Design of the full-sky scanning strategy and systematic effect control in a cosmic microwave background probe
针对CMB原初B模探测，优化含HWP任务的扫描策略，并利用SBM框架在自旋空间分解消除系统效应，以精确测定张量-标量比r。
2025-03-27 astro-ph.CO astro-ph.IM
Instrumental systematics biases in CMB lensing reconstruction: a simulation-based assessment
宇宙微波背景（CMB）的弱引力透镜效应是研究宇宙结构、组成和演化的重要工具。即将进行的CMB实验，如西蒙斯天文台（SO），将提供高分辨率和低噪声的CMB测量。我们考虑了仪器系统学对相应的高精度透镜重建功率谱测量的影响。我们模拟CMB的温度和偏振映射的SO样仪器和潜在的扫描策略，并探讨系统有关的光束不对称性和偏移，bother-pointing，偏振角，增益漂移，增益校准和电串扰。我们的分析表明，我们模拟的系统学引起的大多数偏差低于$\sim 0.6σ$的检测水平。我们讨论了潜在的缓解技术，以进一步减少更重要的系统学的影响，并为未来的透镜相关的系统学分析铺平道路。
2021-05-19 astro-ph.CO
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
Modeling optical systematics for the Taurus CMB experiment
本文通过模拟Taurus球载CMB偏振实验的多种光学系统误差，评估其对大尺度E模偏振和再电离光深τ约束的影响，发现多数半波片相关误差可被有效抑制，但需进一步表征波束以控制远旁瓣拾取。
2024-10-02 astro-ph.CO astro-ph.IM
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
Impact of Instrumental Systematics on the CMB Bispectrum
从温度和极化各向异性两个方面研究了仪器系统学对利用宇宙微波背景（CMB）双谱估计原初非高斯性的影响。对于温度系统学，我们考虑增益起伏和光束畸变。对于偏振，我们考虑与已知仪器系统学相关的影响：校准，像素旋转，差分增益，指向和仪器光束的椭圆率。我们认为这些影响在下一个领先的顺序，我们称之为非线性系统的影响。我们发现，如果仪器的响应是线性正比于接收到的CMB强度，那么只有原始CMB双谱的形状，如果有任何，将被扭曲。我们表明，仪器的非线性响应可以在一般情况下导致虚假的非高斯特性的CMB温度和偏振各向异性，即使原始CMB是完全高斯。我们确定的线性和非线性系统学参数的水平，它们不会导致我们的能力，以约束原始的非高斯振幅f_{nl}显着退化。我们发现，非线性系统学比线性系统学在提取原始非高斯性方面可能更令人担忧。特别是因为当前和不久的将来的CMB探头针对CMB功率谱测量进行了优化，而CMB功率谱测量对非线性仪器响应并不特别敏感。我们发现，如果仪器非线性不受专门校准的控制，在相应的非线性出现在CMB偶极测量中之前，有效的局域非高斯性可以达到f_{nl} ~ O（10）。高阶多极子对仪器的非线性更不敏感。
2010-10-10 astro-ph.CO
QUBIC, a bolometric interferometer to measure the B modes of the CMB
测量CMB偏振波动的B模式将对暴胀提供非常强的约束。这种衡量的主要挑战是如何处理系统性影响。在这方面，使用成像仪和干涉仪进行的CMB观测具有互补性，但系统性非常不同。干涉测量提供了对天空信号的傅里叶变换的直接访问。在测辐射热干涉测量中，天空通过几百个喇叭产生的干涉图案被成像在测辐射热计阵列上。需要几个这样的模块来实现所需的灵敏度。我们将描述QUBIC，它是美国和欧洲MBI和BRAIN合作的合并。QUBIC是一种偏振测热干涉仪，将于2011-2012年部署。
2009-10-02 astro-ph.CO astro-ph.IM
Systematic effect induced by misalignment in a Reflective Polarization Modulator for CMB, and application to the LiteBIRD case
Univ. La Sapienza（罗马第一大学）；INFN Sezione di Roma（罗马国家核物理研究所）；Univ. di Tor Vergata（罗马第二大学）；University of Milano Bicocca（米兰比可卡大学）
LiteBIRD任务研究反射偏振调制器中因对齐偏差导致的系统效应，发现其污染主要模拟引力透镜B模，通过限制楔角以确保任务精度。
2026-02-04 astro-ph.CO astro-ph.IM
Optimal scan strategies for future CMB satellite experiments
在宇宙微波背景（CMB）中，B模偏振功率谱比CMB温度功率谱要弱4个数量级。因此，必须仔细控制和/或去除将温度波动耦合到B模式偏振的任何仪器缺陷。我们调查的作用，扫描策略可以在减轻某些常见的系统平均系统误差了许多交叉角。我们提出了近似的解析形式的恢复的B模式功率谱的误差，将导致从差分增益，差分指向和差分椭圆的情况下，两个检测器对被用于在偏振实验。我们使用这些分析预测搜索常见的卫星扫描策略的参数空间，以确定那些功能的扫描策略，最有影响的减轻系统的影响。作为一个例子，我们继续确定一个扫描策略适合CMB卫星提出的欧空局M5电话。考虑到燃料需求、数据速率和望远镜对地球的相对方位等实际因素。在选择了扫描策略之后，我们继续研究扫描策略的适用性。
2016-04-08 astro-ph.CO astro-ph.IM
A new map-making algorithm for CMB polarisation experiments
由于宇宙微波背景（CMB）的温度功率谱至少比B模式偏振功率谱大四个数量级，因此必须仔细控制和/或消除将温度与偏振耦合的任何仪器缺陷。在这里，我们提出了两个新的地图制作算法，可以创建偏振图是干净的温度偏振泄漏系统由于差分增益和指向之间的检测器对。在使用半波片的情况下，我们表明，由于微分椭圆率的自旋2系统也可以使用我们的算法删除。该算法不需要事先知道的缺陷或温度天空，以消除温度泄漏。相反，他们直接从时序数据（TOD）一步计算系统和偏振图。第一种算法被设计为与具有针对每个地图像素的良好交叉角度范围的扫描策略一起工作，第二种算法用于具有有限交叉角度范围的扫描策略。第一算法还可用于识别具有特定自旋的系统误差是否存在于TOD中。我们展示了使用这两种算法和识别系统的能力与模拟的TOD与现实的扫描策略和仪器噪声。
