Kavli Institute for Cosmology Cambridge（卡弗里宇宙学剑桥研究所）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（纽约市立大学富尔顿计算天体物理中心）；Astrophysics Group, Cavendish Laboratory（卡文迪许实验室天体物理学组）
通过SpILC方法，直接线性组合自谱和交叉谱以获得更精确的CMB功率谱估计，尤其在噪声主导尺度上表现优于传统ILC方法。
2026-02-25 astro-ph.CO
Combining ILC and moment expansion techniques for extracting average-sky signals and CMB anisotropies
多频图加权相加法，通常称为{ \it内线性组合}（ILC），已广泛应用于宇宙微波背景（CMB）各向异性及其二次散射的测量，并在21 cm数据分析中得到了类似的应用。在这里，我们认为，并证明，ILC方法也可以适用于绝对校准的CMB实验的数据，以提取平均天空信号，除了传统的CMB各向异性。然而，简单的ILC方法的性能是有限的，但可以通过添加物理和现有经验信息告知的约束来显着改善。在最近的工作中，一个时刻的描述已被引入作为一种技术进行高精度建模的前景中存在的不可避免的平均效应。我们结合这两种方法来构建一个严格约束的形式的ILC，被称为\milc，它可以用来恢复微小的单极频谱失真信号中存在的现实前景和仪器噪声。这是第一次演示的单极和各向异性频谱失真信号的测量使用ILC和扩展的时刻的方法。我们还表明，CMB各向异性测量可以得到改善，减少前景的偏见和信号的不确定性时，使用的\milc。虽然这里我们关注CMB频谱失真，但范围扩展到21 cm的UWB信号和$B$模式分析。我们简要讨论了需要进一步研究以充分发挥该方法潜力的增强。
2020-06-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Statistics of WMAP ILC map temperature fluctuations towards distant radio galaxies
对于2442个星系的目录，根据NED，SDSS和CATS的调查数据与红移z> 0.3，我们进行了分析的温度波动的幅度在宇宙微波背景（CMB）的点，对应于这些对象的方向。为此，我们使用了WMAP任务七年数据发布的ILC地图。我们已经估计了背景的偶极分量，并测试了Kashlinsky的假设上存在的“黑暗的批量流”，确定的CMB WMAP的估计偶极分量的CMB各向异性的值在星系团的方向。通过对ΛCDM模型中CMB信号高斯涨落的蒙特卡罗模拟，我们证明了该偶极子的振幅Tmax = 0.012mK位于σ区间内.偶极子的低振幅表明，从WMAP数据中不可能证实这一假设。此外，我们还研究了射电星系方向微波信号起伏幅度的统计特性。在相应的领域的平均信号的绝对值的减弱被发现。
2011-08-22 astro-ph.CO
An Accurate Reconstruction of CMB E Mode Signal over Large Angular Scales using Prior Information of CMB Covariance Matrix in ILC Algorithm
近年来，利用WMAP和Planck卫星观测数据重建宇宙微波背景（CMB）温度各向异性信号的内部线性组合（ILC）方法得到了广泛的研究。本文首次采用ILC方法，利用新一代COrE卫星15频CMB偏振图的模拟观测数据，重建了作为宇宙电离历史唯一探针的大尺度CMB E模偏振信号。我们发现，通常的ILC清洁E模式的地图是非常错误的，由于存在的机会相关CMB和天体物理的前景成分之间的经验协方差矩阵，这是用来估计的权重因子。由于这些机会相关因子，E模式的清洁角功率谱是强烈偏差和错误的。为了解决偏差和误差的问题，我们扩展和改进了通常的ILC方法的CMB E模式重建的理论E模式的角功率谱的先验信息，同时估计输入映射的线性组合的权重。使用E模式协方差矩阵有效地抑制了CMB-前景机会相关功率，从而精确地重建清洁的CMB E模式图及其角功率谱。我们提供了一个比较研究的性能通常的ILC和新的方法在大角度尺度的天空，并表明，后者产生显着的统计改善的结果比前者。新的E模CMB角功率谱在低多极子处既不包含任何显著的负偏置，在相对较高的多极子处也不包含任何正的前景偏置。清洗谱的误差估计与宇宙方差引起的误差非常一致。
