A Visibility-based 21 cm Bispectrum Estimator for Radio-interferometric Data
本研究提出一种基于网格化可见度、利用FFT加速的快速可扩展21 cm双谱估计器，经MWA模拟数据验证，其估计结果与解析预测偏差低于20%，为再电离时期21 cm双谱的可靠观测奠定基础。
2025-06-12 astro-ph.CO astro-ph.IM
Quantifying the non-Gaussianity in the EoR 21-cm signal through bispectrum
再电离（EoR）21厘米信号的时代预计是高度非高斯的性质，这种非高斯性也预计将演变与再电离的进展状态。因此，信号将在不同傅立叶模式（$k$）之间相关。功率谱将无法捕获信号中的这种相关性。我们使用高阶估计-双谱-来量化这种不断发展的非高斯性。我们研究的双谱使用一个合奏的模拟21厘米的信号，并与各种各样的$k$三角形。我们观察到两个竞争的来源驱动信号中的非高斯性：在中性分数（$x_{\rm HI}$）场的波动和在物质密度场的波动。我们发现，从这两个源的非高斯贡献不同，这取决于再电离的阶段和$k$模式正在研究。我们表明，双谱的符号作为一个独特的标记，以确定这两个组件是驱动非高斯。我们建议，双谱中的符号变化，当绘制为三角形配置$\cosθ$的函数时，在EoR的某个阶段，可以用作21 cm信号检测的确认测试。我们还提出了一种新的统一的方式来可视化的信号演变（与不断发展的$\overline{x}_{\rm HI}$或红移），通过在功率谱和等边双谱，即$P(k)-B(k, k, k)$空间的信号的轨迹。
2018-02-23 astro-ph.CO
Quantifying the redshift space distortion of the bispectrum III : Detection prospects of the multipole moments
通常使用多极矩来量化双谱的红移空间各向异性。在任何调查中测量这些多极的可能性取决于统计波动的水平。我们提出了一种计算星系巡天双谱多极子测量中统计涨落的形式。我们考虑规范的{ \it欧几里得}像星系调查和提出两个数量：的信噪比（SNR）量化的多极的可检测性，和秩相关量化的相关性之间的测量误差的任何两个多极。基于SNR值，我们发现{ \it Euclid}可以潜在地测量由傅立叶空间中的三个{ \bf k}向量形成的各种三角形形状上的双谱多极子直到$\ell=4$。通常，SNR对于线性三角形是最大的。SNR值也取决于观测的尺度和红移。虽然$\ell \leq 2$多极子可以用${\rm SNR}>5$测量，甚至在线性/准线性（$k \lesssim 0.1 \,{\rm Mpc}^{-1}$）尺度上，但对于$\ell>2$多极子，我们需要去小尺度或需要增加bin大小。对于大多数多极子对，除了在挤压和拉伸三角形附近的一些三角形形状之外，误差在大部分三角形形状上仅弱相关。这使得可以组合不同多极子的测量以增加有效SNR。
2022-09-07 astro-ph.CO
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
Optimal estimator for the amplitude of the bispectrum from IR sources
我们设计了一个快速和最佳的估计器的双谱的幅度聚类红外（IR）点源。我们展示了如何估计可以占部分天空覆盖和非均匀噪声的情况下。预期的检测意义提出的信号噪声，发现IR双谱将实际上是无法检测到低于220 GHz的普朗克实验，相反，检测可以实现，或以上，220 GHz，特别是如果CMB被删除。我们还展示了如何将此估计与无线电和CMB非高斯估计相结合，以建立联合鲁棒约束。一方面，我们发现，对于类普朗克实验，CMB非高斯估计可以从点源贡献中解耦，除非很少的源被屏蔽。另一方面，我们发现无线电和红外非高斯性的估计是强耦合的，这降低了它们单独的检测意义。
2012-11-16 astro-ph.CO
A fast estimator for the bispectrum and beyond - A practical method for measuring non-Gaussianity in 21-cm maps
在本文中，我们建立了准确性和鲁棒性的快速估计的双谱-“FFT双谱估计”。这里提出的估计器的实现提供了速度和简单的好处，直接采样方法。我们还概括的推导，所以它可以很容易地被应用到任何顺序polyspectrum，如三谱，只有少数的FFT的成本。所有低阶统计量也可以同时计算，只需很少的额外成本。为了测试的估计，我们利用一个非线性密度场，并为一个更强的非高斯测试情况下，我们使用一个玩具模型的再电离在一个给定的红移的电离气泡都是相同的大小和随机分布。我们的测试发现，FFT估计器在很宽的k范围内保持准确，因此对于分析21 cm观测值非常有用。FFT双谱估计器的速度使其适合于采样应用，例如贝叶斯推断。我们描述的算法应该证明有价值的模拟和观测的分析，而我们将其应用于宇宙学领域内，这个估计是有用的，在任何领域，处理非高斯数据。
2017-11-01 astro-ph.CO
The CMB Bispectrum, Trispectrum, non-Gaussianity, and the Cramer-Rao Bound
量化局部模型非高斯性的参数fnl的最小方差估计可以从宇宙微波背景（CMB）双谱（三点函数）和三谱（四点函数）构造。有些人认为，通过比较双谱和三谱的fnl估计值，可以对模型进行一致性检验。但其他人认为，饱和的Cramer-Rao界的双谱估计意味着没有进一步的信息fnl可以从三谱。在这里，我们阐述的性质之间的相关性的双谱和三谱估计的fnl。我们表明，这两个估计成为统计独立的限制大量的CMB像素，因此，三谱估计确实提供额外的信息FNL超出了从双谱。我们解释了这个结论是如何与Cramer-Rao界相一致的。我们对克拉美-拉奥界限的讨论可能对那些在物理学的其他领域中进行费舍尔矩阵参数估计预测或数据分析的人也有意义。
2010-10-01 astro-ph.CO
Towards a fast, model-independent Cosmic Microwave Background bispectrum estimator
