MUSE: Marginal Unbiased Score Expansion and Application to CMB Lensing
我们提出了边际无偏分数扩展（MUSE）方法，一种通用的高维分层贝叶斯推断算法。MUSE在任意非高斯潜在参数空间上执行近似边缘化，对感兴趣的全局参数产生高斯化的渐近无偏和接近最优的约束。它在计算上比精确的替代方案（如Hamiltonian Monte Carlo（HMC））便宜得多，在挑战HMC的漏斗问题上表现出色，并且不需要任何特定于问题的用户监督，如变分推理或许多基于模拟的推理方法。MUSE使得第一次联合贝叶斯估计的去透镜宇宙微波背景（CMB）功率谱和引力透镜潜在功率谱，在这里展示了一个模拟的数据集，大到即将到来的南极望远镜3G 1500度$^2$调查，对应于潜在的维度为${\sim}\,6$百万和100全球频带功率参数。在一个子集的问题，一个确切的，但更昂贵的HMC解决方案是可行的，我们验证MUSE产生接近最优的结果。我们还表明，现有的基于频谱的预测工具，忽略像素屏蔽低估预测误差条只有${\sim}\,10\%$。这种方法是一个有前途的快速透镜化和去透镜化分析，这将是必要的未来CMB实验，如SPT-3G，西蒙斯天文台，或CMB-S4，并可以补充或取代现有的HMC方法。MUSE在这个具有挑战性的问题上的成功加强了它作为一类广泛的高维推理问题的通用程序的情况。
2021-12-28 astro-ph.CO stat.ME
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
Full-sky CMB lensing reconstruction in presence of sky-cuts
我们考虑了点源和银河系污染引起的天空切割的情况下，宇宙微波背景辐射透镜势及其功率谱的重建。这两种影响是分开处理的。被点源污染的小区域使用高斯约束实现来填充。在透镜重建之前，银河平面简单地使用切趾掩模进行掩模。该算法恢复了透镜势的功率谱，没有明显的偏差。
2013-01-17 astro-ph.CO
Estimation of Full Sky Power Spectrum between Intermediate to Large Angular Scales from Partial Sky CMB Anisotropies using Artificial Neural Network
从观测到的宇宙微波背景（CMB）图中可靠地提取宇宙学信息可能需要从分析中去除强烈的前景污染区域。在这篇文章中，我们采用人工神经网络（ANN）来预测全天空的CMB角功率谱之间的中间到大的角度尺度从部分天空光谱从掩蔽CMB温度各向异性地图。我们使用一个简单的人工神经网络架构，其中一个隐藏层包含$895$神经元。使用$1.2 \times 10^{5}$训练样本的全天空和相应的部分天空CMB角功率谱在Healpix像素分辨率参数$N_{side} = 256$，我们表明，我们的人工神经网络预测的频谱符合目标频谱在每个实现的多极范围$2 \leq l \leq 512$。预测的光谱是统计无偏的，它们准确地保留了宇宙方差。从统计学上讲，平均预测光谱和基础理论光谱之间的差异在大约$3σ$范围内。此外，从预测的角功率谱得到的概率密度同意非常好，从“实际”全天空CMB角功率谱为每个多极。有趣的是，我们的工作表明，由于在部分天空上引入的模式-模式耦合，输入切割天空光谱中的显著相关性被有效地去除，因为ANN学习了部分天空和全天空光谱之间的隐藏模式，从而保留了整个统计特性。预测和地面实况之间的统计特性的极好的协议证明了在宇宙学分析中更广泛地使用人工智能系统的重要性。
2023-02-23 astro-ph.CO
SIToolBox : A package for Bayesian estimation of the isotropy violation in the CMB sky
宇宙学的标准模型预言了一个统计各向同性（SI）的CMB天空。然而，SI破坏信号总是存在于观测到的天图中。不同的宇宙学伪影、测量效应和数据分析过程中不可避免的影响等都可能导致SI天区的各向同性破坏。因此，适当的数据分析技术应该计算所有这些SI破坏信号，使得它们可以与来自已知源的SI破坏信号相匹配，然后得出CMB天空中是否存在任何固有SI破坏的结论。在我们最近的一项工作中，我们提出了一个一般的贝叶斯形式主义测量的各向同性违反信号在CMB天空中存在一个理想化的各向同性噪声。在本文中，我们已经扩展了机制，并开发了一个软件包，SIToolBox，测量SI违反各向异性噪声和掩蔽的存在。
2019-09-04 astro-ph.CO astro-ph.IM
Ellipticity of Structures in CMB Sky Maps
我们研究了宇宙微波背景（CMB）的天空图中轮廓线的椭圆率以及其他伸长的测量。延伸的灵敏度上的分辨率的CMB地图，这取决于像素化和光束轮廓的检测器，进行了研究。它表明，目前的实验精度不允许区分不同的曲率由三角洲欧米茄_tot=0.05的宇宙模型。对于CMB的统计特性为二维高斯随机场的情形，给出了解析表达式。
2010-07-16 astro-ph.CO
Modeling Extragalactic Foregrounds and Secondaries for Unbiased Estimation of Cosmological Parameters From Primary CMB Anisotropy
利用最新的物理模型和约束的最新数据，我们开发了一个唯象参数化模型的贡献强度和偏振映射在毫米波长的外部星系和Sunyaev-Zeldovich效应。我们发现这样的建模是必要的宇宙学参数从普朗克数据的估计。例如，忽略红外背景的聚类将导致7 σ的n_s偏差。我们表明，在一个完整的前景模型的同时边缘化可以消除这种偏见，同时增加宇宙学参数的统计不确定性不到20%。通过纳入更高分辨率的地面数据，可以大大减少不确定性的小幅增加。我们采用的多频分析涉及对46个总功率谱进行建模，并对17个前景参数进行边缘化。我们表明，我们也可以减少数据的CMB功率谱的最佳估计，只有两个主成分（与约束幅度）描述残留的前景污染。
2011-02-25 astro-ph.CO
Can one reconstruct masked CMB sky?
