Evidence for extra radiation? Profile likelihood versus Bayesian posterior
最近对宇宙学数据的一些分析报告了一些线索,表明存在超出标准模型预期的额外辐射。为了测试这些索赔的鲁棒性,根据不同的方法构建参数约束,我们进行了贝叶斯后验和基于似然配置文件的分析当前的数据。我们确认后和配置文件为基础的约束之间存在轻微的差异,与边缘化的后更喜欢较高的值的中微子种类N_eff的有效数量。这可以追溯到体积效应发生在边缘化过程中,我们证明了这种效果是相关的事实,即宇宙微波背景(CMB)数据约束N_eff只有间接通过红移的物质辐射平等。一旦CMB数据与外部信息相结合,例如,哈勃参数,方法之间的差异变得很小相比,N_eff的不确定性。我们的结论是,偏好的精密宇宙学数据过量辐射是“真实的”,而不是一个特定的选择可信/置信区间建设的神器。
2012-02-20 astro-ph.CO
On the Impact of Random Residual Calibration Error on the Gibbs ILC Estimates over Large Angular Scales
在估计纯CMB信号时,对应于所观察到的CMB图的校准系数中的残余误差是一个重要问题。如果输入前景污染CMB图中的这些误差未被适当考虑,则分量分离方法可能导致清洁CMB图和估计CMB角功率谱中的偏差。但是,无法准确地确定对应于从任何CMB实验中观察到的每个CMB图的校准系数,使得很难将它们的准确和实际值结合到组分分离分析中。因此,任何随机和残余校准误差对清洁的CMB图及其分量分离问题的角功率谱的影响只能通过执行详细的蒙特卡罗模拟来理解。在本文中,我们研究了使用输入前景污染的CMB地图与随机校准误差的后验密度的清洁CMB地图和理论CMB角功率谱在大角度尺度的天空以下的\cite{Sudevan:2018qyj}提出的吉布斯ILC方法的影响。通过对WMAP和Planck温度各向异性观测值进行详细的蒙特卡罗模拟,并考虑与之相适应的校准误差,我们发现,在Gibbs ILC方法中,对应于后验最大值的最佳拟合图受到CMB归一化偏差和剩余前景偏差的最小偏差。最佳拟合CMB角功率谱相对于不存在校准误差的情况的偏差分别为$2 \le \ell \le 15$和$16 \le \ell \le 32$之间的$\sim 28 μK^2$和$-4.7 μK^2$。当与宇宙方差引起的误差正交相加时,最佳拟合功率谱中的校准误差引起的误差导致净误差的总体$6\%$增加。
2020-01-09 astro-ph.CO
Joint Bayesian analysis of large angular scale CMB temperature anomalies
宇宙微波背景的测量结果与和谐宇宙学模型一致,除了一些值得注意的异常:功率抑制,与和谐模型中预期的相比,温度数据中缺乏大尺度功率,以及宇宙半球不对称性,统计各向同性的偶极击穿。在双极球谐函数中扩展CMB协方差自然地参数化了这两个大尺度的异常,使我们能够对功率谱和统计各向同性的违反进行详尽的、完全贝叶斯的联合分析,直到偶极水平。我们的分析揭示了宇宙半球不对称性的尺度依赖性。假设一个双参数幂律形式的尺度依赖偶极调制模型,我们研究了振幅$A(l = 16)$和幂律指数$α$的后验概率密度函数,并找到了最大后验概率值$A_*(l = 16) = 0.064 \pm 0.022$和$α_* = -0.92 \pm 0.22$。与宇宙半球不对称性相关的最大后验方向是银河系坐标系中的$(l,b) = (247.8^o, -19.6^o)$,与以前的分析一致。我们评估贝叶斯因子$B_{SI-DM}$以比较宇宙半球不对称模型与各向同性模型。数据倾向于各向异性模型($B_{SI-DM}=0.4$),但基本上不支持该模型。我们考虑了几个先验,发现这个证据比是强大的先验选择。联合推断的各向同性功率谱和非对称模型的参数时,大规模的功率抑制不软化,这表明没有证据表明,这些异常耦合。
2019-08-19 astro-ph.CO
A Fast Generative Framework for High-dimensional Posterior Sampling: Application to CMB Delensing
Department of Physics, Université de Montréal(蒙特利尔大学物理系);Mila - Quebec AI Institute(魁北克人工智能研究院);Ciela, Montreal Institute for Astrophysics and Machine Learning(蒙特利尔天体物理与机器学习研究所);Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute(Flatiron研究所计算天文学中心)
本文提出了一种快速生成框架,用于高维后验采样,应用于宇宙微波背景去棱镜化问题,实现了比扩散方法快一个数量级的采样速度,并成功恢复了未棱镜化的宇宙微波背景功率谱。
2026-03-04 astro-ph.CO astro-ph.IM cs.LG
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
A Foreground Model Independent Estimation of Joint Posterior of CMB E mode Polarization over Large Angular Scales