对宇宙微波背景（CMB）涨落统计特性的测量使我们能够探索宇宙的早期物理，特别是在暴胀时期。一个特别的兴趣在于检测CMB的非高斯性，因为它可以限制目前提出的模型的通货膨胀和结构形成，或可能指出新的模型。目前的方法来衡量的非高斯的CMB的程度是估计一个单一的参数，这是高度依赖于模型。双谱是一种自然的和广泛研究的工具，用于以与模型无关的方式测量非高斯性。本文提出了一个完整的CMB双谱估计的基础上分解的领域投影补丁。这种方法估计的平均双谱可以快速计算，并且与模型无关。这种方法非常灵活，允许在处理中排除一些面片，或者只考虑球体的特定区域。
2011-06-06 astro-ph.CO
Exploring local fNL estimators based on the binned bispectrum
基于Bucher等人提出的分箱双谱，我们探索了局部非线性耦合参数fNL的不同估计。使用Wilkinson微波各向异性探测器（WMAP）-7年数据的模拟，我们比较了具有χ^2最小化的回归神经网络的性能，并研究了结果对分析中线性项的存在和对掩蔽区域使用修补的依赖性。这两种方法获得了类似的结果，并且对修复的使用是鲁棒的，但是神经网络估计器收敛得更快。我们还研究了简化的χ^2估计器的性能，该估计器假设对角矩阵并减去线性项，这大大减少了计算时间;在这种情况下，发现修复是至关重要的。估计也适用于真实的WMAP-7年的数据，在95%的置信水平的约束-3< fNL <83。
2013-05-03 astro-ph.CO
The binned bispectrum estimator: template-based and non-parametric CMB non-Gaussianity searches
我们描述了用于2013年和2015年欧空局普朗克卫星温度和偏振CMB图的官方分析的分箱双谱估计器的细节。该估计器的定义方面是确定已在谐波空间中合并的映射双谱（3点相关器）。对于映射中的非高斯性的参数确定（所谓的fNL参数），采用该分箱双谱与理论激励模板的内积。然而，作为补充方法，也可以使用可变平滑尺度来平滑分箱的双谱，以便抑制噪声并使相干特征在噪声之上突出。这允许人们以模型独立的方式寻找任何统计上显著的双谱信号。这种方法是有用的特征的双谱形状的银河前景发射，其中的双谱各向异性的理论预测是缺乏的，并检测一个偶然的原始信号，其中的理论模板尚未提出。本文介绍了基于模板和非参数的方法。
2016-06-01 astro-ph.CO
High-resolution CMB bispectrum estimator with flexible modal basis
本研究提出结合KSW与Modal估计器优势的高分辨率CMB双谱估计流水线，优化四面体数值积分方法，基于Planck 2018数据约束高振荡原初非高斯模型未获显著证据，方法可用于未来巡天。
2023-05-24 astro-ph.CO
Bispectrum covariance in the flat-sky limit
为了探测高斯水平以上的宇宙学场，可以使用三点统计，所有这些都与双谱有关。因此，测量CMB各向异性，星系集群，和弱引力透镜一样，必须依赖于一个准确的理论背景下的双谱和它的噪声特性。如果只考虑天空的一小部分，通常需要在平天极限中进行分析。我们的目标是在一个正式的，详细的推导的双谱协方差在平天近似，专注于一个纯粹的二维傅立叶平面的方法。我们定义了一个无偏估计的双谱，它需要在傅立叶空间中的环重叠的平均值，并计算其全协方差。我们的形式主义的结果相比，平天球谐近似的协方差，宇称变换下的行为，和信息内容。我们介绍了几何解释的平均过程中的估计，从而提供了一个直观的理解。与前述工作相反，我们发现傅立叶平面和球谐函数方法的协方差之间的差异的两个因素。我们认为，这种差异可以解释的不同行为方面的奇偶校验。然而，在一个示例性的分析表明，Fisher信息的两种形式主义同意高精度。通过几何解释，我们能够将双谱估计中的归一化与所考虑的三角形配置所包围的区域以及维格纳符号联系起来，这导致了两种方法的协方差的方便近似公式。
2010-02-03 astro-ph.CO astro-ph.IM
An Estimator for statistical anisotropy from the CMB bispectrum
对宇宙微波背景（CMB）的各种数据分析提供了统计各向同性破缺的观测线索。其中一些特征可以在暴胀理论中的原始矢量场的框架内进行研究，暴胀理论通常在功率谱和高阶关联函数中都显示出一定程度的统计各向异性。出于这些意见和最近的理论发展的研究原始矢量场，我们开发的形式主义必要的CMB温度各向异性的三点函数提取统计各向异性信息。我们采用了一个简化的矢量场模型和参数化的曲率波动的双谱的方式，所有的信息统计各向异性编码在一些参数lambda_{LM}（测量各向异性的各向同性的双谱振幅）。对于这样的模板双谱，我们计算lambda_{LM}和预期的信噪比的最佳估计。我们估计，对于f_{NL} ~ 30，像普朗克这样的实验可以对双谱的各向异性振幅与各向同性振幅之比敏感到10%。我们的研究结果是互补的信息来自功率谱分析，特别是相关的那些模型的统计各向异性被抑制在功率谱，但不能忽略的双谱。
2012-01-19 astro-ph.CO
Optimal bispectrum estimator and simulations of the the CMB Lensing-ISW non-Gaussian signal
在本文中，我们提出的工具，以最佳地提取Lensing-Integrated Sachs Wolfe（L-ISW）双谱信号从未来的CMB数据。我们实现了两种不同的方法来模拟非高斯CMB映射与L-ISW信号：基于FLINTS透镜码的非微扰方法和可分离模式扩展方法。我们实现了小松，Spergel和Wandelt（KSW）的Lensing-ISW双谱的最佳估计分析，我们测试它的非高斯模拟的情况下，一个现实的CMB实验设置与不均匀的天空覆盖。我们表明，估计方法的Cramer-Rao界和维纳滤波的L-ISW模拟给$\leq 10%$的估计$f_{NL}^{L-ISW}$略有改善。对于一个现实的CMB实验设置占各向异性噪声和掩蔽的天空，我们表明，估计的线性项是高度相关的立方项，它是必要的，以恢复信号和最佳的误差条。我们还表明，L-ISW双谱，如果不正确占，产生低估的$f_{NL}^{local}$误差棒的$\simeq 4%$。需要对非高斯形状和/或L-ISW模板减法进行联合分析，以便从正在进行的和未来的CMB实验中恢复原始非高斯信号的无偏结果。
2013-03-07 astro-ph.CO
Detecting Bispectral Acoustic Oscillations from Inflation Using a New Flexible Estimator