通过观测获得的CMB图总是具有由于相对于真实CMB信号的严重不确定性而必须被掩蔽的域。宇宙学分析理想地使用完整的CMB图，以便获得例如角功率谱。在随后进行进一步分析之前，尝试至少以低分辨率（即，以大角度尺度）重建掩蔽区域。在本文中，ILC（7年）的地图，以及为1000 CMB模拟的LambdaCDM和谐模型的重建的质量进行了研究。后者允许重建算法的误差估计，这揭示了一些缺点。分析指出的错误的顺序的一个显着的分数的平均温度波动的CMB。对不同的重建天空图计算了温度两点关联函数C（θ），得出了在切割天空上计算温度两点关联函数C（θ）最安全的结论。
2010-05-27 astro-ph.CO
A Global ILC Approach in Pixel Space over Large Angular Scales of the Sky using CMB Covariance Matrix
我们提出了一种新的内部线性组合（ILC）的方法在像素空间，适用于大角度尺度的天空，估计前景最小化宇宙微波背景（CMB）温度各向异性地图，结合先验知识的理论CMB协方差矩阵。相反，像素空间中的连续ILC方法不使用关于底层CMB协方差矩阵的任何信息。新的方法补充了通常的像素空间ILC技术，特别是在低多极区域，使用全球信息，从理论CMB协方差矩阵以及从数据。由于我们将我们的方法应用于包含低多极子的天空的大尺度上，因此我们在全局上执行前景最小化。我们将我们的方法应用于低分辨率普朗克和WMAP前景污染的CMB地图，并进行详细的蒙特卡罗模拟验证的方法。我们的清洁CMB地图和它的功率谱有显着小于以下通常的ILC技术在低分辨率下，不使用CMB协方差信息获得的误差。我们的方法的另一个非常重要的优点是，清洁的功率谱不具有任何负偏置在低多极，因为有效的抑制CMB前景机会相关的大角度尺度的天空。我们的清洁CMB地图和它的功率谱匹配以及与其他研究小组估计。
2017-12-28 astro-ph.CO
On the Comment on "CCC-predicted low-variance circles in CMB sky and LCDM", by H.K. Eriksen and I.K. Wehus
在arXiv：1105.1081中，Eriksen和Wehus试图批评将Kolmogorov的随机性参数（KSP）用于CMB数据分析。他们的讨论是基于对随机性和阿诺德工作的严重误解。他们的照会中还有许多不准确之处和毫无根据的说法。然而，这篇短文只涉及KSP方法。
2011-05-09 astro-ph.CO
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
Towards ending the partial sky E-B ambiguity in CMB observations
CMB极化的部分天空分析的一个关键问题是$E$ - $B$泄漏问题。这种泄漏是由于存在满足$E$和$B$两种模式特性的“模糊”模式而引起的。解决这个问题对于部分天空CMB偏振实验中的原始偏振$B$模式检测至关重要。在这项工作中，我们介绍了一种新的方法来减少泄漏。我们证明，如果我们补充的$E$模式的信息以外的观测补丁与辅助数据从全天CMB观测，我们可以减少，甚至有效地消除$E$到$B$泄漏。为此，我们从维纳滤波的全天空强度和偏振CMB观测中产生$E$模式斯托克斯$QU$图。我们使用这些地图来填充未被地面实验观察到的天空区域，从而补充部分天空斯托克斯$QU$地图。由于$E$模式信息现在在全天空上可用，我们看到$E$到$B$泄漏的显著减少。我们评估模拟数据集上的性能，我们的方法为“浅”$f_\text{sky}=8\%$，和“深”$f_\text{sky}=2\%$北半球的天空补丁，AliCPT一样的属性，和LSPE一样的$f_\text{sky}=30\%$天空补丁，通过结合这些意见与普朗克全天空偏振图。我们发现，我们的方法优于标准和纯$B$方法伪$C_\ell$估计我们所有的模拟。我们的新方法给出了无偏估计的$B$模式的功率谱通过了整个多极范围与接近最佳的伪$C_\ell$错误$\ell>20$。我们还研究了我们的方法的应用CMB-S4实验结合LiteBIRD类全天空数据，并表明，使…
2020-11-27 astro-ph.CO astro-ph.IM
Full-sky lensing reconstruction of gradient and curl modes from CMB maps
通过将Okamoto & Hu（2003）提出的最优二次估计方法推广到包含旋度模式的情况，提出了一种全天空的透镜重建方法。旋度模式是由矢量和张量度规扰动引起的，旋度模式的重建将是一个强大的工具，不仅可以检查估计的梯度模式中的系统学，而且还可以探测任何矢量和张量源。我们发现，梯度和旋度模式可以分别重建，由于在宇称对称的梯度和旋度模式之间的显着特征。我们比较了我们的估计与Cooray等人（2005）提出的平天估计。基于新的形式，估计了原初引力波和宇宙弦模型产生的旋度模的预期信噪比，并讨论了未来观测的前景。