2020-03-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Application of Genetic Algorithm to Estimate the Large Angular Scale Features of Cosmic Microwave Background
遗传算法（GA）是一种基于自然进化思想的全局最优解估计方法。在这篇文章中，第一次，我们应用遗传算法重建CMB温度各向异性地图在大角度尺度的天空使用（内部）线性组合（ILC）的最后一年WMAP和普朗克卫星观测。为了避免陷入局部最小值，我们通过选择具有不同适应度系数的对和引入少量但显著的基因突变来实现具有慷慨多样性的遗传算法。我们发现，新的GA-ILC方法产生一个干净的地图，同意非常好，使用ILC中的权重的精确解析表达式。通过使用GA-ILC算法对CMB重建进行广泛的蒙特卡罗模拟，我们发现在清洁的地图中残留的前景是最小的，并且倾向于占据沿银道面的局部区域。CMB角功率谱显示，在这项工作中研究的整个多极范围$2 \leq \ell \leq 32$没有任何偏见的迹象。CMB角功率谱中的误差也是最小的，并且完全由宇宙方差引起的误差给出。我们的结果与不同的研究小组通过各种其他重建方法得到的结果吻合得很好。这种与问题无关的鲁棒GA-ILC方法为宇宙学中CMB分量重建这一复杂而具有挑战性的任务提供了一种灵活的方法。
2022-03-27 astro-ph.CO
Efficient ILC analysis on polarization maps after EB leakage correction
内线性组合（ILC）方法被广泛应用于从多频观测图中提取宇宙微波背景（CMB）信号，尤其适用于卫星的准全天覆盖实验。将ILC方法推广到小空域的CMB偏振图分析中，该方法特别适用于地面实验。将ILC方法与模板清洗方法相结合，可以得到纯的$B$图，避免了部分空域覆盖引起的$EB$泄漏。该方法的特点是在伪标量$B$映射上进行ILC分析，其优点是完全避免了$EB$泄漏对ILC的影响，从而大大提高了分量分离的效率。我们证明了我们的方法与模拟数据的未来地面实验与深调查在北方天空中的一个干净的补丁，结果表明，前景残差的水平可以很好地控制，它偏置张量标量比（$r$）的顺序为$10^{-3}$这是由噪声的统计误差相媲美。
2022-07-28 astro-ph.CO
Optimal multifrequency weighting for CMB lensing
在宇宙微波背景（CMB）温度图的河外前景导致显着的偏差在CMB透镜重建，如果没有适当的考虑。多频率数据的组合已被用于最小化总体地图方差（内部线性组合，或ILC），或具体地使给定前景无效，但这些并不适合于CMB透镜效应。在本文中，我们推导出一个最佳的多频率组合，以共同最小化CMB透镜噪声和偏差。我们专注于标准的透镜二次估计，以及“剪切”和源硬化估计，其响应前景不同。我们发现，一个最佳的多频组合是ILC和联合解投影之间的妥协，它使热Sunyaev-Zel'dovich（tSZ）和宇宙红外背景（CIB）的贡献。特别是，对于一个西蒙斯观测器样实验与$\ell_{\text{max},T}=3000$，我们发现，单独的轮廓硬化（与标准的ILC）减少了偏见的透镜功率幅度由$40\%$，在噪声的$20\%$成本，而偏差的互相关与LSST样样本减少了近一个数量级的$10\%$噪声成本，相对于标准的二次估计。通过少量的联合解投影，相对于具有标准ILC权重的轮廓硬化估计器，在分别用于自相关和互相关的$20\%$和$5\%$噪声成本下，对轮廓硬化估计器的偏差可以进一步减小到小于相应幅度上的统计不确定性的一半。最后，我们探讨了更积极的掩蔽和不同的$\ell_{\text{max,}T}$可能的改进。
2021-12-06 astro-ph.CO
A Cross-Internal Linear Combination Approach to Probe the Secondary CMB Anisotropies: Kinematic Sunyaev-Zel{'}dovich Effect and CMB Lensing
提出交叉内线性组合方法，抑制CIB和tSZ污染，稳健测量kSZ功率谱和CMB透镜，并预测再电离约束，适用于SPT、SO和CMB-S4巡天。
2023-06-20 astro-ph.CO
A comparative study of non-Gaussianity in ILC-7yr CMB map
