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Amélioration de la latence de détection des coalescences de binaires par pré-déclenchement des alertes dans les détecteurs d’ondes gravitationnelles

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Depuis 2016 et l’annonce de la première détection d’une onde gravitationnelle (OG) par les collaborations Virgo et LIGO, de nombreuses autres détections provenant de coalescences d’objets compacts ont eu lieu. La plupart sont produites par des coalescences de trous noirs, deux viennent de coalescences d’étoiles à neutrons. La première, détectée en août 2017, a donné lieu à l’observation conjointe d’un sursaut gamma et de plusieurs observations dans le domaine électromagnétique, ce qui a permis d’identifier la nature du phénomène comme étant une kilonova. La troisième période d’observation des détecteurs LIGO-Virgo (« run » O3) s’est terminée en avril 2020. Cette période a été marquée par des détections hebdomadaires de coalescences de trous noirs et par quelques candidats de coalescences incluant au moins une étoile à neutrons, susceptibles d’émettre un rayonnement électromagnétique. L’astronomie multi-messagers est un aspect clé du programme scientifique des détecteurs avancés, qui devrait maximiser le rendement scientifique des événements ondes gravitationnelles. En particulier, dans le cas de coalescences de binaires compactes (CBC), l’association d’une détection d’onde gravitationnelle avec une contrepartie électromagnétique est un défi qui a déjà conduit à des avantages cruciaux : associer sans ambiguïté une CBC avec un sursaut de rayons gamma, fournir une localisation précise du ciel et un contexte astrophysique, fournir un redshift - ouvrant ainsi la possibilité d’utiliser les CBC comme des sirènes standards pour mesurer la constante Hubble dans l’Univers local, ce qui a été fait avec un seul événement.

Le groupe du LAPP contribue au développement d’un programme qui consiste à rechercher des événements ondes gravitationnelles en temps réel et à envoyer des alertes aux radiotélescopes, télescopes optiques, X et gamma pour les candidats les plus significatifs afin de rechercher d’éventuels homologues électromagnétiques. Dans ce programme, une recherche de signaux CBC a été effectuée avec le pipeline MBTA, développé par le groupe LAPP en collaboration avec les groupes Virgo d’Urbino (Italie), Strasbourg et Lyon. Dans les détecteurs LIGO et Virgo, le signal d’onde gravitationnelle provenant d’une coalescence d’étoiles à neutrons dure environ une minute. La latence (durée entre la fin de l’événement CBC et l’envoi d’une alerte par MBTA) n’est ensuite que de deux minutes au maximum. Cependant, certains observatoires tireraient avantage d’une latence encore plus faible.

Le but du stage est de déterminer dans quelle mesure une alerte qui serait basée sur une fraction du signal (pré-alerte) précédant la coalescence proprement dite améliorerait cette latence tout en détériorant le moins possible la carte de probabilité des directions de provenance du signal.

o Niveau : stage de Master 2 pouvant être suivi d’une thèse

o Date du stage : printemps 2021

o Responsable : Damir Buskulic

o Téléphone : 04 50 09 55 22

o e-mail : buskulic@lapp.in2p3.fr

o Membres de l’équipe d’encadrement : D. Buskulic, R. Flaminio, R. Gouaty, F. Marion, T. Regimbau, L. Rolland, E. Tournefier, D. Verkindt, M. Was

Sujet détaillé :