Sky-averaged 21-cm signal extraction using multiple antennas with an SVD framework: the REACH case
本文提出基于SVD模式分解并联合多天线、多时间切片数据拟合的方法，以减少前景与21厘米信号模式重叠，在REACH实验中显著降低信号提取偏差与不确定度。
2023-04-06 astro-ph.CO
Predictions for the sky-averaged depth of the 21cm absorption signal at high redshift in cosmologies with and without non-baryonic cold dark matter
Case Western Reserve University（凯斯西储大学）
研究预测高红移宇宙中无非重子冷暗物质时21厘米吸收信号比有暗物质时大约2倍，提示可能需要扩展引力理论替代暗物质解释。
2018-08-07 astro-ph.CO hep-ph
Nearly Full-Sky Low-Multipole Cosmic Microwave Background Temperature Anisotropy: II. Angular Power Spectra and Likelihood
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
基于模板法去除前景的WMAP和Planck数据，测量了低多极（ℓ<30）CMB温度功率谱，仅屏蔽1%像素，发现四极矩偏低（2.2σ）、20≤ℓ≤27处凹陷及整体功率低于ΛCDM预言，并提供了新的似然函数。
2026-07-02 astro-ph.CO
Maximum likelihood map-making with the Laser Interferometer Space Antenna
鉴于引力波探测技术的最新进展，利用激光干涉仪空间天线（LISA）探测和表征引力波背景（GWB）是一种现实的可能性。为了评估LISA卫星网络在天空中重建不同角度尺度和不同方向的各向异性的能力，我们开发了一个基于最优二次估计的地图制作器。所得到的地图是在广泛的频率范围内集成的天空上的GWB强度的极大似然表示。我们测试的算法重建已知的输入地图与不同的输入分布和不同的频率范围。我们发现，在一个最佳的情况下，很好地理解噪声和高频，高信噪比信号，LISA可以探测的最大尺度是$\ell_{\rm max} \lesssim 15$。地图制作器还允许测试LISA噪声的方向依赖性，提供我们可能期望的方向天空灵敏度的洞察力。
2020-06-05 astro-ph.CO
Radio antenna design for sky-averaged 21 cm cosmology experiments: the REACH case
在2018年EDGES实验报告检测到与来自宇宙黎明的21厘米天空平均信号相关的吸收轮廓之后，已经建立了一些实验来验证这一结果。本文讨论了全球21 cm实验的设计过程，特别是宇宙氢分析射电实验（REACH）。本实验将试图通过对仪器进行详细建模和表征，了解并补偿存在的系统误差。详细介绍了用于辅助REACH偶极天线（REACH第一阶段2种天线设计之一）设计过程的定量品质因数和数值建模。该设计过程产生了2.5：1频率带宽的偶极子。该设计的目的是平衡频谱平滑度和低阻抗反射，同时能够描述和理解天线对天空信号的响应，以便在观测和数据分析期间进行至关重要的校准。
2023-01-12 astro-ph.CO astro-ph.IM
Sufficiency of a Gaussian power spectrum likelihood for accurate cosmology from upcoming weak lensing surveys
我们调查是否高斯似然是足够的，以获得准确的参数约束从欧几里德弱透镜，星系聚类和它们的互相关的组合层析功率谱分析。测试其性能对Wishart分布，这是高斯场的假设下的确切的可能性，在整个天空中，我们发现高斯似然返回准确的参数约束。这种准确性对似然分析中所做的选择是鲁棒的，包括基准宇宙学的选择、所包括的尺度范围和随机噪声水平。我们将我们的结果扩展到切割天空的联合切割天空的可能性在其边缘分布和依赖结构的额外的非高斯性评估。我们发现，切割天空的可能性是更多的非高斯比全天空的可能性，但在一个水平不足以引入显着的不准确性到使用高斯的可能性获得的参数约束。我们的结果不应该受到高斯场假设的影响，因为这种近似只在小尺度上变得不准确，这反过来又对应于任何非高斯似然性变得可以忽略不计的极限。然而，我们比较N体弱透镜模拟，并没有发现显着的额外的非高斯的可能性的证据。我们的研究结果表明，高斯似然将是足够的强大的参数约束与功率谱从第四阶段弱透镜调查。
