Recherche De Coalescences Binaires Étalonnage Du Détecteur

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Irène Clotilde Mathieu
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1 Recherche De Coalescences Binaires Étalonnage Du Détecteur Fabrice Beauville Journées Jeunes Chercheurs 18/12/2003

2 Les Coalescences Binaires & VIRGO Système binaire d objets compacts (étoiles à neutrons, trous noirs) Émission d OG de forme prédictible Rotation qui s accélère-> coalescence -> Plus d énergie à basse fréquence h (Hz -1/2 ) Virgo: effort particulier sur l atténuation sismique -> bonne sensibilité à basse fréquence appropriée à la recherche de binaires f (Hz) 18/12/2003 F.Beauville Journées Jeunes Chercheurs 2

fréquence h (Hz -1/2 ) Virgo: effort particulier sur l atténuation sismique -> bonne sensibilité à

3 Principe De L Analyse Signaux théoriques ->coalescences (M1,M2) Calibration Reconstruction h(t) Corrélation Détection? 18/12/2003 F.Beauville Journées Jeunes Chercheurs 3

4 Calibration

5 Calibration De dl au signal de photodiode, double déformation du signal: Boucle de contrôle: Déplacement naturel dl Déplacement réduit pour rester sur la frange noire Réponse Optique: Déplacement en m Signal lumineux en Watt détection (filtre à haute fréquence par la cavité) Effets dans la bande de fréquence des coalescences binaires 18/12/2003 F.Beauville Journées Jeunes Chercheurs 5

Déplacement en m Signal lumineux en Watt détection (filtre à haute fréquence par la cavité)

6 Run C1 Commissioning Run C1 14 au 17 novembre 2003 Premier run avec cavité nord asservie 2 runs de calibration ~ 1h Au début et à la fin du run Calibration Système de contrôle Calibration avec les actionneurs du système de contrôle Bobine > aimants sur les miroirs Bruit blanc filtré dans différents domaines de fréquence Peigne de lignes => Analyse Off-line des données de calibration 18/12/2003 F.Beauville Journées Jeunes Chercheurs 6

du système de contrôle Bobine > aimants sur les miroirs Bruit blanc filtré dans différents domaines de

7 Analyse: Effets de la Boucle de contrôle Fonction de transfert: Réponse dans le domaine fréquentiel Gain & phase pour chaque fréquence Mesure: Sur ~5 mn de bruit injecté pendant le run de calibration Fit Fit dans la zone de fréquence où le bruit de calibration domine le bruit du détecteur Extrapolation aux autres domaines de fréquences 18/12/2003 F.Beauville Journées Jeunes Chercheurs 7

de calibration Fit Fit dans la zone de fréquence où le bruit de calibration domine le bruit du

8 Courbe De Sensibilité Du Run C1 Reconstruction du signal -> en appliquant les réponses inverse Signal de photodiode [W] déplacement asservi [m] déplacement libre [m] [Réponse optique] -1 [Boucle fermée] -1 Appliqué au spectre de bruit de photodiode -> Spectre de bruit du détecteur 18/12/2003 F.Beauville Journées Jeunes Chercheurs 8

[m] [Réponse optique] -1 [Boucle fermée] -1 Appliqué au spectre de bruit de

9 Le Calibrateur Optique Calibration: dépend des actionneurs (bobines-aimants) Besoin d un 2 eme système de calibration indépendant Calibrateur optique Utilise la pression de radiation d un laser sur le miroir Installé sur le bras nord Sensibilité actuelle insuffisante pour son utilisation Calibrateur optique 18/12/2003 F.Beauville Journées Jeunes Chercheurs 9

radiation d un laser sur le miroir Installé sur le bras nord Sensibilité actuelle

