%0 Thesis
%4 sid.inpe.br/mtc-m21c/2019/02.22.18.04
%2 sid.inpe.br/mtc-m21c/2019/02.22.18.04.30
%T Simulações do processo de separação de componentes e recuperação do Sinal de 21 cm do HI aplicadas ao radiotelescópio BINGO
%J Simulation of the component separation process and reconstruction of the 21cm HI signal applied to the BINGO radio telescope
%D 2019
%8 2019-03-07
%9 Dissertação (Mestrado em Astrofísica)
%P 145
%A Merícia, Eduardo Jubini de,
%E Miranda, Oswaldo Duarte (presidente),
%E Wuensche, Carlos Alexandre (orientador),
%E Vilas Boas, José Williams dos Santos,
%E Abraham, Zulema,
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%C São José dos Campos
%K oscilações acústicas de bárions, cosmologia de 21 cm, mapeamento de intensidade, radioastronomia, separação de componentes, baryonic acoustic oscillations, 21 cm cosmology, intensity mapping, radio astronomy, component separation.
%X Explicar a expansão acelerada é um dos maiores desafios da cosmologia atual. Segundo o modelo padrão CDM, um possível causador desse efeito seria a energia escura, responsável por cerca de 70% da densidade de energia total do universo. Entre os diversos meios de medir os efeitos da energia escura na evolução cósmica, a observação das oscilações acústicas de bárions (do inglês, baryonic acoustic oscillations - BAO) tem se mostrado muito eficiente. Elas já foram detectadas no óptico e podem ser rastreadas em diversas faixas de rádio, incluindo a linha de emissão em 21 cm do HI. O radiotelescópio BINGO (BAO from Integrated Neutral Gas Observations) tem como objetivo detectar essas oscilações de bárions na faixa de rádio e produzir mapas tridimensionais da distribuição de HI, contribuindo de forma direta para a caracterização da energia escura. As medidas serão realizadas com a técnica conhecida como mapeamento de intensidade, aplicada à linha de emissão em 21 cm do HI (corrigida pelo redshift), feita sobre grandes áreas do céu. O sinal captado pelo BINGO será uma combinação de emissões origem atmosférica, galáctica e extragaláctica, bem como do ruído instrumental. Somados, esse sinais podem ser cerca de quatro ordens de grandezas mais intensos que o sinal de HI. Essa característica exige um processo de separação de componentes eficiente, com parâmetros bem ajustados, de forma a garantir a recuperação do sinal de HI medido. Com intuito de testar e otimizar os parâmetros construtivos, operacionais e o próprio processo de análise de dados, foi desenvolvido pela colaboração um conjunto de rotinas computacionais e procedimentos que simulam a operação do BINGO, conhecida como pipeline, cuja entrada é composta por mapas de diferentes mecanismos de emissão, produzidos por modelos teóricos ou por observações, bem como pelos ruídos inerentes ao equipamento e ao ambiente. A esses são acrescentadas características construtivas do radiotelescópio, como número e arranjo de cornetas, projeto óptico e características dos receptores. A pipeline produz como saída mapas de temperatura e séries temporais que simulam o sinal captado pelo instrumento durante um dado período de operação. Em seguida esses dados de saída precisam passar por um processo de separação de componentes, com intuito de recuperar a distribuição de HI. No contexto do que foi descrito anteriormente, o objetivo desse trabalho é entender o funcionamento da pipeline e utilizá-la para experimentar diferentes cenários construtivos e operacionais do instrumento, produzindo mapas de observação e com esses testar um método de separação de componentes (GNILC), medindo sua eficiência no processo de recuperação 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.
%@language pt
%3 publicacao.pdf