2015-07-21 astro-ph.CO astro-ph.IM
Simulating instrumental systematics of Cosmic Microwave Background experiments with s4cmb
宇宙微波背景（CMB）各向异性的观测是物理宇宙学的重要探索之一。这种信号的微弱性质推动了越来越复杂和敏感的实验的建设，用数千个偏振敏感探测器在多个频率下观察天空。鉴于这种实验的高度敏感性，仪器的系统效应可能成为充分科学利用其数据的限制因素。在本文中，我们提出了s4cmb（CMB系统学），一个Python软件包，旨在模拟原始数据流在时域的现代CMB实验的基础上测辐射热技术，并注入这些现实的仪器系统学的影响。该软件包的目的是帮助评估由于仪器系统对实际数据的影响而造成的污染，指导未来仪器的设计，以及增加开发准确的数据分析方法所需的模拟数据集的真实性。
2021-04-23 astro-ph.CO astro-ph.IM
Impact of Instrumental Systematic Contamination on the Lensing Mass Reconstruction using the CMB Polarization
本文研究了仪器系统学对由宇宙微波背景（CMB）温度和偏振观测的弱透镜效应重建偏转角功率谱的影响。我们考虑七种类型的影响，这是与已知的仪器系统学：校准，旋转，指向，自旋翻转，磁泄漏，偶极泄漏和四极泄漏。这些效应可以用11个畸变场来表征。这些系统效应中的每一个都可以模仿有效的投影物质功率谱，从而污染透镜重建。为了证明这些仪器系统学的效果，我们考虑两种类型的实验，一种是具有9.6 uK-arcmin偏振的探测器噪声水平和8.0 '的FWHM，典型的即将到来的地面和基于气球的CMB实验，以及具有2.0 uK-arcmin偏振的探测器噪声水平和4.0'的FWHM的CMBPol-like仪器，典型的未来空间的CMB实验。对于每一个系统，我们考虑各种选择的连贯性规模。在所有11个系统参数中，旋转和磁泄漏提出了最严格的要求，而四极泄漏，指向误差和校准是最不苛刻的。从透镜提取的要求是约1-2个数量级的严格比测量的原始B-模式与暴胀的能量标度为1.0*10^{16} GeV的要求。另一方面，透镜重构对某些系统参数的要求与探测暴胀尺度E_i = 3.0*10^{16} GeV的原始B模的要求相当，甚至更为严格。
2009-01-05 astro-ph.CO
Using CMB lensing to constrain the multiplicative bias of cosmic shear
弱引力透镜是宇宙学研究的重要课题之一。目前正在进行旨在测量宇宙中物质分布的宇宙切变调查（泛星计划），或计划在未来十年进行（DES、LSST、EUCLID、WFIRST）。这些调查成功的关键是系统分类的控制。在这项工作中，提出了一种新的方法来约束这样一个家庭的系统学，被称为乘法偏见。这种方法利用了星系巡天中的弱透镜测量值与高分辨率CMB实验中获得的测量值之间的互相关性。这种互相关被证明有能力打破物质功率谱的归一化和宇宙剪切的乘性偏差之间的简并性，并能够将后者限制在百分之几。
2011-10-24 astro-ph.CO astro-ph.IM
An exact result concerning the $1/f$ noise contribution to the large-angle error in CMB temperature and polarization maps
我们提出了一个精确的表达式的$1/f$的CMB温度和偏振图的扫描模式是各向同性的调查中的噪声的贡献。偏振的结果同样适用于有和没有旋转半波片的测量。一个有代表性的范围内的调查参数进行了探讨，并讨论了未来调查的设计和优化的影响。这些结果是最直接适用于空间为基础的调查，这提供了相当大的自由选择的扫描模式上的天球。我们讨论了这里开发的方法来分析过去的实验的适用性，并提出了一些有关未来实验设计的结论。这里开发的技术不要求过量低频噪声具有精确的$1/f$形状，并且容易推广到检测器噪声功率谱的其他函数形式。在弱各向异性扫描模式的情况下，本文的方法可以用来寻找一个预条件子，以便用共轭梯度法有效地求解制图方程。
2016-02-29 astro-ph.CO astro-ph.IM
Impact of half-wave plate systematics on the measurement of cosmic birefringence from CMB polarization
宇宙微波背景（CMB）的偏振可以探测新的宇称违反物理，如宇宙双折射（CB），这需要对仪器系统学的精细控制。半波片（HWP）的非理想性代表了用作偏振调制器时的系统性来源。我们研究了它们对CMB角功率谱的影响，这是部分退化与CB和偏振角的失调。我们使用全天空波束卷积模拟包括HWP生成模拟无噪声的时间顺序数据，通过一个bin平均映射器处理它们，并计算功率谱，包括$TB$和$EB$相关。我们还推导出精确模拟所观察到的光谱的解析公式。对于我们选择的HWP参数，HWP引起的角度为几度，这可能被误解为CB。需要准确了解HWP，以缓解这一问题。我们的模拟和分析公式将是有用的HWP校准的准确性推导出的要求。
2023-03-21 astro-ph.CO
Detailed study of HWP non-idealities and their impact on future measurements of CMB polarization anisotropies from space
我们研究了一类特定的仪器系统学的传播，以重建宇宙微波背景（CMB）的B模功率谱。我们专注于非理想的半波片（HWP），偏振调制器，这是由未来的CMB实验，如A相卫星任务LiteBIRD部署。我们研究了非理想的HWP属性，如透射率，相移，和交叉偏振的影响。为此，我们开发了一个简单但独立的端到端仿真管道，适用于LiteBIRD。我们分析了HWP属性的测量频率分布（用于管道的制图阶段）和实际分布（用于天空扫描步骤）之间可能不匹配的影响。我们模拟了单频、仅CMB观测，以强调非理想性对BB功率谱的影响。我们还考虑了多频率观测，以解释HWP特性的频率依赖性和前景发射的贡献。相对于没有系统效应的理想情况，我们根据张量-标量比$r$的偏倚$Δr$量化了系统效应。我们通过要求$Δr < 10^{-5}$（$r$上预期LiteBIRD灵敏度的1%）推导出HWP特性测量的准确度要求。我们的分析介绍了在这项工作中采用的数学形式主义的详细介绍，包括使用的琼斯和穆勒矩阵表示。
