Foreground-Induced Biases in CMB Polarimeter Self-Calibration
精确的偏振测量的宇宙微波背景（CMB）需要准确的知识，仪器相对于天空框架的取向，用于定义宇宙学斯托克斯参数。可用于测量偏振计方位角的合适的天体校准源有限，因此当前的实验通常是“自校准”。“自校准方法利用了理论上的事实，即CMB的$EB$和$TB$交叉谱在标准宇宙学模型中消失，因此任何检测到的$EB$和$TB$信号都必须是由于系统误差造成的。然而，这个假设忽略了这样一个事实，即在天空的一个给定的部分极化银河前景可能有非零的$EB$和$TB$交叉光谱。如果这些前景信号保留在观测中，那么它们将使自校准望远镜偏振角偏置，并产生虚假的$B$模式信号。在本文中，我们估计前景引起的偏差为各种仪器配置，然后扩展自校准形式主义，以占极化前景信号。假设尘埃的$EB$相关信号在普朗克在353 GHz（按比例缩小到150 GHz）的角功率谱测量所限制的范围内，那么对于高角分辨率实验，偏差是可以忽略不计的，这些实验可以使用CMB主导的高$\ell$模式进行自校准。低分辨率实验观测特别多尘的天空斑块可能有$0.5^\circ$那么大的偏差。在计划实验的目标范围内，这种幅度的误校准产生与近似$r\sim2\times10^{-3}$的张量-标量比对应的伪$BB$信号。
2016-02-08 astro-ph.CO astro-ph.IM
Impact of Polarized Galactic Foreground Emission on CMB Lensing Reconstruction and Delensing of B-Modes
下一代CMB实验（如CMB-S4）旨在以亚百分比精度测量CMB透镜效应潜力，其中大部分约束功率将来自CMB偏振。我们调查的前景，实现这一目标的存在下，大规模的，弥漫的银河前景发射，通过使用非高斯天空模拟和利用多频信息来清洁这些。我们表明，虽然在前景清洁之前，从污染的透镜势估计的宇宙学参数估计可以显着偏置，这些可以通过应用参数前景清洁方法成功地减轻。我们进一步观察到没有显着的额外的偏见，在脱透镜的B模式功率谱后，应用前景清洗，因此能够获得无偏测量的张量标量比，$r$，脱透镜后。
2020-01-08 astro-ph.CO
Extracting foreground-obscured $μ$-distortion anisotropies to constrain primordial non-Gaussianity
宇宙微波背景（CMB）温度、偏振和光谱畸变各向异性之间的相关性可以作为原初非高斯性的一个探针。在这里，我们进行重建的$μ$失真各向异性的存在下，银河系和河外前景，应用所谓的约束ILC组件分离方法模拟拟议的CMB空间任务（PIXIE，LiteBIRD，CORE，PICO）。我们的天空模拟包括银河尘埃，银河同步加速器，银河自由，热Sunyaev-Zeldovich效应，以及初级CMB温度和$μ$ -畸变各向异性，后者被添加为相关场。约束ILC方法允许我们在重建的$μ$图中消除CMB温度各向异性（反之亦然），此外还可以减轻天体物理前景和仪器噪声的污染。在前景去除和分量分离之后，我们计算重构的（无CMB的）$μ$失真图和（无$μ$的）CMB温度图之间的互功率谱。由于互功率谱与原始非高斯参数$f_{\rm NL}$成比例，在尺度$k\simeq 740$ Mpc $^{-1}$上，这允许我们推导出$f_{\rm NL}$ -检测限，用于上述未来的CMB实验。我们的分析表明，前景降低了理论检测限（主要基于仪器噪声）超过一个数量级，PICO站在最好的机会，在规模依赖的非高斯上限。我们还讨论了信道灵敏度和所选频带的约束的依赖性。与$B$模式极化测量一样，频率$ν\lesssim 40\,{\rm GHz}$和$ν\gtrsim 400\,{\rm GHz}$的扩展覆盖范围比增加的通道灵敏度提供了更…
2018-04-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
Separation of CMB $μ$ spectral distortions from foregrounds with poorly defined spectral shapes
本文提出了一种新的方法来分离宇宙微波背景的$μ$光谱失真与前景不明确的频谱形状。这个想法是基于找到最佳的反应所观察到的信号。这种响应对前景的敏感性较弱，其参数在其可能变化的某些限制内，同时对$μ$失真的幅度非常敏感。该算法稳定，易于实现，同时最小化了对前景和光子噪声的响应。
2023-03-14 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.data-an
Mitigating Foreground Bias to the CMB Lensing Power Spectrum for a CMB-HD Survey