2021-02-19 astro-ph.CO astro-ph.IM stat.AP
Bayesian Data Analysis for Sky-averaged 21-cm Experiments in the Presence of Ionospheric Effects
电离层在低频无线电波上引入了色失真，因此对21厘米宇宙学构成了障碍。在本文中，我们介绍了时变色电离层的影响，模拟天线温度数据的全球21厘米数据分析管道，并试图检测注入全球信号。我们证明，在湍流电离层条件下，超过5%的误差，我们的知识的电离层参数可能会导致相对较低的证据和高的均方根误差（RMSE），这表明一个错误或零检测。当对于包括在不同时间的数据的情况使用恒定天线波束时，检测的重要性随着时间样本的数量的增加而降低。它还表明，对于观测，包括在不同的时间，重新调整波束配置根据时变的电离层条件应大大提高检测的意义，产生更高的证据和更低的RMSE，这是一个必要的程序时，电离层条件是不理想的成功检测。
2022-04-22 astro-ph.CO astro-ph.IM
Informing antenna design for sky-averaged 21-cm experiments using a simulated Bayesian data analysis pipeline
全球21厘米实验旨在测量宇宙黎明和再电离时期的天空平均HI吸收信号。然而，天线色度耦合到明亮的前景可以引入失真的观测数据，这样的实验。我们展示了一种通过数据分析模拟来指导全球实验的天线设计的方法。这是通过对一系列插入的21 cm信号进行模拟观察，然后尝试用数据分析管道识别信号来完成的。我们证明了这种方法的五个天线被认为是潜在的设计的无线电实验分析宇宙氢（REACH），圆锥形日志螺旋天线，倒圆锥形弯曲天线和多边形，方形和椭圆形叶片偶极子。我们发现，对数螺旋天线的性能明显优于其他天线，能够正确和自信地识别每一个插入的21厘米信号。第二位是多边形偶极子天线，它只能检测到0.05K的极低幅度和80MHz的低中心频率的信号。圆锥形弯曲天线被发现执行最不准确，只能检测到最高幅度21厘米的信号，甚至有偏见。我们还表明，由于非平凡的性质，色失真和纠正它的过程中，这些都不是表面上可以预期的结果，从每个天线的色变化的程度。
2021-11-11 astro-ph.CO astro-ph.IM
Bayesian data analysis for sky-averaged 21-cm experiments with contamination from linearly polarised foreground
本文利用REACH贝叶斯分析流程评估偏振银河前景对全球21厘米信号提取的影响，证明在总偏振比例低于约3%时可低误差恢复注入信号。
2024-12-03 astro-ph.CO astro-ph.IM
Simulation-Based Inference of the sky-averaged 21-cm signal from CD-EoR with REACH
针对传统似然采样法计算成本高、难以纳入物理21厘米信号模型的问题，本研究采用TMNRE基于模拟的推断方法，结合模拟观测数据验证了其可改善参数约束，为REACH实验的21厘米信号研究提供新路径。
2025-06-12 astro-ph.CO astro-ph.IM
GLOBALEMU: A novel and robust approach for emulating the sky-averaged 21-cm signal from the cosmic dawn and epoch of reionisation
用神经网络模拟全球（天空平均）21厘米信号已被证明是物理信号建模的重要工具。在本文中，我们提出了globalemu，全球21厘米信号模拟器，使用红移作为一个字符定义变量旁边的一组天体物理参数来估计信号亮度温度。结合物理驱动的数据预处理，这使得一个可靠和快速的仿真器，是相对不敏感的网络设计。globalemu可以在1.3 ms内仿真高分辨率信号，而使用现有的公共技术水平的21 cmGEM时，仿真时间为133 ms，提高了102倍。我们举例说明，与标准的天体物理模型用于训练21厘米GEM，globalemu是几乎两倍的准确性和一组测试的$\approx1,700$信号，我们实现了平均RMSE为2.52 mK的整个频带z=7-28（$\approx$ 10%的预期噪声的无线电实验宇宙氢的分析（REACH））。模型参数包括恒星形成效率$f_*$、最小维里圆速度$V_c$、X射线效率$f_X$、CMB光学厚度$τ$、X射线谱能量密度的斜率和低能截止值$α$和$ν_\mathrm{min}$以及电离光子的平均自由程$R_\mathrm{mfp}$。globalemu提供了一个灵活的框架，可以轻松模拟全局信号的更新模拟以及中性分数历史。该模拟器可点式安装，可在以下网址获得：\url{https://github.com/htjb/globalemu}。globalemu将被REACH协作广泛使用…