我们提出了一个新的灵活的估计比较理论模板预测的双谱的CMB各向异性的观测。这种估计，在谐波空间中的分箱的基础上，概括了小松，Spergel，和Wandelt的最佳估计，允许一个可调的加权方案，用于掩盖可能的前景和其他污染物，并检测特别值得注意的功能，在双谱。该估计器的效用说明通过演示如何声振荡的双谱和其他细节的双谱形状可以检测到在未来的普朗克数据提供的fNL是足够大的。详细描述了声振荡和衰变尾的特征和统计权。
2010-04-30 astro-ph.CO
CMB B-mode non-Gaussianity: optimal bispectrum estimator and Fisher forecasts
即将到来的宇宙微波背景（CMB）数据可以用来探索谐波3点函数，涉及的CMB偏振信号的B模式分量。我们专注于描述B模场与CMB温度各向异性（T）和/或E模偏振（即，和）的非高斯相关的双谱<TTB><EEB><TEB>。这种双谱探测违反张量一致性关系：宇宙学关联函数的模型独立行为，涉及一个大波长张量模式（引力波）。观测到的张量一致性关系的破坏将排除大量的暴胀模型。我们描述了一个泛化的小松-Spergel-Wandelt（KSW）的双谱估计，允许统计推断这种类型的原始非高斯与CMB温度和偏振各向异性的数据。广义估计与现有的KSW估计共享其统计特性，并保留了有利的数值尺度与角分辨率。在本文中，我们推导出估计量，并提出了一组Fisher预测。我们展示了预测如何与各种实验参数（例如，下限和上限角带限制）进行缩放，例如，即将到来的地面西蒙斯天文台实验和拟议的LiteBIRD卫星实验。我们评论可能的污染物，由于次级宇宙学和天体物理学的来源。
2019-11-26 astro-ph.CO
The CMB Bispectrum
我们使用一个可分离的模式扩展估计与WMAP数据估计的双谱的所有主要家庭的非高斯模型。我们回顾了晚时间模式扩展估计方法，它可以应用于任何不可分离的原始和CMB双谱模型，我们演示了如何使用该方法来重建CMB双谱从观测地图。我们扩展了以前的一般估计使用本地地图模拟验证。我们应用估计的coadded WMAP 5年的数据，重建WMAP双谱使用$l<500$多极和$n=31$正交三维本征模。我们约束所有流行的近尺度不变的模型，确保理论双谱是很好地描述了一个收敛的模式扩展。来自局部模型$ \fnl=54.4\pm 29.4$和等边模型$\fnl=143.5\pm 151.2$（$\Fnl = 25.1\pm 26.4$）的约束与先前发表的结果一致。(Here，我们使用归一化到局部情况的非线性参数$\Fnl$，以允许不同模型之间更直接的比较。）值得注意的新的限制，从我们的方法包括那些为常数模型$\Fnl = 35.1 \pm 27.4 $，扁平模型$\Fnl = 35.4\pm 29.2$，和暖膨胀$\Fnl = 10.3\pm 27.2$。我们调查的特征模型，调查范围广泛的参数范围内的规模和阶段，我们没有发现显着的证据，非高斯模型调查。我们提出了一个总积分双谱的度量$\barFnl$，并发现测量值与CMB各向异性服从高斯统计的零假设是一致的。我们认为，这种一般的双谱调查与WMAP数据代表了最好…
2012-11-06 astro-ph.CO
KSZ tomography and the bispectrum
已经提出了几个统计测量kSZ效应相结合的小规模CMB与星系调查。我们回顾了五个这样的统计量，并表明它们在数学上都等价于$\langle ggT \rangle$型的最优双谱估计。重新解释这些kSZ统计作为双谱估计的特殊情况，使许多方面透明，例如最佳加权估计，或纳入光度红移误差。我们分析了双谱的信息含量，并表明有两个观测值：小尺度星系电子功率谱$P_{ge}(k_S)$，和大尺度星系速度功率谱$P_{gv}(k)$。kSZ的宇宙学约束能力来自于它对大尺度波动的敏感性，在这种情况下，它的有效噪声水平可以比星系巡天要好得多。
2018-10-31 astro-ph.CO
Gridded and direct Epoch of Reionisation bispectrum estimates using the Murchison Widefield Array
我们采用两种方法来估计21厘米双谱内的再电离时代（EoR）的Murchison宽场阵列（MWA）项目的数据。使用与第二阶段紧凑型阵列采集的数据允许直接双谱估计上的多个冗余间隔的三角形的天线瓦片，以及估计的基础上的数据网格的$uv$平面。将直接和网格化双谱估计器应用于2016年和2017年观测季节的21小时高波段（167 - 197 MHz; $z$ = 6.2 - 7.5）数据。点源前景的双谱偏差和方差的解析预测。我们比较了这些方法的输出，前景的信号贡献，以及未来的前景测量的双谱与冗余和非冗余阵列。我们发现，一些三角形配置产生的双谱估计是一致的，与预期的噪声水平后10小时，而等边配置是强烈的前景为主。可以仔细选择三角形配置以减少阻碍功率谱估计器的前景偏差，并且对于某些波模式，21 cm双谱可以在比21 cm功率谱更短的时间内可访问，其中检测在数百小时内。
2019-05-17 astro-ph.CO astro-ph.IM
On the optimality of the spherical Mexican hat wavelet estimator for the primordial non-Gaussianity
研究了在各向异性的宇宙微波背景（CMB）中，球面墨西哥帽小波（SMHW）作为局域型原始非高斯性的检测器。为此，我们定义了基于小波系数映射和原始映射的三阶统计量。我们发现这些统计的非线性耦合参数fnl和这种类型的非高斯双谱的依赖。我们比较这些统计分析值与非高斯模拟得到的结果，一个理想的全天空CMB实验无噪声。我们研究了这种方法检测FNL的能力，即。e.该参数的方差，并将其与从同一实验的主双谱获得的方差进行比较。最后，我们应用我们的小波估计WMAP类地图与不完整的天空和非均匀噪声，并与最佳双谱估计。结果表明，小波三次统计量作为这类原始非高斯性的最佳检测器与双谱一样有效。
2010-11-07 astro-ph.CO
Brisk estimator for the angular multipoles of the redshift space bispectrum
Department of Physics, Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校物理系）
提出基于FFT的快速估计器计算红移空间双谱角向多极矩Bℓ^m，复杂度O(Ng^4)，通过模拟非高斯场验证了16个非零多极（ℓ≤6, m≤6）与解析预测一致。