利用宇宙微波背景（CMB）的引力透镜效应是测量小尺度（k ~ 10 hMpc^-1）物质分布的一种很有前途的方法。CMB-HD是一种拟议的高分辨率，低噪声毫米巡天，可以在如此小的尺度上测量CMB透镜自谱，从而能够区分冷暗物质（CDM）模型和旨在解决小尺度CDM问题的替代模型。然而，如果不加以处理，河外前景会使CMB透镜自谱产生偏差。我们提出了一个前景缓解策略，提供了一个路径，以减少从两个最主要的前景，热Sunyaev-Zel'dovich效应（tSZ）和宇宙红外背景（CIB）的偏见。考虑到我们的分析中包含的现实水平，我们发现，在[5000，20000]中的透镜多极范围L中，对于CMB-HD调查，单独的tSZ和单独的CIB分别使透镜自谱偏置0.6 sigma和1.1 sigma;结合这些前景产生仅1.3 sigma的偏置。包括这些前景，我们还发现，CMB-HD调查可以区分CDM模型和10^-22 eV FDM模型在5西格玛水平。这些结果提供了一个重要的步骤，证明前景污染可以充分减少，使一个强大的测量小尺度物质的功率谱与CMB-HD。
2021-12-03 astro-ph.CO
ABS: an Analytical method of Blind Separation of CMB from foregrounds
从复杂的背景中提取CMB的B模偏振态是寻找暴胀引力波的一个具有挑战性的任务。我们提出了ABS方法作为一个盲目的和分析的解决方案，这个问题。该方法适用于测量的不同频带间的交叉带功率，解析地得到了CMB B模的带功率。它不依赖于前景假设，也不需要多参数拟合。针对各种前景，调查频率配置和仪器噪声的测试，我们验证了它的适用性和数值稳定性。ABS方法也适用于CMB温度，E模式偏振，热Sunyaev Zel'dovich效应，光谱失真，甚至显着不同的问题，如宇宙放大。
2019-01-08 astro-ph.CO
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
Rayleigh scattering: blue sky thinking for future CMB observations
在复合期间和复合后不久，中性氢的瑞利散射导致CMB各向异性在高频下显著地依赖于频率。这可能会被普朗克探测到，并且在未来的任何天基CMB任务中都将是一个强烈的信号。与汤姆逊散射相比，瑞利可见度的后峰给出了增加的大尺度CMB偏振信号，对于大于500 GHz的观测频率，其影响大于4%。在小尺度上，附加阻尼也有类似的幅度抑制。由于瑞利和主信号之间的强相关性，瑞利分量的测量受到噪声和前景的限制，而不是主CMB的宇宙方差，并且应该在大约200GHz和800GHz之间的频率下在宽范围的角标度上可观察到。本文给出了温度和偏振功率谱的新的数值计算方法，表明未来的CMB任务可以高精度地测量温度瑞利互谱，检测来自瑞利散射的偏振，并精确地确定瑞利温度信号和主偏振之间的互谱。瑞利散射信号可以提供对复合物理学的强有力的一致性检查。在原则上，它可以用来测量额外的视界尺度的原始扰动模式在重组，并区分一个显着的张量模式B偏振信号从引力透镜的功率谱水平。
2014-01-23 astro-ph.CO
Bias to CMB lensing from lensed foregrounds
已知河外前景构成了一个限制系统，在基于温度的CMB透镜与AdvACT，SPT-3G，西蒙斯天文台和CMB S4。此外，由于这些前景是在宇宙学距离上发射的，它们本身也是透镜。这种前景透镜效应和CMB透镜效应之间的相关性导致CMB透镜效应估计器中的额外偏差。在本文中，我们第一次量化这种“透镜前景偏差”的标准CMB透镜二次估计，CMB剪切和CMB放大估计，在西蒙斯天文台的情况下，在没有多频分量分离。这种不确定性在CMB透镜与LSST星系的互相关中是非常显著的，并且可以与CMB透镜自谱的统计不确定性相媲美。我们讨论了各种缓解策略，并表明，“透镜前景偏置硬化”的方法可以减少这种偏见，在一定的成本信号噪声。用于生成我们的理论曲线的代码可在https://github.com/EmmanuelSchaan/LensedForegroundBias上公开获得。
2019-12-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cross-correlation analysis of CMB with foregrounds for residuals
在本文中，我们试图探讨是否干净的CMB地图获得的原始卫星数据，使用清洗程序是足够干净。具体来说，我们研究是否有任何前景残留仍然存在于清洁的数据使用互相关统计。由于我们银河系的高辐射，预计残留污染主要存在于银河系平面。传统地应用前景掩模以避免由于前景泄漏而引起的所估计的感兴趣的量的偏差。这里，我们将前景残差（如果存在）映射到未掩蔽区域中，即，在CMB分析掩码之外。进一步的局部扩展前景污染区域，最终发现，进行研究，以更好地了解他们。由此识别的少数污染区域可用于略微扩展可用掩模以使其更严格。
2016-04-14 astro-ph.CO
ForSE+: Simulating non-Gaussian CMB foregrounds at 3 arcminutes in a stochastic way based on a generative adversarial network
本研究提出基于GAN的Python包ForSE+，作为ForSE的扩展，可随机生成3角分分辨率的非银河系热尘埃前景小尺度图，其统计特性符合观测结果，将助力CMB相关信号测量研究。
2024-06-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
Polarized CMB Foregrounds: What do we know and how bad is it?