2021-10-15 astro-ph.CO astro-ph.IM
Likelihood, Fisher information, and systematics of cosmic microwave background experiments
每个实验都会受到系统效应的影响，这些系统效应会妨碍数据分析，并有可能最终降低其性能。在探测宇宙微波背景（CMB）辐射的情况下，需要考虑的最小问题集包括不对称波束功能、相关噪声和不完整的天空覆盖。假设一个简化的扫描策略，允许一个精确的分析处理的问题，我们研究的系统效应的CMB功率谱的似然函数的影响。我们使用的Fisher矩阵，一个数据集的信息含量的措施，不同的实验配置的定量比较。此外，对于不同的功率谱系数，我们直接探索的似然函数的形式，并得到以下结果：似然函数可以偏离高斯分布系统的最高多极值在我们的分析中考虑。正确处理，现实水平的非对称光束功能和相关噪声本身不降低CMB实验的信息产量，也不引起明显的多极之间的耦合。另一方面，掩盖大部分天空会导致似然函数的相关结构变得更加复杂。将相邻的功率谱系数组合到仓中可以部分地缓解这些问题。
2012-05-03 astro-ph.CO
An absorption profile centred at 78 megahertz in the sky-averaged spectrum
在早期宇宙中形成恒星之后，它们的紫外线预计最终会穿透原始氢气并改变其21厘米超精细线的激发态。这种变化会导致气体吸收来自宇宙微波背景的光子，产生一种光谱失真，这种失真在今天应该可以在低于200兆赫的射频上观察到。在这里，我们报告检测到的天空平均无线电频谱，这是集中在78兆赫的频率，并具有最佳拟合的全宽在19兆赫的半最大值和0.5开尔文的振幅平坦的吸收轮廓。该剖面与早期恒星引起的21厘米信号的预期基本一致，然而，剖面的最佳拟合幅度比最大预测大两倍以上。这种差异表明，要么原始气体比预期的要冷得多，要么背景辐射温度比预期的要热。天体物理现象（如来自恒星和恒星残骸的辐射）不太可能解释这种差异，在宇宙学和粒子物理学的标准模型的扩展中，只有气体冷却作为暗物质和重子之间相互作用的结果似乎可以解释观察到的振幅。观测到的轮廓的低频边缘表明，在大爆炸后的1.8亿年，恒星存在并产生了莱曼α光子的背景。高频边缘表明气体在不到1亿年后被加热到辐射温度以上。
2018-10-13 astro-ph.CO astro-ph.IM
Lensing reconstruction from PLANCK sky maps: inhomogeneous noise
我们讨论了不均匀的天空覆盖对CMB透镜重建的影响，重点是应用于最近发射的普朗克卫星。我们讨论的平均场，这是由噪声不均匀性，以及三种方法来透镜重建在这种情况下：一个最佳的最大似然方法，这是计算昂贵的评估，和两个次优的方法，这是不太密集。其中第一个仅在普朗克的百分之五水平下是次优的，第二个防止由于噪声模型中的不确定性而导致的偏差。
2010-06-18 astro-ph.CO
Measurement of All-sky Neutral hydrogen Absorption Spectrum (MANAS)
California Institute of Technology（加州理工学院）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
研究旨在测量宇宙黎明的天空平均红移21厘米信号，核心方法是结合多种设备并制定误差预算，主要贡献是能量化如天空、电离层等系统误差对21厘米实验的影响。
2026-07-28 astro-ph.CO
Polyspectra searches for sharp oscillatory features in cosmic microwave sky data
该研究在WMAP和Planck数据中同时搜索功率谱和双谱的尖锐振荡特征，采用严格统计量评估，结果与无特征的高斯CMB一致。
2015-06-19 astro-ph.CO