2026-06-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Quantifying the Redshift Space Distortion of the Bispectrum II: Induced Non-Gaussianity at Second Order Perturbation
利用多极矩$\bar{B}^m_{\ell}(k_1,μ,t)$对包含丰富宇宙学信息的红移空间双谱$B^s(\mathbf{k_1},\mathbf{k_2},\mathbf{k_3})$的各向异性进行了完全量化，其中$k_1$、最大边长和$(μ,t)$分别量化了三角形$(\mathbf{k_1},\mathbf{k_2},\mathbf{k_3})$的大小和形状.我们提出了所有的多极子，预计是非零（$\ell \le 8, m \le 6$）在二阶微扰理论的解析表达式。多极子也依赖于$β_1,b_1$和$γ_2$，它们分别量化线性红移畸变参数、线性偏差和二次偏差。考虑到所有可能形状的三角形，我们分析了保持$k_1=0.2 \, {\rm Mpc}^{-1}, β_1=1, b_1=1$和$γ_2=0$固定的所有多极子的形状依赖性。对于等边三角形，处处为正的$\bar{B}^0_0$是最小的。$\bar{B}_0^0$向线性三角形增加，并且对于接近压缩极限的线性三角形最大。$\bar{B}^0_{2}$和$\bar{B}^0_4$均类似于$\bar{B}^0_0$，但四极$\bar{B}^0_2$在显著的形状范围内超过$\bar{B}^0_0$。其他多极子，其中许多成为负的，具有小于$\bar{B}^0_0$的幅度。在大多数情况下，最大值或最小值，或两者，发生非常接近的压缩极限。如…
2020-09-30 astro-ph.CO
Near optimal bispectrum estimators for large-scale structure
大尺度结构的成簇通过密度扰动的功率谱提供了重要的宇宙学信息。可以从高阶统计量（如双谱）中获得额外的信息，特别是为了打破线性晕偏$b_1$和波动幅度$σ_8$之间的简并性。我们提出了新的简单的，计算成本低的双谱统计，接近最佳的特定应用，如偏差确定。对应于勒让德分解的非线性晕偏差和引力耦合在第二阶，这些统计给出了交叉频谱的密度与三个二次字段：平方密度，潮汐项，和移位项。对于晕和星系的前两个有相关的非线性偏置项$b_2$和$b_{s^2}$，分别，而位移项没有速度偏差的情况下（有效的$k \rightarrow 0$限制）。因此，线性偏差$b_1$最好由移位互谱确定，而一旦$b_1$已知，平方密度和潮汐互谱主要收紧对$b_2$和$b_{s^2}$的约束。由于互谱的形式来自最优最大似然估计，它们包含了关于偏差参数的全部双谱信息。微扰分析预测的期望值和协方差同意大尺度上的模拟，$k\lesssim 0.09h/\mathrm{Mpc}$在$z=0.55$与高斯$R=20h^{-1}\mathrm{Mpc}$平滑，物质-物质-物质，物质-晕组合。对于晕-晕-晕互谱，模型还需要包括对泊松随机性的校正。
2015-03-06 astro-ph.CO
An optimal estimator for resonance bispectra in the CMB
我们提出了一个（最佳）估计的CMB双谱包含crumically间隔振荡。有巨大的理论兴趣，这样的双谱，他们预测的模型，包括轴子单值模型的通货膨胀和初始状态修改过多。由于多极子双谱的离散分辨率，双谱中分辨的数学振荡的数量是有限的。我们推导出一个简单的关系，解决振荡的最大数量和频率。我们研究了几种分解原始双谱的方法，并得出结论，动量之和的一维展开$\sum k_i = k_t$是最有效和灵活的方法。我们在多极空间中的准确结果进行比较的扩展和$ω_{\rm eff}=100$表明，$\mathcal{O}(10^3)$模式是足够的准确重建。我们计算预期的$σ_{f_{\rm NL}}$，并发现在有效场论（EFT）的整体信号噪声尺度为$S/N\propto ω^{3/2}$。仅使用温度数据，我们找到由EFT设置的频域的$S/N\sim\mathcal{O}(1-10^2)$。
2014-12-10 astro-ph.CO
Spherical bispectrum expansion and quadratic estimators
本文提出球面双谱的正交模式展开，构建对前景免疫的CMB透镜二次估计量，区分放大率与剪切信息，并实现高效数值评估。
2024-07-22 astro-ph.CO
A cross-bispectrum estimator for CMB-HI intensity mapping correlations
针对HI强度映射前景减除损失长波模式导致与CMB透镜交叉关联降低的问题，提出交叉双谱估计量，结合观测数据预测可实现亚百分比级宇宙学参数约束，性能对标下一代星系红移巡天。
2025-10-29 astro-ph.CO
A Novel Bispectrum Estimator of the Kinematic Sunyaev-Zel'dovich Effect using Projected Fields
Cornell University（康奈尔大学）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）
本研究提出温度-温度-密度形式的新型分箱双谱估计器提取晚期kSZ效应，无需单独红移，预测SO和CMB-S4与WISE星系样本关联时SNR达100-200，可约束中微子质量总和，为宇宙学研究提供新手段。
2025-07-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Acoustic signatures in the Cosmic Microwave Background bispectrum from primordial magnetic fields
利用全辐射传递函数，数值计算了补偿磁标量密度模所产生的CMB角双谱。我们发现，对于弦激发的原生磁场，其特征在于指数$n_B=-2.9$和平均场振幅$B_{\lam}=9{\rm nG}$，角双谱是由两个原生磁形状。第一个磁形状看起来类似于一个从本地型原始曲率扰动，所以无论是振幅和配置文件的小松-Spergel估计（减少双谱）播种这种形状是几乎相同的主CMB各向异性。然而，对于不同的参数集（$l_1,l_2$），这种“本地型”约化双谱振荡在不同的渐近值在高$l_3$制度，因为洛伦兹力的影响，这是由原始磁场施加在带电重子。此功能不同于标准情况，在标准情况下，所有模式在高$l$限值下渐近接近零。另一方面，第二磁形状仅出现在原始磁场模型中。由于形状的负斜率，由第二形状产生的小松-斯珀格尔估计量的幅度在低$l$状态下发散。在高$l$状态下，该幅度近似等于第一估计器的幅度，但是具有相反的相位。
