用核主成分分析从单碟 21cm 强度图中清洗前景

污染性前景辐射与起伏的 21cm 亮温度场之间的高动态范围是 21cm 强度映射数据最棘手的特征之一。虽然这些成分通常具有截然不同的频率谱,使分离相对容易,但仪器效应和定标误差通过调制和混合它们使问题进一步复杂化。一类流行的前景清洗方法是与主成分分析(PCA)相关的无监督技术,其利用每个成分对数据协方差贡献的不同形状和幅度来分离信号。这些方法已被证明能有效去除前景,同时也不可避免地滤除了部分 21cm 信号。在本文中,我们在 21cm 强度映射背景下首次考察了一种称为核 PCA(Kernel PCA)的广义方法,其作用于数据非线性变换的协方差。这允许构造更灵活的函数基,原则上可找到前景与 21cm 信号之间更干净的分离。我们展示了 Kernel PCA 在模拟单碟(自相关)21cm 数据上,在关于前景模型、仪器效应等多种假设下均有效。它呈现出与 PCA 不同的一组行为,例如在数据分辨率和平滑尺度的敏感性方面,在大多数情景下在中等到大尺度上优于 PCA。