CMB 巡天中系统误差自旋表征——一套完备形式体系

CMB $B$ 模偏振信号——既包括原初引力波特征，也包括透镜源信号——受到许多系统效应的污染。特别令人担忧的是导致不同“自旋”信号混合的系统误差，尤其是从大得多的自旋-0 强度信号到自旋-2 偏振信号的泄漏。我们提出一种可应用于任意焦平面配置、按自旋表征信号的一般形式体系。我们给出通用表达式，描述探测器观测到的自旋耦合信号如何在地图层面、谐域及功率谱中显现，重点关注偏振谱——即即将开展的 CMB 巡天感兴趣的信号。我们展示了功率谱中系统误差与内禀天空信号之间此前未被识别的交叉项，某些情况下其可成为主导污染来源。该形式体系不限于强度到偏振泄漏，而是完整阐明包括偏振混合在内的所有泄漏，并适用于全天空与部分（掩蔽）天空巡天，从而涵盖天基、气球载及地基实验。利用一对差分配置，我们演示了该形式体系，用它完整刻画了差分增益与指向系统误差的影响，同时纳入强度泄漏与偏振混合。我们以全时序有序数据模拟验证了结果。最后，我们在附录中表明，将简单分箱建图扩展以纳入额外自旋信息，能够在建图过程中去除自旋耦合系统误差。