自从宇宙微波背景(CMB)信号被基于各种卫星的观测测量以来,随着实验精度的提高,对CMB重建技术的需求也相应增加,该技术可以提供CMB信号和理论角功率谱的精确估计以及与它们相关联的可靠的统计误差估计。本文利用下一代COrE卫星的模拟极化观测数据,估计了大角度尺度下CMB E模式信号(S)和相应的理论角功率谱(C^E_l)的联合后验。为了从联合分布生成样本,我们采用ILC技术与由Gibbs抽样技术增强的CMB E模式协方差矩阵的先验信息。我们使用全后验样本估计S和C^E_l的边缘密度。最佳拟合的清洁E模式图和相应的角功率谱与输入E模式图和天空功率谱吻合良好,这意味着使用类似COrE的观测进行精确重建。利用所有Gibbs链的样本C^E_l,我们估计了似然函数P(C^E_l| D)的任意C^E_l的估计,给出了COrE任务的模拟观测图(D)。似然函数可以无缝集成到宇宙学参数估计方法。除了在大角度尺度上产生E模信号的精确估计外,我们的方法还在大角度尺度上使用CMB E模观测建立了分量重建和可靠的宇宙学参数估计之间的联系。整个方法不假设用于E模式前景分量的任何显式模型以便去除它们,这是一个有吸引力的特性,因为前景建模不确定性在这种情况下不会构成挑战。
2020-04-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Non-Primordial Contribution to the Cosmic Microwave Background
Indian Institute of Technology, Tirupati(蒂鲁帕蒂印度理工学院)
研究宇宙微波背景非原初贡献,引入参数\(\varepsilon_{\rm CMB}\),通过普朗克2018等数据约束模型,发现百分之几的尘埃贡献与数据相符,给出参数范围及后验,表明当前宇宙学可容该贡献且不影响参数推断。
2026-07-17 astro-ph.CO
BeyondPlanck XI. Bayesian CMB analysis with sample-based end-to-end error propagation
本文通过全局端到端贝叶斯处理提出基于后验样本的CMB约束,发现温度涨落与自由自由发射的强简并性,并首次将渐近精确的Blackwell-Rao估计量成功应用于高达$\ell\le600$的多极矩。
2022-08-30 astro-ph.CO
Cluster profiles from beyond-the-QE CMB lensing mass maps
本文将无参数 MAP CMB 透镜重建扩展到星系团尺度,通过逐团去透镜降低大尺度结构噪声,并在无尺度截断下消除温度二次估计器的非高斯偏差。
2023-10-03 astro-ph.CO
Relationship between the CMB, SZ Cluster Counts, and Local Hubble Parameter Measurements in a Simple Void Model
根据Sunyaev-Zel'dovich(SZ)星系团数计数推断的物质波动幅度之间的差异,原始温度,以及普朗克卫星测量的宇宙微波背景(CMB)的偏振各向异性,如果局部宇宙嵌入在Lee,2014所示的欠致密区域中,则可以调和。在这里使用一个简单的空隙模型假设开放的Friedmann-Robertson-Walker几何和马尔可夫链蒙特卡罗技术,我们调查如何深入的局部欠密区域需要解决这个矛盾。如果存在这种局部空隙,则预测不同于全局哈勃常数的局部哈勃参数值。我们推导出后验分布的本地哈勃参数的普朗克CMB数据和SZ集群计数假设简单的空洞模型的联合拟合。我们发现,预测的本地哈勃参数值的$H_{\rm loc}=70.1\pm0.34~{\rm km\,s^{-1}Mpc^{-1}}$是在更好的协议与直接的本地哈勃参数测量,表明本地空洞模型可以提供一个一致的解决方案的集群数计数和哈勃参数的差异。
2016-01-06 astro-ph.CO
Single frequency CMB B-mode inference with realistic foregrounds from a single training image
在一个单一的训练图像和小波相位谐波增强,我们提出了极化宇宙微波背景(CMB)前景边缘化的高维似然自由(贝叶斯)框架。我们证明了强大的前景去除只使用一个单一的频率模拟数据的BICEP样的天空补丁。使用矩网络,我们估计潜在的{E,B}信号的像素级后验概率,并使用估计的边缘后验矩进行分位数类型测试来验证统计模型。矩网络使用U-Net卷积神经网络的层次结构。这项工作验证了这种方法在最困难的限制情况下:像素级,无噪声,高度非高斯灰尘前景与一个单一的训练图像在一个单一的频率。对于一个真正的宇宙微波背景实验,少量有代表性的天空斑块就可以提供完整宇宙学推论所需的训练数据。这些结果使强大的似然自由,基于模拟的参数和模型推断原始B模式检测使用所观察到的CMB偏振数据。
2021-11-01 astro-ph.CO astro-ph.IM
A CMB Gibbs sampler for localized secondary anisotropies
除了主要的波动,CMB温度图还包含了大量的次级各向异性形式的额外信息。次级效应,可以确定与个别对象,如热和动力学的Sunyaev-Zel'dovich(SZ)的影响,由于星系团,是很难明确地从前景的污染和主CMB然而。我们开发了一个贝叶斯形式主义,严格表征的各向异性是本地化的天空中,以TSZ和KSZ效应为例。使用吉布斯抽样方案,我们能够有效地从联合后验分布的天空与成千上万的相关物理参数的多分量模型进行采样。然后,后验可以被精确地边缘化,以估计次级各向异性的性质,充分考虑到与CMB图中的其他信号的简并。我们表明,这种方法是计算上易于处理的,使用一个简单的实现现有的指挥官组件分离代码的基础上,还讨论了其他类型的二次各向异性可以容纳在我们的框架内。
