Les 3 satellites de LISA (Laser Interferometer Space Antenna), seront placés en orbite autour du Soleil en 2034. D'ici là, Guillaume Boileau a entrepris de mettre au point stratégies et méthodes capables de détecter le fond stochastique des ondes gravitationnelles des tout débuts de l'Univers. C'est le sujet de sa thèse.
Deux choses pourraient gêner cette détection : le bruit propre de l'interféromètre LISA, et d'autres fonds stochastiques d'origine astrophysique ou galactique. Le premier de ces fonds stochastiques est issu de binaires de trous noirs et d'étoiles à neutrons non résolues, qui peut être estimé à partir des données de LIGO/Virgo à plus hautes fréquences. Le deuxième fond a pour origine les binaires de naines blanches présentes dans notre galaxie. Le signal d'ondes gravitationnelles produit par ces dernières n'est pas encore bien compris,et il a dû être simulé de la manière la plus réaliste possible, puis être étudié. Pour le futur, des stratégies bayésiennes (méthodes de Monte-Carlo par chaînes de Markov) et d'information de Fisher ont été développées pour la séparation spectrale des différents fonds stochastiques. Les algorithmes sont facilement adaptables, ce qui devrait permettre d'établir, pour les fonds cosmologiques, leurs diverses origines (cordes cosmiques, transitions de phase de l'inflation, etc.).
Guillaume Boileau a aussi considéré des scenarii de bruits corrélés, négligés jusqu'à present, qui pourraient avoir un impact sur la détection du fond stochastique cosmologique. En particulier, il a réussi à prendre en compte un bruit corrélé identique à celui mesuré dans LISA PathFinder, qu'il a étudié au préalable de façon approfondie. Il a également cherché à simuler le bruit de LISA en cas de corrélation des bruits d'accélération des deux bancs optiques du même satellite, ou en augmentant le bruit des systèmes optiques pris indépendamment.
FInnalement, Guillaume Boileau parvient, avec ces méthodes, à détecter et séparer des fonds cosmologiques de l'ordre de ΩGW,cosmo ≈ 10-13 à 10-12.La limite de détectabilité des cordes cosmiques a aussi été étudiée, et une limite de tension est établie entre Gμ ≈ 10-17 et 10-16.
Contact : Guillaume.Boileau@oca.eu
Directeur du laboratoire : Nelson.Christensen@oca.eu
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