11.2.1 Simulation du ciel vu par Planck
Le Planck Sky Model est un logiciel dévelloppé sous la responsabilité de l’APC1 essentiellement en lan-gage IDL. Il modélise le rayonnement fossile (anisotropies primaires et secondaires) et tous les avant-plans qui s’y superposent. Il fournit des cartes du ciel dans des bandes de fréquence choisies.
Le niveau LS de HFI permet de simuler la mission Planck et notamment le pointage des détecteurs de HFI avec le programme LSCmission. Il utilise ensuite le Planck Sky model dans le programme LSCorePipe pour produire des données ordonnées en temps telles qu’elles sont vues par les détecteurs du satellite Planck, en tenant compte de leurs caractéristiques comme par exemple leur position sur le plan focal, leur lobe, leur réponse en fréquence.
Dans le cadre de cette étude on base nos simulations sur le pointage réel de la mission, on utilise donc directement le programme LSCorePipe sans passer par l’étape de simulation de la mission.
Les objectifs de cette étude étant d’observer l’effet du traitement des glitches sur les spectres de Fourier et les cartes du rayonnement fossile, on utilise des simulations contenant uniquement le rayonnement fossile (ce qui revient à supposer une séparation des composantes parfaite). Ceci nous permettra d’observer direc-tement l’effet produit sur les cartes, sans être parasité par d’autres contributions et sans avoir à effectuer la séparation des composantes : on peut projeter directement les données de chaque détecteur sur une carte. On effectue par ailleurs une simulation contenant toutes les contributions du ciel (rayonnement fossile + di-pôle + sources extra-galactiques + Galaxie) pour vérifier que les contributions supplémentaires des signaux d’avant plan, en particulier notre Galaxie, ne modifient pas ces résultats.
Les figures 11.2 et 11.3 montrent respectivement le spectre de Fourier et la carte du signal produit par LSCorePipe pour le détecteur 04_217_1. Ce sont ces deux éléments qui nous servent de référence pour cette étude.
11.2.2 Modélisation des effets instrumentaux
Les effets instrumentaux sont ajoutés aux données ordonnées en temps par le programme DeSiRe sous la responsabilité du CESR2.
Ces effets ont été modélisés à partir de ceux observés pendant l’analyse des données d’Archeops et à partir des tests effectués au sol.
Les effets qui peuvent être simulés et ajoutés dans les TOIs par DeSiRe sont les suivants : – les glitches
– le bruit télégraphique aléatoire
– les fluctuations de température du télescope
– les fluctuations de température de la machine à 4 K
– les fluctuations de température de l’étage intermédiaire à 1, 6 K
1. Laboratoire d’AstroParticules et de Cosmologie de Paris. 2. Centre d’Etude Spatiale des Rayonnements de Toulouse.
Figure 11.2 – Spectre de Fourier du signal produit par le programme de simulation LSCorePipe pour le détecteur 04_217_1 calculé sur 2 rings de données. Le signal astrophysique est contenu dans les pics. On voit clairement la coupure due au filtrage des effets électroniques à haute fréquence. Abscisse : fréquence en Hz. Ordonnée : Amplitude en µkelvin.
Figure 11.3 – Carte du rayonnement fossile produite en projetant les données produites par LSCorePipe pour le détecteur 04_217_1. L’échelle de couleur représente l’amplitude du signal mesuré par le détecteur en microkelvin.
– les fluctuations de température de la platine à 100 mK – l’effet électronique de la machine à 4 K.
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Une nouvelle version de DeSiRe, produite en juillet 2010 intègre de nombreuses améliorations et correc-tions en s’appuyant sur les effets observés au cours de l’analyse des données de vol de HFI : l’amplitude et la fréquence des fluctuations de température, les raies à 4 K et les glitches sont plus proches de ceux réellement observées dans les données de chacun des bolomètres. Cette version intègre en particulier les populations de rayons cosmiques observées dans les données de vol de HFI.
La modélisation des glitches est en cours d’amélioration itérative grâce à la comparaison des simulations produites dans le cadre de cette étude avec les données de vol de Planck.
La modélisation des glitches
On s’intéresse ici plus en détails à l’effet des rayons cosmiques.
Nous avons vu précédemment qu’il existe plusieurs populations de glitches dans les données ordonnées en temps. Trois populations principales de glitches ont été implémentées dans la dernière version des algorithmes de DeSiRe :
– l’herbe (gerbes d’électrons secondaires qui déposent de l’énergie sur les fils de la grille des bolomètres) – les arbres (rayons cosmiques interagissant directement avec le thermistor des bolomètres)
– les escargots (probablement des gerbes d’électrons secondaires interagissant dans le substrat des bolo-mètres).
Les patrons correspondant à chacune de ces populations ont été obtenus par Guillaume Patanchon, Cyrille Rosset et Jean-Marc Delouis dans le cadre du développement du module despike.
J’ai collaboré à la modélisation de la distribution énergétique de chaque population grâce aux travaux présentés au chapitre précédent : la figure 11.4 montre la simulation de la distribution d’énergie des glitches de type herbe et arbre obtenue par ajustement de la distribution réelle des glitches mesurés dans la TOI du détecteur 43_217_6a et la figure 11.5 montre le taux de glitches des populations herbe et arbre déterminées grâce aux tests effectués sur la longueur et l’amplitude des glitches. Ces taux sont en accord avec ceux mesurés par le module despike.
Figure 11.4 – Distribution d’énergie des glitches du détecteur 43_217_6a pour les rings 240 à 5300 et ajus-tement des distributions des populations d’arbres et d’herbe. Abscisse : énergie (eV ; échelle logarithmique). Ordonnée : nombre de glitches (échelle logarithmique).
Ces éléments sont intégrés au fur et à mesure des progrès dans le programme DeSiRe par Alexandre Sauvé du CESR. DeSiRe permet donc d’obtenir des simulations contenant des glitches de plus en plus réalistes.
Figure 11.5 – Taux de glitches de type herbe (interactions indirectes ; en haut) et arbre + bonsaï (inter-actions directes ; en bas) mesurés pour chaque bolomètre. Abscisse : bolomètre. Ordonnée : taux de glitches (par minute).
Les glitches de type bonsai sont noyés dans les glitches de type herbe (ils ne sont pas visibles sur la figure 11.4) pour cette raison ils n’ont pas encore été implémentés dans DeSiRe.
L’effort de simulation sera poursuivi : la prochaine version de DeSiRe contiendra cette population de glitches et les distributions énergétiques des glitches, déjà réalistes, seront améliorées pour correspondre parfaitement à celles des glitches réels.