Estimador de não Gaussianidade na radiação cósmica de fundo e simulações para a missão OLIMPO - Camila Paiva Novaes (2015)
O campo de flutuações de temperatura da Radiação Cósmica de Fundo (RCF) está diretamente relacionado às flutuações primordiais de densidade que deram origem às estruturas cosmológicas. A análise da RCF e a procura por desvios da condição Gaussiana, prevista no modelo cosmológico padrão, são essenciais para a compreensão do universo primordial e para o fortalecimento das bases da cosmologia moderna. No entanto, existem processos secundários de produção de flutuações de temperatura que podem mascarar o sinal primordial da RCF, dificultando o estudo de suas propriedades intrínsecas, como é o caso do efeito Sunyaev-Zel${'}$dovich (SZ). Além de sua importância intrínseca para o estudo da RCF, medidas combinadas do efeito SZ, cujo perfil característico é medido entre 30 e 400 GHz, aproximadamente, e em outros comprimentos de onda também podem ser usadas para obter informações cosmológicas. Este trabalho contribui para um melhor entendimento do sinal primário ao estudar possíveis desvios primordiais da condição Gaussiana em mapas da RCF produzidos pelo satélite Planck, e estuda o potencial do telescópio OLIMPO, desenvolvido pelo grupo de cosmologia da Universidade de Roma ${"}$La Sapienza${"}$, de detectar o efeito SZ e usar os resultados para estimar parâmetros cosmológicos com confiabilidade. O primeiro tema consistiu no desenvolvimento de um estimador baseado na combinação de duas ferramentas estatísticas que têm se mostrado bastante sensíveis a pequenos desvios de Gaussianidade em mapas da RCF: os Funcionais de Minkowski (FMs), já amplamente utilizados no estudo de sinais não-Gaussianos, e as Redes Neurais Artificiais (RNs), designadas para identificar padrões característicos em conjuntos de dados. O estimador foi testado em diferentes condições, de forma a otimizar o uso das RNs, levando a uma melhor atuação destas ao discriminar entre sinais primários e secundários. Além disso, testes em dados sintéticos mostraram uma eficiência de 95% do estimador ao identificar o grau de não-Gaussianidade destes mapas. Por fim, os resultados obtidos para o desvio de Gaussianidade nos dados do Planck indicam que f$_{NL}$ = 44 $±$ 14, com 2$σ$ de confiabilidade, estando em concordância com resultados recentes obtidos pelas colaborações Planck e WMAP. O segundo tema corresponde ao estágio sanduíche desenvolvido em colaboração com o grupo de Cosmologia da Universidade de Roma ${"}$La Sapienza${"}$, visando ajudar na preparação para a missão do telescópio OLIMPO, um instrumento projetado para estudar o efeito SZ, operando em quatro bandas de frequência com elevada sensibilidade. A principal contribuição para a missão foi a análise do potencial de medidas fotométricas e espectroscópicas do OLIMPO para a estimativa de parâmetros de aglomerados. Nós realizamos simulações de medidas espectroscópicas e fotométricas da linha de visada que atravessa um dos aglomerados de galáxias escolhidos para observação do instrumento. Utilizando cada tipo de simulação individualmente e combinadas, nós concluímos que, como esperado, simulações espectroscópicas apresentam uma performance superior, permitindo a estimativa de um conjunto maior de parâmetros de aglomerados e sendo mais precisas na estimativa de alguns deles. Além disso, a combinação de simulações espectroscópicas e fotométricas pode ainda melhorar a estimativa de alguns parâmetros.