利用宇宙微波背景辐射（CMB）探测或不探测原初非高斯性（NG）是打破早期宇宙模型简并性的一种可能途径。由于单一的统计估计量很难对数据中可能存在的所有形式的NG敏感，因此使用不同的统计估计量来研究CMB中的NG是很重要的。最近，两个新的大角度NG指标的基础上的偏度和峰度的球冠或球细胞的CMB天空已被提出，并用于CMB数据和模拟地图。在这里，我们做了一个比较研究，这两个不同的程序，通过检查NG在WMAP七年ILC地图。我们发现，球形细胞程序检测到更高水平的NG比重叠球冠的方法获得的。
2013-05-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Field-level constraints on cosmic birefringence from hybrid ILC maps combining $E$- and $B$-mode channels
提出混合ILC方法，结合E/B模通道在场级约束宇宙双折射，在LiteBIRD模拟中与功率谱分析相当，并在Planck PR4数据中给出2.7σ的探测。
2025-10-24 astro-ph.CO
A Constrained NILC method for CMB B mode observations
针对低信噪比下ILC方法在CMB原初B模式测量中性能下降的问题，提出约束NILC方法，通过引入先验前景信息显著降低张量标量比偏差。
2024-05-30 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
CMB constraints on primordial black hole dark matter
我们重新审视宇宙微波背景辐射（CMB）对原始黑洞暗物质的约束。来自COBE/FIRAS的光谱失真限制不施加相关约束。Planck CMB各向异性功率谱表明具有$m_{BH}\gtrsim 5~M_{\odot}$的原初黑洞是不受欢迎的。然而，由于对黑洞吸积过程的处理，这容易受到相当大的不确定性的影响。这些约束条件弱于那些在早期文献中引用的相同的观测量。
2017-04-15 astro-ph.CO
Large scale alignment anomalies of CMB anisotropies: a new test for residuals applied to WMAP 5yr maps
我们分析了WMAP 5 yr版本的各种地图的低多极子（四极和八极）的对齐：用ILC和MCMC方法获得的CMB地图，前景减少后的V波段的CMB地图，以及用于比较的（未清理的）V波段地图。我们研究有多少这种对齐是污染的银河系地区的残差。在所考虑的地图，WMAP-ILC原来是最干净的地图，从所提出的测试的角度来看。研究对准估计器的概率分布函数的每个箱的再分布（由于掩蔽过程）已经发现了该结果。通过构造，我们的方法通过蒙特卡罗模拟是可行的，适用于在分析来自当前和即将到来的CMB各向异性实验的数据中采用的任何可能的掩模，并且它只能排除所考虑的映射是干净的。
2009-07-11 astro-ph.CO
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
Reconstructing the primordial power spectrum from the CMB
我们提出了一个简单的和模型独立的方法来表征CMB和其他实验的摆动，不规则性和功能的原始功率谱的灵敏度。假设原始的宇宙学扰动是绝热的，我们提出了一个函数空间的推广通常的Fisher矩阵形式主义，适用于一个CMB实验类似于普朗克和没有辅助数据。这项工作是密切相关的其他工作恢复通货膨胀的潜力和探索特定的模型，非最小的，或者巴洛克式的，原始的功率谱。然而，这里采用的方法最直接地表达了数据真正告诉我们的东西。我们详细探讨了可用信息的结构，并准确量化了哪些功能可以重建，以及在什么统计意义。
2012-09-10 astro-ph.CO
Component separation for future CMB B-mode satellites
下一代CMB卫星概念（LiteBIRD、CORE、PIXIE、PICO）被提出用于在天空中的大角度尺度下检测原始CMB B模式偏振，张量-标量比值为${r \lesssim 10^{-3}}$。然而，未被发现的原始CMB B模式将提供由暴胀预测的量子起源的原始引力波的独特特征。我们提出了最近的预测，在天体物理前景和引力透镜效应的存在下，在拟议的CMB空间任务CORE的背景下，对原始CMB B模式的检测。我们还讨论了问题的前景和组件分离的原始B-模式的搜索，并强调在这种情况下的具体挑战：频率范围，频谱退化，前景建模，频谱平均效应。
