西蒙斯天文台:大尺度B模的分析流水线比较与验证

即将建成的西蒙斯天文台小口径望远镜旨在以 $\sigma(r=0)\lesssim0.003$ 的水平对原初张量-标量比 $r$ 给出限制,在部分天区覆盖、宇宙方差、非均匀非白噪声以及银河系前景辐射的条件下观测偏振CMB。我们提出了三种不同的分析流水线,能够在最新可用仪器性能下限制 $r$,并在一组天空模拟上比较它们的预测,这些模拟使我们能够探索与西蒙斯天文台相关的若干银河系前景模型与仪器噪声要素。三条流水线在图与功率谱层面上采用了参数化与非参数化成分分离的不同组合,并使用B模纯化来估计CMB B模功率谱。我们将它们应用于一组共同的模拟真实频率图,比较并验证了它们在提取关于张量-标量比 $r$ 的稳健限制方面的能力。我们依据该参数的偏差与统计不确定性评估了它们的性能。在大多数情形下三种方法取得了相似性能。然而,若干具有复杂前景信号的模拟若用这些流水线的默认版本分析,会导致 $r$ 上出现 $>2\sigma$ 的偏差,凸显了需要能够对边际化前景残差更复杂的流水线组件。我们展示了两种此类扩展,分别使用基于功率谱与基于图的方法,能够在所探索的所有前景模型下将 $r$ 的偏差完全降至统计不确定性以下,代价仅为 $\sigma(r)$ 上的适度增加。