2015-03-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
CMB sky for an off-center observer in a local void I: framework for forecasts
宇宙不是完全均匀的，大尺度结构形成了过密区域和空洞。在本文中，我们考虑的可能性，我们占据了一个特殊的位置在我们的宇宙中，靠近一个局部欠密区域的中心，我们作为一个LTB空隙嵌入均匀和各向同性的宇宙模型。由偏心观测者在这个空洞中测量的CMB天空在统计上不是各向同性的。除了非随机CMB各向异性由于几何形状的模型，我们还观察到一个透镜状失真的CMB各向异性。在这篇文章中，我们提出了一个框架来预测的精度，我们可以测量的振幅的CMB温度各向异性的透镜状变形。为了说明的目的，我们将这种方法应用到一对夫妇的大规模的空隙模型不同的物质密度分布，我们表明，从普朗克卫星的CMB温度数据是潜在的能够检测到这里选择的大空隙的效果。一个配套文件将致力于不同的现实空洞模型的系统探索。
2019-12-06 astro-ph.CO gr-qc
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
More on the low variance circles in CMB sky
两个研究组[3，4]证实了我们关于在宇宙微波背景（CMB）天空中实际存在低方差圆的结果。他们还指出，这种影响与LCDM模型并不矛盾--这一点没有争议。我们指出他们的治疗和我们之间的两个差异，但是，一个技术，其他与什么构成了高斯随机信号的理解。这两个小组都使用CMB功率谱模拟LCDM的地图，而我们模拟纯高斯天空加上WMAP的噪声，这指出了与“CMB信号是高斯性质的随机噪声”的常见说法[3]的矛盾。如[5]所示，随机分量在CMB信号中是较小的分量，即约为0.2。因此，我们看到的圆圈是CMB天空的真实结构，它们不是随机高斯性质的。虽然所研究的结构肯定不能与LCDM模型拟合良好的功率谱相矛盾，但我们特别强调，低方差圆发生在同心家庭中，这一关键事实不能解释为纯粹的随机效应。然而，这是共形循环宇宙学的一个明确预测。
2010-12-07 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
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
Recovering hidden signals of statistical anisotropy from a masked or partial CMB sky
宇宙微波背景（CMB）上的各向同性破坏现象会导致两点函数中的非对角关联。这些相关性本身可用于估计潜在的各向异性信号。在CMB研究中，由于剩余前景而造成的遮蔽，或由于测量限制而造成的部分天空的可用性，是不可避免的情况。但是，掩蔽引起额外的相关性，从而使这种信号的恢复复杂化。在这项工作中，我们讨论了一个程序的基础上双极球谐（BipoSH）形式主义，以全面解决任何虚假的相关性引起的掩蔽和成功地恢复隐藏的信号的各向异性观察到的CMB地图。该方法具有通用性，可用于恢复各种各向同性破坏现象。在这里，我们通过从模拟的CMB天空中恢复微妙的多普勒增强信号来说明这个过程，这已经成为可能，因为普朗克探测器具有前所未有的全天空灵敏度。
2015-10-08 astro-ph.CO astro-ph.IM
Statical properties of CMB B-mode polarisation in a partial sky analysis
测量原初引力波在宇宙微波背景（CMB）极化场中的印记是现代宇宙学的主要目标之一。然而，除了暴胀理论所预测的主偏振源之外，所谓的$B$模式偏振可以由不同的源产生，称为次级$B$模式信号。其中，CMB透镜效应和天体物理前景起着重要的作用。此外，部分天空分析导致$E$ -模式和$B$ -模式之间的泄漏。在这篇文章中，我们使用著名的闵可夫斯基泛函（MF）统计研究的意义，这种泄漏的CMB透镜$B$模式的信号。我们发现，MF可以检测出$E$ -到- $B$的泄漏污染，因此在未来的CMB数据分析中不应忽略它。
2017-08-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
On CCC-predicted concentric low-variance circles in the CMB sky
使用WMAP数据对CMB进行的一项新分析支持较早的低温变化同心圆非高斯特征的迹象。共形循环宇宙学（CCC）从宇宙大爆炸之前的一个亿万年中遇到的超大质量黑洞中预测了这些特征。个别低方差圆的真实数据的意义一直存在争议，但最近的独立分析证实了CCC的预期，CMB圆有一个非高斯温度分布。在这里，我们研究同心套低方差圆环的WMAP数据，发现一个高度非各向同性的分布。一个新的“天空扭曲”程序，直接分析WMAP数据，没有呼吁模拟，表明这些同心集的流行取决于环是圆形的，而不是甚至稍微椭圆形，数字急剧下降，随着椭圆度的增加。这与CCC的预期是一致的;同样重要的事实是，尽管发现一些环的半径达到了$15^\circ$左右，但没有一个超过$20^\circ$。同心集合的非各向同性分布可以与先前已知的异常和非高斯CMB特征相关联。