2018-06-04 astro-ph.CO
Optimal constraints on primordial gravitational waves from the lensed CMB
我们演示了如何在理想条件下获得透镜宇宙微波背景（CMB）数据中原始引力波分量的最佳约束。首先，我们推导出张量标量比，$r$，通过使用误差控制密切近似的确切后，高斯原始CMB和透镜偏转电位的假设下，估计。这将快速内部迭代透镜重建与未透镜化CMB的最佳恢复相结合。我们评估其性能的模拟低噪声极化数据针对复合峰。我们仔细地证明了我们的$r$ -后验估计是最佳的，没有显着的偏差，使其成为最强大的估计原始引力波从CMB。我们比较这些限制，从$B$模式带功率似然分析相同的模拟数据，之前和之后的地图级二次估计delensing，迭代delensing。在内部，迭代去透镜的频带功率平均仅略低（低于10%），有望接近第四阶段CMB实验的最佳约束。
2019-01-28 astro-ph.CO
CMB Angular Power Spectrum from Correlated Primordial Fluctuation
通常的暴胀理论预言了一种高斯随机的原始密度涨落，不同的傅立叶模式彼此不相关。在本文中，我们提出了这些不同的模式之间的相关性。一个简单的情况是，这些不同的傅立叶模式相互关联，遵循高斯函数。对于这样的原始密度涨落，我们计算了CMB的角功率谱，发现它的振幅减小，但不同的$l$减小的幅度是不同的。该特征可用于约束来自真实数据的相关强度。
2009-02-14 astro-ph.CO
Unbiased Primordial Gravitational Wave Inference from the CMB with SMICA
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；CNRS-UCB International Research Laboratory, Centre Pierre Binétruy（法国国家科学研究中心-巴黎第十一大学国际联合实验室，皮埃尔·比内屈中心）
利用SMICA方法从CMB观测中无偏推断原始引力波信号，克服复杂前景污染挑战。
2026-02-24 astro-ph.CO
Foreground removal with ILC methods for AliCPT-1
本文针对 AliCPT-1 模拟评估并比较多种 ILC 前景清除方法，发现调和与 needlet 空间 cILC 可有效控制 BB 功率谱偏差并约束 r，同时揭示 NBE 与噪声残差的关系。
2024-03-19 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
CMB anisotropies generated by a stochastic background of primordial magnetic fields with non-zero helicity
我们考虑了具有非零螺旋度的原始磁场随机背景对CMB温度和极化各向异性的影响。我们计算的标量，矢量和张量部分的能量-动量张量，包括螺旋贡献的精确表达式，通过假设幂律依赖的光谱和共动截止，模仿由于粘度的阻尼。我们还计算了在CMB模式中产生TB和EB互相关的螺旋和非螺旋贡献之间的奇偶奇相关器。最后，我们展示了包括螺旋项对CMB各向异性的功率谱的影响，直到具有ell ~ O（10^3）$的多极子。
2015-08-08 astro-ph.CO
Multi-Clustering Needlet-ILC for CMB B-modes component separation
针对 CMB B 模前景空间频谱变化导致 NILC 减除受限的问题，提出按双频 B 模图比值聚类并分区最小化方差的 MC-NILC，在 LiteBIRD 模拟中显著降低残余污染。
2024-01-25 astro-ph.CO
The interplay of CMB temperature lensing power reconstruction with primordial non-Gaussianity of local type
在当前的高精度CMB实验时代，引力透镜对CMB温度的影响被用作有价值的信息来源。特别是透镜势功率谱的重建具有重要意义。然而，从透镜势的最优二次估计的重建是有偏差的。只要固有的CMB波动是高斯的，这种偏差就可以很好地理解和控制。然而，在存在非高斯原始曲率扰动的情况下，CMB也获得模仿透镜效应信号的非高斯结构。集中在本地类型的原始非高斯性，我们解决由此产生的偏见，提取的透镜势功率谱从大样本的模拟透镜CMB温度图，包括不同的值f_NL。我们发现，偏见是相当大的比以前的分析计算建议。然而，对于f_NL的当前值和类似于普朗克任务的灵敏度，除了最大的角尺度之外，偏差在所有角尺度上都是完全可以忽略的。