偏振前景将是探测CMB宇宙学B模的一个严峻挑战。在大角度尺度上，弥散的银河辐射和河外源都对功率谱有显著的贡献。在低频率，银河系同步辐射将占主导地位的分数极化$\sim 20-40%$在高纬度地区，而无线电源可以作出显着的贡献，即使在大（$\sim 1^{\circ}$）角尺度。然而，模拟表明，如果前景不是太复杂，则在$r=0.001$级别的检测是可以实现的。
2010-05-14 astro-ph.CO
Data driven foreground clustering approach to component separation in multifrequency CMB experiments: A new Planck CMB map
我们提出了一种新的方法，在多频CMB实验中的组件分离，制定的问题，划分成像素集群的天空，使每个像素集群内的前景有类似的频谱，只使用数据中的信息。只有光谱信息用于分区，允许空间上远离的像素属于同一个集群，如果它们的前景属性是接近的。然后，我们将修改后的内部线性组合方法应用到每个像素簇。由于前景在每个聚类内具有相似的频谱，因此与所有数据一起使用相比，描述前景所需的分量的数量较小，并且基于简单像素的ILC算法工作得非常好。我们测试我们的算法在普朗克合作提供的全焦平面模拟。我们将我们的算法应用于普朗克完整的任务数据，并将我们的CMB地图与普朗克合作发布的CMB地图进行比较。我们表明，我们的CMB地图是干净的，公正的天空中的一个较大的部分，特别是在低银河系纬度，公开可用的地图相比，普朗克合作发布。这对于超越最简单的$Λ$ CDM宇宙学模型的约束和异常的研究是重要的。我们清理的CMB地图公开提供给宇宙学社区使用。
2019-03-15 astro-ph.CO
Deep Learning for CMB Foreground Removal and Beam Deconvolution: A U-Net GAN Approach
School of Physical Sciences, Indian Institute of Technology Mandi（印度技术学院曼迪分校物理科学学院）；Department of Physics, Indian Institute of Technology Delhi（印度技术学院德里分校物理系）；Oridigm Inc.（Oridigm公司）
本文提出一种U-Net GAN方法用于CMB重建，通过模拟Planck观测生成真实微波天空图，实现高保真重建，有效去除前景污染和非圆形束系统影响。
2026-05-10 astro-ph.CO astro-ph.IM
Dark matter search with CMB: a study of foregrounds
本文基于下一代地基CMB实验设计构建完整CMB数据与前景模拟，分析温度和偏振图对暗物质参数的灵敏度，发现前景残留使能量注入约束最多减弱19%，但仍可对暗物质湮灭率和衰变寿命给出强限制。
2024-01-02 astro-ph.CO
A Foreground Cleaned CMB Map from Non-Gaussianity Measurement
在本文中，我们提出了一种新的方法来估计前景清洁宇宙微波背景（CMB）地图的分辨率为$1^\circ$，通过最小化的非高斯性质的清洁地图，主要是由于扩散前景发射成分从银河系。我们采用简单的峰度统计作为非高斯特性的测量，并执行威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）在其7年的数据发布中提供的5个频率图的线性组合，以这种方式，清洁的地图具有最小的峰度，这导致非高斯最小化，前景清洁CMB地图。我们通过进行蒙特卡罗模拟来验证该方法。为了最大限度地减少任何残留的前景污染，从清洁的地图，我们标记出区域附近的银河系平面的基础上，从模拟的结果。在掩蔽区域之外，我们对CMB图的新估计与WMAP的ILC图匹配良好。一个简单的伪$C_l$为基础的CMB TT功率谱的非高斯最小化的地图再现了WMAP的功率谱的早期结果。{ \it该方法的一个重要优点是在低多极区角功率谱中不引入任何负偏置，这与通常的ILC方法不同。}比较我们的结果与以前发表的结果，我们认为，CMB的结果是强大的特定前景去除算法。
2011-05-31 astro-ph.CO
Statistical properties of polarized CMB foreground maps
用于CMB分析的前景去除技术对前景在温度和偏振方面的特性做出具体假设。通过研究前景成分的统计数据，可以更好地了解这些假设的有效程度。在这项工作中，我们调查$E$和$B$模式地图的两个最强的偏振前景，同步辐射和热尘埃排放，关于他们的相似性与高斯过程，他们的光谱变化和互相关。我们在$\sim3.7^\circ$大小的补丁集体覆盖整个天空进行测试，并发现其中大多数符合他们的高斯期望，根据使用的统计。相关性在$E$ -和$B$ -模式信号中表现出明显的差异，其指向前景去除方法中的必要性。我们讨论了潜在的后果和可能的进一步方向。
2019-06-12 astro-ph.CO
Foreground-immune CMB lensing reconstruction with polarization
已知河外前景会在基于温度的CMB透镜重建中产生显著的偏差。已提出若干技术，包括"源硬化“和”纯剪切估计数“，以减轻污染，并已证明在减少前景引起的偏差方面非常有效。在这里，我们将这两种技术扩展到偏振，这将是未来实验中CMB透镜重建的重要组成部分，并分析研究“大透镜”限制，以深入了解前景偏差的起源和缩放，以及对其轮廓的敏感性。使用极化点源的模拟，我们估计了西蒙斯天文台和CMB-S4类（基于偏振的）透镜重建的预期偏差，发现对前者的偏差是微小的，而对后者的偏差在小尺度（$L\sim1000-2000$）下可能是不可忽略的。特别是，我们表明，对于CMB-S4样的实验，点源硬化估计的最佳线性组合可以减少（点源引起的）偏见CMB透镜功率谱高达两个数量级，在$\sim4\%$噪声成本相对于全球最小方差估计。