2022-01-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
Partial CMB maps: bias removal and optimal binning of the angular power spectrum
我们提出了一种半解析方法来研究系统的影响和统计不确定性的计算角功率谱时，使用不完整的球面地图。计算出的功率谱尤其会损失角频率分辨率，可表示为δ_l ~ π/γ_max，其中γ_max是部分球面映射的有效最大范围。我们提出了一个校正算法，以减少系统的影响，估计C_l，从部分地图投影球谐Ylm（1，m）的基础上获得。我们已经推导出接近最佳的频带和加权函数在l-空间的功率谱计算使用小地图，和一个校正算法的部分掩盖球面地图，包含信息的角度相关的所有尺度。
2010-10-04 astro-ph.CO astro-ph.IM
CMB Data Analysis in the example of the POLARBEAR experiment and the LiteBIRD experiment
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
本论文以POLARBEAR和LiteBIRD实验为例，介绍CMB数据分析，包括利用POLARBEAR数据测量亚度尺度B模式，以及针对LiteBIRD实验开发解析模型和硬件缓解策略以处理探测器串扰系统效应。
2026-10-14 astro-ph.CO astro-ph.IM
Controlling systematics in ground-based CMB surveys with partial boresight rotation
未来的CMB实验将需要精细的系统控制，以限制$B$模式偏振功率谱。需要仔细研究的一类系统学是工具系统学。这种系统的潜在影响是最容易理解的，考虑分析管道对差分的基础上。在这种情况下，一对中的两个检测器之间的任何差分增益、指向或光束椭圆率都可能导致强度泄漏到$B$模式光谱中，由于总强度信号的幅度比$B$模式信号大得多，因此需要将其控制到高精度。抑制这种系统性的一种众所周知的方式是通过仔细设计扫描策略，特别是利用任何能力来使仪器围绕其指向（bobbin）方向旋转。在这里，我们表明，这种部分bodies旋转角度的具体选择与冗余扫描策略中存在的组合是一个强大的方法，用于抑制系统的影响。这种缓解可以在地图制作之前的分析中执行，并且与其他方法（例如，解投影或滤波）相比，不会导致信号损失。我们明确展示了我们的方法与时间有序的数据模拟相关的下一代地基CMB实验，使用深，宽扫描策略，适合在智利的实验。这些仿真显示了由差分增益和差分指向系统引起的伪$B$模式信号的多个数量级的减少。
2020-05-04 astro-ph.CO
Combining Systematic Effects in CMB Polarization Experiments through map-based simulations: application to LiteBIRD's HWP non-idealities and detectors non-linearity
Dipartimento di Fisica, Univ. La Sapienza（罗马大学物理系）；INFN Sezione di Roma（罗马国家核物理研究所）；Université Grenoble Alpes, CNRS, LPSC-IN2P3（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU, WPI), UTIAS, The University of Tokyo（东京大学宇宙物质前沿研究中心）；International School for Advanced Studies (SISSA)（国际高等研究院）；INFN Sezione di Trieste（的里雅斯特国家核物理研究所）；Dipartimento di Fisica, Univ. of Milano-Bicocca（米兰比可卡大学物理系）
该研究针对LiteBIRD卫星任务，开发基于图的形式体系分析探测器非线性与HWP非理想性耦合效应，得出相关联合要求以支撑CMB偏振实验的仪器设计与校准。
2026-09-02 astro-ph.CO astro-ph.IM
Probing gravity with a joint analysis of galaxy and CMB lensing and SDSS spectroscopy
我们目前的测量$E_G$，从大尺度结构的重力探测器，使用BOSS LOWZ和CMASS光谱样品，从SDSS（星系透镜）和普朗克（CMB透镜）的透镜测量。使用SDSS透镜和BOSS LOWZ样本，我们测量了$\langle{E_G}\rangle=0.40^{+0.05}_{-0.04}$（统计）、$\pm 0.026$（系统），与普朗克$Λ$ CDM模型的预测值$E_G=0.46$一致。使用CMB透镜，我们测量了LOWZ的$\langle{E_G}\rangle=0.46^{+0.08}_{-0.09}$（统计学上与星系透镜和普朗克预测一致）和CMASS样本的$\langle{E_G}\rangle=0.39^{+0.05}_{-0.05}$（统计学上与普朗克预测的$E_G=0.40$一致）。我们还研究了$E_G$的红移演化通过分裂的LOWZ样本为两个样本的基础上的红移，与模型预测的结果是一致的。我们估计上述$\langle{E_G}\rangle$数的系统不确定性为$\sim 6$ %（当使用星系-星系透镜）或$\sim 3$ %（当使用CMB透镜），次显性引用的统计误差。这些系统误差预算分别由星系-星系透镜效应的观测系统学和理论模型的不确定性决定。我们不估计星系-宇宙微波背景辐射透镜互相关的观测系统性。
2018-11-14 astro-ph.CO
Systematic effects on lensing reconstruction from a patchwork of CMB polarization maps
本研究探讨了CMB偏振拼图透镜分析中的系统性误差容忍度，发现可在大于子块尺度准确重建透镜势且delensing效率未严重退化。
2024-08-15 astro-ph.CO
Can CMB Lensing Help Cosmic Shear Surveys?
