基于 FastICA 的全天宇宙学分量分离

我们提出了一种新的快速算法，用于从天空地图中分离叠加的宇宙学成分，基于快速独立成分分析技术（FastICA）。该算法能够恢复沿视线方向上统计独立宇宙学过程的空间模式和频率比例。我们将 FastICA 应用于仿真的微波天空观测中，这些观测在角分辨率和仪器噪声上与哥白粒太空站（Planck）卫星的标称水平相当，包含已知最重要的各向异性信号：宇宙微波背景（CMB）、银河同步辐射、尘埃和自由电子辐射。我们设计了一种用于校准每个成分在每个频率下的重建图的方法。所有成分的空间模式在仪器探测的所有尺度上均被成功恢复。特别是，CMB 角谱功率在 $\ell_{max}\simeq 2000$ 处恢复精度达到百分之一水平。频率比例和归一化在信号干扰比超过 1.5 的频率和天空区域中恢复精度良好，信号干扰比约为 1 时误差增加到约 10%。在 Pentium III 600 MHz 的计算机上运行时，FastICA 通常需要约 10 分钟才能完成全天 3.5 角分钟像素大小的仿真。我们得出结论，FastICA 是分析即将到来的高分辨率 CMB 实验所获得地图的极具前景的技术。