Prior-Averaged Ranking of Low-Order Monomial Potentials in Low-Temperature Warm Inflation
Chongqing University of Posts and Telecommunications（重庆邮电大学）；Hainan Normal University（海南师范大学）
针对低温暖暴胀中的二次、三次和四次单项势，利用有效贝叶斯证据排序，发现四次势最受观测数据支持，二次和三次势被显著排除。
2026-09-09 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
Non-parametric maximum likelihood component separation for CMB polarization data
本文提出一种基于极大似然的“最小信息”非参数方法，用于在CMB偏振数据分析中分离前景与CMB信号，并证明其在恢复B模式偏振信号时性能与标准参数化方法相当。
2024-02-13 astro-ph.CO
Avoiding bias in reconstructing the largest observable scales from partial-sky data
由于银河系辐射造成的遮蔽使从宇宙学巡天中提取信息变得复杂，并且需要结合（通常不完美的）建模和减去前景，或者去除部分天空。这尤其影响到从最大的可观测尺度中提取信息。最大似然估计重建的全天空球谐系数从部分天空地图最近已被证明是容易受到污染的天空切割，由于需要带限的数据，通过平滑重建之前。使用WMAP 7年的数据，我们调查修改后的实现，这样的估计是强大的污染物从掩蔽区域内泄漏。我们提供了一个衡量标准，根据预期的幅度残留前景，选择最合适的估计手头的任务。我们解释了为什么相关的二次最大似然估计的角功率谱不遭受平滑引起的偏见。
2011-09-27 astro-ph.CO astro-ph.IM
Gravitational Wave Background Sky Maps from Advanced LIGO O1 Data
我们整合了公开的O1 LIGO时域数据，以获得对随机持久信号产生的引力波背景（GWB）的最大似然约束。我们的方法产生的应变强度$I$的天空地图作为一个函数的方向上的天空在一个参考频率$f_0$。假设信号具有一组固定的幂律谱，对数据进行积分。这些图提供了GWB密度$Ω_{\rm GW}(f_0)$和背景周围任何各向异性的幅度上限。我们发现95\%的置信上限$Ω_{\rm GW} < 4.8\times 10^{-7}$在$f_0=50$ Hz的偶极子调制的吸气为主的随机背景的情况下具有类似的约束。
2019-01-23 astro-ph.CO
A Detailed Description of the CamSpec Likelihood Pipeline and a Reanalysis of the Planck High Frequency Maps
本文详细介绍了自第一次普朗克数据公布以来，用于分析宇宙微波背景的普朗克温度图和极化图的CamSpec似然法。我们已经使用一系列银河天空遮罩和不同的温度前景清理方法创建了一些可能性。我们最强大的可能性使用80%的天空温度和偏振。我们的结果表明，六参数LCDM宇宙学提供了一个很好的适合普朗克数据。没有证据表明，在普朗克TT，TE和EE光谱计算不同的频率组合的统计显着的内部张力。我们提出的证据表明，普朗克温度功率谱的倾向，有利于一个透镜振幅A_L>1和积极的空间曲率所造成的统计起伏的温度功率谱。使用我们的统计最强大的可能性，我们发现，A_L参数不同于单位不超过2.2西格玛水平。我们没有发现宇宙学参数在多极范围内发生异常变化的证据。事实上，我们表明，在有限的多极范围2-800的组合TTTEEE可能性给出的宇宙学参数的基础LCDM宇宙学是非常接近的那些来自完整的多极范围2-2500。我们提出了修订后的限制的几个扩展的基础LCDM宇宙学，专注于中微子质量的总和，相对论物种的数量和张量标量比。结果表明，普朗克数据在探测器组、频率和天空面积之间具有显著的一致性。在我们的分析中，我们没有发现任何证据表明，从CamSpec似然确定的宇宙学参数受到普朗克数据（节略）中的系统误差的任何显着程度的影响。
2021-08-16 astro-ph.CO hep-th
Deconvolving the Wedge: Maximum-Likelihood Power Spectra via Spherical-Wave Visibility Modeling