2015-10-15 astro-ph.CO astro-ph.IM
What does a cosmological experiment really measure? Covariant posterior decomposition with normalizing flows
我们提出了严格提取参数组合的方法,这些参数组合受后验分布数据的约束。标准方法使用适用于高斯分布的线性方法。我们展示了当前调查的线性方法的局限性,并开发了可用于非高斯分布的非线性方法,并且独立于参数基础。这些都是通过使用机器学习模型,标准化流,从他们的样本中学习后验分布。这些模型允许我们在参数空间中的所有位置获得后验的局部协方差,并使用其逆,Fisher矩阵,作为参数空间上的局部度量。然后,后验分布可以通过度量空间中的并行传输非线性地分解为前导约束参数组合。我们测试我们的方法在两个非高斯,基准的例子,然后将它们应用到参数后验的暗能量调查和普朗克CMB透镜。我们说明了我们的方法如何自动学习调查的具体,最好的约束有效振幅参数$S_8$宇宙剪切单独,宇宙剪切和星系团,和CMB透镜。我们还确定在全参数空间的约束参数组合,并作为一个应用程序,我们估计哈勃常数,$H_0$,仅从大结构数据。
2021-12-10 astro-ph.CO astro-ph.IM
Inferring Cosmic String Tension through the Neural Network Prediction of String Locations in CMB Maps
在以前的工作中,我们构建了一个卷积神经网络,用于估计宇宙弦在模拟宇宙微波背景温度各向异性图中的位置。我们推导出了这个神经网络对宇宙弦位置的估计与宇宙弦张力$Gμ$的后验概率分布之间的联系。在这里,我们显着改善的后验分布的弦张力$Gμ$的计算。我们还通过使用残差网络改进了我们以前的普通卷积神经网络。我们将新的神经网络和后验计算方法应用于我们以前工作中使用的相同模拟的地图,并量化改进。
2019-01-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Local non-Gaussianity in the Cosmic Microwave Background the Bayesian way
本文介绍了一种精确贝叶斯方法来搜索宇宙微波背景(CMB)辐射数据中的局域型非高斯性。使用模拟CMB温度图,新开发的技术相比,对传统的frequentist双谱估计。从联合概率分布出发,我们得到了给定数据的原始扰动的条件概率的解析表达式,以及给定数据和扰动的非高斯性水平f_nl的解析表达式。我们提出哈密顿蒙特卡罗采样作为一种手段,以获得实现的原始波动,我们反过来采样f_nl。虽然计算昂贵,这种方法使我们能够准确地构建完整的目标后验概率分布。与频率估计相比,将贝叶斯方法应用于高斯CMB图提供了一致的结果。然而,对于非高斯映射的分析,f_nl上的误差条在贝叶斯框架内不显示过多的方差。鉴于普朗克卫星飞行任务即将获得高精度的宇宙微波背景辐射测量结果,这一发现具有特别重要的意义。
2010-10-06 astro-ph.CO
CosmoReionMC: A package for estimating cosmological and astrophysical parameters using CMB, Lyman-α absorption and global 21 cm data
我们提出了一个马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)为基础的参数估计包,CosmoReionMC,共同约束宇宙学参数的$Λ$ CDM模型和天体物理参数有关的氢再电离。该软件包是基于以前开发的物理驱动的再电离半解析模型,一个类似的半解析模型计算全球21厘米信号在宇宙黎明期间,并使用适当的修改版本的公开可用的CAMB计算CMB各向异性。然后将这些计算耦合到MCMC系综采样器\texttt{emcee}以计算模型参数的后验分布。该模型共有12个自由参数:5个宇宙学参数和7个与恒星星族有关的参数。我们约束的参数匹配的理论预测与CMB数据从普朗克,观测相关的类星体的吸收光谱,并首次全球21厘米的信号从EDGES。我们发现,将类星体光谱数据的分析收紧电子散射光学深度$τ$的界限,因此归一化$A_s$的原始物质功率谱(或等效$σ_8$)。此外,当我们在分析中包括EDGES数据时,我们发现具有有效无线电发射的无金属恒星的早期人口是匹配吸收幅度所必需的。CosmoReionMC包应该有有趣的未来应用,例如,探测对$Λ$ CDM模型的非标准扩展。
2021-08-07 astro-ph.CO
Detection of Dipole Modulation in CMB Temperature Anisotropy Maps from WMAP and Planck using Artificial Intelligence
该研究首创使用人工神经网络(ANNs)基于CMB温度各向异性的局部方差图,区分统计各向同性图与偶极调制图,并预测首选方向的幅度和单位向量,在WMAP和Planck数据中显著且稳健地检测到偶极调制信号,独立于现有方法缓解了对该首选方向的其他地方效应和事后推断的批评。
2023-05-22 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
Large-Scale Polarized Foreground Component Separation for Planck