2013-02-21 astro-ph.CO gr-qc
A Bayesian Framework for Cosmic String Searches in CMB Maps
从宇宙微波背景（CMB）或21厘米温度图中探测宇宙弦存在着各种各样的建议。目前的建议并不旨在找到天空地图上的字符串的位置，所有这些方法都可以被认为是天空地图上的统计数据。我们提出了一个贝叶斯宇宙弦检测的解释，并在此框架内，我们得到了宇宙弦的位置和宇宙弦张力$Gμ$的估计之间的连接。我们使用这个贝叶斯框架来开发一个机器学习框架，用于从天空地图中检测字符串，并概述如何使用神经网络实现这个框架。我们训练的神经网络能够在无噪声的CMB温度图上检测和定位宇宙弦，直到$Gμ=5 \times10^{-9}$的弦张力，并且当分析不包含弦的CMB温度图时，神经网络给出$Gμ\leq2.3\times10^{-9}$的概率为0.95。
2017-08-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A novel approach to reconstructing signals of isotropy violation from a masked CMB sky
统计各向同性（SI）是建立宇宙学模型的基本假设之一。这个假设现在正在用几乎全天空的CMB各向异性测量进行严格的检验。任何此类分析中的一个主要障碍是处理由于掩蔽过程而引起的大偏差。我们已经开发了一种新的分析方法，使用双极球谐基函数，在其中，我们半解析地评估由掩模引起的SI违反的修改。这里开发的方法是通用的，可以潜在地用于搜索任何任意形式的SI违反。我们具体证明了这种方法的工作，通过恢复多普勒增强信号从一组模拟的，掩蔽的CMB天空。
2015-06-01 astro-ph.CO
Nearly Full-Sky Low-Multipole Cosmic Microwave Background Temperature Anisotropy: III. CMB Temperature Anomalies
The William H. Miller III Department of Physics and Astronomy, Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
利用改进的银河前景去除方法，从WMAP和Planck数据中构建仅遮蔽1%天空的CMB温度图，重新评估五种常见CMB异常，发现更大天空覆盖降低了两种异常的显著性。
2026-07-02 astro-ph.CO
Probing non-Gaussianities in the CMB on an incomplete sky using surrogates
我们证明了通过基于傅立叶的方法为不完整的数据集生成代理的可行性。这是为CMB分析的情况下进行的，其中天体物理前景发射，主要存在于银河平面，是一个重大挑战。现在，通过将球谐函数变换成在切割天空上正交的一组新的基函数，可以实现用于生成代理的傅立叶相位的洗牌。结果表明，即使去掉完整的银道面（|b| < 30°），仍能检测到以前几次研究中发现的CMB中的非高斯性和半球不对称性。我们的结论是，银河平面不可能是这些异常的主要来源。结果指向违反统计各向同性。
2012-07-13 astro-ph.CO
Recovering unbiased CMB polarization maps using modern ground-based experiments with minimal assumptions about atmospheric emission
本文提出了一种无需大气建模的CMB偏振图恢复方法，通过配对差分技术在降低噪声方面表现优异。
2025-12-05 astro-ph.CO astro-ph.IM
Using inpainting to construct accurate cut-sky CMB estimators
直接评估明显最佳的，切天空CMB功率谱和双谱估计是数值上非常昂贵的，由于逆协方差滤波操作的存在。这证明了研究替代方法的合理性。在这项工作中，我们主要集中在最近的CMB分析中引入的修复算法，以治愈双谱估计的割空次优问题。首先，我们表明，修复可以同样适用于功率谱的无偏估计的问题。然后，我们比较了一种新的修复CMB温度功率谱估计流行的切趾伪$C_l$（PCL）方法的性能，并证明，无论是数值和分析参数，修复功率谱估计显着优于PCL估计。最后，我们研究了割空双谱估计的情况下，比较三种不同的方法的性能：修复，切趾和一种新的低l学习计划。提供一个分析参数，为什么局部形状通常是最受影响的，我们主要集中在局部类型的非高斯性。我们的研究结果表明，修复允许实现最优的双谱估计，但有趣的是，也表明，适当的切趾，结合低-l清洗，可以导致可比的准确性。