通过红移的21厘米线直接探测再电离时期（EoR），将对婴儿宇宙结构形成的研究产生前所未有的影响。为了实现这一承诺，目前和未来的21厘米实验需要检测这种微弱的EoR信号的前景是几个数量级更大。这需要极端的噪声控制和改进的宽视场高动态范围成像技术。我们提出了一种新的成像方法的基础上的最大似然框架，解决了直接在球体上的干涉方程，或等效的$uvw$域。该方法使用球面波和球面谐波（SpH）之间的一对一关系。它始终处理来自整个天空的信号，并且不需要$w$项校正。球谐系数表示天空亮度分布和$uvw$域中的亮度，并提供空间功率谱的直接估计。使用这些频谱平滑的SpH系数，可以从信号中去除明亮的前景，包括它们的旁瓣噪声，这是高动态范围宽视场成像中的限制因素之一。与直接从其中清楚地存在楔形的前景图像计算的功率谱相比，在圆柱形（$k_{\perp}, k_{\parallel}$）功率谱中有效地消除（即，去卷积）了引起所谓的"楔形"的色彩效应。我们使用模拟LOFAR观测来说明我们的方法，找到了具有最小偏差的输入EoR信号的出色重建。
2017-11-13 astro-ph.CO
A new constraint on the $y$-distortion with FIRAS: robustness of component separation methods
本文重新分析COBE/FIRAS数据，比较频率单极与逐像素两种方法约束CMB的$y$-畸变，发现逐像素法可将约束提升3-5倍，为未来实验提供更优成分分离策略。
2025-08-06 astro-ph.CO
Likelihood methods for CMB experiments
大量的实验工作目前正致力于精确测量宇宙微波背景（CMB）天空的温度和偏振。卫星，气球和地面实验在多个尺度上仔细检查CMB的天空，因此不仅能够调查早期宇宙的演化，而且能够以前所未有的准确度调查其后期物理学。从仪器收集的时间有序数据到最终产品的管道是高度结构化的。此外，它还必须提供与具体实验有关的统计和系统不确定性的准确估计。在本文中，我们审查的可能性方法有针对性的CMB信号在不同尺度上的分析，并估计关键的宇宙学参数。我们考虑在空间中分析数据的方法（即，基于像素）或谐波域。我们强调每种方法最相关的方面，并比较它们的性能。
2020-01-17 astro-ph.CO astro-ph.IM
Approximate Bayesian Computation Applied to the Diffuse Gamma-ray Sky
弥散伽玛射线背景（DGRB）有许多来源，包括恒星形成星系、活动星系核和银河系中的宇宙射线相互作用。奇特的来源，如暗物质湮灭，也可能做出一些贡献。光子计数像素分布是分析DGRB和确定不同来源的相对贡献的有力工具。然而，随着源类型和能量仓的数量增加，在像素计数分布的似然分析中包括光子能量信息在计算上迅速变得难以处理。在这里，我们应用近似贝叶斯计算（ABC）的似然自由的方法来解决这个问题。我们考虑一个模拟分析，其中包括贡献的暗物质湮灭在银河系的晕以及天体物理背景。我们表明，我们的结果使用ABC是一致的，当能量信息被丢弃的确切的可能性，并显着更严格的参数约束，可以得到与ABC时，能量信息。ABC为分析DGRB和理解其不同起源提供了一个强大的工具。
2022-09-15 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Cosmological Parameters from CMB Maps without Likelihood Approximation
我们提出了一个有效的贝叶斯MCMC算法估计宇宙学参数的CMB数据，而不使用似然近似。它建立在先前开发的吉布斯采样框架之上，该框架允许探索联合CMB天空信号和功率谱后验P（s，Cl| d），并且解决了在高和低信噪比状态下同时进行有效参数估计的长期存在的问题。为了实现这一目标，我们的新算法引入了一个联合马尔可夫链移动，其中信号图和功率谱同步修改，通过重新缩放的地图，根据建议的功率谱之前评估的Metropolis-Hastings接受概率。Jewell等人（2009年）已经引入了这种移动，他们使用它来探索低信噪比后验。然而，他们还发现，相同的算法在高信噪比条件下效率低下，因为暴力重新缩放操作不能考虑相位信息。在新算法中，通过在重新缩放之前从所提出的映射中减去维纳滤波器均值场来缓解该问题，从而在联合步骤中保持高信噪比信息不变，并且有效地仅重新缩放低信噪比分量。为了探索完整的后验，新的联合移动然后与标准的条件吉布斯天空地图移动交错。我们将我们的新算法应用于简化的模拟，我们可以评估精确的后验来研究其准确性和性能，并找到与精确后验的良好一致性;边际均值小于0.006 sigma，标准差优于3%。马尔可夫链相关长度与现场其他标准采样器获得的相关长度具有相同的数量级。