我们使用贝叶斯分量估计方法来研究大规模极化地图和宇宙学参数估计的前景与模拟普朗克数据假设简化的白噪声属性。天空信号被参数化为CMB、同步辐射和热尘埃辐射的总和。同步加速器和灰尘组件建模为幂律,与空间变化的光谱指数同步加速器和灰尘的统一指数。使用吉布斯抽样技术,我们估计的线性偏振Q和U后振幅的CMB,同步加速器和灰尘的地图,以及两个光谱指数在~4度像素。我们使用恢复的CMB地图及其协方差在一个精确的像素似然算法估计的光学深度再电离τ,张量标量比r,并构建EE和BB光谱的条件似然切片。给定我们的前景模型,对于tau=0.1,我们发现sigma(tau)~0.004,对于r=0.1的模型,sigma(r)~0.03,对于r=0.0,95%的上限r<0.02。
2011-03-13 astro-ph.CO
A flexible parameterization to test early physics solutions to the Hubble tension with future CMB data
University of Sussex(萨塞克斯大学)
本文提出了一种灵活的参数化方法,用于测试未来CMB数据对Hubble张力的早期物理解决方案,通过引入额外非相互作用成分来捕捉可能的偏离。
2025-01-08 astro-ph.CO
Inference of the cosmic rest-frame from supernovae Ia
我们从Ia型超新星的万神殿样本中确定了太阳系的自行。利用观测到的距离模、日心红移和SNe的位置,用马尔可夫链蒙特卡罗方法得到了太阳系真速度的后验分布、真速度的方向和有关的宇宙学参数.我们占未知的特殊运动SNe包括他们的预期协方差线性理论。我们发现太阳系以$v_o = 249 \pm 51$ km/s的速度向$RA = 166 \pm 16$ deg,$Dec = 10 \pm 19$ deg(J2000)(均在68 C. L.)运动。运动方向与在宇宙微波背景辐射(CMB)中观测到的偶极子方向一致($RA = 166$度,$Dec = -7$度)。推断的速度是$2.4 σ$小于从CMB偶极子的纯运动学解释推断的值($370$ km/s)。假设一个平坦的$Λ$冷暗物质模型,我们发现太阳自行与其他宇宙学参数没有简并性。无量纲物质密度为$Ω_M = 0.305 \pm 0.022$,与CMB测量结果非常吻合。我们还发现没有退化的太阳自行与SN校准讨厌的参数。我们的结论是,一个更大的样本SNe将允许一个独立的和强大的测试的CMB偶极子的运动学性质。
2022-06-09 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
AB$\mathbb{C}$MB: Deep Delensing Assisted Likelihood-Free Inference from CMB Polarization Maps
针对CMB B模极化探测原初引力波受透镜畸变、高维数据似然计算成本高的问题,提出结合生成模型去透镜与ABC算法的无似然推断方法,可实现张标比r的无偏估计与校准良好的不确定性量化。
2024-07-13 astro-ph.CO stat.AP
Field-level multiprobe analysis of the CMB, integrated Sachs-Wolfe effect, and the galaxy density maps
本文提出场级多探针贝叶斯框架,联合重建原初CMB、积分萨克斯-沃尔夫效应和星系密度图及宇宙学参数,消除传统最大后验估计的偏差并提升信噪比。
2023-12-05 astro-ph.CO astro-ph.IM
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
Large-scale anomalies in the cosmic microwave background as signatures of non-Gaussianity
我们推导了在宇宙微波背景(CMB)中,如果原始涨落是非高斯的,并扩展到超视界尺度,观测偏离统计各向同性的概率的一般表达式。主要的动机是正确地描述的原始功率谱的偶极子和偶极子调制的超视界和亚视界扰动之间的耦合产生的。与以前的建议产生半球形的功率不对称,我们不假设功率不对称的结果从一个单一的大超视界模式。相反,我们将观测到的功率谱外推到超视界尺度,并计算在比可观测宇宙更大的尺度上特定实现非高斯扰动所导致的功率不对称。我们的研究包括许多的情况下,已提出可能的解释CMB半球功率不对称。我们确认我们的分析预测的概率,一个给定的功率不对称比较它们的数值实现的CMB地图。我们发现,非高斯性和尺度相关的局部非高斯性的非局部模型产生的功率谱的尺度相关的调制,从而可能产生单极和偶极功率调制的大规模。然后,我们提供了简单的例子,找到后验分布的参数的双谱从所观察到的偶极子和偶极子调制。
2016-01-25 astro-ph.CO
COSMOPOWER: emulating cosmological power spectra for accelerated Bayesian inference from next-generation surveys