2015-10-11 astro-ph.CO astro-ph.IM
Cosmological parameter estimation: impact of CMB aberration
观察者相对于CMB静止系的特殊运动引起所观察到的CMB光子的明显偏转，{ \it，即}畸变，以及它们的频率偏移，{ \it，即}多普勒效应。这两种效应通过{ \it any} $\ell$的混合矩阵使温度多极$a_{\ell m}$失真。在进行基于CMB的宇宙学参数估计时，通常认为多普勒只影响$l=1$多极，而忽略任何其他校正。在本文中，我们检查这个假设的有效性，在参数估计的普朗克样角分辨率，无论是一个完整的天空理想的实验，也当天空削减包括模型CMB前景污染的天空分数类似于普朗克卫星。假设一个简单的基准宇宙学模型的五个参数，我们模拟了CMB的温度地图的天空，并添加了像差和多普勒效应的地图。然后，我们用MCMC在贝叶斯框架中分析了有和没有像差和多普勒效应的地图，以评估重建基准模型参数的能力。虽然功率谱${C_\ell}$的校正大于宇宙方差在$\ell>1000$和潜在的重要性，我们发现，普朗克的参数上的偏差是可以忽略不计的。
2013-06-12 astro-ph.CO hep-ph
Towards reconstruction of unlensed, intrinsic CMB power spectra from lensed map
我们提出了一种方法来提取未透镜，固有的CMB温度和偏振功率谱从观察到的（即，透镜）光谱。使用矩阵求逆技术，我们演示了如何可以重建固有的CMB功率谱直接从透镜的数据为平天空和全天空的分析。通过该技术获得的去透镜光谱校准代码各向异性在微波背景（CAMB）使用WMAP 7年的最佳拟合数据，并适用于WMAP 9年的未分组数据以及。原则上，我们的方法可以帮助减去E模式透镜贡献，以获得固有的B模式功率。
2014-01-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
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
Harmonic in-painting of CMB sky by constrained Gaussian realization
在最后一个散射表面和我们的有利位置之间存在天体物理发射，需要我们在CMB天空图上应用前景掩模，导致银河系赤道周围的大切口和许多洞。由于许多CMB分析，包括非高斯性研究，可以在一个完整的天空地图上以更直接和可靠的方式进行，这是至关重要的是开发一种有效的方法来in-paint的CMB天空地图，同时仍然保持统计特性。在这封信中，我们考虑约束高斯场的蒙特卡罗模拟，并推导出它的CMB各向异性在谐波空间，其中一个可行的实现是可能的，具有良好的近似。我们将我们的方法应用于模拟数据，这证实了掩蔽区域是以符合预期统计特性的方式进行的。随后，我们将我们的方法应用到WMAP前景缩减地图，并研究了四极和八极分量之间的异常对齐。从我们的调查中，我们发现在前景减少的地图对齐甚至高于ILC地图。特别是，我们在V波段图中找到了最高的对齐，它比其他波段具有更少的前景污染。因此，我们发现很难将对齐归因于残留前景。我们的方法将是补充其他努力在绘画或重建掩盖的CMB数据，和伟大的使用普朗克测量和未来的任务。
2012-04-15 astro-ph.CO
Towards efficient and optimal analysis of CMB anisotropies on a masked sky
高分辨率CMB数据中的强前景污染需要掩蔽，这引入了统计各向异性并使得完全极大似然分析在数值上难以处理。标准的分析方法，如伪C_l框架，由于估计器次优而导致信息损失。我们提出并验证了一种方法，数值上有效的估计一个掩蔽的天空，恢复几乎尽可能多的信息作为一个完整的极大似然程序。除了标准的伪C_1统计量外，该方法还引入了一个增广基，用来考虑由于天空遮蔽而引起的模式耦合。我们通过描述协方差矩阵的基本结构来激励这个基础的选择。我们证明，增强估计可以实现近最佳的结果，在存在的WMAP现实的面具。
2013-12-31 astro-ph.CO astro-ph.IM
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
Towards Searching for Entangled Photons in the CMB Sky
我们探讨了从宇宙微波背景或其他宇宙学源中探测来自两片天空的纠缠光子对的可能性。测量使用具有不同光子偏振器方向的两个探测器。当两个光子源相对于地球分开一个大的角度，使得每个探测器在其视场中只有一个光子源时，可以执行未纠缠光子的零测试。从理论上讲，偏离这种非纠缠背景就是光子纠缠的标志。为了确认这种偏离是否与纠缠光子一致，我们推导了一个光子偏振相关，与贝尔不等式测量中的结果进行了比较。然而，由于光子符合测量不能用于区分未纠缠的宇宙光子，因此不太可能仅通过相关期望值违反贝尔不等式来提供纠缠的签名。
