LISACode. Un simulateur opérationnel pour LISA. Antoine PETITEAU LISAFrance - le 16 mai 2006

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1 LISACode Un simulateur opérationnel pour LISA Antoine PETITEAU LISAFrance - le 16 mai 2006

2 Plan Rappel sur LISACode. Validation du simulateur. Possibilités du simulateur. Résultats obtenus. Bruit de confusion. 2

3 LISACode : objectifs Simuler LISA en restant le plus proche possible de la réalité du détecteur. Mais chaque élément du détecteur n est pas simulé en détail : il est modélisé par sa fonction de réponse. Interagir avec les développements expérimentaux pour introduire des paramètres réalistes (bruits, phasemètre,...). Fournir un flux de données comparable à ce qui sera reçu sur Terre : Tester la validité des méthodes d analyse. 3

4 LISACode : structure Entrées : Ondes gravitationnelles (et bruits). Sorties : Signaux des phasemètres et générateurs TDI. 4

5 LISACode aujourd hui : v 1.0 Simulateur finalisé : première version 1.0 Ondes gravitationnelles : monochromatiques, binaires, fichiers issus d autres simulations. Bruits : Laser, masses inertielles, shot noise. Phasemètre : filtrage et rééchantillonnage (physique => mesure). TDI : Calcul des générateurs de base + générateurs quelconque. Configuration des paramètres de la simulation par fichier. Portabilité sous la plupart des systèmes : Mac, Unix, Windows Première validation... 5

6 Validation : réduction du bruit laser par TDI Modélisé par un bruit blanc de densité spectrale à 30 Hz/Hz 1/2. Niveau insuffisant pour extraire les ondes gravitationnelles. LISACode - Simulateur de LISA - Antoine PETITEAU - le 5 avril

7 Validation : réduction du bruit laser par TDI Modélisé par un bruit blanc de densité spectrale à 30 Hz/Hz 1/2. Niveau insuffisant pour extraire les ondes gravitationnelles. Réduction du bruit laser par la méthode TDI Filtrage (phasemètre) et Interpolation de Lagrange (20 points). LISACode - Simulateur de LISA - Antoine PETITEAU - le 5 avril

8 Validation : sensibilité théorique Calcul analytique de la sensibilité théorique du générateur TDI Michelson X pour une distribution isotropique des sources et dans le cadre de LISA fixe (pas d effet Sagnac ni de flexing ). LISACode - Simulateur de LISA - Antoine PETITEAU - le 5 avril

9 Validation : sensibilité LISACode Bruits Laser, masse inertielle, shot noise aux spécifications standards. Réponse à 6 OGs choisies pour être presque équivalentes à une distribution isotrope. fréquence d un bras = Hz LISACode - Simulateur de LISA - Antoine PETITEAU - le 5 avril

10 Validation : sensibilité LISACode Simulation par LISACode (LISA fixe) sur 1 semaine Reproduction de la courbe Validation de LISACode LISACode - Simulateur de LISA - Antoine PETITEAU - le 5 avril

11 Possibilités du simulateur Temps : Pas de temps physique et mesure. Offset sur les retards utilisés dans TDI : DTDI = Dréel + ΔDoffset Orbites : LISA fixe ou mobile. Temps de parcours : ordre 0, Sagnac, calcul relativiste. Longueurs des bras. 11

12 Possibilités du simulateur Bruits sur Laser, masses inertielles, shot noise : différents types possibles : blanc, filtré, éventuelle dépendance avec la longueur des bras et la puissance laser. Ultra-Stable Oscillators : offset, dérive et bruit. TDI : générateurs de base : α, β, γ, ζ, X 1 s1, X 2 s1, X 2 s2, X 2 s3. générateurs quelconques. Application de TDI sur des signaux déjà simulés. 12

13 Résultats obtenus avec LISACode v1.0

14 LISA mobile et TDI 1 st Moins bonne élimination du bruit et même réponse aux OGs. 14

15 LISA mobile et TDI 2 nd On retrouve quasiment la sensibilité théorique. Propre aux générateurs 2 nd 15

16 Incertitude sur les retards Ajout d un offset sur les retards utilisés dans TDI : DTDI = Dréel + ΔDoffset avec ΔDoffset = 0, 0.5 μs ou 1 μs 16

17 Incertitude sur les retards Influence surtout le bruit laser qui atteint le niveau des autres bruits pour ΔDoffset 0.5 μs 17

18 Signaux pour une binaire Calcul dans l approximation newtonienne de h+ et hx pour une binaire (A partir des formules de L. Blanchet et G. Faye) ==> en entrée de LISACode... Phasemètre avec sans bruit TDI 2nd 1 st génération M1 = M2 = 10 5 M distance = 1 Gpc, inclinaison = 0, tcoal = s 18

19 Bruit de confusion Bruit créé par l ensemble des binaires de la Galaxie : Ondes gravitationnelles de binaires (simulé par T. Regimbau) 19

20 Bruit de confusion et LISACode Simulation réalisée pour et binaires (problème pour et ). Temps de calcul important nécessaire. Le niveau du bruit de confusion est proportionnel au nombre de binaires 20

21 Conclusion et perspectives Courbe de sensibilité influencée par le mouvement de LISA. On dispose d un outil opérationnel dont le potentiel important reste à exploiter. A venir : Implémentation du bruit de confusion. Résultats avec des sources binaires post-newtonienne et EMRIs. Implémentation du bruit de pointage. Standardiser les entrées et les sorties par rapport aux autres simulateurs. Participation aux simulations du Data Analysis Science Team. 21

22

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