我们提出了$\it{CosmoPower}$,一套神经宇宙学功率谱仿真器提供的数量级加速参数估计从两点统计分析的大尺度结构(LSS)和宇宙微波背景(CMB)调查。仿真器取代玻尔兹曼代码的物质和CMB功率谱的计算,因此,他们不需要重新训练不同的选择天体物理学的滋扰参数或红移分布。在波数范围$k \in [10^{-5}, 10] \, \mathrm{Mpc}^{-1}$内,对红移$z \in [0, 5]$的物质功率谱仿真误差小于$0.4\%$。$\it{CosmoPower}$模拟CMB温度,偏振和透镜潜在的功率谱在$5σ$区域的参数空间周围的$\it{Planck}$最佳拟合值与误差$\lesssim 10\%$的预期散粒噪声为即将到来的西蒙斯天文台。$\it{CosmoPower}$被展示在来自千度巡天的宇宙剪切和星系聚类分析的联合分析上,以及在第四阶段类似$\it{Euclid}$的模拟宇宙剪切分析上。对于CMB情况,在$\it{Planck}$ 2018 CMB温度和偏振分析上测试$\it{CosmoPower}$。仿真器总是恢复基准宇宙学约束的差异小于采样噪声的后验,同时提供一个加速因子高达$O(10^4)$的完整的推理流水线。正如我们在$\it{Planck}$似然情况下所证明的那样,这种加速允许在几秒钟内恢复后验分布。$\it{CosmoPower}$完全用Pyth…
2022-01-31 astro-ph.CO astro-ph.IM
Measuring neutrino mass and asymmetry through galaxy pairwise peculiar velocity
Institut d’Astrophysique de Paris, UMR 7095, CNRS, Sorbonne Université(巴黎天体物理研究所);Department of Physics, the Chinese University of Hong Kong(香港中文大学物理系);Key Laboratory for Computational Astrophysics, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences(中国科学院国家天文台计算天体物理重点实验室);School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学天文与空间科学学院)
本文利用星系成对异常速度在准线性和非线性范围内的数据,首次约束了中微子总质量M_ν和中微子不对称参数η²,通过两种独立的宇宙学框架得出一致结果,展示了星系成对速度对中微子性质的敏感探测能力。
2026-04-21 astro-ph.CO
CMBolic: Symbolic emulators for the Cosmic Microwave Background. I. Lensing
CEICO, Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences(捷克科学院物理研究所);Institute of Theoretical Physics, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University(查理大学数学物理学院理论物理研究所);Astrophysics, University of Oxford(牛津大学天体物理学系);Institute of Cosmology & Gravitation, University of Portsmouth(朴茨茅斯大学宇宙学与引力研究所)
提出CMBolic符号仿真器,通过解析函数模拟CMB透镜势功率谱,在扩展ΛCDM模型中达到与神经网络仿真器相当的精度,并将贝叶斯参数估计运行时间从2周缩短至3分钟。
2026-06-05 astro-ph.CO astro-ph.IM
BeyondPlanck II. CMB map-making through Gibbs sampling
本文提出一种用于CMB制图的Gibbs采样方法,将去条纹问题拆分为噪声滤波和地图分箱两步以大幅降低计算成本,并能高效处理数据间隙与残余噪声。该方法为BeyondPlanck端到端贝叶斯分析框架提供了具有严格误差传播和系统误差校正能力的制图基础。
2020-11-11 astro-ph.CO
Hierarchical Bayesian CMB Component Separation with the No-U-Turn Sampler
本文提出使用NUTS采样器进行贝叶斯CMB分量分离,引入均值漂移聚类和分层前景模型,有效恢复宇宙学参数并显著降低偏差,相比传统方法性能提升约1000倍。
2024-11-18 astro-ph.CO
Bayesian noise estimation for non-ideal CMB experiments
我们描述了一个贝叶斯框架,用于估计CMB观测的时域噪声协方差,通常参数化的1/f频率分布。这个框架是基于吉布斯抽样算法,它允许通过条件概率分布的确切边缘化的滋扰参数。在本文中,我们实现了对固定时域模板的数据流和边缘化中的间隙的支持,并且还概述了如何边缘化来自CMB波动的混乱,这对于高信噪比实验可能是重要的。作为该方法的副产品,我们得到适当的约束实现,这本身可以是有用的制图。为了验证该算法,我们证明了重建的噪声参数和相应的不确定性是无偏的模拟数据。如果只需要最大后验参数,则处理100 000个样本的单个数据流所需的CPU时间为3秒,如果还希望通过Gibbs采样获得相应的不确定性,则为21秒。
2011-10-06 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.data-an
Cosmoglobe DR1 results. I. Improved Wilkinson Microwave Anisotropy Probe maps through Bayesian end-to-end analysis
该研究在单一贝叶斯端到端框架内首次联合分析WMAP和Planck LFI数据,通过Gibbs采样生成改进的CMB天图,发现其结果与官方高度一致且偏振残差更低,并解决了W波段与K波段的历史差异。
2023-03-14 astro-ph.CO
Bayesian inference on the sphere beyond statistical isotropy