2019-03-04 astro-ph.CO hep-ph hep-th
An Improved Forecast of Patchy Reionization Reconstruction with CMB
非均匀再电离引起宇宙微波背景（CMB）光学深度τ（n）到最后一个散射表面的角起伏，使不同的球谐模相关，并在CMB图上留下特征非高斯性。最近，人们利用这种模式耦合信号导出了最小方差二次估计器，并发现在未来的实验中，如CMBPol，可以检测到（S/N）^2 ~ 100的光学深度起伏。我们首先证明，非高斯信号从引力透镜的CMB是主要的污染源重建非均匀再电离信号，即使其贡献的98%删除的delensing。然后，我们构建无偏估计，同时重建非均匀再电离信号τ（n）和引力透镜潜在的phi（n）。我们应用我们的新的无偏估计未来的CMB实验，以评估非均匀再电离信号的可探测性。通过对非均匀再电离的更多物理模拟，预测了比以前的研究小一个数量级的光学深度功率谱，我们表明，CMBPol-like实验可以实现非均匀再电离的边缘检测，（S/N）^2 ~ O（1），使用这种二次估计，使用类似的极大似然估计~O（10）。
2011-06-23 astro-ph.CO
No evidence for anomalously low variance circles on the sky
在最近的一篇论文中，Gurzadyan和Penrose声称已经发现了天空中的方向，这些方向的中心是宇宙微波背景（CMB）中异常低方差的圆圈。这些特徴是作为早期宇宙特定图像的证据。我们试图重复这些作者的分析，我们确实可以证实，这种变化确实存在于数据中的点周围的环的温度方差。然而，我们发现，这种变化是完全预期在天空中包含通常的CMB各向异性。换句话说，正确模拟的高斯CMB数据只包含声称的各种变化。Gurzadyan和Penrose没有发现大爆炸前现象的证据，只是重新发现CMB包含结构。
2011-04-07 astro-ph.CO
CMB spectra and bispectra calculations: making the flat-sky approximation rigorous
本文在宇宙微波背景观测的背景下，以受控的方式构造平天近似，用于计算谱和双谱。对于角谱，它明确表明，存在一个完整的家庭的平天空近似的类似的精度，下一个领导阶项的表达和幅度可以明确计算。应注意，在此上下文中，可能遇到两种限制情况，对于这两种情况，表达式可以进一步简化。它们对应的情况下，无论是本地化的源在一个狭窄的区域（薄壳近似）或缓慢变化的大距离（这导致了所谓的林伯近似）。应用这一计算的光谱，它表明，只要后期集成的Sachs-Wolfe的贡献被忽略，平天近似在领先的顺序是准确的，在1%的水平为任何多极。推广这一建设计划的bispectra导致引入另一种描述的bispectra的平天近似得到很好的控制。这不是通常的描述的双谱方面的减少双谱的情况下，提出了一个平天近似，但下一个领导阶项仍然模糊。
2010-12-13 astro-ph.CO gr-qc
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
Motion induced second order temperature and y-type anisotropies after the subtraction of linear dipole in the CMB maps
宇宙微波背景的y型光谱畸变使我们能够探测星系团和星系群、热气丝和温暖炽热的星系际介质中的不均匀性。几个CMB实验（小面积的天空）和理论组（全天空）最近发表了y型失真图。我们建议在这样的y型图中寻找两个人造热点，这两个热点是由于不完全减去运动诱导偶极子对宇宙微波背景天空的影响而产生的。该偶极子在二阶引入了振幅为几μK的附加温度和y畸变各向异性，这可以通过普朗克HFI和Pixie实验来测量，并且可以用作CMB实验的交叉通道校准源。这种y型失真存在于每个像素中，并且不是平均整个天空的结果。如果需要，可以从最终的y型图中减去根据已知线性偶极子精确计算的这种失真。
2013-02-26 astro-ph.CO
Reconstruction of full sky CMB $\bf{E}$ and $\bf{B}$ modes spectra removing $\bf{E}$-to-$\bf{B}$ leakage from partial sky using deep learning
本文提出用 CNN 从含噪部分天空 CMB 偏振谱重建全天 $E$、$B$ 模谱，在两种掩膜下消除 $E$ 到 $B$ 泄漏并保留宇宙方差与统计特性。
2023-09-26 astro-ph.CO
PUREPath: A Deep Latent Variational Model for Estimating CMB Posterior over Large Angular Scales of the Sky