2023-01-23 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
Faraday Rotation as a diagnostic of Galactic foreground contamination of CMB maps
来自前景残差的贡献可以对宇宙微波背景（CMB）的温度图产生显著影响。大多数情况下，焦点一直在银河平面上，当前景清理发生时。然而，在本文中，我们将调查可能的前景污染，从银河系以外的来源在CMB地图。我们将分析法拉第旋转图和CMB温度图之间的相关性。法拉第旋转图依赖于银河系的磁场，以及热电子密度，两者都可能有助于CMB温度。我们发现，平均互相关的标准差偏离模拟在99.9%的水平。此外，CMB温度极值和法拉第旋转的极值点之间的比较也被执行，显示两者之间的一般重叠。我们还发现CMB冷点位于一个强负相关的区域，这意味着它可以用银河系起源来解释。此外，我们调查附近的超新星遗迹在银河系中，跟踪银河无线电环路。这些超新星遗迹位于银河系的高纬度和低纬度，因此远远超出了银道面。我们发现法拉第旋转和CMB温度之间的一些相关性，在选择无线电环路。这表明，银河系前景可能会影响CMB，在银河系高纬度地区
2012-02-08 astro-ph.CO
Pixel domain implementation of the Minimally Informed CMB MAp foreground Cleaning method
本文提出一种非参数最大似然CMB清理方法的像素域新实现，扩展了对前景空间变异性的处理，验证表明其在复杂前景下优于参数化方法，是极具竞争力的替代方案。
2024-11-16 astro-ph.CO
A hybrid map-$C_\ell$ component separation method for primordial CMB $B$-mode searches
从未来的地基和卫星实验中观测到的宇宙微波背景辐射（CMB）的偏振发射，有望间接探测到大尺度$B$模式偏振形式的原始张量波动的难以捉摸的信号。然而，要做到这一点，就需要将信号与偏振的银河前景准确而可靠地分离开来。我们提出了一种多频CMB观测的分量分离方法，该方法结合了基于地图和基于功率谱的技术的一些优点，并且直接适用于存在现实前景和仪器噪声的数据。我们证明，该方法是能够减少污染的银河系前景低于一个等效的张量-标量比$r_{\rm FG}\lesssim5\times10^{-4}$，所需的下一代天文台，广泛的前景模型具有不同程度的复杂性。这种偏差的减少与最终统计不确定性的轻度$\sim20-30\%$增加有关，并且适用于大的天空区域，以及针对$B$模式功率谱中的再电离和重组颠簸的实验。
2022-10-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
Sensitivity and foreground modelling for large-scale CMB B-mode polarization satellite missions
测量宇宙微波背景（CMB）中的大尺度B模偏振是未来CMB实验的一个基本目标。然而，由于前所未有的灵敏度，未来的CMB实验将更加敏感的任何不完善的建模银河系前景偏振重建的原始B模式信号。我们比较的敏感性，B-模式的不同概念的CMB卫星任务（LiteBIRD，COrE，COrE+，PRISM，EPIC，PIXIE）在银河系前景的存在。特别是，我们量化的张量标量参数的不正确的前景建模的组件分离过程中的影响。使用贝叶斯拟合和吉布斯采样，我们执行的CMB和银河系前景B-模式的分离。恢复的CMB B模式功率谱用于计算张量标量比的似然分布。我们集中分析的非常大的角度尺度，可以探测到只有由CMB空间任务，即再电离凸块，原始的B-模式占主导地位的虚假B-模式引起的引力透镜。我们发现，拟合一个单一的修改黑体组件的热尘埃的“真正的”天空由两个尘埃成分强烈偏置张量标量比的估计超过5 σ的最敏感的实验。在参数模型中忽略同步加速器光谱指数的曲率可能会使估计的张量标量比偏差超过1 σ。对于敏感的CMB实验，在前景建模中忽略1%的极化旋转尘埃成分可能会导致估计的张量-标量比的不可忽略的偏差。
2016-02-23 astro-ph.CO
Extended Delta-map: a map-based foreground removal method for CMB polarization observations
为了利用宇宙微波偏振各向异性的$B$模式模式提取暴胀引力波的信息，我们需要去除银河系的前景辐射。在我们以前的用于前景去除的delta图方法中，观测带的数量被限制为假设的前景模型的参数的数量，因此难以通过增加观测带的数量来提高灵敏度。在这里，我们扩展了以前的方法，使其可以适应任意数量的观测波段。使用参数似然和现实的前景和CMB模拟，我们表明，我们的方法可以增加张量标量比$r$的敏感性，而不会引起任何显着的偏见。
2023-03-24 astro-ph.CO
Foreground-immune CMB lensing with shear-only reconstruction
来自当前和即将到来的宽场CMB实验（如AdvACT，SPT-3G和西蒙斯天文台）的CMB透镜在很大程度上依赖于温度（与偏振）。在这种情况下，对温度图的前景污染产生显著的透镜偏置，这不能通过多频率分量分离、掩蔽或偏置硬化来完全控制。在这封信中，我们分裂成一组新的最佳“多极”估计标准CMB透镜二次估计。在大尺度上，这些多极估计减少到已知的放大和剪切估计，和一个新的剪切B-模式估计。我们利用不同的对称性的透镜CMB和河外前景认为，剪切估计应该是大约免疫河外前景。我们建立了一个新的方法来计算单独和无噪声的初级，次级和三光谱偏差CMB透镜从前景模拟。使用这种方法，我们证明了剪切估计确实是不敏感的河外前景，即使当应用到一个单频温度图污染CIB，tSZ，kSZ和无线电点源。前景偏差的这种显著降低使我们能够包括比标准二次估计器更高的温度多极，从而增加了超过二次估计器的总透镜信噪比。此外，仅放大和剪切B模式估计提供了有用的诊断潜在的残差。我们的Python代码LensQuEst可以预测各种估计器的信噪比，生成模拟映射，对它们进行建模，并将各种透镜估计器应用于它们，这些代码可以在https://github.com/EmmanuelSchaan/LensQuEst上公开获得。