2012-06-13 astro-ph.CO
CMB bispectrum from primordial magnetic fields on large angular scales
原始磁场导致非高斯信号在宇宙微波背景（CMB），即使在最低阶，磁应力，和温度各向异性，它们诱导，依赖于二次的磁场。相比之下，宇宙微波背景辐射的非高斯性是由暴胀标量扰动引起的，它只作为高阶效应出现。我们在这里提出了一种新的探针的随机原始磁场，利用其诱导的特征CMB非高斯。特别是，我们计算的CMB双谱（$b_{l_{_1}l_{_2}l_{_3}}$）诱导的随机原生场大角度尺度。我们发现一个典型的值$l_1(l_1+1)l_3(l_3+1) b_{l_{_1}l_{_2}l_{_3}} \sim 10^{-22}$，磁场的强度$B_0 \sim 3$纳米高斯和一个近尺度不变的磁谱。目前对双谱的观测限制允许我们对$B_0 \sim 35$纳米高斯设置上限，这可以通过包括对双谱的其他磁感应贡献来改善。
2009-09-03 astro-ph.CO
Cosmological Alfvén waves in the recent CMB data, and the observational bound on the primordial vector perturbation
在原始磁场的存在下，初始矢量（涡度）扰动产生宇宙学阿尔芬波，并在宇宙微波背景（CMB）温度和极化各向异性上留下印记。我们研究了宇宙阿尔芬波在CMB各向异性中的印记。对于数据的限制，我们已经使用了最近的CMB观测的功率谱，和相关估计从WMAP内部线性组合（ILC）地图。我们的分析表明宇宙阿尔芬波的3西格玛证据。利用我们分析中的3 σ极限和总能量密度约束中的阿尔芬速度极限，我们对原始矢量微扰的振幅施加了一个下限：在k_0=0.002/Mpc时为4*10^-12。
2009-07-31 astro-ph.CO
Searching for Oscillations in the Primordial Power Spectrum with CMB and LSS Data
不同的暴胀模型预测的振荡功能的原始功率谱。这些可以在我们宇宙的宇宙微波背景（CMB）和大尺度结构（LSS）上留下印记，可以用当前的数据进行搜索。受轴子单值模型的启发，膨胀，我们寻找原始振荡的波数是对数，使用CMB数据从普朗克卫星和LSS数据从WiggleZ星系调查。我们发现，在我们的搜索范围内的新的振荡参数（振幅，频率和相位），CMB和CMB+LSS的数据产生相同的最佳拟合振荡频率的$\log_{10}ω=1.5$，提高$Δχ^2\! =\! -9$和$Δχ^2\! =\! -13$（大致对应于$2σ$和$2.8σ$的意义），分别$Λ$ CDM的拟合。对数振荡模型与$Λ$ CDM的贝叶斯证据表明，后者的偏好非常轻微。未来的CMB和LSS数据将进一步探讨这种情况。
2019-02-13 astro-ph.CO
Leverage on small-scale primordial non-Gaussianity through cross-correlations between CMB $E$-mode and $μ$-distortion anisotropies
多场暴胀模型和非Bunch-Davies真空初始条件都预测了宇宙微波背景（CMB）黑体的相当大的非高斯原始扰动和各向异性$μ$型光谱畸变。虽然CMB各向异性允许我们探测波数$k\simeq 0.05\,{\rm Mpc^{-1}}$处的非高斯性，但$μ$失真各向异性与具有大得多的波数$k\simeq 740\,{\rm Mpc^{-1}}$的原始扰动模式的非高斯性有关。通过CMB和$μ$ -失真各向异性之间的互相关，人们因此可以阐明上述通货膨胀模型。我们调查的能力，未来的CMB卫星成像仪，如LiteBIRD测量$μT$和$μE$交叉功率谱之间的各向异性$μ$ -失真和CMB温度和$E$模式的偏振各向异性的前景的存在下，并获得LiteBIRD预测${f_{\rm NL}^μ(k\simeq 740\,{\rm Mpc^{-1}})}$。我们发现，在前景的存在下，与CMB偏振的$μE$互相关对$f_{\rm NL}^μ$提供了比$μT$互相关更多的约束力，并且$μT$和$μE$观测量的联合组合进一步增加了对小尺度原始非高斯性检测的杠杆作用。我们发现LiteBIRD在去除前景后能在$5σ$显著性上检测${f_{\rm NL}^μ}=4500$，并通过结合CMB温度和偏振在68% CL下实现最小误差${σ(f_{\rm NL}^μ=0) \simeq 800}$。由于CMB和$μ$失真各向…