是的，我会的即将到来的星系切变巡天有可能大大提高我们对暗能量和中微子质量的理解，如果透镜系统可以得到充分的控制。弱透镜剪切、星系红移巡天的星系数计数和CMB透镜会聚之间的互相关可以用来校准透镜巡天中最具挑战性的系统学之一的剪切乘性偏差。这些互相关可以显着降低乘性偏差的不确定性的有害影响。
2013-11-11 astro-ph.CO
Fast Pixel Space Convolution for CMB Surveys with Asymmetric Beams and Complex Scan Strategies: FEBeCoP
精确测量宇宙微波背景（CMB）温度和偏振各向异性的角功率谱可以严格约束许多宇宙学模型和参数。然而，只有在考虑到所有主要系统效应的情况下，才能在实践中实现准确的测量。束流的不对称性，加上扫描策略，是一个主要的来源，系统误差在扫描CMB实验，如普朗克，我们目前感兴趣的焦点。我们设想蒙特卡罗方法，严格研究和占系统的影响梁在CMB分析。为了实现这一目标，我们已经开发了一种快速的像素空间卷积方法，可以模拟由扫描仪器观察到的天空地图，考虑到真实的光束形状和扫描策略。其实质是使用我们为普朗克任务开发的计算机代码“像素空间快速有效光束卷积”（FEBeCoP）来预先计算“有效光束”。该代码计算有效波束给出了普朗克仪器的焦平面波束特性和实际卫星指向的完整历史，并使用有效波束对天空信号进行非常快速的卷积。在本文中，我们描述的算法和计算方案，已实施。我们还概述了有效束在普朗克数据精确分析、表征宇宙微波背景各向异性以及检测和测量点源特性中的一些应用。
2010-12-22 astro-ph.CO gr-qc
Measuring galaxy cluster masses with CMB lensing using a Maximum Likelihood estimator: Statistical and systematic error budgets for future experiments
我们发展了一个极大似然估计（MLE），通过引力透镜对宇宙微波背景（CMB）的温度和偏振各向异性的影响来测量星系团的质量。我们表明，在低噪声水平的温度下，这种最佳估计优于标准的二次估计的一个因素。对于偏振，我们表明，斯托克斯Q/U地图可以用来代替传统的E-和B-模式的地图，而不会丢失信息。我们测试和量化的潜在的系统误差的全面列表中恢复的透镜质量的偏差。使用现实的模拟，我们研究集群质量的不确定性，从CMB集群透镜作为实验的光束大小和噪声水平的函数。我们预测，对于SPT-3G，AdvACT和Simons Array实验，10，000个集群的集群质量不确定性将为3 - 6%，对于CMB-S4实验，样本包含100，000个集群，不确定性将小于1%。来自CMB偏振的质量约束对实验光束大小和图噪声水平非常敏感：对于光束大小或噪声水平的三个因子的减小，透镜化信噪比提高了大约两个因子。
2017-08-17 astro-ph.CO
Observing the polarized cosmic microwave background from the Earth: scanning strategy and polarimeters test for the LSPE/STRIP instrument
在CMB偏振模式中检测大角度尺度上的B模偏振各向异性是现代观测宇宙学的主要挑战之一，因为它将为我们提供支持暴胀范式的重要证据，并将揭示非常早期宇宙的物理学。多频观测需要从我们银河系辐射过程产生的漫射偏振前景中分离出非常微弱的CMB信号。“大尺度偏振探测器”（LSPE）是一项旨在限制张量模和标量模振幅之间的比率并研究银河系偏振发射的实验。LSPE由两个仪器组成：SWIPE，一个在140，210和240 GHz下运行的平流层气球，将在2021年的极夜期间在北半球飞行两周，以及STRIP，一个地面望远镜，将于2021年初开始从特内里费岛的“Observatorio del Teide”获取数据，以43 GHz和95 GHz观测天空。在我的论文中，我展示了2017年9月至2018年7月在米兰比可卡大学对STRIP探测器进行的单元级测试活动的结果，并介绍了我开发的代码和我为研究STRIP扫描策略而进行的模拟。在单元级测试中，对68台偏振计进行了800多次测试，以选择在中心频率、带宽、噪声温度、白噪声水平、斜率和拐点频率方面性能最好的55台偏振计。STRIP扫描策略的基础是以恒定仰角围绕方位轴旋转望远镜，以便重叠SWIPE覆盖范围，保持1°每天空像素1.6 μK（平均）的灵敏度。为了校准和研究的目的，将定期观察各个来源。
2020-09-03 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
An iterative CMB lensing estimator minimizing instrumental noise bias
针对CMB实验噪声各向异性导致透镜势重建偏差的问题，提出基于MAP重建的迭代CMB透镜估计器，通过依赖独立噪声分割间的相关性最小化自相关偏差，在信噪比损失微乎其微的情况下实现对噪声错误建模的免疫，为下一代CMB调查提供无偏且近乎最优的透镜重建。
2025-10-31 astro-ph.CO
Consequences of constant elevation scans for instrumental systematics in Cosmic Microwave Background Experiments
仪器系统学需要被控制到高精度为即将到来的宇宙微波背景（CMB）实验。这些系统学造成的污染程度往往与扫描策略有关，卫星实验的扫描策略可以显着减轻这些系统学。然而，没有进行详细的地面实验研究。在这里，我们表明，在恒定高程扫描（CES）的假设下，扫描策略，以减轻这些系统的能力是非常有限的，无论扫描策略的详细结构。我们计算典型的值和地图的数量耦合扫描的系统，并显示这些数量如何随观察海拔的选择而变化。这些值和地图可用于计算和预测不同仪器系统的量级，而不需要详细的扫描策略模拟。作为一个参考点，我们表明，包括即使是一个单一的bohydrin旋转角度显着改善天空旋转单独减轻这些系统。用于评估交联的标准度量与本工作中研究的参数之一相关，因此我们工作的必然结果是交联将受到相同的CES限制，因此，如果使用CES，无论详细的调度选择如何，即将进行的CMB调查都将必然具有交联不良的区域。我们的研究结果也是相关的非CMB调查，执行恒定的海拔扫描，并可能有扫描耦合系统，如强度映射调查。