2019-05-16 astro-ph.CO
Forecasting performance of CMB experiments in the presence of complex foreground contaminations
我们提出了一个新的，半解析的框架来估计的水平的残差来自多频宇宙微波背景（CMB）的数据和预测其对宇宙学参数的影响CMB地图。数据被假定为包含不可忽略的信号的天体物理和/或银河系的起源，我们使用参数分量分离技术清洁。我们考虑到在分离过程中假设的前景模型与真实模型之间的差异，允许缩放律和/或其空间变化的差异。我们的估计和他们的不确定性，包括系统和统计的影响，并平均超过仪器噪声和CMB信号实现。该框架可以进一步扩展，以自洽地考虑前景模型中现有的不确定性。我们演示和验证的框架上的简单的研究案例，旨在估计张量标量比，r。所提出的方法是计算效率允许在一个单一的CPU上的数百个设置和前景模型的调查。
2016-11-01 astro-ph.CO
Cosmology with Rayleigh Scattering of the Cosmic Microwave Background
宇宙微波背景（CMB）一直是宇宙学研究的宝库。在未来十年中，目前和计划中的CMB实验预计将耗尽几乎所有的原始CMB信息。为了进一步约束宇宙学模型，测量主模之外的信号有很大的好处。宇宙微波背景辐射的瑞利散射是额外宇宙学信息的来源之一。它是由复合过程中形成的中性物质对CMB光子的额外散射引起的，并表现出强烈而独特的频率标度（$\propto ν^4$）。我们将证明，在频率通道上具有足够的灵敏度，瑞利散射信号不仅应该是可检测的，而且可以显着提高宇宙学参数的约束能力，对计划的实验进行有限的或没有额外的修改。我们将提供启发式的解释，为什么某些宇宙学参数受益于测量的瑞利散射信号，并确认这些直觉使用Fisher形式主义。特别地，瑞利散射的观测允许对$N_{\rm eff}$和$\sum m_ν$的测量的显著改进。
2020-08-26 astro-ph.CO
Are CMB derived cosmological parameters affected by foregrounds associated to nearby galaxies?
本文通过掩蔽Planck CMB图中与近邻旋涡星系相关的新前景，发现其与局域参数变化呈3σ显著相关，但全天宇宙学参数保持不变。
2025-03-18 astro-ph.CO
Predicting CMB dust foreground using galactic 21 cm data
了解大角度尺度的星系前景是至关重要的未来CMB实验，旨在检测$B$模式偏振从原始引力波。传统上，灰尘成分已被分离使用其不同的频率依赖性。然而，使用非CMB观测具有提高保真度和降低重建噪声的潜力。在这篇探索性的论文中，我们研究了银河系21厘米观测预测尘埃前景强度的能力。我们训练一个神经网络来预测尘埃的前景，由普朗克卫星从银河系21厘米发射的全速数据立方体测量的HI4PI调查。我们证明了速度结构中的信息明显提高了简单的集成排放模型和简单的线性模型的预测能力。这种改善在弧分标度上是显著的，但在度标度上则较为温和。关于温度数据的原理证明表明，也可以从相同的输入数据改进前景偏振模板。
2019-11-18 astro-ph.CO
Blind mitigation of foreground-induced biases on primordial $B$ modes for ground-based CMB experiments
International School for Advanced Studies (SISSA)（国际高等研究院）；Università di Trento（特伦托大学）；INFN Sezione di Trieste（的里雅斯特INFN分部）；IFPU（前沿物理研究所）；Dipartimento di Fisica, Università di Roma “Tor Vergata”（罗马“托维加塔”大学物理系）；INFN Sezione di Roma2（罗马第二INFN分部）
本文提出两种改进NILC框架的方法，用于减少前景对原初B模式的偏倚，通过去投影和似然边际化提升r的估计精度。
2026-04-13 astro-ph.CO
Interplanetary Dust as a Foreground for the LiteBIRD CMB Satellite Mission
随着对原始CMB B模式的探索越来越敏感，潜在的重要天体物理污染物的数量也越来越大。例如，普朗克卫星已经探测到了行星际尘埃的热辐射。虽然这种黄道或行星际尘埃排放（IPDE）的偏振部分预计很低，但它足够明亮，可以在总功率中检测到。在这里，估计的影响程度，因为它可能会看到的LiteBIRD卫星。Kelsall等人（1998年）的COBE IPDE模型与LiteBIRD实验的扫描策略模型相结合，以估计CMB在总功率和偏振功率谱中的潜在污染。LiteBIRD应该在其所有频段（从40到402 GHz）的温度下检测IPDE，并应该在该频率范围的高端改善对IPDE偏振分数的限制。如果IPDE的偏振分数是1%的顺序，从ISO/CAM测量在中红外线的电流限制，它可能会引起大规模的偏振B模式与宇宙学模型的顺序r为0.001。在这种情况下，还需要对极化IPDE进行建模和移除。作为CMB的前景，IPDE将始终低于银河系的排放，尽管因为它是由离我们更近的颗粒的排放引起的，它似乎随着地球绕太阳运行而变化，因此可能会使数据分析变得复杂。但是，随着对发射的一些对称性的理解和数据处理的一些灵活性，它不应该是CMB偏振测量的主要障碍。