2010-09-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The shape of the CMB lensing bispectrum
CMB的透镜效应产生了一个显著的双谱，这应该被普朗克卫星在5-sigma水平上检测到，并且可能是局部非高斯性的f_NL估计的不可忽略的偏差来源。我们在几个方向上扩展了目前对透镜双谱的理解：（1）我们对透镜双谱进行了非微扰计算，比以前的一阶计算精度提高了约10%;（2）我们演示了如何将透镜双谱的信号方差结合到其幅度的估计中，为以前的Monte-Carlo结果提供了一个很好的分析解释;（3）我们发现在极化中存在一个显著的透镜双谱，这是由于在低多极子下透镜势和E极化之间的一个先前未被注意到的高达30%的相关性。我们使用这种改进的理解的透镜双谱重新评估费舍尔矩阵的预测，无论是普朗克和宇宙方差有限的数据。我们确认，不可忽略的透镜效应引起的局部非高斯性估计偏差应该是鲁棒的可处理的，并且只会在完全忽略透镜效应的预测中将f_NL误差条提高几个百分点（但请注意，透镜效应仍然必须考虑到以获得无偏约束）。我们还表明，透镜双谱本身的检测意义最终限于9西格玛宇宙方差。的工具，我们开发的非微扰计算的透镜双谱是直接相关的其他计算，我们给出了一个明确的结构的一个简单的非微扰二次估计的透镜潜在的，并将其互相关功率谱的双谱。我们的数字代码作为CAMB和LensPix的一部分公开提供。
2011-03-01 astro-ph.CO
Enhancing Bispectrum Estimators for Galaxy Redshift Surveys with Velocities
本文预测了双谱估计器在测光星系红移巡天中约束原初非高斯性的能力，推导了约束随巡天参数变化的标度关系，并提出利用动力学 Sunyaev Zeldovich 层析重建的速度来减轻校准误差影响。
2023-04-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Computing the Small-Scale Galaxy Power Spectrum and Bispectrum in Configuration-Space
我们提出了一类新的估计计算小规模的功率谱和双谱的配置空间通过加权对和三重计数，没有明确使用傅立叶变换。粒子计数截断在$R_0\sim 100h^{-1}\,\mathrm{Mpc}$通过一个连续的窗口函数，这对测量的功率谱多极在小尺度上的影响可以忽略不计。这给出了一个功率谱算法的复杂性$\mathcal{O}(NnR_0^3)$（或$\mathcal{O}(Nn^2R_0^6)$的双谱），测量$N$星系数密度$n$。我们的估计量针对测量几何形状进行了校正，既没有自计数贡献，也没有离散化伪影，使其成为高$k$分析的理想选择。与传统的基于傅立叶变换的方法不同，我们的算法在小尺度上变得更有效（因为可以使用更小的$R_0$），因此我们可以通过将该方法与标准技术相结合来有效地估计跨$k$空间的光谱。我们证明了公用功率谱算法的实用性，将其应用到BOSS DR 12模拟计算高$k$功率谱及其协方差。此外，我们推导出一个理论上的重新缩放高斯协方差矩阵，它结合了调查的几何形状，并发现是在很好的协议，从模拟。计算配置和傅立叶空间统计以同样的方式，使我们能够考虑联合分析，这可以把更强的宇宙学参数的界限，为此，我们还讨论了两点关联函数和小尺度功率谱之间的互协方差。
2019-12-27 astro-ph.CO astro-ph.IM
Fast Projected Bispectra: the filter-square approach
针对大尺度结构三阶统计研究中双谱估计复杂、协方差难算的问题，提出滤波平方双谱估计量，可复用功率谱测量基础设施实现快速计算，且能高精度估计双谱协方差。
2025-01-16 astro-ph.CO
General CMB bispectrum analysis using wavelets and separable modes
在本文中，我们结合分波（“模态”）的方法与小波分析的CMB双谱。我们的实现利用这两种方法的优点，以产生强大的，可靠的和有效的估计，可以限制任意原始双谱的幅度。这对于即将进行的调查，如\emph{Planck}，尤其重要。一个关键的优点是计算小波空间中的逆协方差矩阵的计算效率，产生接近最佳的误差条。我们通过将其应用于WMAP 7数据，发现$\fnllocal=38.4\pm 23.6$和$\fnlequil=-119.2\pm123.6$来验证该方法的有效性和鲁棒性。
2013-03-18 astro-ph.CO
Optimal Estimation of the Binned Mask-Free Power Spectrum, Bispectrum, and Trispectrum on the Full Sky: Scalar Edition
本文推导了球面上标量场（如宇宙微波背景温度涨落）的二至四点相关函数的最优无窗估计器，允许任意掩模与修补，并附带Python代码包PolyBin验证其有效性。
2023-06-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Optimal Estimation of the Binned Mask-Free Power Spectrum, Bispectrum, and Trispectrum on the Full Sky: Tensor Edition
本研究将标量场高阶相关子最优估计方法扩展至张量场，推导了含任意波束、掩模等的全天空自旋-2场分箱功率谱、双谱、三谱估计量，在PolyBin中实现并验证其无偏最小方差特性，可用于暴胀、晚期宇宙演化等多类物理研究。
2023-10-03 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Density reconstruction from biased tracers: Testing the equivalence principle through consistency relations
Université de Genève（日内瓦大学）
研究通过不同示踪剂局部交叉功率谱中特定调制识别等效原理违反，提出用二次估计器检验等效原理，应用于类似DESI巡天，纳入适度非线性尺度，其估计器与直接双谱方法有竞争力，能让此类巡天受益。