本文给出了球面上随机场协方差结构的贝叶斯推断的一般方法。我们采用双极球谐函数(BipoSH)表示球上的一般协方差结构。我们说明了该方法作为一种原则性的方法来评估违反统计各向同性(SI)的宇宙微波背景(CMB)波动的天空地图的有效性。观测到的CMB图中的SI破坏是由于已知的物理效应如多普勒增强和弱透镜效应引起的;然而,未知的理论可能性,如宇宙拓扑和宇宙学原理的微妙违反,以及用非圆形光束扫描天空的预期观测伪像,掩蔽,前景残差,各向异性噪声,等。我们明确地证明了恢复的输入SI违反信号与其完整的统计模拟CMB地图。我们的形式主义很容易适应探索非SI协方差的参数物理模型,因为我们说明了多普勒增强的天空图的参数的推断。我们的方法承诺提供一个强大的定量评估的证据,SI违反相关的异常在CMB的天空中,通过估计的BipoSH光谱以及他们的完整的后验。
2015-09-23 astro-ph.CO astro-ph.IM
CosmoVAE: Variational Autoencoder for CMB Image Inpainting
The University of New South Wales(新南威尔士大学)
宇宙微波背景辐射(CMB)是理解早期宇宙和精确估算宇宙学常数的关键。由于星系中热尘埃噪声的污染,作为二维球面图像的CMB图存在观测缺失,主要集中在赤道区域。宇宙微波背景图的噪声对宇宙学参数的估计精度有很大的影响。对CMB图进行修复可以有效地降低参数估计的不确定性。在本文中,我们提出了一种基于深度学习的变分自编码器- CosmoVAE,以恢复CMB地图的缺失观测值。CosmoVAE的输入和输出是方形图像。为了生成训练、验证和测试数据集,我们通过笛卡尔投影将全天空CMB图分割成许多小图像。CosmoVAE通过使用高斯随机场的角功率谱作为潜变量来将物理量分配给VAE网络的参数。CosmoVAE采用了一种新的损失函数来提高模型的学习性能,该损失函数由$\ell_1$重构损失、编码器网络的后验分布与潜变量先验分布之间的Kullback-Leibler散度、感知损失和全变差正则化器组成。所提出的模型实现了普朗克\texttt{Commander} 2018 CMB地图修复的最先进性能。
2020-01-31 astro-ph.CO cs.LG eess.IV
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
Robust CMB B-mode analysis with Needlet-ILC and simulation-based inference
Max-Planck-Institut für Astrophysik(马克斯·普朗克天体物理学研究所);Columbia University(哥伦比亚大学);Flatiron Institute(平顿研究所);Princeton University(普林斯顿大学);University of California Berkeley(加州大学伯克利分校);Lawrence Berkeley National Laboratory(劳伦斯伯克利国家实验室);University of Milano-Bicocca(米兰比可卡大学)
本文提出了一种基于Needlet-ILC和模拟推理的鲁棒CMB B模分析方法,通过压缩数据提升对模型不正确和复杂前景的鲁棒性,并在模拟中实现对张量到标量比r的精确估计。
2025-12-18 astro-ph.CO astro-ph.IM
TEASING: a fast and accurate approximation for the low multipole likelihood of the Cosmic Microwave Background temperature
我们使用自适应重要性采样器探索掩蔽CMB温度图的角谱C(l)的低l似然性。我们发现,尽管部分天空覆盖,每个C(1)的似然分布密切遵循逆伽马分布。我们的探索是足够准确的测量逆伽马参数以及多极子之间的相关性。这些量用于构建低l似然的联合后验分布的近似。建议的近似的准确性建立使用统计准则和模拟宇宙学参数拟合。当应用于WMAP5数据集时,这种近似产生与当前最佳技术相同精度水平的宇宙学参数估计,但具有非常显着的速度增益。
2009-01-28 astro-ph.CO
Scalar Photon Coupling and Modified Photon Evolution: CMB Signatures and Cosmological Constraints
Shahid Rajaee Teacher Training University(沙希德·拉贾伊教师培训大学)
研究由标量场与辐射早期相互作用推动的光子扇区现象学扩展,通过在CLASS中实现修改后的光子标度并结合相关数据进行分析,得出常数$\epsilon$扩展受晚期数据组合青睐的结论。
2026-08-20 astro-ph.CO physics.gen-ph
$Euclid$ preparation: XV. Forecasting cosmological constraints for the $Euclid$ and CMB joint analysis
即将到来的$Euclid$数据与宇宙微波背景(CMB)测量的组合和互相关是一个很大的期望,因为它将提供最大的杠杆臂的时代,从重组到结构形成整个过去的光锥。在这项工作中,我们提出的预测联合分析的$Euclid$和CMB数据的宇宙学参数的标准宇宙模型和它的一些扩展。这项工作扩展和补充了最近发表的预测的基础上$Euclid$特定的探针,即星系聚类,弱透镜,和它们的互相关。与当前和未来的CMB实验的规格上的一些假设,预测的约束条件,从一个标准的Fisher形式主义和后验拟合方法的基础上,实际CMB数据。与仅使用$Euclid$的分析相比,CMB数据的加入对标准$Λ$ -冷暗物质模型的所有宇宙学参数的约束产生了实质性的影响,改进达到了十倍。对于扩展模型的参数,其中包括一个红移依赖的暗能量状态方程,非零曲率,和重力的现象学修改,改进可以是两到三个,在某些情况下达到10以上的顺序。结果突出了至关重要的宇宙学约束的组合和交叉相关的$Euclid$探针与CMB数据。