2021-12-03 astro-ph.CO astro-ph.IM
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
CMBFSCNN: Cosmic Microwave Background Polarization Foreground Subtraction with Convolutional Neural Network
本研究拓展CMBFSCNN机器学习方法，纳入CMB透镜效应，结合半分图互相关技术降噪，在CMB-S4、LiteBIRD模拟数据中精确恢复CMB极化功率谱，并讨论方法对前景模型的依赖性。
2024-06-25 astro-ph.CO
Disentangling CMB $μ$ and $y$ spectral distortions from foregrounds with poorly defined spectral shapes
提出最小响应法（LRM）线性分离CMB $\mu$ 和 $y$ 谱畸变与谱形不佳的前景，优于mILC方法，并确定望远镜光学系统最佳温度。
2025-09-24 astro-ph.CO
Combining CMB datasets with consistent foreground modelling
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS/IN2P3, IJCLab（法国国家科学研究中心/法国粒子与核物理研究所，贾德劳实验室）；CNRS, Institut d’Astrophysique Spatiale（法国国家科学研究中心，空间天体物理学研究所）；IRAP, CNRS, Université de Toulouse, CNES, UT3-UPS（研究宇宙和粒子物理研究所，法国国家科学研究中心，图卢兹大学，法国国家空间研究中心，图卢兹第三大学）
本文通过联合分析普朗克卫星、阿塔卡马宇宙望远镜和南极望远镜的数据，构建统一的似然函数以建模CMB信号及前景，展示前景建模一致性对参数估计的重要性。
2026-04-23 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
Mitigating Bias in CMB B-modes from Foreground Cleaning Using a Moment Expansion
即将进行的旨在测量膨胀B模式信号的CMB偏振实验面临的主要挑战之一是去除偏振前景。热尘埃前景通常被建模为单个修改的黑体，然而过于简单的前景模型可能会使张量与标量比r的测量产生偏差。随着CMB偏振实验变得越来越敏感，热尘埃排放模型必须考虑到尘埃前景的更大复杂性，同时对光束内尘埃特性的基本分布做出最小假设。我们使用普朗克尘埃温度数据来估计沿视线的尘埃性质的典型变化，并研究这些变化的影响，如果一个单一的修改后的黑体模型的偏差在r。然后，我们评估的时刻方法捕捉空间平均的影响，并减少偏见的张量标量比不同的玩具模型的灰尘排放的能力。我们发现，由于沿视线的温度变化的预期偏差是显着的未来CMB实验的目标灵敏度相比，和使用的矩方法可以减少偏差，以及揭示到尘埃物理参数的分布。
2022-07-26 astro-ph.CO
Mitigating Complex Dust Foregrounds in Future CMB Polarization Experiments
在测量宇宙微波背景（CMB）的B模偏振时，偏振银河前景是系统误差的主要来源之一。实验对标准参数模型无法捕获的前景频谱的复杂性变得越来越敏感，这可能会影响我们有效分离这些成分的能力。采用一套尘埃模型，包括各种物理效应，我们模拟观测未来的七波段CMB实验，以评估这些复杂性对参数组件分离的影响。我们确定配置的频带，最大限度地减少简单的参数模型拟合到更复杂的“真正的”前景光谱，这将导致的“模型误差”推断CMB信号。我们发现：（a）采用简单的双参数修正黑体（MBB）灰尘模型的拟合在存在物理上真实的灰尘前景的情况下往往会在恢复的偏振CMB信号中产生显著的偏差;（b）具有三个附加参数的广义MBB模型在大多数情况下减少了这种偏差，但不可忽略的偏差可能仍然存在，并且可能难以检测;以及（c）视线效应（其引起频率去相关）和铁颗粒的存在是用于恢复真实CMB信号的尘埃发射中最成问题的复杂性。需要更复杂的模拟来证明未来的CMB实验可以成功地减轻这些物理上更真实的尘埃前景。
2018-11-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
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
Optimization of foreground moment deprojection for semi-blind CMB polarization reconstruction
本文提出优化的cMILC（ocMILC）流程，通过数据诊断自适应选择需反投影的前景矩数量、枢轴参数和系数，在PICO模拟中实现比NILC和cMILC更低的前景污染，并获得无偏的张标比后验。
2024-06-10 astro-ph.CO
CMB Power Spectrum Likelihood with ILC
我们扩展了ILC方法在调和空间中，包括在其CMB估计的误差。这允许参数估计例程考虑前景的影响以及与ILC方法结合的减法中的误差。我们的方法需要使用一个前景模型，我们在这里不开发。前景水平的降低使得该方法对前景模型中未考虑的误差不太敏感。模拟用于验证在生成该似然函数中使用的计算和近似。
2012-03-21 astro-ph.CO
Does the Correlation between 2MRS Galaxies and the CMB Indicate an Unmodeled CMB Foreground?