PUREPath提出了一种结合贝叶斯统计与变分方法的嵌套概率多模态U-Net架构，用于估计CMB信号后验密度，有效降低前景污染，并提供逐像素的不确定性度量以提升宇宙学参数测量精度。
2024-06-28 astro-ph.CO
Degree-scale anomalies in the CMB: localizing the first peak dip to a small patch of the north ecliptic sky
在CMB的角功率谱中发现了与基准LCDM宇宙学预测的显著偏差。除了大角度的异常，WMAP第一年的数据显示，在功率谱中的下降在l \sim 200，这似乎消失在第三年和随后的角功率谱。利用WMAP第1、3、5年的观测数据以及5年的叠加观测数据，我们研究了这一特征的强度和空间分布，以揭示其起源及其对宇宙学参数的影响。我们发现，在所有的WMAP数据发布有一个实质性的抑制在靠近黄道北极的区域的第一多普勒峰值。
2010-12-16 astro-ph.CO
CMB Aberration and Doppler Effects as a Source of Hemispherical Asymmetries
我们相对于CMB静止系的特殊运动代表了观测到的CMB天空中的一个优选方向，因为它引起了观测到的CMB光子的明显偏转（畸变）和频率的偏移（多普勒）。这两种效应都会扭曲所有$\ell$的多极$a_{\ell m}$。这种效应是真实的，因为普朗克最近首次根据最近一些论文中的预测进行了测量。然而，当从CMB估计功率谱时，通常认为多普勒仅影响$\ell=1$多极，忽略任何其他校正。在这项工作中，我们使用一个特殊的速度$β= v/c = 1.23 \times 10^{-3}$，以评估在不同的天空区域的功率谱估计的影响，在提升帧的CMB天空的模拟。我们表明，提高诱导南北不对称的功率谱是非常重要的和不可忽略的，约（0.58 $\pm$ 0.10）%的半边天削减时，去到$\ell$ = 2500。我们认为这些效应是相关的，并且可能解释了普朗克数据中出现的一些南北不对称性，这在小尺度上尤其重要。最后，我们分析了ACT实验的特殊情况，该实验只观察到一小部分天空，并表明它在功率谱上存在约1%的偏差，并且在一些宇宙学参数上具有类似的大小：例如，峰值的位置移动了0.5%，光谱的总振幅比全天空的情况低约0.4%。
2014-02-19 astro-ph.CO
Statistical Isotropy violation of CMB polarization sky due to Lorentz boost
在运动观测者的坐标系中，宇宙微波背景（CMB）涨落表现出统计各向同性（SI）的破坏。我们的定域运动对CMB温度涨落的SI破坏效应在最近的Planck结果中已经测量到。我们计算了以速度$(β\equiv |\boldsymbol v|/c= 1.23 \times 10^{-3})$的局部运动对CMB偏振场的影响。偏振场的洛伦兹变换导致入射光子方向上的畸变以及斯托克斯参数的调制，这导致不同CMB多极子之间的功率混合。我们表明，对于小的$β$值，对应于球谐空间中的对角项的角功率谱的效果是在$O(β^2)$。但是在$β$中线性阶的非零非对角项可以提供双极球谐（BipoSH）表示中SI破坏的可测量签名。我们还计算了$β$的可测量性从极化图从实验，如普朗克和棱镜。可以从$EE$、$TE$、$BB$的理想的、宇宙方差受限的BipoSH光谱测量$β$，但不能在$EB$和$TB$中测量。由于普朗克的仪器噪声和角分辨率，不可能从极化的BipoSH谱测量具有高统计显著性的$β$。PRISM可在$EE$和$TE$ BipoSH光谱中以高显著性测量$β$，但在$BB$、$EB$和$TB$ BipoSH光谱中不测量。
2015-04-24 astro-ph.CO gr-qc
Probing frequency-dependent half-wave plate systematics for CMB experiments with full-sky beam convolution simulations
利用全天空时域束流卷积模拟研究了半波片对宇宙微波背景（CMB）实验的系统效应。使用基准星载双透镜折射望远镜的光学模型，我们研究了不同的HWP配置优化的二向色探测器集中在95和150 GHz的影响原始B模式偏振的重建。我们特别注意可能的偏差所产生的频率依赖的HWP非理想的相互作用与偏振的银河尘埃排放和HWP和仪器光束之间的相互作用。为了产生这些模拟，我们扩展了公开可用的beamconv代码的功能。据我们所知，我们产生了第一个时域模拟，包括HWP非理想性和现实的全天空波束卷积。我们的分析表明，某些消色差HWP配置产生显着的系统偏振角偏移，不同的天空组件与不同的频率依赖性。我们的分析还表明，一旦我们考虑到与HWP的相互作用，具有不可忽略的交叉极化和旁瓣的现实波束模型将导致显着的B模式残差，在某些情况下必须广泛建模。
2020-12-18 astro-ph.CO astro-ph.IM
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
