Identificação de aglomerados de galáxias em mapas da RCFM utilizando o efeito Sunyaev Zel'dovich

• Ano de defesa: 2011
• Autor(a) principal: Camila Paiva Novaes
• Orientador(a): Carlos Alexandre Wuensche de Souza
• Banca de defesa: Domingos Barbosa
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Astrofísica
• País: BR
• Resumo em Inglês: The Cosmic Microwave Background (CMB) is considered one of the most important astrophysical observables. The understanding of the properties (spectrum, angular distribution and polarization) that characterize this radiation field is of utmost importance for the study of structure formation in the universe we see today. There are also secondary processes for the production of temperature fluctuations, generated after the recombination, which can mask the primary signal of the CMB, hindering the study of their intrinsic properties. One such process is called the Sunyaev-Zel'dovich effect (SZ), caused by inverse Compton scattering of CMB photons. In addition to its specific importance for the study of CMB, the combination of SZ effect measurements with X-ray measurements can be used, for example, to study the distribution of clusters per \textit{redshift} interval (and hence the fluctuations of matter that gave rise to large-scale structure) and to estimate cosmological observables such as the Hubble constant and the relationship between angular diameter - distance. The Planck satellite, launched in 2009 by the European Space Agency, is dedicated to the study of CMB and the expected results of data analysis is the separation of signals contaminating the CMB, including the SZ effect. This paper presents the analysis of the distribution of SZ clusters in simulations of CMB maps produced by the Planck satellite. The clusters were produced from temperature profiles of the type "$\beta$ isothermal" and then combined with synthetic CMB maps generated in Healpix format, to test an algorithm of identification of the type "blind survey", that will be used in real maps. JADE ( emph Joint diagonalization of Approximate Eigenmatrices) is an algorithm based on Independent Component Analysis (ICA) and is effective in extracting non-Gaussian components. The results show that the JADE and the whole procedure adopted is effective in identifying the position and intensity of the SZ effect in each cluster, recovering about 92 \% of them to the case where the input maps are composed of linear combination of CMB, effect SZ, synchrotron emission, dust, free-free and instrumental noise, simulated using N$_{side}$ = 1024. This percentage varies with the N$_{side}$ used, noise characteristics and number of sources included in the maps analyzed.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2011/02.09.13.23

A Radiação Cósmica de Fundo em Microondas (RCFM) é considerada um dos mais importantes observáveis astrofísicos. O entendimento das propriedades (espectro, distribuição angular e polarização) que caracterizam esse campo de radiação são de extrema importância para o estudo da formação das estruturas que hoje observamos no Universo. Existem também processos secundários de produção de flutuações de temperatura, gerados após a recombinação, que podem mascarar o sinal primário da RCFM, atrapalhando o estudo de suas propriedades intrínsecas. Um desses processos é o chamado efeito Sunyaev-Zel'dovich (SZ), causado por espalhamento Compton inverso dos fótons da RCFM. Além de sua importância específica para o estudo da RCFM, a combinação de medidas do efeito SZ com medidas em raios X pode ser usada, por exemplo, para estudar a distribuição de aglomerados por intervalo de \textit{redshift} (e, consequentemente, as flutuações de matéria que originaram as estruturas em grande escala) e estimar observáveis cosmológicos como a constante de Hubble e a relação diâmetro angular - distância. O satélite Planck, lançado em 2009 pela Agência Espacial Européia, é dedicado ao estudo da RCFM e um dos resultados esperados da análise de seus dados é a separação dos sinais contaminantes da RCFM, entre eles o efeito SZ. Este trabalho apresenta a análise da distribuição de aglomerados SZ em simulações de mapas de RCFM produzidos pelo satélite Planck. Os aglomerados foram produzidos a partir de perfis de temperaturà do tipo "$\beta$ isotérmico" e, em seguida, combinados com mapas sintéticos da RCFM, gerados em formato Healpix, para testar um algoritmo de identificação do tipo "blind survey", que será utilizado nos mapas reais. O JADE (\textit{Joint Approximate Diagonalization of Eigenmatrices}) é um algoritmo baseado na Análise de Componentes Independentes (ICA) e é efetivo na extração de componentes não-gaussianas. Os resultados mostram que o JADE e todo procedimento adotado é eficiente na identificação da posição e intensidade do efeito SZ em cada aglomerado, recuperando cerca de 92\% deles para o caso em que os mapas de entrada são compostos pela combinação linear de RCFM, efeito SZ, emissão síncrotron, de poeira, livre-livre e ruído instrumental, simulados utilizando N$_{side}$ = 1024. Esta porcentagem varia de acordo com o N$_{side}$ utilizado, características do ruído e número de emissões incluídas nos mapas analisados.