用于 21 cm 全局信号分析与前景分离的 FlexKnot 与高斯过程方法
宇宙学与河外天体物理
2023-12-19 v2 天体物理仪器与方法
摘要
宇宙学 21 cm 信号是研究再电离时期最有前景的途径之一。旨在探测该信号的一类实验是全局信号实验，其测量天空平均的 21 cm 亮温度随频率的变化。对此类测量进行解释和分析的关键一步是将前景贡献从信号的其余部分中分离出来，这需要对两部分都建立精确模型。当前用于信号（非前景）成分的模型（可能包含宇宙学和系统贡献）尚不完整，无法捕捉全部信号。我们提出两种从数据中提取该成分的新方法：首先，我们采用前景正交高斯过程来提取无法由前景解释的信号部分；其次，我们使用 FlexKnot 参数化以自由形式对完整信号成分建模，不假设任何特定形状或函数形式。该方法利用贝叶斯模型选择来寻找能解释数据的最简单信号。我们在合成数据以及公开可用的 EDGES 低频带数据上测试了我们的方法。我们发现高斯过程能够清晰捕捉两组数据中的前景正交信号成分。FlexKnot 方法正确恢复了合成数据中输入信号的完整形状，并给出了能够解释 EDGES 观测的不同信号形状的多峰分布。
引用
@article{arxiv.2310.05608,
title = {FlexKnot and Gaussian Process for 21 cm global signal analysis and foreground separation},
author = {Stefan Heimersheim and Leiv Rønneberg and Henry Linton and Filippo Pagani and Anastasia Fialkov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.05608},
year = {2023}
}
备注
18 pages, 17 figures, accepted for publication in MNRAS