2021-09-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
Estimating SI violation in CMB due to non-circular beam and complex scan in minutes
在宇宙微波背景（CMB）实验中，仪器光束的圆对称性不可避免的轻微偏离会导致可测量的统计各向同性（SI）破坏。如果没有适当地考虑，则该寄生信号可以使数据中的其他SI违反信号（如果有的话）的提取复杂化。然而，通过精确的数值模拟来估计这种效应是计算密集且耗时的。一个广义的分析形式主义不仅提供了一个快速的方法来估计这个信号，但也给出了一个详细的理解连接的领先的光束各向异性组件的SI违反可测量的BipoSH特性。在本文中，我们提供了一个近似的通用分析方法来估计由于非圆（NC）光束和任意扫描策略，双极球谐（BipoSH）光谱的SI破坏。我们的分析方法可以预测几乎所有的功能介绍了数控光束在一个复杂的扫描，从而减少了需要大量的数值模拟价值数万CPU小时到分钟长的计算。作为一个说明性的例子，我们使用WMAP波束和扫描策略来证明我们的方法的简单性，可用性和效率。我们测试我们所有的分析结果对精确的数值模拟。
2015-11-11 astro-ph.CO astro-ph.IM
From few to many maps: A fast map-level emulator for extreme augmentation of CMB systematics datasets
提出基于散射协方差的快速生成模型，仅需极少训练样本即可数个数量级地扩增CMB系统误差模拟数据集，有效重现关键统计量并降低协方差噪声，有望转变宇宙学模拟范式。
2025-06-23 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.data-an
CMB Polarization Systematics Due to Beam Asymmetry: Impact on Cosmological Birefringence
标准宇宙学模型被假定为尊重宇称对称性。在这种假设下，CMB的温度各向异性和“梯度”状偏振的互相关，与“卷曲”状偏振相同地消失在整个天空。然而，扩展的标准模型，允许光标量场或轴子耦合到电磁场，或耦合到黎曼重力场强度，以及其他修改的场论，可能会导致旋转的宇宙学尺度上的CMB偏振平面，并表现为非零TB和EB互相关。最近，宇称违反的程度（反映在偏振旋转）的限制使用的数据从BOOMERANG，WMAP和QUAD。预测已经作出了不久的将来的实验（如普朗克），以进一步限制宇称和洛伦兹违反条款的基本相互作用的性质。在这里，我们考虑一个现实世界的影响引起的一类望远镜光束系统，可以模仿偏振平面的旋转或以其他方式诱导非零TB和EB相关。特别是，采用的观点，即未来实验的主要目标将是通货膨胀的B模式信号，我们假设即将到来的普朗克和POLARBEAR实验的光束系统学朝着这个目标进行了优化，并探讨了光束系统学的允许水平对偏振旋转测量的精度的影响。
2009-05-07 astro-ph.CO
Simulations of systematic effects arising from cosmic rays in the LiteBIRD space telescope, and effects on the measurements of CMB $B$-modes
宇宙射线产生的系统效应已被证明对使用高灵敏度辐射热计的空间望远镜构成重大威胁。LiteBird太空任务旨在以前所未有的灵敏度测量极化的宇宙微波背景，但其在太空中的位置也会使其容易受到宇宙射线的影响。我们提出了一个端到端的模拟器，用于评估宇宙射线对LiteBIRD空间任务的影响的预期规模，我们在低频望远镜的166 GHz频段上的探测器子集上演示。模拟器将L2处的预期质子通量与LFT焦平面的热响应及其超导探测器的热响应的模型相耦合，产生时间排序的数据，这些数据被投影到模拟的天空图和随后的角功率谱中。
2021-06-30 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
Systematic Effects in Interferometric Observations of the CMB Polarization
对极化宇宙微波背景（CMB）信号的原始$B$模谱的探测可以提供暴胀的探测。然而，观测这样微弱的信号需要很好地控制系统误差。干涉测量被证明是克服这种挑战的一种有前途的方法。在本文中，我们提出了一个完整的模拟管道的干涉观测CMB偏振，包括系统误差。我们采用两种不同的方法来获得模拟观测产生的模拟数据的功率谱：最大似然法和吉布斯抽样的方法。我们表明，这两种方法的结果是一致的，以及，在一个因素的6，与分析估计。几类系统误差被认为是：仪器误差，包括天线增益和天线耦合误差，和波束误差，包括天线指向误差，波束交叉极化和波束形状（和大小）的错误。为了在10%的容差水平内恢复张量与标量比$r$，这确保实验足够灵敏以在多极范围$28 < \ell < 384$中的$r=0.01$处检测$B$ -信号，我们发现，对于类Qubic实验，高斯分布的系统误差必须以天线增益的$|g_{rms}| = 0.1$、天线耦合的$|ε_{rms}| = 5 \times 10^{-4}$、指向的$δ_{rms} \approx 0.7^\circ$、用于波束形状的$ζ_{rms} \approx 0.7^\circ$和用于波束交叉偏振的$μ_{rms} = 5 \times 10^{-4}$。
2013-02-26 astro-ph.CO
Systematic effects in polarizing Fourier transform spectrometers for cosmic microwave background observations
探测到宇宙微波背景（CMB）的原始B模偏振信号将为暴胀提供证据。然而，越来越清楚的是，检测这样一个微弱的信号需要一个仪器，既有宽的频率覆盖范围，以拒绝前景和良好的控制仪器系统的影响。使用偏振傅里叶变换光谱仪（FTS）进行CMB观测符合这两个要求。在这项工作中，我们提出了偏振傅里叶变换光谱仪中的仪器系统效应的分析，使用原始通货膨胀探测器（PIXIE）作为一个工作的例子。我们解析解决固有的FTS发射光学元件，未对准的光学元件，采样和相位误差，和自旋同步效应的最重要的系统效应-并证明，校正后的残留系统误差条款将全部在子nK水平，远低于预测的100 nK B模式信号。
