Scriptiebank overzicht

De laatste tien jaar hebben zwaartekrachtsgolven kunnen detecteren, strekkingen in de ruimte en de tijd. Toch willen we golven met lagere frequenties kunnen meten met behulp van toekomstige ruimtetelescopen, met name de LISA-missie onder leiding van ESA. Voordat LISA gelanceerd wordt, moet er nog veel voorbereid worden, met name het kwantificeren van haar onzekerheden en ruis. Voorlopig gebruikt de LISA-gemeenschap een paar vereenvoudigingen wanneer ze de ruis en de signalen proberen modelleren met behulp van enkele mooie symmetrieën.

Mijn thesisonderzoek heeft echter aangetoond dat zelfs voor heel simpele signalen je in de problemen terechtkomt wanneer je sommige symmetrieën niet aanneemt tijdens het afschatten van de onzekerheden.

When fundamental symmetries break during early universe phase transitions the resulting scalar field can develop non trivial space dependent configurations of non-vanishing energy density, known as defects; examples of which include domain walls, cosmic strings and monopoles. These defects form a network of extended object, which can play an active role in the dynamics of the early universe, such as generating a gravitational wave background (GWB). Remarkably, Pulsar Timing Array (PTA) experiments have recently reported the first evidence of a GWB, making the study of defects particularly timely and relevant. While the PTA excess is most likely of astrophysical origin, an exciting prospect is a GWB of cosmological origin. In this thesis, a GWB generated by cosmic strings in the early universe is studied. In particular, a model of two subsequent phase transitions is considered in which, under certain conditions, metastable cosmic strings can emerge during the second transition. Specifically, metastable strings have a probability to decay through a quantum tunneling process in which monopoles are nucleated along the strings, effectively reducing their lifetime. Within this model, we will perform a classical stability analysis on the string solutions in order to investigate whether they are long lived enough to have any impactful phenomenology. Finally, we discuss the implications of the determined stability conditions on the predicted gravitational wave spectrum, and how it affects the detectability of this scenario in GW experiments, including PTA.

Dit artiekel verkent de fascinerende inzichten over gravitatiegolven en gravitationele lenzing veroorzaakt door cluster van sterren, gelijkaardig aan onze zon. Uit dit onderzoek blijkt dat gravitationele lenzing het geobserveeerde signaal van gravitatiegolven kan versterken.

In mijn thesis werd onderzocht wat de detectielimiet is voor verschillende types supernovae met de geplande Einstein Telescope, gevoelig voor zwaartekrachtsgolven. Verder werd er onderzocht in hoeverre machine learning de verschillende eigenschappen van de supernovae kan achterhalen door te kijken naar hun zwaartekrachtsgolfsignaal. Er werd geconcludeerd dat er niet genoeg supernova modellen bestaan om machine learning op dit moment al toe te passen, maar dat als de training set wel groot genoeg is, dit wel mogelijk moet zijn.

Aan de hand van machine learning algoritmes wordt informatie gehaald uit gesimuleerde waarnemingen van zwaartekrachtsgolven afkomstig van supernovae. Het slagen hiervan bewijst dat het mogelijk is om de nodige zaken te leren uit een detectie, ook al kan er op voorhand geen exact passend model voor worden opgesteld.