2016-03-28 astro-ph.CO
Unified Halo-Independent Formalism From Convex Hulls for Direct Dark Matter Searches
使用Fenchel-Eggshirt定理凸包（Caratheodory定理的扩展），我们证明了任何可能性可以最大化的暗物质1-速度分布$F(v)$在地球的框架或2-银河系的速度分布$f^{\rm gal}(\vec{u})$，由一个三角洲函数的总和。前一种情况仅适用于时间平均速率测量，增量函数的最大数量为$({\mathcal N}-1)$，其中${\mathcal N}$是数据条目的总数。第二种情况适用于时间相关速率的任何谐波展开系数，最大项数为${\mathcal N}$。使用时间平均速率，上述形式的$F(v)$导致分段恒定的未调制晕圈函数$\tildeη^0_{BF}(v_{\rm min})$（其是速度分布的积分），其具有至多$({\mathcal N}-1)$向下的阶跃。作者之前已经证明了这一结果的似然性包括至少一个扩展的似然性，并发现最佳拟合晕圈函数是唯一的。然而，这种唯一性在应用于任意可能性的更一般的分析中不能得到保证。因此，我们介绍了一种方法，用于确定是否存在一个唯一的最佳拟合晕函数，并提供了一个程序，用于构建逐点置信带，如果最佳拟合晕函数是唯一的，或退化带，如果不是。使用调制振幅的测量，上述形式的$f^{\rm gal}(\vec{u})$，这是一个银河流的总和，产生一个周期性的时间相关的晕函数$\tildeη_{BF}(v_{\rm min}, t)$，在任何固…
2017-12-19 astro-ph.CO hep-ph
Nearby Galaxies in the 2micron All Sky Survey I. K-band Luminosity Functions
差分K波段光度函数（LF）的完整样本的1613个附近的明亮星系分离的可见形态。晚型螺旋的LF遵循幂律，在低光度时上升，而椭圆形、椭圆形和膨胀主导的螺旋的LF在高光度和低光度时都达到峰值并下降。每种形态类型（E，S 0，S 0/a-Sab，Sb-Sbc，Sc-Scd）对局部宇宙中星系的整体K波段光度密度的贡献大致相等。类型平均的凸起/磁盘的比率被用来减去磁盘组件导致的预测，K-波段LF的凸起是双峰与椭圆形为主的高光度峰值，包括60%的凸起光度密度在本地宇宙与其余40%的贡献由望远镜和螺旋的凸起。总的来说，在局部宇宙中，膨胀贡献了K处星系光度密度的30%，螺旋盘构成了其余部分。如果隆起光度指示中心黑洞质量，那么我们的结果预测，黑洞质量函数也是双峰的。
2009-05-23 astro-ph.CO
Non-Gaussian likelihood of weak lensing power spectra
弱透镜涨落的功率谱由于其二次性质而具有非高斯分布。在小尺度上，中心极限定理使这种分布高斯化，但由于引力坍缩而导致的信号中的非高斯性正在增加，并且可能性的函数形式尚不清楚。分析传统上假设高斯似然与非线性纳入协方差矩阵，在这里，我们提供的理论支持这一假设。我们计算，为第一次，从非高斯的潜在信号的角功率谱的分布的领先阶校正和研究的过渡到高斯。我们的表达式是有效的任意数量的相关地图和纠正Wishart分布在信号中存在弱（但其他任意）的非高斯。令人惊讶的是，由此产生的分布并不等同于埃奇沃思展开。首阶效应是通过通常的三谱项来加宽协方差矩阵，残余偏度来源于三谱和双谱的平方。使用对数正态透镜映射，我们证明了我们的可能性是唯一能够模拟大型和轻度非线性尺度。我们提供易于计算的统计数据来量化非高斯校正的大小。我们表明，完整的非高斯可能性可以准确地建模为高斯小，非线性尺度。在大角度尺度上，透镜效应信号中的非线性对似然性赋予可忽略的校正，其在全天空情况下采用Wishart形式。我们的形式主义同样适用于任何类型的投影场。
2022-06-28 astro-ph.CO
Assessment of the Projection-induced Polarimetry Technique for Constraining the Foreground Spectrum in Global 21 cm Cosmology
