Onde gravitationnelle, Lisa, Interférométrie retardée (TDI), Simulation, LISANode, Propagation du bruit, Dynamique de LISA, Fond stochastique d'ondes gravitationnelles (SGWB)

L'astronomie des ondes gravitationnelles (OG) a ouvert une fenêtre réaliste et prospective pour étudier notre Univers. Afin d'élargir la bande de fréquences d'observation des ondes gravitationnelles, l'antenne spatiale à interféromètre laser (LISA) a été conc'ue pour être le tout premier détecteur spatial d'ondes gravitationnelles, visant à détecter les signaux d'ondes gravitationnelles provenant de diverses sources astrophysiques et cosmologiques dans la bande la plus sensible allant de 0,02 mHz à 1 Hz. LISA sera composé de trois vaisseaux spatiaux, séparés par environ 2,5 millions de kilomètres, qui utiliseront l'interférométrie laser pour surveiller la variation de l'espace-temps due au passage des ondes géothermiques. Le développement du simulateur LISA, du pipeline de traitement des données associé et du pipeline d'analyse des données est essentiel pour étudier les performances de l'instrument LISA et la faisabilité d'extraire les informations des différentes sources de rayonnement GW à partir des données de mesure. Le premier objectif de cette thèse est de développer le simulateur LISA actuel, à savoir LISANode, pour une configuration plus réaliste. En particulier, nous avons implémenté de nouvelles fonctionnalités dans le simulateur liées aux bruits instrumentaux contribuant aux mesures interférométriques avec quelques options pour la corrélation et la non-stationnarité. En outre, une étude sur la propagation du bruit à travers la conception de l'instrument et l'interférométrie à retardement (TDI), qui est le principal algorithme pour supprimer le bruit de fréquence laser dominant, a été menée pour vérifier les performances de la simulation instrumentale. Il s'avère que les modèles analytiques pour la propagation TDI de différents bruits sont validés avec les densités spectrales de puissance calculées à partir des données simulées par LISANode. L'étude de la propagation du bruit est également utile pour tester les performances de certaines données expérimentales de type LISA, telles que LISA-On-Table. L'une des technologies clés pour le succès de la mission LISA est le système de contrôle d'attitude sans traînée (DFACS). Il permettra aux masses d'essai, qui jouent le rôle de points de référence pour la mesure de la distance propre dans l'espace-temps, de suivre leurs géodésiques le long de l'axe sensible de la mesure interférométrique tout en maintenant les positions et les attitudes des masses d'essai (dans d'autres directions) et du vaisseau spatial pour qu'ils restent rigides les uns par rapport aux autres. Une partie de cette thèse contribue à l'implémentation de la dynamique de LISA dans LISANode, en particulier pour le mouvement plus réaliste du Moving Optical Sub-Assembly (MOSA), qui contient la masse test, dans le vaisseau spatial. Le deuxième objectif de la thèse est d'examiner la méthode d'analyse des données pour la recherche des signaux GW. En particulier, nous nous concentrons sur les fonds d'ondes gravitationnelles stochastiques (SGWBs) qui pourraient être détectés par LISA, qu'il s'agisse de sources cosmologiques ou astrophysiques. La reconstruction du signal des fonds d'ondes gravitationnelles stochastiques à partir de données expérimentales est difficile en raison des diverses composantes possibles qui contribuent au fond d'ondes gravitationnelles stochastiques et des bruits instrumentaux, qui peuvent être confondus avec les signaux stochastiques. Dans notre travail, nous utilisons l'outil SGWBinner pour étudier la reconstruction du signal SGWB et du bruit instrumental. Avec le modèle de bruit instrumental adapté que nous avons appris de l'étude de l'instrument LISA et de la propagation du bruit à travers TDI, nous pouvons obtenir une meilleure reconstruction du signal en utilisant les données simulées plus réalistes de LISANode et d'un autre outil de génération de données.