2026-07-17 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
The ISW-Lensing Bispectrum & Trispectrum
本文研究ISW与引力透镜耦合产生的CMB双谱和三谱，构建最小方差估计量并用于Planck分析及未来实验预测。
2025-06-16 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Fast Estimators for Redshift-Space Clustering
星系巡天观测中的红移空间扭曲发生在径向，打破了统计平移不变性。我们构造径向失真的估计，仅使用快速傅立叶变换（FFT）的overdensity场多极子为一个给定的调查几何形状，计算功率谱的四极和十六极，并概括这样的估计的双谱。使用现实的模拟目录，我们比较的信号噪声的两个估计的功率谱hexadecapole，需要不同数量的FFT和测量的双谱线，四极和hexadecapole。所得到的算法是非常有效的，例如，对于BOSS勘测，对于高达$k=0.3~h/$ Mpc的尺度，$\ell=0,2,4$功率谱需要大约三分钟，并且对于单个核上高达$k=0.2~h/$ Mpc的所有尺度和三角形形状，$\ell=0,2,4$双谱需要大约另外十五分钟。这些估计的速度是必不可少的，因为它使得有可能计算协方差矩阵从大量的实现模拟目录与现实的调查特点，并铺平了道路，改善宇宙学尺度，通货膨胀和星系偏差的重力约束。
2015-07-18 astro-ph.CO
PolyBin3D: A Suite of Optimal and Efficient Power Spectrum and Bispectrum Estimators for Large-Scale Structure
本研究提出了一套名为PolyBin3D的现代估计器，用于从三维聚类数据中高效计算功率谱和双谱，支持GPU加速，并通过最大似然法实现无偏估计，显著提升了对宇宙学数据的分析能力。
2025-07-14 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ex
On approximations of the redshift-space bispectrum and power spectrum multipoles covariance matrix
本文研究星系巡天中功率谱-双谱协方差矩阵的对角近似效应，发现对角近似虽使参数误差棒增大但低估真实误差，并探讨了中间近似方案，对当前及未来巡天分析具有重要意义。
2024-01-11 astro-ph.CO
Skewing the CMB$\times$LSS: a Fast Method for Bispectrum Analysis
即将进行的宇宙微波背景（CMB）透镜测量和层析星系调查预计将在未来几年内为我们提供高精度的数据集，从而为卓有成效的互相关分析铺平道路。在本文中，我们研究的信息内容的加权斜谱，一个接近最佳的估计的角度双谱振幅，作为一种手段，以提取非高斯信息的偏差和宇宙学参数的双谱的星系交叉相关的CMB透镜，同时获得显着的速度。结果表明，对于普朗克卫星和暗能量谱仪（DESI）的组合，斜谱和双谱对偏差和宇宙学参数的约束最多相差$17\%$ .我们进一步比较，发现我们的理论偏态谱和N体模拟估计的偏态谱之间的一致性，其中重要的是要包括微扰理论之外的引力非线性和CMB透镜的后玻恩效应。我们定义了一个算法，将偏态谱估计的数据，并作为一个初步的步骤，我们使用的偏态谱约束偏置参数和散粒噪声的幅度从模拟通过马尔可夫链蒙特卡罗似然分析，发现它可能是可能的线性偏置参数$b_1$，以达到最高水平的估计。
2022-06-16 astro-ph.CO hep-ph
Fast Estimation of Gravitational and Primordial Bispectra in Large Scale Structures
我们提出了一个快速估计的全暗物质的三维粒子分布的双谱依赖于一个可分离的模态展开的双谱的实现。精确双谱估计的计算成本相对于仿真演化是可以忽略的，因此各向同性双谱可以在评估功率谱时用作标准诊断。作为一个应用程序，我们测量的引力和原始暗物质双谱的演化$N$体模拟高斯和非高斯初始条件的本地，等边，正交和扁平的形状。将结果与使用3D可视化，3D形状相关性和累积双谱信噪比的理论模型进行比较，所有这些都可以非常快速地进行评估。我们测量的双谱由$\mathcal{O}(50)$系数确定，它可以用作非线性区域和非高斯初始条件下的拟合公式。在非线性制度与$k<2h\,\mathrm{Mpc}^{-1}$，我们发现一个很好的相关性之间的测量暗物质双谱和一个简单的模型的基础上的“恒定”双谱加上（非线性）树级引力双谱。在相同的范围内的非高斯模拟，我们发现一个很好的相关性之间的测量额外的双谱和一个恒定的模型加上（非线性）树级原始双谱。我们证明了非高斯双谱的常数贡献可以理解为引力双谱中常数模的时移，这是由单晕模型激发的。该额外的非高斯常数贡献的最终振幅与原始双谱中的常数模式的初始振幅直接相关。我们还评论了规则网格和玻璃初始条件对双谱的影响。
2012-07-24 astro-ph.CO
Non-Gaussianity in Cosmology: from Inflation to the CMB
暴胀扰动的非高斯性，如双谱（或三点相关器）中所编码的那样，已经成为区分暴胀模型的一个重要的额外方式，超越了功率谱的线性高斯扰动量。这篇论文回顾了我在这些非高斯性的理论和观测方面的工作。在第一部分中描述了一种形式主义，称为长波形式主义，它提供了一种方法来计算多场暴胀中的非高斯性。这种形式主义的各种类别的模型，以及其扩展的应用程序，也被处理。在第二部分中的估计，称为面元双谱估计，它允许从数据的宇宙微波背景辐射（CMB）的非高斯信息的提取。特别是，它是应用于普朗克卫星数据的三个估计值之一，以提供目前对原始非高斯性的最佳约束。各种扩展的估计和所得结果进行了讨论。
2021-07-22 astro-ph.CO
Advancing the matter bispectrum estimation of large-scale structure: fast prescriptions for galaxy mock catalogues
