@PhDThesis{Novaes:2015:EsNăGa,
author = "Novaes, Camila Paiva",
title = "Estimador de n{\~a}o Gaussianidade na radia{\c{c}}{\~a}o
c{\'o}smica de fundo e simula{\c{c}}{\~o}es para a miss{\~a}o
OLIMPO",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2015",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2015-02-27",
keywords = "RCF, aglomerados de gal{\'a}xias, efeito Sunyaev-Zel'dovich,
n{\~a}o-Gaussianidade, CMB, galaxy clusters, Sunyaev-Zel'dovich
effect, non-Gaussianity.",
abstract = "O campo de flutua{\c{c}}{\~o}es de temperatura da
Radia{\c{c}}{\~a}o C{\'o}smica de Fundo (RCF) est{\'a}
diretamente relacionado {\`a}s flutua{\c{c}}{\~o}es primordiais
de densidade que deram origem {\`a}s estruturas
cosmol{\'o}gicas. A an{\'a}lise da RCF e a procura por desvios
da condi{\c{c}}{\~a}o Gaussiana, prevista no modelo
cosmol{\'o}gico padr{\~a}o, s{\~a}o essenciais para a
compreens{\~a}o do universo primordial e para o fortalecimento
das bases da cosmologia moderna. No entanto, existem processos
secund{\'a}rios de produ{\c{c}}{\~a}o de flutua{\c{c}}{\~o}es
de temperatura que podem mascarar o sinal primordial da RCF,
dificultando o estudo de suas propriedades intr{\'{\i}}nsecas,
como {\'e} o caso do efeito Sunyaev-Zel\${'}\$dovich (SZ).
Al{\'e}m de sua import{\^a}ncia intr{\'{\i}}nseca para o
estudo da RCF, medidas combinadas do efeito SZ, cujo perfil
caracter{\'{\i}}stico {\'e} medido entre 30 e 400 GHz,
aproximadamente, e em outros comprimentos de onda tamb{\'e}m
podem ser usadas para obter informa{\c{c}}{\~o}es
cosmol{\'o}gicas. Este trabalho contribui para um melhor
entendimento do sinal prim{\'a}rio ao estudar poss{\'{\i}}veis
desvios primordiais da condi{\c{c}}{\~a}o Gaussiana em mapas da
RCF produzidos pelo sat{\'e}lite Planck, e estuda o potencial do
telesc{\'o}pio OLIMPO, desenvolvido pelo grupo de cosmologia da
Universidade de Roma \${{"}}\$La Sapienza\${{"}}\$, de
detectar o efeito SZ e usar os resultados para estimar
par{\^a}metros cosmol{\'o}gicos com confiabilidade. O primeiro
tema consistiu no desenvolvimento de um estimador baseado na
combina{\c{c}}{\~a}o de duas ferramentas estat{\'{\i}}sticas
que t{\^e}m se mostrado bastante sens{\'{\i}}veis a pequenos
desvios de Gaussianidade em mapas da RCF: os Funcionais de
Minkowski (FMs), j{\'a} amplamente utilizados no estudo de sinais
n{\~a}o-Gaussianos, e as Redes Neurais Artificiais (RNs),
designadas para identificar padr{\~o}es caracter{\'{\i}}sticos
em conjuntos de dados. O estimador foi testado em diferentes
condi{\c{c}}{\~o}es, de forma a otimizar o uso das RNs, levando
a uma melhor atua{\c{c}}{\~a}o destas ao discriminar entre
sinais prim{\'a}rios e secund{\'a}rios. Al{\'e}m disso, testes
em dados sint{\'e}ticos mostraram uma efici{\^e}ncia de 95\% do
estimador ao identificar o grau de n{\~a}o-Gaussianidade destes
mapas. Por fim, os resultados obtidos para o desvio de
Gaussianidade nos dados do Planck indicam que f\$_{NL}\$ = 44
\$\pm\$ 14, com 2\$\sigma\$ de confiabilidade, estando em
concord{\^a}ncia com resultados recentes obtidos pelas
colabora{\c{c}}{\~o}es Planck e WMAP. O segundo tema corresponde
ao est{\'a}gio sandu{\'{\i}}che desenvolvido em
colabora{\c{c}}{\~a}o com o grupo de Cosmologia da Universidade
de Roma \${{"}}\$La Sapienza\${{"}}\$, visando ajudar na
prepara{\c{c}}{\~a}o para a miss{\~a}o do telesc{\'o}pio
OLIMPO, um instrumento projetado para estudar o efeito SZ,
operando em quatro bandas de frequ{\^e}ncia com elevada
sensibilidade. A principal contribui{\c{c}}{\~a}o para a
miss{\~a}o foi a an{\'a}lise do potencial de medidas
fotom{\'e}tricas e espectrosc{\'o}picas do OLIMPO para a
estimativa de par{\^a}metros de aglomerados. N{\'o}s realizamos
simula{\c{c}}{\~o}es de medidas espectrosc{\'o}picas e
fotom{\'e}tricas da linha de visada que atravessa um dos
aglomerados de gal{\'a}xias escolhidos para
observa{\c{c}}{\~a}o do instrumento. Utilizando cada tipo de
simula{\c{c}}{\~a}o individualmente e combinadas, n{\'o}s
conclu{\'{\i}}mos que, como esperado, simula{\c{c}}{\~o}es
espectrosc{\'o}picas apresentam uma performance superior,
permitindo a estimativa de um conjunto maior de par{\^a}metros de
aglomerados e sendo mais precisas na estimativa de alguns deles.
Al{\'e}m disso, a combina{\c{c}}{\~a}o de
simula{\c{c}}{\~o}es espectrosc{\'o}picas e fotom{\'e}tricas
pode ainda melhorar a estimativa de alguns par{\^a}metros.
ABSTRACT: The temperature fluctuations field of the Cosmic
Microwave Background (CMB) Radiation is directly related to the
primordial density fluctuations which gave rise to the
cosmological structures. The analysis of the CMB and the search
for deviations from the Gaussian condition, assumed in the
standard cosmological model, are essential to understand the early
universe and to strengthen the foundations of modern cosmology.
However, there are processes that generate secondary temperature
fluctuations that may mask the CMB primary signal, such as the
Sunyaev-Zeldovich effect (SZ). In addition to its intrinsic
importance for the study of CMB, the SZ effect, whose
characteristic profile is measured between 30 and 400 GHz,
combined to measurements in other wavelengths, can also be used to
obtain cosmological information. This work contributes to a better
understanding of the primary signal when studying possible
primordial deviations from the Gaussian condition in CMB maps
produced by the Planck satellite, and studies the potential of the
OLIMPO telescope, developed by the cosmology group at the
University of Rome \${{"}}\$La Sapienza\${{"}}\$, to detect
the SZ effect and use the results to estimate cosmological
parameters reliably. The first topic was the development of an
estimator based on the combination of two statistical tools that
have been very sensitive to small deviations of Gaussianity in CMB
maps: the Minkowski Functionals (MFs), already widely used in the
study of non-Gaussian signals, and Artificial Neural Networks
(NNs), designed to identify characteristic patterns in data sets.
The estimator was tested under different conditions in order to
optimize the use of the NNs, leading to its better performance in
discriminating between primary and secondary signals. In addition,
tests on synthetic data showed an efficiency of 95\% of the
estimator in identifying the degree of non-Gaussianity of these
maps. Finally, the results obtained for the Gaussian deviation in
the Planck data indicate that f\$_{NL}\$ = 44 \$\pm\$ 14,
with 2\$\sigma\$ of reliability, which is in accordance with
recent results obtained by Planck and WMAP collaborations. The
second topic corresponds to the internship developed in
collaboration with the group of cosmology at the University of
Rome \${{"}}\$La Sapienza\${{"}}\$, aiming to help preparing
for the mission of the OLIMPO telescope, an instrument designed to
study the SZ effect, operating in four frequency bands with high
sensitivity. The main contribution to the mission was the analysis
of the potential of photometric and spectroscopic measurements of
OLIMPO in estimating clusters parameters. We performed simulations
of the OLIMPO spectroscopic and photometric measurements of the
line-of-sight trough one of the galaxy cluster chosen to be
observed by the instrument. Using each kind of simulations
individually and combined, we find out that, as expected,
spectroscopic simulations have a superior performance, allowing
the estimative of a larger set of cluster parameters, and being
more accurate in estimating some of them. Moreover, the
combination of spectroscopic and photometric simulation can even
improve some parameter estimates.",
committee = "Miranda, Oswaldo Duarte (presidente) and Souza, Carlos Alexandre
Wuensche de (orientador) and Villela Neto, Thyrso and Bessada,
Dennis Fernandes Alves and Leo, Armando Bartolome Bernui and
Abramo, Luis Raul Weber",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Estimator of non Gaussianity in the cosmic background radiation
and simulations for the OLIMPO mission",
language = "pt",
pages = "221",
ibi = "8JMKD3MGP7W/3HSE7T8",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP7W/3HSE7T8",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "27 abr. 2024"
}