CMB 偏振尘埃前景的统计模拟

表征宇宙微波背景（CMB）的尘埃偏振前景是探测与原初引力波相关的 B 模信号的必要步骤。我们提出了一种在球面上模拟偏振尘埃发射图的方法，类似于对 CMB 各向异性所做的工作。该方法建立在对 Planck 数据分析得出的银河系偏振理解之上。它将尘埃偏振天空与银河系磁场的结构及其与星际物质和湍流的耦合联系起来。银河系磁场被建模为平均均匀场与具有指数 $\alpha_{\rm M}$ 的幂律功率谱随机分量的叠加。模型参数被约束以拟合使用 Planck 数据测量的尘埃偏振 EE、BB 和 TE 功率谱。我们发现，当 $\alpha_{\rm M} = -2.5$ 时，尘埃偏振的 E 和 B 功率谱斜率相匹配。该模型允许我们为磁场随机分量的不同实现计算多个 Stokes Q 和 U 图的实现，并量化银河系平面外任何给定天区尘埃偏振谱的方差。模拟重现了尘埃偏振功率与平均总尘埃强度之间的标度关系，包括围绕平均关系的观测离散度。我们还提出了一种利用偏振图的给定协方差矩阵进行多频率模拟的方法，其中包括 Planck 最近测量的去相关性。这些模拟非常适合优化成分分离方法，并量化在当前和未来实验中可以分离尘埃和 CMB B 模的置信度。我们还提供了对我们尘埃偏振谱建模的天体物理学视角。