我们研究了快速生成具有给定功率谱和双谱的三维模拟星系星表的各种唯象方案。我们应用快速双谱估计\MODALLSS{}这些模拟星系目录和比较$N$ -体模拟数据分析与晕发现者\texttt{ROCKSTAR}（我们的基准数据）。我们提出了一个组装偏置模型，通过使用联合对数正态高斯概率分布的subhalo占领数和晕浓度的母晕与subhalos。这个处方使我们能够恢复基准功率谱从$N$ -身体模拟在1\%和双谱在4\%内的整个范围内的规模的模拟。在质量阈值$M>2\times10^{14}\,h^{-1} M_\odot$以上的所有母晕中再增加一个额外的星系，在$K/3<1.1\,h\,\text{Mpc}^{-1}$范围内获得了优于1%的功率谱和双谱拟合，其中$K=k_1+k_2+k_3$。这种统计模型应适用于快速暗物质代码，允许快速生成的模拟目录，同时再现从$N$体模拟获得的晕功率谱和双谱。我们还研究了使用Halo Occupation Distribution（HOD）的替代方案，该方案仅依赖于Halo质量，但这些方案在$k,K/3 \approx 0.2\,h\,\text{Mpc}^{-1}$上的功率谱（2\%）和双谱（>4\%）都有缺陷，后者的标度较差。通过修改标准的四参数HOD模型来匹配功率谱的努力导致双谱的过度提升（具有10%的过量）。我们还描述了改变光环轮廓对功率谱和双谱…
2019-09-07 astro-ph.CO
Matter bispectrum of large-scale structure: Three-dimensional comparison between theoretical models and numerical simulations
我们研究了大尺度结构的物质双谱通过比较不同的扰动和唯象模型与测量从$N$体模拟获得的模态双谱估计。使用形状和振幅放大器，我们直接比较模拟数据与理论模型在整个三维域的双谱，不同的红移和尺度。我们回顾和研究了文献中预测单圈双谱的主要微扰方法：标准微扰理论，有效场论，显式拉格朗日和重整化微扰理论，并计算了后者也在两个循环的一些三角形配置。我们发现，有效场论（EFT）成功地将有效性的范围最远地扩展到轻度非线性政权，虽然在代价的自由额外的参数需要校准的模拟。对于更多的唯象晕模型，我们确认，尽管它的有效性在深度非线性政权，它有赤字的权力在中间尺度上，这是在较高的红移，这个问题得到改善，但没有解决，由组合晕微扰模型。我们从模拟中发现，在这个过渡区有一个强大的压缩双谱分量，这是显着低估的晕模型在早期的红移。因此，我们提出了一个现象学的方法来减轻这种赤字，我们发展成一个简单的现象学的“三形状”基准模型的基础上，我们已经从研究晕模型获得的三个基本形状。当在模拟上校准时，这个三形状基准模型准确地描述了所有尺度上的双谱和考虑的红移，提供了一个原型双谱HALOFIT类方法，可用于描述和测试参数依赖性。
2016-04-25 astro-ph.CO
Advancing the matter bispectrum estimation of large-scale structure: a comparison of dark matter codes
即将到来的星系巡天，如LSST和Euclid，所提供的宇宙学信息将很快超过CMB。高阶关联函数，如双谱，将是实现这一潜力不可或缺的。这些数据的解释面临着许多挑战，因为物质的引力坍缩是一个复杂的非线性过程，通常由计算昂贵的N体模拟来建模。使用快速暗物质代码（如2LPT或粒子网格）的建议的替代品主要评估其能力，以重现聚类统计链接到的物质功率谱。这些代码的准确性可以通过查看高阶统计量进行更详细的测试，在本文中，我们将提出一种有效的和最佳的方法（MODAL-LSS）来重建任何3D密度场的全双谱。我们在红移$z=0.5$上对一些快暗物质代码和Gadget进行了定量比较。这将作为一个重要的诊断工具，暗物质/晕模拟目录，并奠定了现实的高精度分析与星系双谱的基础。特别是，我们表明，快速码的双谱中的小规模功率的缺乏，可以改善一个简单的“提升”技术的功率谱。我们还研究了MODAL-LSS双谱估计的协方差，证明了与简单的高斯外推相比，非高斯误差的平稳性。这对于从双谱中提取信息并因此进行参数估计具有重要的影响。最后，我们的模拟双谱与理论模型进行定量比较，讨论了创建模拟目录准确的双谱所需的初始参数。
2019-02-05 astro-ph.CO
Cosmic String Power Spectrum, Bispectrum and Trispectrum
我们使用宇宙弦的后重组引力效应的解析计算来估计由此产生的CMB功率谱，双谱和三谱。我们特别强调多极制度有关即将到来的CMB实验，特别是普朗克卫星。这些计算使用平天近似，通过积分从上次散射到现在的弦贡献来推广以前的工作，找到多极l > 50对散射子的主要贡献。我们发现了一个良好的字符串双谱（没有分歧），这是很容易区分的膨胀双谱具有显着的声学峰值的形状。我们估计表征双谱的非线性参数约为f_NL \sim -20（给定来自CMB功率谱的当前弦约束）。我们还应用这些不平等的时间相关器的方法来计算parrallelogram配置的三谱，再次有效的相关的WMAP和普朗克在很大范围内的角尺度，以及在非常小的角尺度。我们发现，不像双谱是抑制对称性的考虑，宇宙弦的三谱是大的。我们目前对三谱参数的估计是τ_NL \sim 10 ^5，这可能是对弦模型最强的约束之一，因为三谱的估计已经被开发出来了。
2009-11-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The CIB-lensing bispectrum: impact on primordial non-Gaussianity and detectability for the Planck mission
在谐波空间中，我们刻画了对宇宙微波背景（CMB）三点函数有贡献的宇宙红外背景（CIB）透镜双谱。我们表明，CIB透镜双谱具有相当大的强度，它可以检测到具有很高的意义，在普朗克高频地图。我们还提出了污染的预测不同形状的原始非高斯$f_{nl}$参数产生的CIB透镜双谱和河外点源双谱在普朗克高分辨率CMB各向异性地图。局部、等边和正交形状被考虑用于“原始”单频（即，不应用任何组分分离技术）和前景简化的普朗克温度图。CIB透镜相关性似乎主要影响双谱的正交形状-对于143和217 GHz频带，Δ $f_{nl}$分别为-21和-88-而点源主要影响等边形状，在100、143和217 GHz处，Δ $f_{nl}$ = 160、54和60。然而，结果表明，当考虑前景简化图时，这些污染物不会对普朗克$f_{nl}$估计值产生任何相关偏差：使用SEVEM进行组分分离，我们得到由于CIB透镜效应导致的Δ $f_{nl}$ = 10.5，由于点源导致的Δ $f_{nl}$ = 30.4，对应于普朗克2013 $f_{nl}$不确定度的0.30σ和0.45σ。事实上，成分分离技术能够部分地清除河外源污染，并且对于所有形状都减小了偏差。我们进一步开发了基于小松，Spergel & Wandelt（2005）形式主义的单频和多频估计器，可用于有效检测此信号。
