ANALYSIS AND CHARACTERIZATION OF SYSTEMATIC EFFECTS RELATED TO THE STUDY OF COSMIC MICROWAVE BACKGROUND ANISOTROPIES WITH THE PLANCK LFI INSTRUMENT

Il satellite Planck ਠil diretto successore europeo del satellite americano WMAP. Planck ਠlo strumento di terza generazione per lo studio del CMB dallo spazio ed ਠcomposto da una matrice di 74 ricevitori suddivisi in due strumenti, Low Frequency Instrument (LFI) e High Frequency Instrument (HFI), che osserva il cielo in nove frequenze nell'intervallo tra i 30 GHz ed 857 GHz. Tutti i ricevitori osservano il cielo contemporaneamente e continuamente con una risoluzione angolare che va dai ~30 arcominuti, alla frequenza pi๠bassa, ai ~5 arcominuti, alla frequenza pi๠alta, ed una sensibilità  dell'odine di ~10^(-6). Planck ਠstato lanciato nel Maggio del 2009 e, prima del suo completo spegnimento nell'Ottobre del 2013, lo strumento LFI ha continuamente e stabilmente osservato il cielo per 1513 giorni operativi (OD), che corrispondono a otto complete mappe del cielo. I dati di Planck rilasciati nel 2013 includono le mappe di temperatura del CMB basate sul periodo nominale della missione, che copre gli OD dal 91 al 563. Questa tesi presenta la caratterizzazione degli effetti sistematici di LFI effettuata per i dati di Planck rilasciati nel 2013, con una particolare attenzione all'effetto spikes a 1 Hz. Dall'analisi effettuata, tutti gli effetti sistematici conoscuti di LFI risultano sotto controllo e il loro contributo nello spettro di potenza delle mappe di temperatura del cielo prodotte ਠsensibilmente inferiore al segnale delle anisotropie del CMB. Dai null test effettuati risulta inoltre che tutti gli effetti sono propriamente corretti. nell'analisi dei dati e che non ਠpresente alcun indizio di ulteriori sistematici sconosciuti. L'effetto delle spikes a 1 Hz ਠcausato da una inattesa interferenza tra le linee di acquisizione dei dati scientifici e quelle dell'housekeeping, che avviene nell'elettronica di lettura di LFI. Questo effetto, individuato per la prima volta durante i test a terra dello strumento, si manifesta come un'onda quadra alla frequenza di 1 Hz che si sovrappone alle tensioni in uscita da tutti i ricevitori di LFI. I ricevitori che pi๠risentono di questo effetto sono quelli a 44 GHz. La tecnica di rimozione di questo disturbo nell'analisi dei dati effettuata per i dati di Planck rilasciati nel 2013 consiste nel sottrarre un template di onda quadra dalle tensioni prodotte dai ricevitori. Tra le diverse tecniche utilizzate per la costruzione del template descritte nella tesi, quella del template filtrato utilizzata nei dati del 2013 risulta essere la pi๠efficiente. Nei canali a 44 GHz dove la rimozione ਠimplementata, il contributo delle spikes nello spettro di potenza delle mappe di LFI ਠridotto di due ordini di grandezza, sia in temperatura che in polarizzazione. L'utilizzo di un unico template da sottrarre per l'intera missione per ogni segnale misurato, cielo e riferimento per ogni ricevitore, ਠgiustificato dall'estrema stabilità  del template sia in fase che in ampiezza nell'arco di tutta la missione. Dopo la correzione dei dati, la stima del residuo del segnale di spikes nelle mappe dovuto a piccole fluttuazioni dell'ampiezza del template nel corso della missione permette di concludere che l'effetto delle spikes a 1 Hz di LFI ਠtotalmente sotto controllo. Siccome il contributo del segnale di spikes nei canali a 30 GHz e 70 GHz ਠmolto piccolo e siccome il template a queste frequenze sembra non essere molto stabile in ampiezza, la possibilità  di rimuovere le spikes anche da questi canali ਠancora in fase di studio. In particolare, ਠimportante controllare la possibile introduzione di artefatti nei dati come risultato del processo di rimozione. Avendo a disposizione i dati di tutta la missione, nella tesi si ਠinoltre studiata la possibilità  di aumentare la risoluzione dei template, con lo scopo di investigare la possibilità  di ottenere dei template pi๠stabili da utilizzare per i canali a 30 GHz e 70 GHz. I template ad alta risoluzione danno dei risultati identici ai template filtrati nei canali a 44 GHz, mentre nei canali a 30 Ghz e 70 GHz, nonostante la stabilità  sia migliore, i template sono ancora dominati dal rumore. Nonostante questo, la produzione dei template ad alta risoluzione ha permesso di verificare la stabilità  dello strumento fino a risoluzioni di 1/2^(16) s. Inoltre ਠstato possibile tracciare in dettaglio il comportamento dello strumento LFI sull'intera missione, osservando variazioni del template delle spikes ben al disotto della risoluzione utilizzata per la rimozione delle spikes dai dati di Planck rilasciati nel 2013. Questi nuovi template hanno idividuato 5 OD in tutta la missione dove lo strumento presenta un comportamento peculiare. In tutti questi casi si ਠscoperto che le variazioni osservate sono legate ad operazioni note effettuate sullo strumento. Da un confronto diretto dei template per i canali a 44 GHz, non si osservano cambiamenti incrementandone la risoluzione. L'effetto finale sulle mappe e sulla stima dei parametri cosmologici ਠancora in fase di studio. Al momento non si rende necessario modificare i template utilizzati nella release di Planck del 2013 per la quella del 2014. L'analisi sull'effetto della rimozione dei template ad alta risoluzione dai canali dei 30 GHz e 70 GHz ed il loro possibile utilizzo in release future ਠancora in corso.