The Herschel Space Observatory: Pipeline development and early cosmological surveys results

This thesis deals with al l technical and scientific issues related to the use of infrared and sub-mil limeter wavelengths in astronomy. In particular, the thesis focuses on the HerschelSpace Observatory with particular attention to one of the instruments on board, SPIRE of which the design and components wil l be described in detail. The problems related to data reduction are presented in this Thesis in the central chapters: al l phases of the pipeline data reduction wil l be described, namely the transformation of raw telemetry data in “scientific” data usable by the astronomical community. The thesis wil l then deal with the aspects linked of analysis of these data, particularly with regard to the tools developed to analyze easily the large datasets released to the astronomical community. The scientific side of the issue wil l be discussed in the final chapters with particular attention to the so-cal led cosmological surveys. The thesis wil l focus then on the first results obtained in one of the largest projects designed to Herschel, i.e. HerMES, and on the application of a technique known as statistical analysis of the probability of deflection - P(D) to improve our knowledge about the number counts below the confusion limit. This thesis emphasizes, therefore, both technical aspects (with particular attention to al l the software infrastructure) of an important mission as the Herscheland the purely scientific aspects (formation and evolution of galaxies, observational cosmology) related to astronomical observations in the infrared and sub-mil limetric bands.

Questa Tesi tratta tutte le problematiche tecniche e scientifiche legate all’utilizzo delle lunghezze d’onda infrarosse e sub-millimetriche in astronomia. In particolare la Tesi si focalizza sull’Osservatorio Spaziale Herschel con particolare attenzione a uno degli strumenti a bordo, SPIRE del quale verranno descritti nel dettaglio il design e le componenti. Le problematiche legate alla riduzione dati vengono trattate in questa Tesi nei capitoli centrali nei quali si descriverà dettagliatamente il lavoro svolto in quest’ambito: verranno descritte tutte le fasi della pipeline di riduzione dati, cioè la trasformazione di dati grezzi di telemetria in dati “scien- tifici” usabili dalla comunità astronomica. La Tesi tratterà poi gli aspetti legati all’analisi di questi dati, con particolare riguardo agli strumenti sviluppati per analizzare facilmente i grandi datasets che compongono i “prodotti” finali delle osservazioni effettuate con Herschel. Il lato scientifico del problema verrà discusso nei capitoli finali con particolare attenzione per le cosiddette surveys cosmologiche. La Tesi si focalizzerà quindi sui primi risultati ottenuti nell’ambito di uno dei più grandi progetti pensati per Herschel, cioè HerMES e sulle applicazioni di una tecnica statistica nota come analisi della Probabilità delle Deflessioni - P(D) per ottenere informazioni accurate sull’andamento dei conteggi di sorgenti al di sotto del limite di confusione. Questa Tesi mette quindi in evidenza sia gli aspetti tecnici (con particolare attenzione a tutta l’infrastruttura software) di una missione im- portante come quella di Herschel, sia gli aspetti puramente scientifici (formazione ed evoluzione delle galassie, cosmologia osservative) legati alle osservazioni astro- nomiche nelle bande infrarosse e sub-millimetriche.