2015-10-27 astro-ph.CO astro-ph.IM
Spin characterisation of systematics in CMB surveys -- a comprehensive formalism
CMB的$B$模式偏振信号--原始的引力波特征和由透镜产生的信号--受到系统效应的许多污染。特别令人关注的是导致不同"自旋“的信号混合的系统学，特别是从大得多的自旋0强度信号到自旋2偏振信号的泄漏。我们提出了一个一般的形式主义，它可以适用于任意的焦平面设置，其特征在于信号的自旋。我们提供了一般表达式来描述如何自旋耦合信号的探测器观察到的表现在地图上的水平，在谐波域，并在功率谱，专注于极化谱-即将到来的CMB调查的感兴趣的信号。我们证明了在功率谱中的系统和固有天空信号之间存在先前未识别的交叉项，在某些情况下，这可能是污染的主要来源。形式主义并不局限于强度偏振泄漏，但提供了一个完整的说明，包括偏振混合的所有泄漏，并适用于全面和部分（掩蔽）的天空调查，从而涵盖空间为基础的，气球和地面为基础的实验。使用一对差分设置，我们证明了形式主义，使用它来完全消除差分增益和指向系统的影响，将强度泄漏和偏振混合。我们验证我们的结果与全时有序的数据模拟。最后，我们在附录中表明，扩展简单的装箱地图制作，包括额外的自旋信息是能够删除自旋耦合系统在地图制作过程中。
2021-02-22 astro-ph.CO
Multi-dimensional optimisation of the scanning strategy for the LiteBIRD space mission
针对LiteBIRD任务测量CMB原初B模式信号微弱且易受系统效应干扰的问题，研究了扫描策略参数对在轨校准和系统效应抑制的影响，并开发了快速航天器扫描模拟器Falcons以确定最优扫描策略。
2024-11-15 astro-ph.CO astro-ph.IM
Polarization rotation through differential transmission in refractive CMB telescopes identified using a hybrid physical optics method
University of Iceland（冰岛大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）
本研究通过混合物理光学方法发现折射CMB望远镜中因抗反射涂层差分传输导致的偏振旋转问题，并揭示其对偏振测量的影响。
2026-01-07 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.optics
Testing CMB polarization data using position angles
我们考虑一种新的零测试污染，它可以应用于CMB偏振数据，涉及分析的偏振位置角的统计。具体来说，我们将集中使用测量的位置角的直方图来说明这个想法。这样的测试已被用来确定系统的NVSS点源目录的振幅远低于噪音水平。我们探讨了CMB映射中偏振角的统计特性。如果偏振角在像素之间不相关，则误差遵循简单的$\sqrt{N_{pix}}$定律。然而，对于CMB图，情况通常不是这样，因为这些具有相关性，这导致方差的增加，因为独立像素的有效数量减少。然后，我们说明了如何某些类别的系统误差可以导致在这些直方图中非常明显的模式，因此，这些错误可能会被识别使用这种方法。我们讨论了如何将这一想法应用于现实环境中，并对WMAP 7数据进行了初步分析，发现Q和W波段数据中存在系统误差的证据，与Q和U中的恒定偏移一致。
2014-08-17 astro-ph.CO
Probing Gravitational Lensing of the CMB with SDSS-IV Quasars
研究了普朗克CMB透镜会聚图与斯隆数字巡天（SDSS）IV观测到的eBOSS类星体在红移范围$0.9 < z < 2.2$内的过密度之间的互相关。在$5.4 σ$意义下，我们探测到了CMB透镜会聚类星体互功率谱。交叉功率谱提供了一个类星体聚类偏差的测量，预计是特别强大的系统效应。类星体样品的红移分布有一个中值红移$z \approx 1.55$和一个约为$1.51$的有效红移。类星体样本的最佳拟合偏差是$b_q = 2.43 \pm 0.45$，对应于主晕质量$\log_{10}\left( \frac{M}{h^{-1} M_\odot} \right) = 12.54^{+0.25}_{-0.36}$。这与先前关于类星体具有类似红移范围和选择的文献大致一致。由于我们对偏差的约束来自类星体和CMB透镜之间的互相关，我们预计它对可能污染类星体自相关性的各种可能的系统效应具有鲁棒性。我们检查了一些系统的影响，从CMB透镜和类星体的过密度，并发现所有的系统是一致的$2 σ$内的零。目前，这些数据对偏差的可能尺度依赖性并不敏感，但我们预计，随着类星体数量的增加（在未来的调查中，如DESI），很可能会对偏差的尺度依赖性产生强有力的约束。
2019-02-21 astro-ph.CO
Calibration Measurements of the BICEP3 and BICEP Array CMB Polarimeters from 2017 to 2024
本研究详细介绍了BICEP3和BICEP Array CMB偏振计在2017至2024年间的波束校准测量，包括主波束、偏振响应和旁瓣测绘，以控制仪器系统误差并指导未来接收器设计。
2024-09-24 astro-ph.CO astro-ph.IM
Effect of noncircularity of experimental beam on CMB parameter estimation