2021-09-10 astro-ph.CO
Debiasing cosmological parameters from large-scale foreground contamination in Cosmic Microwave Background data
针对CMB前景残留导致张量-标量比估计有偏的问题,提出基于GNILC构建残差谱模板并纳入似然函数,经LiteBIRD模拟验证可消除偏差。
2025-10-27 astro-ph.CO
Cosmology from Cross-Correlation of ACT-DR4 CMB Lensing and DES-Y3 Cosmic Shear
本研究通过测量ACT-DR4的CMB引力透镜与DES-Y3宇宙剪切的角互功率谱,去除热SZ效应污染并考虑相关系统误差,得到S₈=0.782±0.059的物质涨落幅度约束,验证了先验合理性,为后续联合分析奠定基础。
2023-09-08 astro-ph.CO
Estimating the impact of recombination uncertainties on the cosmological parameter constraints from cosmic microwave background experiments
我们使用我们最近的RICO代码训练集来估计重组不确定性对后验概率分布的影响,这些后验概率分布将从未来的CMB实验中获得,特别是普朗克卫星。用MCMC方法对宇宙学参数的后验分布进行抽样分析,发现在最小六参数LCDM模型中,如果不采用RICO给出的复合历史描述,Planck对n_S、Omega_bh ~ 2和log(As)的偏差分别为-0.7、-0.3和-0.4 σ。其余参数未受到显著影响。我们还表明,宇宙学的依赖与RICO模型的重组历史的修正后得到的普朗克卫星的情况下的后验分布的影响可以忽略不计。在实践中,这意味着,包括额外的纠正现有的重组代码可以实现使用简单的宇宙学无关的“捏造功能”。最后,我们还研究了最近在氢复合处理方面的一些改进的影响,这些改进仍然没有包括在我们当前版本的Rico训练集中,假设这些修正的宇宙学依赖性可以忽略不计。总之,以我们目前对完全复合过程的理解,如果不考虑所有这些修正的话,从普朗克理论推导的宇宙学参数的预期偏差可能分别为-2.3,-1.7和-1 σ。我们注意到,尽管对普朗克可能具有重要意义的物理过程的列表似乎已接近完成,但仍需付出一些努力来验证不同小组所获得的结果。
2009-10-22 astro-ph.CO
Hierarchical Bayesian Detection Algorithm for Early-Universe Relics in the Cosmic Microwave Background
一些理论上动机良好的补充标准宇宙学模型预测弱签名的形式嵌入在宇宙微波背景(CMB)波动的空间局域源。我们提出了一个分层贝叶斯统计形式主义和一个完整的数据分析管道测试这样的场景。我们推导出一个准确的近似定义任何理论,预测嵌入在CMB的源的参数的全后验概率分布,并进行了广泛的测试,以建立其有效性。该逼近是使用模块化算法实现的,旨在避免后验选择效应,该算法将候选检测阶段与完整的贝叶斯模型选择和参数估计分析相结合。我们将此管道应用于预测宇宙纹理和气泡碰撞的理论,通过使用以下技术扩展了先前的分析:(1)自适应分辨率技术,允许我们探测任意大小的特征,以及(2)最佳滤波器,为检测候选签名提供最佳灵敏度。我们的结论是,WMAP 7年的数据不赞成添加任何宇宙纹理或气泡碰撞的标准宇宙学模型,并放置强大的限制,预测数量的这样的来源。在我们的探测阈值内,CMB天空中的气泡碰撞和宇宙纹理的预期数量在95%的置信度下分别被限制为小于4.0和5.2。
2013-09-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological constraints from abundance, weak-lensing and clustering of galaxy clusters: application to the SDSS
本文以 SDSS 的 redMaPPer 星系团目录为例,结合星系团计数、弱引力透镜与成团性(两点相关函数),证明加入成团性能打破 $Ω_{rm m}-σ_8$ 简并,显著提升参数约束力并改善结果。
2023-10-13 astro-ph.CO
Constraining exotic high-$z$ reionization histories with Gaussian processes and the Cosmic Microwave Background
本研究利用高斯过程结合Planck CMB数据,无模型依赖地重构宇宙再电离历史,复现标准低红移再电离并严格约束高红移额外再电离,定义新参数τ_highz约束奇异能量注入场景,且代码数据公开。
2025-10-22 astro-ph.CO hep-ph
Constraining Cosmological Parameters with Needlet Internal Linear Combination Maps II: Likelihood-Free Inference on NILC Power Spectra
