DE LA SIMULATION DE LISA A L'ANALYSE DES DONNEES. Détection d'ondes gravitationnelles par interférométrie spatiale (LISA : Laser Interferometer Space Antenna)

Gravitational waves are emitted from a variety of astrophysical and cosmological sources. Study of low frequency waves, emitted for example by coalescing massive black holes, by EMRIs or by the galactic or stochastic background, requires a space based detector. The LISA (Laser Interferometer Space Antenna) project is based on 3 satellites, separated by 5 million kilometers, which exchange laser beams, forming several interferometers. An understanding of this complex project requires the development of simulation softwares such as LISACode (this thesis). It is a new scientific simulator for LISA. Its ambition is to achieve a degree of sophistication allowing to map, as closely as possible, the impact of the different sub-systems on the measurements. This is achieved by introducing, in a realistic manner, most of the ingredients that will influence LISA's sensitivity as well as the application of TDI combinations. This code allows to study different configurations of LISA thus testing different technological key points and performing scientific studies on gravitational waves. It is also an efficient tool for generating time series for data analysis developments. Therefore the second point is the development of a method of analysis based on the study of amplitude modulation of gravitational signal which is due to the LISA motion. This method gives access to the source position. In order to apply this method, specific methods for extracting signal have been developed. This analysis method was tested on monochromatic waves and on waves emitted by binary systems. Present results are promising and the method should be expanded further.Les ondes gravitationnelles sont émises par une large gamme de sources astrophysiques et cosmologiques. L'étude des ondes à basse fréquence telles que celles émises par les binaires de trous noirs, les EMRIs ou encore les fonds galactique et stochastique, nécessite l'utilisation d'un détecteur spatial. C'est la mission LISA (Laser Interferometer Space Antenna) composée de trois satellites distants de 5 millions de kilomètres et qui s'échangent des faisceaux lasers afin de former plusieurs interféromètres. La bonne compréhension de ce projet complexe nécessite le développement d'un simulateur tel que celui réalisé pendant cette thèse, LISACode. C'est un simulateur scientifique de LISA qui s'attache à rester au plus proche de la réalité du détecteur, sans pour autant le décrire au niveau des détails d'ingénierie. Il fournit des flux de données similaires à ceux de la future mission et applique la méthode TDI qui réduit effectivement le bruit laser. Ainsi il permet de tester des points technologiques importants de LISA et de mener des études scientifiques sur les ondes gravitationnelles. C'est un outil essentiel pour la préparation de l'analyse de données qui est un point capital de la mission LISA. Ainsi le second point de cette thèse porte sur le développement d'une méthode d'analyse basée sur l'étude de la modulation d'amplitude du signal gravitationnel induite par le mouvement LISA. Cette étude donne accès à la position de la source. L'application de cette méthode a nécessité la mise en place de méthodes d'extraction du signal. Les résultats obtenus pour une onde monochromatique et pour une onde émise par une binaire de trous noirs super-massifs sont prometteurs