宇宙微波背景（CMB）各向异性的测量是精确宇宙学研究的重要内容，它提供了对宇宙学模型和参数的严格约束。然而，只有考虑到所有主要的系统效应，精确度才有意义。CMB实验中的非圆形光束不仅可以通过修改给定多极子处的测量，而且还可以通过确定性偏置矩阵在不同多极子之间引入耦合，从而导致角功率谱中的大的系统偏差。在这里，我们添加了一个机制，通过参数估计代码SCoPE的普朗克似然码模拟一个完整的偏置矩阵的效果。研究表明，如果采用非圆光束测量角功率谱，采用圆高斯光束假设或只考虑偏置矩阵的对角部分会导致参数估计的巨大误差。我们证明，至少对于椭圆高斯光束，使用标量光束窗口函数通过蒙特卡罗模拟从基准光谱开始，例如在普朗克分析中实施，导致EM只有百分之几的最佳拟合参数的西格玛偏差。然而，我们注意到一些参数的后验分布存在更显著的差异，这反过来会导致错误的误差线。通过增加迭代再分析步骤，可以减少这些差异，使得误差条在几个百分比内匹配，其中将使用第一步骤中估计的最佳拟合光谱来重新计算波束窗口函数。
2015-01-09 astro-ph.CO astro-ph.IM
Cosmology from weak lensing, galaxy clustering, CMB lensing and tSZ: II. Optimizing Roman survey design for CMB cross-correlation science
本文研究Roman HLWAS与CMB实验的协同，发现宽巡天设计即使系统误差更大，仍显著优于参考巡天，暗能量FoM提升约2倍，并提出双层巡天方案以降低系统误差风险。
2024-11-06 astro-ph.CO
QuickPol: Fast calculation of effective beam matrices for CMB polarization
目前和计划中的宇宙微波背景（CMB）偏振各向异性观测，随着探测器数量的不断增加，已经达到了一个潜在的精度，需要非常严格的控制系统的影响。虽然这些系统中的一些可以在工具的设计中减少，但其他系统必须建模，并希望在事后进行解释或纠正。我们提出了QuickPol，一个快速和准确的计算的全部有效的光束传递函数和温度的偏振泄漏在功率谱水平，引起的光束缺陷和检测器的光学和电子响应之间的失配。所有的观察细节，如精确的扫描策略，不完善的偏振测量，并标记的样本占。我们的结果验证了普朗克高频仪器（HFI）的模拟。我们展示了如何管道可用于传播仪器的不确定性，最终的科学产品，并可应用于旋转半波片的实验。
2016-11-04 astro-ph.CO
CMB Polarization Systematics, Cosmological Birefringence and the Gravitational Waves Background
宇宙微波背景实验必须对它们的偏振参考系进行非常精确的校准，以避免对宇宙学参数产生偏差。特别是，错误或不准确的校准可能会模拟引力波背景的存在，或来自宇宙学双折射的信号，这是几种非标准的电动力学对称破缺理论的特征现象，如果光子的偏振方向允许\textit{in vacuo}旋转。值得注意的是，一些作者声称BOOMERanG 2003（B2K）公布的CMB偏振功率谱可能暗示宇宙学双折射。然而，这样的分析没有考虑到BOOMERanG焦平面的校准不确定性。我们开发了一种形式主义，包括这种效果，并将其应用到BOOMERANG数据集，找到一个宇宙学旋转角$α=-4.3^\circ\pm4.1^\circ$。我们还调查了未来的空间实验的预期性能，发现一个整体的错误校准大于$1^\circ$的普朗克和$0.2\circ$的EPIC，如果不适当地考虑，将产生偏差的宇宙学参数的约束，并可能误导建议存在的GW背景。
2009-05-19 astro-ph.CO
Reconstruction of the CMB lensing for Planck
我们准备现实生活中的宇宙微波背景（CMB）透镜提取与即将到来的普朗克卫星数据，通过研究两个系统的影响有关的前景污染：前景残差的影响后，组件分离的透镜CMB地图，并删除一个大的污染区域的天空。我们首先使用广义形态成分分析（GMCA）的方法来执行一个简化的框架内，允许高统计蒙特卡罗研究的组件分离。对于第二个系统，我们在温度图上应用一个逼真的遮罩，然后使用最近的修复技术在球体上恢复它们。我们调查的CMB透镜重建所得到的地图使用二次估计在平坦的天空极限和全球。我们发现，GMCA方法的前景残差不会显著改变透镜信号，即使在点源残差存在的情况下，也不会用修复方法校正掩模。
2009-11-12 astro-ph.CO
Forecasts of effects of beam systematics and deprojection on the third-generation ground-based cosmic microwave background experiment
针对第三代地面 CMB 实验的光束失配泄漏，研究用时间排序模拟数据验证去投影，并结合 NILC/cILC 前景清除，证明残余系统误差不影响 TEB、透镜重建和张量—标量比估计。
2025-01-17 astro-ph.CO
Framework for analysis of next generation, polarised CMB data sets in the presence of galactic foregrounds and systematic effects
达到足够的灵敏度来检测原始B模式需要现代CMB偏振实验依赖于新技术，这对于部署具有宽频率覆盖范围的数千个检测器阵列并长时间操作它们是必要的。实验设计的复杂性增加必然会引入新的仪器和系统效应，这可能会影响新仪器的性能。在这项工作中，我们扩展了标准的数据分析管道，包括一个（参数）模型的工具效应直接在数据模型。然后，我们在分析中对它们进行校正，考虑到最终结果中的额外不确定性。我们将这些技术嵌入到一个通用的，端到端的形式主义中，用于估计仪器和前景模型对原始B模式信号幅度的约束的影响。我们专注于参数成分分离方法，我们推广到允许同时估计仪器和前景参数。我们证明了框架，通过研究引起的影响消色差半波片（HWP），这导致了一个依赖于频率的变化的仪器偏振角，和实验带通，定义观测频带。我们假设一个典型的阶段-3 CMB极化实验，并表明，从原始数据中恢复的地图收集在每个频带将无可争议的Q和U斯托克斯参数的线性混合物。然后，我们推导出一个新的广义数据模型，适合这种情况下，并扩展组件分离的方法来解释it. We发现，一些仪器参数，特别是那些描述的HWP可以成功地约束数据本身，而不需要外部信息，而其他人，如带通，需要知道良好的精度提前。
2020-09-16 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
