微波背景辐射数据处理及大尺度问题的研究

The Cosmic Microwave Background is the basis of precision cosmology. Previously, we have discovered an unnoticed systematical effect due to the coupling of sidelobe response uncertainty and Doppler dipole signal, which can produce artificial multipole components on the detected CMB temperature maps, and believe that, after cleaning this effect, the resulting CMB quadrupole should be lower than the WMAP official value. In our current work, with improved precision, we will hopefully, for the first time, obtain experimental evidence that supports an exact zero CMB quadrupole. This result affects not only cosmology, but also the data analysis, especially the hidden deficiency of the current method for estimating the CMB quadrupole. We want to re-evaluate the current method, point out their deficiency, and try to find out a better method for estimating the CMB quadrupole. We will also extend our work to the most recent Planck data (if possible).

微波背景辐射数据是目前宇宙学定量研究最重要的实验依据之一。我们此前发现在各类微波背景辐射观测中普遍存在一种此前未被注意到的系统误差：由旁瓣和多普勒偶极信号的耦合引发的虚假多级矩成分，并认为其会使观测到的微波背景辐射四极矩成分明显偏高。这一研究目前有了重要进展：在最新的工作中我们通过更加精确地扣除此种系统误差，有很大希望首次得到明确的实验证据，支持真实微波背景辐射四极矩精确为零的结论。这不仅会对宇宙学产生重要影响，还会引发实验数据处理，特别是四极矩最优化估算方面的一些问题，包括揭露出现有方法的隐含缺陷，以及对现有方法的重新评估和对更好方法的探寻。考虑到新实验数据的科学价值，以上研究若条件允许，均应拓展到最新的Planck卫星数据方面。

本项目专注于研究微波背景辐射数据和大尺度结构，并在此基础上扩展研究了最新的LIGO引力波数据，取得了一系列成果，包括：.1、研究了WMAP和Planck的微波背景辐射原始数据，得到了支持我们之前结果（四极矩实际为零）的更多证据，并将结论扩展到了更多的大尺度结构成分。.2、研究了微波背景辐射中的前景成分，在国际上首次提出磁尘埃辐射是前景辐射的重要组成部分。这一结论对未来的原初引力波探测实验非常重要。.3、基于我们在微波背景辐射数据处理方面的经验和软件储备，在国际上首次以第三方形式分析了LIGO的引力波原始数据，重现了其主要结果，并发现了数据中的长周期伴随信号。该信号的发现对研究LIGO结果根源提供了重要的约束。