2022-02-22 astro-ph.CO
Constraining Primordial Magnetic Fields by CMB Photon-Graviton Conversion
我们重新审视了在外部磁场存在的情况下使用光子-引力子转换机制来探测最后一个散射表面和当前表面之间可能存在的小尺度原始磁场的方法。具体而言，我们调查的转换效率的影响，由于物质的存在，包括等离子体集体效应和原子的极化率。一般来说，这些影响往往会降低转换概率。在这个更符合实际的情况下，根据COBE对宇宙微波背景黑体谱的测量精度，我们找到了复合时原初磁场强度的一个上限，即B <30 G。虽然目前基于光子-引力子转换机制的束缚不如直接利用CMB温度各向异性得到的束缚那么紧，但它仍然提供了对原始磁场和除了复合之外的历元的重要的独立约束。如果CMB黑体光谱测量在未来的实验如PIXIE中变得更精确，则该界限可以显著改善。
2013-09-02 astro-ph.CO
Probing primordial features with the primary CMB
CMB光子从最后一个散射表面（当主CMB已经产生时）沿着光锥的表面传播到我们。在他们的旅行中，他们受到许多次级效应的影响，如集成的萨克斯-沃尔夫效应和CMB透镜。这些CMB次级效应修改CMB初级功率谱，增加简并并降低对原始参数的敏感性。重建原始CMB各向异性的可能性将使我们能够有更直接的观测来测试早期宇宙的物理学。我们建议研究的原始功率谱与主CMB减去重建的ISW信号从所观察到的CMB温度角功率谱的特征的印记。我们认为，应用程序的功能模型能够适应两个大尺度的异常观察到的CMB温度角功率谱：在$\ell \sim 2$和$\ell \sim 22$的赤字的功率。该方法允许显著改善对特征参数的约束，对于预测四极杆功率抑制的模型，最高可达$16\%$，对于具有$\ell \sim 22$特征的模型，最高可达$27\%$，假设仪器灵敏度类似于$Planck$卫星（取决于ISW重建的良好性）。此外，它还提供了了解这些异常现象是否归因于早期或晚期物理学的机会。
2019-03-08 astro-ph.CO
CMB-S4 forecast on the primordial non-Gaussianity parameter of feature models
本文对未来宇宙微波背景第四阶段（CMB-S4）实验的特征模型的原始非高斯参数$f_\text{NL}$进行了预测。Fisher矩阵的双谱估计计算使用噪声协方差预计初步CMB-S4规格，包括西蒙斯天文台。我们引入了一种新的方法，提高了计算的协方差矩阵的正交归一化。最灵敏的CMB-S4实验具有1'束和1 $μK$ -arcmin噪声，与普朗克相比，将产生1.7-2.2倍更严格的约束。在西蒙斯天文台的基线条件下，改进将是普朗克的1.3-1.6倍。我们还深入研究了各种模型和实验参数对预测的影响。来自温度和E-模式偏振的约束，特别是详细的分析，提供了一些洞察到检测的CMB双谱中的振荡功能。
2019-08-30 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
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
CMB and matter power spectra from cross correlations of primordial curvature and magnetic fields
本文给出了具有初始曲率扰动的随机磁场非零互相关情况下宇宙微波背景（CMB）的温度各向异性和偏振的完整数值计算。例如，如果磁场是在膨胀期间通过将电动力学耦合到用曲率标识的标量场而生成的，则会产生这种互相关。对于一个近尺度不变的磁场的1 nG，它被发现，在低多极的贡献，由于交叉相关占主导地位的纯磁模式。线性物质的功率谱在大尺度上也有类似的行为。
2013-01-25 astro-ph.CO
CMB lensing and primordial squeezed non-Gaussianity