Rethinking CMB foregrounds: systematic extension of foreground parameterizations
未来对宇宙微波背景（CMB）各向异性和能谱的高灵敏度测量将受到我们对前景的理解和建模的限制。不仅需要收集和组合更多的信息，而且还必须探索与灵敏度的巨大改进相称的前景建模的新方法。在这里，我们研究了空间平均对典型前景成分的光谱形状的不可避免的影响，引入了一种矩方法，它自然地扩展了必须通过测量或理论模型约束来确定的前景参数列表。前景被认为是沿着视线和整个天空的单个发射体积元素的叠加，然后通过仪器光束观察。光束和视线平均值是不可避免的。我们的方法不是假设物理参数分布的特定模型，而是识别每个前景分量的自然新光谱形状，其可以用于提取参数矩（例如，均值、离差、交叉项等）。该方法被示出为叠加的幂律，自由的光谱，灰体和修改的黑体光谱，但可以应用于更复杂的基本光谱能量分布。在这里，我们专注于强度信号，但该方法可以扩展到偏振发射的情况下。平均过程自动产生尺度相关的频谱形状，矩量法可用于在功率谱估计中跨尺度传播所需的信息。该方法不仅限于应用于CMB前景，但也可能是有用的星系团的X射线发射的建模。
2017-08-26 astro-ph.CO
A needlet ILC analysis of WMAP 7-year data: estimation of CMB temperature map and power spectrum
对WMAP的7年温度图进行了重新分析，提取了减少天体物理前景和噪声污染的CMB图和CMB功率谱。所使用的方法是基于WMAP数据和前景模板的线性组合，实现对针状框架上的观察的分解。我们得到了一个干净的CMB地图与低污染的前景和噪音，以及一个新的估计的CMB温度功率谱。后者基本上与WMAP合作发布的功率谱兼容，尽管在大尺度上它稍微但系统地较低。这一差异的确切来源尚不清楚。
2011-06-27 astro-ph.CO
Joint resonant CMB power spectrum and bispectrum estimation
我们开发了必要的工具，以评估共振功能的CMB关联函数的统计意义，结合功率谱和双谱测量。这种重要性通常通过运行大量模拟来获得高斯情况下特征幅度的概率密度函数（PDF）来解决。虽然这些模拟对于功率谱是易于处理的，但是对于双谱，它们需要大量的计算资源。我们表明，通过假设PDF是由一个多变量高斯的协方差是由Fisher矩阵的正弦和余弦项，我们可以有效地产生光谱，统计上接近那些来自完整的模拟。通过从该PDF中绘制大量的功率谱和双谱，我们可以快速确定CMB中候选签名的统计显著性，同时考虑单频和多频估计。我们发现，对于共振模型，宇宙学和前景参数对估计的振幅影响不大，这可以大大简化分析。更精确的似然处理然后可以仅应用于候选签名。我们还讨论了模态扩展方法的功率谱，旨在快速扫描通过大家庭的振荡模型。
2015-12-02 astro-ph.CO
Cosmological constraints on the neutrino mass including systematic uncertainties
当结合宇宙学和振荡的结果来约束中微子扇区时，经常会提出系统不确定性传播的问题。我们解决这个问题的上下文中的中微子质量（$Σm_ν$）与最近的宇宙学数据的总和上界的推导。这项工作是在${\mathrm{Λ{CDM}}}$模型扩展到$Σm_ν$，我们主张使用三个质量简并中微子。我们专注于与CMB数据分析中的前景建模相关的系统不确定性的研究，以及再电离光学深度的现有知识的影响。这是通过使用从普朗克数据构建的不同可能性来完成的。对$Σm_ν$的限制是由各种数据组合得出的，包括最新的重子声学振荡（BAO）和Ia型超新星（SN）的结果。我们还讨论了当前CMB数据的引力透镜扭曲幅度高于预期的${\mathrm{Λ{CDM}}}$模型中的偏好的影响，并添加普朗克CMB透镜。然后，我们推导出一个强大的上限：$Σm_ν< 0.17\hbox{ eV at }95\% \hbox{CL}$，包括0.01 eV的前景系统。我们还讨论了中微子的质量再分配，并表明，今天的数据不允许一个解开正常从倒置的层次。对其他宇宙学参数的影响也报道，中微子质量再分配的不同假设，和不同的高，低多极CMB的可能性。
2017-08-11 astro-ph.CO
CMB Shadows: The Effect of Interstellar Extinction on Cosmic Microwave Background Polarization and Temperature Anisotropy
我们评估的宇宙微波背景（CMB）和前景组件之间的组件分离的准确性的下降所造成的忽视的吸收的CMB的宇宙微波背景的银河系星际物质。由于尘埃成分，由CMB阴影引起的温度各向异性的幅度约为1 uK。该值与即将进行的CMB实验中探测非高斯性研究所需的噪声水平相当。此外，由尘埃引起的CMB阴影所引起的偏振幅度与原始引力波所留下的CMB B模式偏振的RMS值相当或更大。我们表明，应用单幂律模型作为观测到的多频数据的尘埃光谱引入系统误差，这是可比的或大于所需的噪声水平即将CMB B模式偏振实验。从亚毫米波段数据中推导出尘埃发射的本征谱，将系统误差降低到所需的噪声水平以下。然而，这种方法要求粉尘温度测量的精度优于百分之几。我们的结论是，在未来的CMB任务中，必须考虑由于灰尘的CMB阴影，以实现其目标灵敏度。我们的结果对于探测张量标量比为r=10^{-3}的原始CMB B模偏振具有重要意义。
2020-05-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Robustness of Neural Networks for CMB Polarization Foreground Removal
Instituto de Tecnologías en Detección y Astropartículas (CNEA, CONICET, UNSAM)（探测技术与天体粒子研究所）；Harvard University（哈佛大学）
研究通过训练不同复杂度的CNN模型，探讨其在去除银河极化背景时的泛化能力，发现复杂模型能减少偏差并提高精度，而简单模型可能引入系统误差。
2026-10-20 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