10 Préparation Des Données: Suppression De Lignes But: supprimer les lignes les plus évidentes: Harmoniques du 50 Hz, lignes de calibration Pourquoi? Forte contribution au RMS du signal, problèmes de dynamique et de battements pour l analyse de données Méthode de suppression: Utilisation de canaux externes Reconstruction de la ligne Soustraction Résultat: code de suppression de ligne Réduction du RMS Utilisé pour la reconstruction de E4 Pr_B1_ACq FFT Pr_B1_ACq TIME Spectre after removal before removal Hz before removal after removal signal 00m00 00m02 00m04 00m06 00m08 00m10 18/12/2003 F.Beauville Journées Jeunes Chercheurs 10

Reconstruction de la ligne Soustraction Résultat: code de suppression de ligne Réduction du RMS Utilisé pour la reconstruction de E4 Pr_B1_ACq FFT 10-3 10-4 10-5 10-6

11 Recherche De Signaux De Coalescences Binaires

12 M1 Étude D une Méthode D Analyse Multi-bandes Méthode traditionnelle très lourde -> Grille de corrélateurs pour couvrir l espace (M1,M2) -> Analyse en parallèle -> > ~ 300 GFLOPS pour tenir l analyse en ligne MBTA: code d analyse multi-bandes Séparation de l analyse en 2 ou 3 bandes de fréquence -> > A priori: ~ 50 à 100 x moins gourmand en mémoire et temps de calcul Résultats équivalents (aucune perte de signal) Travail en cours: Mise au point de l algorithme Test lors des Mock data challenge (MDC) VIRGO Analyse pendant 3 jours de données simules Bruit + évènements M2 M2 M2 M1 M1 M1 M2 18/12/2003 F.Beauville Journées Jeunes Chercheurs 12

x moins gourmand en mémoire et temps de calcul Résultats équivalents (aucune perte de signal) Travail en cours: Mise au point de l algorithme Test lors des Mock

13 Algorithme De Clustering Des Micro-évènements But: 1 évènement dans les données -> 1 seul candidat Critère de regroupement: temps de fin d évènement (date + durée du signal théorique) + Logique pour tourner en ligne: prise en compte du délai variable entre la date du micro-évènement et son apparition dans les donnes sorties de MBTA Permet de choisir une coupure et générer directement une liste d évènements 18/12/2003 F.Beauville Journées Jeunes Chercheurs 13

compte du délai variable entre la date du micro-évènement et son apparition dans les donnes sorties de MBTA Permet

14 Perte de Signal Certains évènements simulés faibles ne sont pas détectés Lié à une perte de ~30 % de signal pour tous les évènements Grille de signaux calques calculée pour une perte < 5 % Plusieurs pistes suivies: Erreur dans le calcul de la grille? Estimateurs statistiques utilisés dans le filtrage? Fréquence de démarrage de l analyse En fait: lié au calcul du signal théorique Signaux calques pour l analyse: développement post-newtonien d ordre 2 Signaux dans les données: ordre 2.5 ou approche effective à 1 corps Stratégie: pouvoir répéter l analyse pour différentes méthodes de calcul => Intégration à MBTA de différents générateurs de signaux théoriques en cours 18/12/2003 F.Beauville Journées Jeunes Chercheurs 14

Fréquence de démarrage de l analyse En fait: lié au calcul du signal théorique Signaux calques pour l analyse: développement post-newtonien d ordre 2 Signaux dans les données: ordre

15 Perspectives Calibration: suite des commissioning runs Suivre l évolution de la configuration du détecteur -> vers VIRGO complet Calcul des courbes de sensibilité Reconstruction des données Recherche de coalescences Étude sur l utilisation de plusieurs modèles de signal Tourner sur des vrai données Reconstruction / soustraction de lignes Étude des vetos nécessaires Estimation précise de l efficacité, de la pureté ou du gain en moyens de calcul de l analyse multi-bandes Besoin d une sensibilité proche de celle du détecteur final But: être prêt pour le premier run scientifique de virgo 18/12/2003 F.Beauville Journées Jeunes Chercheurs 15

Reconstruction / soustraction de lignes Étude des vetos nécessaires Estimation précise de l efficacité, de la pureté ou du gain en moyens de calcul de l analyse

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