AbstractsAstronomy & Space Science

Bayes ian data analys i s for l i sa pathfinder. Techniques applied to system identification experiments

by Nikolaos Karnesis




Institution: Universitat Autònoma de Barcelona
Department:
Year: 2015
Keywords: Astronomia d'ones gravitatòries; Astronomía de ondas gravitatorias; Gravitational wave astronomy; Missió LISA Pathfinder; Missión LISA Pathfinder; Anàlisi de dades bayesià; Analisis de datos bayesiano; Bayesian data analysis; Ciències Experimentals
Record ID: 1128970
Full text PDF: http://hdl.handle.net/10803/286039


Abstract

Les ones gravitatòries són una predicció de la teoria de la Relativitat General d’Einstein, la detecció i anàlisi de les quals obrirà una nova àrea en el nostre coneixement de l’Univers. En efecte, aquestes ones porten informació de sistemes amb gravetat molt forta i que són molt difícils d’observar amb instruments convencionals, basats en la detecció de llum, per a qual cosa el nostre coneixement actual només en pot ser parcial. Avui en dia tenim evidències experimentals de l’existència de les ones gravitatòries, com la variació del període orbital del pulsar binari PSRB1913+16 (Premi Nobel 1993). Tot i això, encara no se n’ha pogut obtenir una detecció. La comunitat científica té doncs un gran interès en assolir aquesta detecció com es demostra per la quantitat d’observatoris repartits arreu del món: LIGO (Estats Units), VIRGO (Italia, França), GEO600 (Alemanya, Regne Unit), LCGT (Japó), etc. La missió LISA (Laser Interferomer Space Antenna) és una proposta per posar un d’aquests observatoris en òrbita heliocèntrica mitjançant tres satèl.lits que contindrien masses en caiguda lliure la distància entre les quals es mesuraria mitjançant interferometria laser. El link laser connectaria els diferents satèl.lits que es trobarien separats 1 mil.lió de quilòmetres, conseguint una configuració triangular que seguiria la Terra en la seva òrbita. Aquesta proposta ha estat acceptada per l’Agència Espacia Europea l’any 2013 en el seu pla científic, com el tema d’una missió que seria llançada en la decàda del 2030. Aquesta tesis s’emmarca dins la missió LISA Pathfinder, que és la missió precursora de LISA i que té data de llançament el 2015. Aquesta missió posarà a proba la tecnologia que requereix la futura missió LISA i per això conté els principals elements (laser, massa de test, etc.) però en una versió reduïda i en un únic satèl.lit. L’objectiu científic principal és aconseguir mesurar l’acceleració relativa entre dues masses en caiguda lliure fins a nivells de 10^(-14) m / s^2 / Hz ^(1/2) en la banda de molt baixa freqüència, és a dir 1mHz. La tesis desenvolupa els mètodes coneguts com a Markov Chain Monte Carlo (MCMC), els quals s’utilitzen, entre d’altres, per a l’estimació de paràmetres. Aquestes tècniques han estat posades a proba en els darrers anys mitjançant diferents campanyes amb dades simulades i actualment formen part del LTPDA, una toolbox de MATLAB desenvolupada per la col.laboració per a l’anàlisis de les dades de la missió. El treball en aquesta tesis descriu en detall l’aplicació d’aquests tècniques a per a l’estimació dels paràmetres que descriuen la dinàmica de la massa de test a l’interior del satèl.lit. De la mateixa manera, s’han desenvolupat tècniques estadístiques més enllà de l’estimació de paràmetres per tal d’aplicar-les al que es coneix com a selecció del models, és a dir, l’evaluació estadistíca de diferents models per determinar quin és el que permet una millor descripció de les dades. En aquest aspecte s’han evaluat les diferents opcions existents en la literatura i, en particular,…