Upgrade of Advanced Virgo photon calibrators and first intercalibration of Virgo and LIGO detectors for the observing run O3

Amélioration des calibrateurs optiques d'Advanced Virgo et premier inter-étalonnage des détecteurs Virgo et LIGO pour la période d'observation O3 Le 14 Septembre 2015, la collaboration LIGO-Virgo détecta pour la première fois, de manière directe, des ondes gravitationnelles émises par la coalescence de deux trous noirs. Cette détection a été rendue possible par la construction et l’amélioration de détecteurs interférométriques à échelle kilométrique conçus pour détecter des ondes gravitationnelles dans une bande de fréquence allant d’une dizaine de hertz à quelques kilohertz. Depuis cette détection, de nombreuses coalescences de systèmes binaires de trous noirs, d’étoiles à neutrons et de trou noir - étoile à neutrons ont été détectées pendant les périodes d’observations O1,O2 et O3 apportant de nouvelles informations scientifiques dans les domaines de la physique fondamentale, l’astrophysique et la cosmologie. Les détecteurs alternent entre des phases d’amélioration et d’observation. Au fur et à mesure que les sensibilités des détecteurs s’améliorent, il devient de plus en plus crucial d’étalonner avec précision ces détecteurs et de valider la reconstruction du signal d’ondes gravitationnelles pour ne pas biaiser les résultats scientifiques tels que l’estimation des paramètres astrophysiques des sources ou encore la mesure de la constante de Hubble. La période de ma thèse couvre la préparation et la période d’observationO2 (2017) puis la préparation et une grande partie de la période d’observation O3 (2019-2020). J’ai été en charge d’implémenter et d’améliorer deux calibrateurs optiques qui ont servi à étalonner le détecteur Advanced Virgo avec la mise en place d’une nouvelle stratégie d’étalonnage. Ils ont aussi permis de vérifier la reconstruction du signal d’ondes gravitationnelles. Ces dispositifs optiques sont des actionneurs auxiliaires des miroirs de l’interféromètre Advanced Virgo utilisant la pression de radiation laser par modulation en puissance pour pousser sur les miroirs. La méthode d’étalonnage d’Advanced Virgo et la reconstruction du signal d’onde gravitationnelle utilisée pendant O2 est décrite ainsi que l’utilisation des calibrateurs optiques pour la vérification de la reconstruction. L’amélioration de ces dispositifs d’étalonnage et leur implémentation entre les périodes O2 et O3 sont ensuite présentées. Les premiers travaux d’inter-étalonnage des détecteurs LIGO et Virgo sont aussi détaillés ainsi que la nouvelle stratégie d’étalonnage d’Advanced Virgo basée sur les calibrateurs optiques pour O3. Les résultats ont permis d’utiliser ces dispositifs optiques en tant que référence d’étalonnage et pour mieux estimer les incertitudes du signal d’onde gravitationnelle reconstruit en ligne pour O3. Une source potentielle de biais dans la reconstruction est l’approximation utilisée pour la réponse optique du détecteur. De nouvelles mesures de cette réponse sont présentées. Enfin, une analyse de l’impact des incertitudes de la reconstruction et de l’inter-étalonnage des détecteurs sur l’estimation de la distance de luminosité et de l’inclinaison du plan orbital d’une binaire d’étoiles à neutrons est présentée.