本文重新检验了基于2MRS星系与CMB温度图相关性的新CMB前景信号声称，通过模拟CMB图交叉相关分析发现原始探测样本的相关性仅在1.7σ水平或更低，证据不具说服力。
2024-07-01 astro-ph.CO
Mitigating Foreground Biases in CMB Lensing Reconstruction Using Cleaned Gradients
重建的宇宙微波背景（CMB）透镜会聚图将在未来几年的精密宇宙学中发挥重要作用。宇宙微波背景辐射透镜图将能够校准高红移星系团的质量，并将通过与星系巡天的互相关对宇宙结构的增长进行精确测量。在接下来的十年中，CMB透镜重建将严重依赖于温度数据，而不是偏振，因此需要详细了解由于河外前景造成的偏差。在短期内，其中最显着的偏差是由于热Sunyaev-Zel'dovich（tSZ）效应。此外，高分辨率观测将仅在少数频率下可用，这使得完全前景清理具有挑战性。在本文中，我们展示了一个解决方案的前景偏见的问题，涉及清洗只有大规模的梯度的CMB温度图。我们表明，必要的数据tSZ偏压免费CMB透镜地图已经存在的形式，大规模测量的CMB在多个频率的普朗克和WMAP卫星实验。具体而言，我们表明，从CMB透镜推断晕质量的偏见是消除利用干净的梯度从多频分量分离，涉及普朗克和WMAP数据，和特殊的星系互相关透镜地图可以准备只有一个小的惩罚信号噪声，而不需要掩蔽，在绘画，建模，或模拟工作的tSZ偏差。虽然我们专注于互相关，我们还表明，梯度清洗可以减轻偏见的CMB透镜自谱所产生的前景的温度和偏振的存在下，以最小的信噪比损失。
2018-07-07 astro-ph.CO
Delta-map method to remove CMB foregrounds with spatially varying spectra
我们扩展的内部模板前景去除方法占空间变化的光谱参数，如同步辐射和尘埃排放和尘埃温度的光谱指数。由于先前的算法必须假设光谱参数在整个天空（或天空的某些重要部分）上是均匀的，这导致了根据宇宙微波背景（CMB）的前景清洁偏振图估计的张量标量比参数$r$的偏差。新的算法，“Delta映射法”，占空间变化的光谱的一阶微扰。唯一的自由参数是宇宙学参数，如$r$和天空平均前景参数。我们表明，一个干净的CMB地图是极大似然解的一阶扰动，并推导出后验分布的$r$和天空平均前景参数使用贝叶斯统计。应用这一现实的模拟天空地图，包括偏振CMB，同步加速器和热尘埃排放，我们发现，新的算法消除$r$的偏见下降到我们的无噪声模拟（$r\lesssim 4\times 10^{-4}$）未检测到的水平。我们表明，由于平均的空间变化的频谱的极化前景的频率去相关可以占到一阶扰动使用略有不同的光谱参数的斯托克斯$Q$和$U$地图。最后，我们证明了偏振反常微波辐射对前景去除的影响可以被同步辐射光谱的曲率参数所吸收。
2019-02-01 astro-ph.CO
Forecasting the performance of the Minimally Informed foreground cleaning method for CMB polarization observations
本文为CMB偏振观测中的最小信息前景清理方法建立了半解析性能预测框架，并通过与直接采样和MICMAC对比验证其有效性，同时证明了数据驱动偏差校正程序的稳健性。
2025-07-07 astro-ph.CO
Quantifying Bias due to non-Gaussian Foregrounds in an Optimal Reconstruction of CMB Lensing and Temperature Power Spectra
本文利用MUSE贝叶斯推断和Agora多频模拟，评估非高斯河外前景对CMB透镜势与温度功率谱最优重建的偏差影响。
2025-07-24 astro-ph.CO
Modeling the Radio Foreground for detection of CMB spectral distortions from Cosmic Dawn and Epoch of Reionization
在宇宙黎明和再电离过程中，宇宙重子的演化导致了宇宙微波背景（CMB）的21厘米光谱红移畸变。这些编码信息的性质和时间的第一个来源超过红移30 - 6，并出现在米波长作为一个微小的CMB失真随着银河系和河外无线电天空，这是数量级更明亮。因此，检测需要精确的方法来建模前景。我们提出了一种使用最大平滑（MS）函数的前景拟合方法。我们证明了MS函数的有用性，传统上使用的多项式来分离前景的再电离时代（EoR）信号。我们还研究了使用GMOSS，无线电天空的物理动机模型的合理前景的频谱复杂性的水平，并发现它们确实是平滑的，可以通过MS功能建模到足以辨别EoR信号的香草模型的水平。我们表明，MS功能的损失抵抗和鲁棒性保留EoR信号强度和转折点的残差。最后，我们证明，在使用一个良好的校准光谱辐射计和建模前景与MS功能，全球EoR信号可以检测与贝叶斯方法与90%的置信度在10分钟的积分。