2015-04-16 astro-ph.CO
General modal estimation for cross-bispectra
我们描述了一个快速，最佳的估计测量角双谱之间的两个相关的弱非高斯字段（$Y$和$Z$）从观测数据集，基于一个可分离的模态双谱展开。我们的方法适用于（1）任何形状的输入理论双谱模板（可因式分解或不可因式分解），（2）偶数和奇数$\ell_1 + \ell_2 + \ell_3$多极域，以及（3）振幅（$f_{\rm NL})$双谱估计和全双谱重建，考虑（$YYY$、$ZZZ$、$YYZ$和$ZZY$）形状的联合估计，或者独立估计自双谱（$YYY$或$ZZZ$）和交叉双谱（$YYZ$或$ZZY$）;因此，它具有相当高的通用性。本文所述方法已得到实施，并用于对$Planck$卫星的温度和极化宇宙微波背景图进行正式分析。
2019-06-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Quantifying concordance of correlated cosmological data sets
我们开发相关的宇宙学数据集之间的协议和不一致的估计。当计算张力和过度确认的显著性时，这些解释了数据相关性，同时保持统计学上的最优。我们讨论并彻底描述了不同的方法，评论在实际应用中具有最佳行为的方法。我们补充计算其统计分布的高斯模型与一个估计，充分考虑到非高斯。为了说明我们的技术的使用，我们将这些估计的超新星测量的距离红移的关系，绝对校准的本地距离阶梯。我们讨论的最佳估计量套件发现估计量之间的结果非常一致，并且在高于$1\%$概率阈值的数据集中没有发现显著的内部不一致性。这表明了本地测定的哈勃常数的距离红移关系的功能的鲁棒性。
2019-12-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Rapid Separable Analysis of Higher Order Correlators in Large Scale Structure
本文提出了一种有效的分离方法来估计和重建观测（或模拟）大尺度结构数据的双谱和三谱。这是从一般的CMB（多）光谱方法，利用文献中的双谱和三谱可以表示为一个可分离的模式扩展，迅速收敛（与$n_\textrm{max}={\cal{O}}(30)$条款）的事实。通过有效的网格分辨率$l_\textrm{max}$（粒子数/网格点$N=l_\textrm{max}^3$），我们提出了一种只需要${\cal O}(n_\textrm{max} \times l_\textrm{max}^3)$操作的双谱估计器，以及相应的直接双谱重建方法。这种方法被扩展到三谱揭示一个估计，它只需要${\cal O}(n_\textrm{max}^{4/3} \times l_\textrm{max}^3)$操作。在这种方法中，计算三谱的复杂性现在涉及到原始的分解和正交化过程中，每个模型只需要执行一次。然而，对于非对角三谱，这些过程几乎没有额外的困难，并且可以在${\cal O}(l_\textrm{max}^4)$操作中执行。还讨论了如何将该方法应用于quadspectrum。一个有效的算法生成任意的非高斯初始条件使用N体代码使用这种可分离的方法。这个处方允许生产的非高斯的初始条件为任意bispectra和trispectrum。参数估计，特别是在非线性政权，所涉及的关键问题的简要概述。
2011-08-18 astro-ph.CO hep-th
The bispectra of galactic CMB foregrounds and their impact on primordial non-Gaussianity estimation
我们使用合并的双谱估计器来确定尘埃，自由，同步加速器和AME星系前景的双谱，使用指挥官组件分离方法从普朗克2015年的数据产生的地图。我们发现，所有这些峰值在压缩配置，允许潜在的混乱，特别是当地的原始形状。应用一个额外的功能，实现了分箱双谱估计代码，然后我们使用这些银河双谱作为模板，在$f_\mathrm{NL}$分析其他地图。经过测试和验证的方法和代码与模拟，我们表明，我们检测到的尘埃在原始的143 GHz的地图与预期的幅度（其他星系前景太弱，在143 GHz的检测），并没有银河系的残留物中检测到清洁的CMB地图。我们还研究了模板上的掩模的效果和联合灰尘原始$f_\mathrm{NL}$分析上的装箱的选择的效果。
2018-10-03 astro-ph.CO
Wide-angle and relativistic effects in Fourier-space clustering statistics
本文提出快速计算星系功率谱与双谱广角修正及相对论线性演化的微扰方法，量化其对 fNL 的污染，并给出双谱偶极估计量。
2023-04-26 astro-ph.CO
Reanalyzing DESI DR1: 1. $Λ$CDM Constraints from the Power Spectrum and Bispectrum
Département de Physique Théorique and Center for Astroparticle Physics, Université de Genève（日内瓦大学理论物理系与天体粒子物理中心）；Center for Theoretical Physics – a Leinweber Institute, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院莱因韦伯研究所理论物理中心）；Simons Society of Fellows, Simons Foundation（西蒙斯基金会西蒙斯学者协会）；Center for Theoretical Physics, Columbia University（哥伦比亚大学理论物理中心）；Leinweber Institute for Theoretical Physics at Stanford（斯坦福大学莱因韦伯理论物理研究所）
该研究利用DESI DR1数据重新分析了ΛCDM模型，通过功率谱和双谱的全形状分析，改进了宇宙学参数的约束。
2026-01-14 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