本研究提出NILC加权方案结合无似然推断,利用非高斯信息约束宇宙学参数,相比传统MFPS方法可使成分振幅参数的二维68%置信区面积缩小60%,适用于原初B模搜索。
2024-06-24 astro-ph.CO
Observing the Inflationary Reheating
再加热是连接暴胀和随后的热大爆炸阶段的时期。这个时代在概念上非常重要,但在观测上却知之甚少。我们表明,目前的普朗克卫星测量的宇宙微波背景(CMB)的各向异性约束的再加热时代的运动学性质的暴胀模型。这一结果是通过推导《通货膨胀百科全书》中约200个模型的再加热参数的边缘化后验分布得到的。通过每个模型的统计证据来解释数据,我们表明普朗克2013年的测量导致后验到先验体积平均减少40%。对再热进行一些额外的假设,如指定一个平均状态方程参数,或将分析集中在特殊的情况下,可以增强或减少这种约束。我们的研究还表明,贝叶斯证据的模型可以大大影响的再加热属性。因此,当前CMB数据的精度是这样的,估计一个模型的观测性能,现在需要纳入有关其再加热历史的信息。
2015-10-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Late-Time Emergence of Dark Energy and Its Interaction with Dark Matter
Liaoning Normal University(辽宁师范大学);Presidency University(总统大学);Durban University of Technology(德班理工大学);Instituto de Física Corpuscular (CSIC-Universitat de València)(粒子物理研究所(瓦伦西亚大学-西班牙高等科学研究委员会));University of Sheffield(谢菲尔德大学);Brainware University(Brainware大学)
该研究提出暗能量晚期涌现且与暗物质相互作用的模型,结合多组宇宙学数据约束后发现相互作用参数偏离零但模型未优于ΛCDM等标准模型,凸显其解决宇宙学张力的局限性。
2026-10-27 astro-ph.CO
Wavelet-Bayesian inference of cosmic strings embedded in the cosmic microwave background
宇宙弦是对标准宇宙学模型的一个很好的扩展,除了标准的暴胀分量外,它还可以在宇宙微波背景(CMB)的各向异性中引入次优势分量。弦的探测虽然在观测上具有挑战性,但它将提供一个在非常高的能量尺度上的物理学的直接探测。我们开发了一个新的框架宇宙弦推断,构建贝叶斯分析小波空间中的弦引起的CMB组件具有不同的统计特性的标准暴胀组件。我们的小波贝叶斯框架提供了一个原则性的方法来计算后验分布的弦张力$Gμ$和贝叶斯证据比比较字符串模型的标准暴胀模型。此外,我们提出了一种技术来恢复估计的任何字符串引起的CMB地图嵌入在观测数据。使用普朗克模拟,我们展示了我们的框架的应用程序,并评估其性能。该方法是敏感的$Gμ\sim 5 \times 10^{-7}$的南部-后藤字符串模拟,包括一个集成的萨克斯-沃尔夫(ISW)的贡献,不包括任何重组的影响,在任何参数的分析进行优化。该方法的灵敏度相比,与其他技术适用于相同的模拟。
2017-09-15 astro-ph.CO astro-ph.IM
Information Gain on Reheating: the One Bit Milestone
我们表明,普朗克2015年和BICEP 2/KECK测量的宇宙微波背景(CMB)各向异性一起提供了一个信息增益0.82 +- 0.13位的再加热历史上所有的慢滚单场模型的通货膨胀。这相当于与Planck 2013对再加热的限制相比改进了40%。我们的方法依赖于一个详尽的CMB数据分析进行了近200个模型的通货膨胀,推导出Kullback-Leibler熵之间的先验和完全边缘化后的再加热参数。这个数字是由每个模型的贝叶斯证据来解释数据的加权平均值,从而确保其公平性和鲁棒性。
2016-09-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inferring Cosmological Parameters with Evidential Physics-Informed Neural Networks
本文提出了一种基于证据物理引导神经网络的方法,用于推断宇宙参数,通过比较不同模型的后验分布,揭示了哈勃张力的新见解。
2025-12-06 astro-ph.CO cs.LG gr-qc
Constraints on modified gravity from Planck 2015: when the health of your theory makes the difference
我们使用有效场论的暗能量(DE的EFT)形式主义来约束暗能量模型属于Horndeski类与最近的普朗克2015 CMB数据。理论空间由确定线性宇宙学扰动的一定数量的参数所跨越,而膨胀历史被设置为标准$Λ$ CDM模型的膨胀历史。我们总是要求这些理论没有致命的不稳定性。此外,我们考虑两个可选的条件,即标量和张量扰动传播的阈下速度。这样的标准严格限制了允许的参数空间,因此在形成后验非常有效。因此,我们确认,没有理论比$Λ$ CDM更好地进行单独的CMB数据分析时。事实上,这里考虑的健康的暗能量模型无法再现有效牛顿常数和引力滑移参数的现象学行为,根据以前的研究,这些行为最适合数据。
2016-09-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph