@MastersThesis{Merícia:2019:SiPrSe,
author = "Mer{\'{\i}}cia, Eduardo Jubini de",
title = "Simula{\c{c}}{\~o}es do processo de separa{\c{c}}{\~a}o de
componentes e recupera{\c{c}}{\~a}o do Sinal de 21 cm do HI
aplicadas ao radiotelesc{\'o}pio BINGO",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2019",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2019-03-07",
keywords = "oscila{\c{c}}{\~o}es ac{\'u}sticas de b{\'a}rions, cosmologia
de 21 cm, mapeamento de intensidade, radioastronomia,
separa{\c{c}}{\~a}o de componentes, baryonic acoustic
oscillations, 21 cm cosmology, intensity mapping, radio astronomy,
component separation.",
abstract = "Explicar a expans{\~a}o acelerada {\'e} um dos maiores desafios
da cosmologia atual. Segundo o modelo padr{\~a}o CDM, um
poss{\'{\i}}vel causador desse efeito seria a energia escura,
respons{\'a}vel por cerca de 70% da densidade de energia total do
universo. Entre os diversos meios de medir os efeitos da energia
escura na evolu{\c{c}}{\~a}o c{\'o}smica, a
observa{\c{c}}{\~a}o das oscila{\c{c}}{\~o}es ac{\'u}sticas
de b{\'a}rions (do ingl{\^e}s, baryonic acoustic oscillations -
BAO) tem se mostrado muito eficiente. Elas j{\'a} foram
detectadas no {\'o}ptico e podem ser rastreadas em diversas
faixas de r{\'a}dio, incluindo a linha de emiss{\~a}o em 21 cm
do HI. O radiotelesc{\'o}pio BINGO (BAO from Integrated Neutral
Gas Observations) tem como objetivo detectar essas
oscila{\c{c}}{\~o}es de b{\'a}rions na faixa de r{\'a}dio e
produzir mapas tridimensionais da distribui{\c{c}}{\~a}o de HI,
contribuindo de forma direta para a caracteriza{\c{c}}{\~a}o da
energia escura. As medidas ser{\~a}o realizadas com a
t{\'e}cnica conhecida como mapeamento de intensidade, aplicada
{\`a} linha de emiss{\~a}o em 21 cm do HI (corrigida pelo
redshift), feita sobre grandes {\'a}reas do c{\'e}u. O sinal
captado pelo BINGO ser{\'a} uma combina{\c{c}}{\~a}o de
emiss{\~o}es origem atmosf{\'e}rica, gal{\'a}ctica e
extragal{\'a}ctica, bem como do ru{\'{\i}}do instrumental.
Somados, esse sinais podem ser cerca de quatro ordens de grandezas
mais intensos que o sinal de HI. Essa caracter{\'{\i}}stica
exige um processo de separa{\c{c}}{\~a}o de componentes
eficiente, com par{\^a}metros bem ajustados, de forma a garantir
a recupera{\c{c}}{\~a}o do sinal de HI medido. Com intuito de
testar e otimizar os par{\^a}metros construtivos, operacionais e
o pr{\'o}prio processo de an{\'a}lise de dados, foi desenvolvido
pela colabora{\c{c}}{\~a}o um conjunto de rotinas computacionais
e procedimentos que simulam a opera{\c{c}}{\~a}o do BINGO,
conhecida como pipeline, cuja entrada {\'e} composta por mapas de
diferentes mecanismos de emiss{\~a}o, produzidos por modelos
te{\'o}ricos ou por observa{\c{c}}{\~o}es, bem como pelos
ru{\'{\i}}dos inerentes ao equipamento e ao ambiente. A esses
s{\~a}o acrescentadas caracter{\'{\i}}sticas construtivas do
radiotelesc{\'o}pio, como n{\'u}mero e arranjo de cornetas,
projeto {\'o}ptico e caracter{\'{\i}}sticas dos receptores. A
pipeline produz como sa{\'{\i}}da mapas de temperatura e
s{\'e}ries temporais que simulam o sinal captado pelo instrumento
durante um dado per{\'{\i}}odo de opera{\c{c}}{\~a}o. Em
seguida esses dados de sa{\'{\i}}da precisam passar por um
processo de separa{\c{c}}{\~a}o de componentes, com intuito de
recuperar a distribui{\c{c}}{\~a}o de HI. No contexto do que foi
descrito anteriormente, o objetivo desse trabalho {\'e} entender
o funcionamento da pipeline e utiliz{\'a}-la para experimentar
diferentes cen{\'a}rios construtivos e operacionais do
instrumento, produzindo mapas de observa{\c{c}}{\~a}o e com
esses testar um m{\'e}todo de separa{\c{c}}{\~a}o de
componentes (GNILC), medindo sua efici{\^e}ncia no processo de
recupera{\c{c}}{\~a}o do sinal de HI. ABSTRACT: Explaining the
accelerated expansion is one of the greatest challenges of todays
cosmology. According to the standard model CDM, one of the
possible causes of this effect would be the dark energy,
responsible for about 70% of the total energy density of the
universe. There are several ways of measuring the effects of dark
energy on cosmic evolution and the baryon acoustic oscillations
(BAO) is a very efficient one. BAO have already been detected in
the optic band and can be screened in various radio frequencies,
including the emission line at 21 cm from HI. The BINGO radio
telescope (BAO from Integrated Neutral Gas Observations) aims to
detect these oscillations in the frequency and intensity range of
three-dimensional HI images, directly contributing to the
characterization of dark energy. The measurements will be
implemented through intensity mapping of the 21 cm emission line
of neutral H, corrected by the redshift, over large areas of the
sky. The signal collected by BINGO will be a combination of
atmospheric, galactic and extragalactic origin emissions as well
as instrumental noise. In addition, these signals are about four
orders of magnitude more intense than the HI signal. Disentangling
those emissions requires an efficient component separation process
with well-adjusted parameters to ensure recovery of the measured
HI signal. In order to test and optimize the constructive and
operational parameters and the data analysis process itself, a set
of computational routines and procedures that simulate the BINGO
operation was implemented. Its input is composed by maps of
different emission mechanisms, produced by theoretical models or
by observations, as well as by the inherent noise of the equipment
and the environment. The number and arrangement of horns, optical
design and receiver characteristics are also input as constructive
features of the radio telescope. The pipeline produces, as output,
temperature maps and time series that simulate the signal picked
up by the instrument during a given period of operation. Then,
these output data must pass through a component separation
process, in order to recover the desired HI component. In the
context of what has been described previously, the purpose of this
work is to understand the operation of the pipeline and to use it
to test different constructive and operational scenarios of the
instrument, generating sky maps as they should be seen by the
instrument and use them to evaluate the efficiency of a component
separation method (GNILC) to recover the HI signal.",
committee = "Miranda, Oswaldo Duarte (presidente) and Wuensche, Carlos
Alexandre (orientador) and Vilas Boas, Jos{\'e} Williams dos
Santos and Abraham, Zulema",
englishtitle = "Simulation of the component separation process and reconstruction
of the 21cm HI signal applied to the BINGO radio telescope",
language = "pt",
pages = "145",
ibi = "8JMKD3MGP3W34R/3SQ8UHS",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/3SQ8UHS",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "19 abr. 2024"
}