探测宇宙学天空平均（全球）21厘米信号作为观测频率的函数，将为研究早期宇宙（大爆炸后$\sim$ 4亿年）星系际介质（IGM）的电离和热历史提供一个强有力的工具。在传统的总功率全球21厘米实验中，最大的挑战是去除前景同步辐射（$\sim 10^3$ - $10^4$ K），以揭示微弱的宇宙学信号（数十至数百mK），特别是因为固有的平滑前景光谱被仪器效应破坏。虽然EDGES团队最近报告了天空平均光谱中78 MHz的吸收曲线，但有必要用独立的方法来确认这一检测。利用指向北天极（NCP）的宽视场天线观测各向异性前景源辐射的投影效应可以产生净极化，称为投影诱导极化效应（PIPE）。由于地球的自转，以环极区域为中心的观测将对净偏振的波形施加动态天空调制，这是前景分量所特有的。在这项研究中，我们回顾了这种新的基于偏振测量的技术的实施实用性和潜在的仪器效应，详细的数值模拟和测试平台仪器，宇宙暮光偏振计（CTP）。此外，我们探索了一种基于SVD的分析方法，用于使用天空调制PIPE将前景和仪器效应与背景全球21 cm信号分离。
2019-08-05 astro-ph.CO astro-ph.IM
The All-Sky SignAl Short-Spacing INterferometer (ASSASSIN) I: Global sky measurements with the Engineering Development Array-2
为了填补我们早期宇宙观测知识中的一个关键空白，世界各地的实验继续试图验证EDGES实验对宇宙黎明红移21厘米信号的探测。这种来自中性氢的天空平均或“全球”信号在低射频（50-200 MHz）下应该是可检测的，但由于明亮的前景发射和难以达到所需的仪器校准精度水平而难以测量。在本文中，我们概述了我们的进展，使用一种新的新方法来测量全球红移21厘米信号。出于需要使用具有与EDGE非常不同的系统误差的替代方法来获得独立结果的动机，我们采用了一个密集天线阵列来干涉测量全球天空信号，而不是使用具有单个天线的传统方法。我们使用模拟来演示我们新开发的方法，并表明，对于一个理想化的仪器，21厘米的信号，理论上可以从一个紧密间隔的偶极子阵列的振动中提取。我们验证了我们的信号提取方法的工作在真实数据上使用的观察与平方公里阵列样的原型;工程开发阵列-2。最后，我们利用我们在模拟和观测中学到的经验教训，为未来的工作制定了一个明确的计划，这将最终导致一个新的全球红移21厘米仪器：全天空信号短间距干涉仪（ASSASSIN）。
2020-09-14 astro-ph.CO astro-ph.IM
Joint analysis constraints on the physics of the first galaxies with low frequency radio astronomy data
本研究利用机器学习技术联合SARAS3与HERA的21厘米射电数据，首次实现全天平均与功率谱实验的协同分析，收紧了对第一代星系天体物理参数的约束。
2023-12-18 astro-ph.CO astro-ph.IM
Impact of non-Gaussian likelihood on cosmological constraints from the thermal Sunyaev--Zel'dovich power spectrum: a simulation-based inference analysis
Institute of Astronomy, University of Cambridge（剑桥大学天文学研究所）；Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge（剑桥大学卡弗里宇宙学研究所）；Cavendish Astrophysics, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许天体物理学）
利用基于模拟的推断方法，检验标准高斯似然在Planck-like tSZ分析中的准确性，发现高斯假设给出无偏约束，而SBI方法显示前景残差后验分布略有展宽。
2026-06-15 astro-ph.CO astro-ph.IM
All Sky Modelling Requirements for Bayesian 21 cm Power Spectrum Estimation with BayesEoR
我们提出了一个全面的基于仿真的研究BayesEoR代码的21厘米功率谱恢复时，分析边缘化的前景参数。为了解释21 cm信号和污染前景发射之间的协方差，BayesEoR在贝叶斯框架内联合构建了两种信号的模型。由于计算的限制，使用图像域中的受限视场（FoV）来构造正演模型。当唯一的EoR污染物是噪声和前景，我们证明了贝叶斯EoR可以准确地恢复21厘米的功率谱时，天空发射的组件外，这个前向建模的区域被降权的光束之间的前景和21厘米的信号的动态范围的水平。然而，当所有的天空前景发射包括与一个现实的仪器初级波束与旁瓣高于这个阈值延伸到地平线，恢复的功率谱被污染的限制FoV模型之外的未建模的天空发射。扩展组合的宇宙学和前景模型以覆盖整个天空在计算上是禁止的。为了解决这个问题，我们提出了一个修改版本的贝叶斯EoR，允许一个全天空的前景模型，而建模的21厘米信号仍然只在望远镜的主视场。通过这种修改，在相当大的计算集群上运行全天空贝叶斯EoR分析将是可行的。我们还讨论了几个未来的方向，以进一步减少需要模型的全天空前景，包括宽视场前景减法，图像域的可能性，利用锥形功能，和仪器初级光束设计。
2023-02-08 astro-ph.CO astro-ph.IM
Optimized Large-Scale CMB Likelihood And Quadratic Maximum Likelihood Power Spectrum Estimation
我们重新审视问题的准确CMB的可能性和功率谱估计的目标是通过线性压缩的计算成本最小化。这个想法最初是由Tegmark等人为CMB目的提出的。（1997），在这里，我们将其发展成为一个完整的工作计算框架，用于大规模偏振分析，采用\WMAP \作为一个工作的例子。我们比较了五种不同的线性基（像素空间，谐波空间，噪声协方差特征向量，信号-噪声协方差特征向量和信号加噪声协方差特征向量）的压缩效率，并发现计算上最有效的基础是信号-噪声特征向量的基础上，这是密切相关的Karhunen-Loeve和主成分变换，在协议与以前的建议。在此基础上，6836个未掩蔽的\WMAP \天空图像素中的信息可以被压缩成3102个模式的较小集合，其中在$\ell\le32$处任何单个多极的最大误差增加为3.8%，并且幅度倾斜模型的联合分布的平均值的最大偏移为0.006 $σ$。这种压缩将单个似然评估的计算成本降低了5倍，从38到7.5 CPU秒，并且还通过隐式正则化近退化模式来产生更鲁棒的似然。最后，我们使用相同的压缩框架，制定一个数值稳定和计算效率的变化的二次极大似然实现，需要不到3 GB的内存和2 CPU分钟，每次迭代$\ell \le 32$，呈现低$\ell$ QML CMB功率谱分析完全易于处理的标准笔记本电脑。
2015-09-11 astro-ph.CO astro-ph.IM
The impact of the ionosphere on ground-based detection of the global Epoch of Reionisation signal
红移21厘米的中性氢（Hi）谱线，在低射频（~50-200 MHz）下有可能观测到，是宇宙黎明和再电离时期（EoR）星系间介质物理状况的一个有希望的探测器。与银河系前景辐射（~ $10^4$ K）相比，天空平均Hi信号预计非常微弱（~100 mK）。此外，地面仪器测得的天空平均光谱受到源自电离层的色传播效应（几十开氏度）的影响。我们分析了与升级后的大喇叭系统部署在默奇森射电天文台收集的数据，以评估电离层的影响（吸收，发射和折射）对全球EoR信号的检测的意义。我们测量电离层的一些属性，如电子温度（夜间$T_e \approx$ 470 K），幅度，和光学深度的变化（夜间$τ_{100 MHz} \approx$ 0.01和$δτ\approx$ 0.005）。根据对大量数据样本进行的统计检验的结果，即使在电离层存在变异的情况下，很长时间的积分也会导致信噪比增加。这进一步得到天空温度波动的功率谱的结构的支持，该结构在频率$\gtrsim 10^{-5}$ Hz处具有闪烁噪声特性，但是在低于$\approx 10^{-5}$ Hz时变得平坦。我们的结论是引入的随机误差的色电离层效应趋于零的平均值。因此，电离层效应和波动并不是阻止地面仪器积分达到全球EoR实验所需精度的根本障碍。
2015-09-21 astro-ph.CO astro-ph.IM
A Simple Likelihood Method for Quasar Target Selection
我们提出了一种新的方法，类星体目标选择光度通量和贝叶斯概率方法。为了我们的目的，我们使用斯隆数字巡天（SDSS）测光的目标类星体的星等限制为g=22。这项技术的效率和完整性是使用2010年的重子振荡光谱巡天（BOSS）数据测量的。该技术已用于第9次SDSS数据发布中实现的BOSS一年光谱学目标的均匀选择（CORE）样本。当目标密度为每平方度40个物体（BOSS类星体目标密度）时，这种技术在恢复z>2.2类星体方面的效率为40%。与BOSS数据中识别的所有类星体相比，完整性为65%。本文还介绍了可能的扩展和改进，这种技术
2011-09-02 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.data-an