压缩的原始非高斯性可以强烈地约束早期宇宙物理，但它只能在宇宙微波背景辐射被引力透镜化后才能被观察到。我们给出了一个新的简单的非微扰处方精确计算透镜对任何压缩原始双谱形状的影响，并与模拟测试。我们推广了偏振双谱，并讨论了透镜效应对三谱的影响。我们解释了为什么忽略透镜平滑效应不会显著地偏置局部原始非高斯性的估计，即使形状的变化可以>~ 10%。我们还展示了如何tau_NL三谱估计可以很好地近似更简单的CMB温度调制估计，因此，有可能是一个~10-30%的偏差，由于非常大规模的透镜模式，这取决于调制尺度的范围。如果可以使用CMB温度偶极子的已知特性减去运动学效应，则包括偶极子天空调制可以使τ_NL误差条减半。与误差条相比，g_NL三光谱上的透镜效应很小。在附录中，我们给出了任何原始双谱的透镜效应的一般结果，并展示了如何将任何全天空压缩双谱分解为具有不同角度依赖性的正交模式。
2012-03-14 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
Primordial B-mode Diagnostics and Self Calibrating the CMB Polarization
原始宇宙微波背景（CMB）沿视线方向的畸变可以用11个场来模拟和描述。这些畸变场对应于各种宇宙学信号，例如由大尺度结构引起的CMB的弱引力透镜，屏蔽斑片状再电离，由于磁场或宇称违反物理引起的偏振面旋转。各种仪器系统，如增益波动，像素旋转，微分增益，指向，微分椭圆率也描述了相同的失真模型。所有这些失真产生污染原始张量B模式信号的B模式。在本文中，我们表明，除了产生B-模式，每个失真唯一耦合不同的模式$(\bfl_1\ne \bfl_2)$的CMB各向异性，产生$<EB>$相关性的原始CMB为零。我们描述并实现了无偏最小方差二次估计器，它使用CMB中的非对角相关性来提取失真图。我们进行蒙特卡罗模拟的估计器的特点，并说明了失真的水平，可以检测到与当前和未来的实验。估计器可用于寻找宇宙学信号，或检查数据中的任何残留系统学。作为原始张量B模式诊断的一个具体例子，我们比较了使用我们的方法的最小可检测失真的水平与B模式检测的最大允许失真水平。我们表明，对于任何实验，失真将被检测到在高的意义上使用相关性之前，他们会出现在功率谱中的伪B模式。
2009-12-18 astro-ph.CO
Current and Future Constraints on Primordial Magnetic Fields
我们提出了新的限制潜在的原始磁场（PMF）的振幅使用温度和极化测量的宇宙微波背景（CMB）从普朗克，BICEP 2/Keck阵列，POLARBEAR，和SPTpol。我们减少了两倍的CMB各向异性功率的95% CL上限，由于一个几乎尺度不变的PMF，与允许的B模式功率在$\ell=1500$的$D_{\ell=1500}^{BB} < 0.071 μK^2$普朗克与$D_{\ell=1500}^{BB} < 0.034 μK^2$的组合数据集。我们还预测了即将部署的CMB实验（如SPT-3G，Adv. ACTpol或Simons Array）和拟议的CMB-S4实验的预期限制。未来的宇宙微波背景辐射实验应大大减少目前的不确定性，近期实验减少一个数量级，CMB-S4实验减少两个数量级。来自CMB-S4的约束有可能排除PMF的大部分参数空间。
2017-08-09 astro-ph.CO
Application of cross correlations between CMB and large scale structure to constraints on the primordial non-Gaussianity
本地类型的原始非高斯性影响了暗物质晕的聚集，计划中的深广度测光调查适合于检查这类非高斯性。在我们以前的论文中，我们研究了CMB透镜势和星系角分布之间的互相关对原始非高斯性的约束，没有考虑红移切片。为了改进我们以前的分析，在本文中，我们加入了星系透镜剪切到我们的分析，并考虑到红移切片跟踪红移演化的集群。通过对81个功率谱的计算和Fisher矩阵方法的应用，我们发现，与不考虑互相关的约束相比，考虑超极凸轮巡天（HSC）观测中星系-星系透镜剪切互相关的约束，可以将对原初非高斯性的约束从ΔfNL \sim 5.4提高到5.1。此外，通过包括ACTPol和普朗克实验的星系-CMB透镜交叉相关，约束可以下降到ΔfNL \sim 4.8。
2012-02-21 astro-ph.CO
Imprint of Inhomogeneous and Anisotropic Primordial Power Spectrum on CMB Polarization