The comptonization parameter from simulations of single-frequency, single-dish, dual-beam, cm-wave observations of galaxy clusters and mitigating CMB confusion using the Planck sky survey
本文以一厘米接收器阵列（OCRA）为背景，讨论了双波束差分射电观测扩展天体的系统效应。我们使用Sunyaev-Zel'dovich（SZ）星系团在低红移（$z<0.4$）和中等红移（$0.4<z<1.0$）下的模拟样本来研究在单一频率（30 GHz）下操作对提取SZ通量密度和使用OCRA重建康普顿化参数的准确性的影响。我们分析了星系团质量，红移，观测策略和望远镜指向精度的依赖关系。利用$Planck$数据制作初级宇宙微波背景（CMB）模板，检验了在大于接收器波束间距的角尺度上观测SZ剖面时减轻CMB混淆效应的可行性。
2016-11-18 astro-ph.CO astro-ph.IM
Isotropy in the two-point angular correlation function of the CMB
本文研究了宇宙微波背景（CMB）图中角两点关联函数的方向依赖性。我们提出了两个新的统计量，一个是测量天空中每个点与一个间隔角θ的点环的相关性，另一个是测量60度以上缺失的角相关性作为方向的函数。使用这些统计数据，我们发现，大多数的低功率切割天空地图测量的WMAP实验来自异常低的贡献，从四极和八极的叶的方向。这些发现可能有助于未来解释为什么CMB在大角度尺度下表现出低功率。
2012-02-16 astro-ph.CO gr-qc
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
A Monte Carlo comparison between template-based and Wiener-filter CMB dipole estimators
我们回顾并比较了文献中讨论的两种不同的CMB偶极子估计器，并通过蒙特卡罗模拟评估其性能。第一种方法相当于简单的模板回归与部分天空数据，而第二种方法是一个最佳的维纳滤波器（或吉布斯采样）的实现。这两种方法之间的主要区别是，后一种方法考虑了与高阶CMB温度波动的相关性，这些波动是由不完整天空上的非正交球谐函数引起的，对于最近的CMB数据集（如普朗克）来说，这是不确定性的主要来源。对于81%的可接受天空分数和对应于最佳拟合普朗克2018 $Λ$ CDM模型的角CMB功率谱，我们发现维纳滤波器方法恢复的偶极子振幅的不确定性比模板方法小约6倍，分别对应于0.5和3 $~μ$ K。类似的相对差异，发现相应的方向参数和其他天空分数。我们注意到，维纳滤波器算法通常适用于任何偶极子估计问题上的不完整的天空，只要一个统计和计算易处理的模型是可用于未掩蔽的高阶波动。本文所述的方法形成了普朗克最近确定CMB太阳偶极子的数值基础，如arXiv：2007.04997所总结的。
2020-07-13 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
Analytic formulae of the CMB bispectra generated from non-Gaussianity in the tensor and vector perturbations
本文给出了一套完整的计算由矢量模和张量模非高斯微扰产生的CMB温度和偏振各向异性双谱的公式。在全天分析中发现，张量和矢量模式的非高斯双谱公式形式上采取复杂的形式相比，标量模式，因为在张量和矢量模式的光子传输函数依赖于光子的扰动的波数矢量的方向和视线的方向之间的方位角。我们证明，平天近似消除了这个困难，因为这种方位角的依赖性显然消失在平天极限。通过平天分析，我们还发现，除非在非线性水平上宇宙宇称被破坏，否则在压缩极限下，$B$模偏振的矢量或张量双谱为零。
2010-11-04 astro-ph.CO hep-ph math-ph
Non-Gaussianity in CMB lensing from full-sky simulations
本文利用结合 N 体模拟与高斯随机场的全天多平面光线追踪模拟，量化 CMB 透镜会聚场的偏度与峰度，并证明非高斯信息可小幅提升宇宙学参数约束能力。
2025-03-17 astro-ph.CO
Multiscale feature integration network for inpainting of full-sky CMB $B$-modes
National Taiwan University（台湾大学）；National Sun Yat-sen University（国立中山大学）
SkyReconNet-P通过多尺度特征整合网络修复全天空CMB B模，通过校准和模拟验证其在极化地图修复中的有效性。
2026-02-16 astro-ph.CO
