通过鲁棒主成分分析恢复 21cm 信号
宇宙学与河外天体物理
2019-06-14 v1
摘要
来自中性氢（HI）的红移 21~cm 信号可能是宇宙学中非常有力的探测手段，但其观测难点在于它远弱于来自银河系以及河外射电源的前景辐射。不同频率的前景辐射沿一条视线是相干的，基于这一性质已提出多种前景减除方法。本文中，我们提出一种基于鲁棒主成分分析（RPCA）的新方法来减除前景并提取 21~cm 信号，该方法显式地同时利用了前景频率协方差矩阵（即频率相干性）的低秩性质与 21~cm 信号频率协方差矩阵的稀疏性。前景频率协方差的低秩性质已在许多先前的前景减除工作中被利用，但据我们所知，21~cm 信号频率协方差的稀疏性在此首次被探索。通过在 RPCA 方法中同时利用这两种性质，原则上可在无信号损失问题的情况下分离前景与信号。我们的方法既适用于采用平面天空近似的小块天区，也适用于必须考虑球面性的大面积天区。它也易于扩展以处理更复杂的情况，例如有缺陷的天空图。
引用
@article{arxiv.1801.04082,
title = {21cm Signal Recovery via the Robust Principle Component Analysis},
author = {Shifan Zuo and Xuelei Chen and Reza Ansari and Youjun Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.04082},
year = {2019}
}
备注
15 pages, 9 figures