2017-05-03 astro-ph.CO
A Foreground Model Independent Bayesian CMB Temperature and Polarization Signal Reconstruction and Cosmological Parameter Estimation over Large Angular Scales
最近的CMB观测产生了非常精确的观测数据。一个强大的和可靠的CMB重建技术可以导致有效的宇宙学参数的估计。我们证明了我们的方法的性能，使用模拟的温度和偏振观测宇宙方差有限的下一代PRISM卫星任务。我们通过实施CMB逆协方差加权内部线性组合（ILC）与吉布斯抽样技术从联合分布生成样本。我们使用Python天空模型（PySM）d4 f1 s1来生成逼真的前景模板。同步辐射参数化的空间变化的光谱指数，而热尘埃辐射被描述为一个两个组件的灰尘模型。我们估计边缘密度的CMB信号和理论角功率谱利用整个后验分布的样本。最佳拟合的清洁CMB图和相应的角功率谱与CMB实现和天空角功率谱一致，这意味着有效的前景最小化重建。利用Blackwell-Rao估计器估计的似然函数用于宇宙学参数的估计。我们的方法可以估计张量标量比$r\ge 0.0075$为选定的前景模型和仪器噪声水平。我们目前的工作展示了一个分析管道，从CMB信号及其角功率谱的可靠估计到使用前景模型独立的Gibbs-ILC方法进行宇宙学参数估计的情况。
2023-01-30 astro-ph.CO gr-qc
Understanding Polarized Foreground from Dust: Towards Reliable Measurements of CMB Polarization
未来十年宇宙学领域中关于光学/红外偏振测量的科学机会和建议。为响应对这类文件的呼吁，向Astro 2010提交了以社区为基础的白皮书。
2009-02-24 astro-ph.CO
Lower bias, lower noise CMB lensing with foreground-hardened estimators
宇宙微波背景（CMB）温度图中的河外前景严重限制了标准估计器重建弱透镜势的能力。这些前景不能通过多频清理或掩蔽完全去除，如果不适当地考虑，可能导致大的偏差。对于由多个未聚集的点源组成的前景，可以导出源振幅的估计值并进行解投影，从而消除对透镜重建的任何偏差。我们的模拟表明，所有的河外前景的温度可以近似由一组具有相同的配置文件的源，一个简单的偏置硬化技术是有效的，在减少任何偏见透镜，在最小的噪声成本。我们比较其他方法，如“剪切”重建的性能和偏差，并讨论如何联合deproject任意数量的前景，每个任意配置文件。特别是，对于一个类似西蒙斯观测的实验前景硬化估计，使我们能够扩展重建中使用的最大多极子，增加整体统计功率$\sim 50\%$超过标准的二次估计，无论是在自动和互相关。我们的结论是，源硬化优于标准的透镜二次估计在自相关和互相关，透镜信号噪声比和前景偏差。
2020-12-01 astro-ph.CO
Cleaning Galactic foregrounds with spatially varying spectral dependence from CMB observations with \texttt{fgbuster}
本研究在下一代 CMB 偏振实验背景下，利用 \ exttt{fgbuster} 探讨了在不同像素子集中拟合银河系前景光谱参数的影响，表明允许光谱参数空间变化对于在控制前景残差的同时实现高信噪比至关重要。
2025-10-13 astro-ph.CO
Implications of scattering for CMB foreground emission modelling
本研究评估了银河系前景发射中汤姆逊散射和瑞利散射的二阶效应，发现其对总发射修正很小，但汤姆逊散射产生的B模信号接近未来CMB望远镜灵敏度，需更精确评估。
2024-07-15 astro-ph.CO
Impact of Galactic non-Gaussian foregrounds on CMB lensing measurements
本研究量化银河系尘埃前景对CMB引力透镜测量的污染，发现其对阿塔卡马宇宙学望远镜无显著影响，但西蒙斯天文台部分模型偏差超阈值，需进一步研究尘埃偏差表征与缓解方法。
2025-06-17 astro-ph.CO