为了描述观测到的宇宙微波背景辐射的半球各向异性，我们考虑了一个非均匀模型和一个各向异性的原始功率谱模型。这种各向异性可以参数化的偶极调制模型的温度场。这两个模型导致对应于多极子的球谐系数之间的相关性，l和l \pm 1。我们通过拟合CMBR数据中的TT相关性来获得模型参数。使用这些参数，我们预测我们的模型之间的TE和EE模式的情况下，不同的多极子的相关性的签名。这些预测可以用来测试所观察到的半球各向异性是否可以正确地描述在一个原始的功率谱。此外，这些也可以让我们区分非均匀和各向异性模型。
2017-10-29 astro-ph.CO
Enhancing Cosmological Constraints from Foreground-Cleaned CMB Maps Using Large-Scale Structure Surveys
Columbia University（哥伦比亚大学）
本研究提出将星系数密度图作为ILC通道，结合CMB实验与大尺度结构巡天，可降低CMB地图的残留前景功率与方差，提升ΛCDM等宇宙学参数的约束精度，为相关实验的设计提供了预期增益依据。
2026-08-31 astro-ph.CO
Primordial nucleosynthesis constraints on high-z energy releases
宇宙微波背景辐射（CMB）谱提供了对宇宙热历史的严格限制，直到$z \sim 2\times 10^6$。在更高的红移，热化过程变得非常有效，以至于即使是大的能量释放也不会在CMB光谱中留下可见的印记。在本文中，我们表明，在原始核合成和在电子-光子退耦的比熵的准确测定之间的一致性意味着不超过7.8%的今天CMB能量密度可以被释放在后核合成时代。正如先前的研究所指出的，原始核合成补充了CMB谱提供的模型独立约束，将它们在红移上扩展了两个数量级。
2020-10-13 astro-ph.CO
Evolution of CMB spectral distortion anisotropies and tests of primordial non-Gaussianity
宇宙微波背景（CMB）频谱畸变的各向异性可以通过早期宇宙中空间变化的加热过程产生。例如，小尺度声学模式的耗散确实会产生失真各向异性，特别是对于非高斯原始扰动。在这项工作中，我们推导出近似，允许描述相关的失真场。我们提供了一个系统的制定使用傅立叶空间窗口函数的问题，澄清和推广以前的近似。我们的表达式突出了这样一个事实，即由非高斯性引起的频谱失真波动的幅度也取决于这些失真的齐次值。因此，需要绝对测量来获得对原始非高斯性的模型无关的失真约束。我们还包括一个简单的描述通过光子扩散的扭曲的演变，表明这些修正通常可以忽略不计。我们的配方提供了一个系统的框架计算高阶关联函数的失真与CMB温度各向异性，并可以扩展到描述相关的偏振各向异性。
2016-12-30 astro-ph.CO
The Impact of Primordial Magnetic Fields on Future CMB Bounds on Inflationary Gravitational Waves
我们讨论了原始磁场（PMF）对宇宙微波背景极化$B$模式的不明贡献是否会使未来对暴胀引力波的约束产生偏差。作为一个案例研究，我们考虑了一个尺度不变的PMF谱的振幅为$\approx{1}\,{\mathrm{nG}}$的$1\,\mathrm{Mpc}$尺度，兼容当前的宇宙学边界。我们发现在保偏光纤和暴胀引力波之间的$B$模谱中存在简并。如果不考虑这种幅度的PMF，未来的CMB实验可能会声称张量-标量比$r\approx 0.007$的错误检测，接近Starobinsky和$α$ -吸引子模型的预测。如果还在多极$\ell\gtrsim 900$测量$B$ -模式，则可以打破简并性：更精确地，如CMB-S4或CORE-M5的实验将能够在高统计显著性下区分PMF与原始GW。像LiteBIRD或PIXIE这样的实验将无法打破简并性，并且需要补充边界，例如，来自CMB偏振的法拉第旋转角的各向异性的测量。这加强了未来实验对PMF的约束的重要性。
2018-08-25 astro-ph.CO
Cross correlations of the CMB Doppler mode and the 21 cm brightness temperature in the presence of a primordial magnetic field
本文研究随机原初磁场下 CMB 多普勒模式与 21 cm 亮温的交叉关联，并结合 Planck 2018 及 LOFAR、SKAO 参数评估可探测性，发现非均匀再电离配合 SKA1-mid 具有良好信噪比。
2023-06-09 astro-ph.CO
