Noise analysis of the Indian Pulsar Timing Array data release I

The Indian Pulsar Timing Array (InPTA) collaboration has recently made its first official data release (DR1) for a sample of 14 pulsars using 3.5 years of uGMRT observations. We present the results of single-pulsar noise analysis for each of these 14 pulsars using the InPTA DR1. For this purpose, we consider white noise, achromatic red noise, dispersion measure (DM) variations, and scattering variations in our analysis. We apply Bayesian model selection to obtain the preferred noise models among these for each pulsar. For PSR J1600−3053, we find no evidence of DM and scattering variations, while for PSR J1909−3744, we find no significant scattering variations. Properties vary dramatically among pulsars. For example, we find a strong chromatic noise with chromatic index ∼ 2.9 for PSR J1939+2134, indicating the possibility of a scattering index that doesn’t agree with that expected for a Kolmogorov scattering medium consistent with similar results for millisecond pulsars in past studies. Despite the relatively short time baseline, the noise models broadly agree with the other PTAs and provide, at the same time, well-constrained DM and scattering variations

Noise analysis of the Indian Pulsar Timing Array data release I

The Indian Pulsar Timing Array (InPTA) collaboration has recently made its first official data release (DR1) for a sample of 14 pulsars using 3.5 years of uGMRT observations. We present the results of single-pulsar noise analysis for each of these 14 pulsars using the InPTA DR1. For this purpose, we consider white noise, achromatic red noise, dispersion measure (DM) variations, and scattering variations in our analysis. We apply Bayesian model selection to obtain the preferred noise models among these for each pulsar. For PSR J1600$-$3053, we find no evidence of DM and scattering variations, while for PSR J1909$-$3744, we find no significant scattering variations. Properties vary dramatically among pulsars. For example, we find a strong chromatic noise with chromatic index $\sim$ 2.9 for PSR J1939+2134, indicating the possibility of a scattering index that doesn't agree with that expected for a Kolmogorov scattering medium consistent with similar results for millisecond pulsars in past studies. Despite the relatively short time baseline, the noise models broadly agree with the other PTAs and provide, at the same time, well-constrained DM and scattering variations.Comment: Accepted for publication in PRD, 30 pages, 17 figures, 4 table

Practical approaches to analyzing PTA data: Cosmic strings with six pulsars

We search for a stochastic gravitational wave background (SGWB) generated by a network of cosmic strings using six millisecond pulsars from Data Release 2 (DR2) of the European Pulsar Timing Array (EPTA). We perform a Bayesian analysis considering two models for the network of cosmic string loops, and compare it to a simple power-law model which is expected from the population of supermassive black hole binaries. Our main strong assumption is that the previously reported common red noise process is a SGWB. We find that the one-parameter cosmic string model is slightly favored over a power-law model thanks to its simplicity. If we assume a two-component stochastic signal in the data (supermassive black hole binary population and the signal from cosmic strings), we get a $95\%$ upper limit on the string tension of $\log_{10}(G\mu) < -9.9$ ($-10.5$) for the two cosmic string models we consider. In extended two-parameter string models, we were unable to constrain the number of kinks. We test two approximate and fast Bayesian data analysis methods against the most rigorous analysis and find consistent results. These two fast and efficient methods are applicable to all SGWBs, independent of their source, and will be crucial for analysis of extended data sets.Comment: 13 pages, 5 figure

Practical approaches to analyzing PTA data: Cosmic strings with six pulsars

We search for a stochastic gravitational wave background (SGWB) generated by a network of cosmic strings using six millisecond pulsars from Data Release 2 (DR2) of the European Pulsar Timing Array (EPTA). We perform a Bayesian analysis considering two models for the network of cosmic string loops, and compare it to a simple power-law model which is expected from the population of supermassive black hole binaries. Our main strong assumption is that the previously reported common red noise process is a SGWB. We find that the one-parameter cosmic string model is slightly favored over a power-law model thanks to its simplicity. If we assume a two-component stochastic signal in the data (supermassive black hole binary population and the signal from cosmic strings), we get a 95% upper limit on the string tension of log10(Gμ)<-9.9 (-10.5) for the two cosmic string models we consider. In extended two-parameter string models, we were unable to constrain the number of kinks. We test two approximate and fast Bayesian data analysis methods against the most rigorous analysis and find consistent results. These two fast and efficient methods are applicable to all SGWBs, independent of their source, and will be crucial for analysis of extended datasets

Extracorporeal Membrane Oxygenation for Severe Acute Respiratory Distress Syndrome associated with COVID-19: An Emulated Target Trial Analysis.

RATIONALE: Whether COVID patients may benefit from extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) compared with conventional invasive mechanical ventilation (IMV) remains unknown. OBJECTIVES: To estimate the effect of ECMO on 90-Day mortality vs IMV only Methods: Among 4,244 critically ill adult patients with COVID-19 included in a multicenter cohort study, we emulated a target trial comparing the treatment strategies of initiating ECMO vs. no ECMO within 7 days of IMV in patients with severe acute respiratory distress syndrome (PaO2/FiO2 <80 or PaCO2 ≥60 mmHg). We controlled for confounding using a multivariable Cox model based on predefined variables. MAIN RESULTS: 1,235 patients met the full eligibility criteria for the emulated trial, among whom 164 patients initiated ECMO. The ECMO strategy had a higher survival probability at Day-7 from the onset of eligibility criteria (87% vs 83%, risk difference: 4%, 95% CI 0;9%) which decreased during follow-up (survival at Day-90: 63% vs 65%, risk difference: -2%, 95% CI -10;5%). However, ECMO was associated with higher survival when performed in high-volume ECMO centers or in regions where a specific ECMO network organization was set up to handle high demand, and when initiated within the first 4 days of MV and in profoundly hypoxemic patients. CONCLUSIONS: In an emulated trial based on a nationwide COVID-19 cohort, we found differential survival over time of an ECMO compared with a no-ECMO strategy. However, ECMO was consistently associated with better outcomes when performed in high-volume centers and in regions with ECMO capacities specifically organized to handle high demand. This article is open access and distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial No Derivatives License 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)

Modélisation des avant-plans et sources de bruits corrélés pour la recherche d’ondes gravitationnelles de très basses fréquences avec les radiotélescopes de l’International Pulsar Timing Array

The thesis focuses on the noise modelling in pulsar timing data and the search for very-low frequency (from nano-Hz to micro-Hz) gravitational waves with Pulsar Timing Array (PTA). The first chapter gives a general introduction of the subject where I present the scientific context and describethe data analysis methods. I start with the notion of pulsar timing, using a specific example: modelling the timimng data of pulsar J1909-3744, where I also present the updated timing parameters.Then I introduce methodology used in searching for gravitational waves at nano-Hertz with PTA, and conclude with the description of tools used in this thesis to perform data analysis within a Bayesian framework. The second chapter focuses on the single-pulsar noise modelling, applied to six pulsars of the EPTA Data Release 2. In particular, this work highlights the great complexity in the analysis of the PTA data which combine decades of observations of different pulsars from several radio telescopes. The third chapter presents results of the search for a stochastic gravitationalwave background (GWB) in the European Pulsar Timing Array (EPTA) and the International Pulsar Timing Array (IPTA) data with a focus on parts with my direct participation. In particular, I present the impact of the custom single-pulsar noise modelling (given in Chapter 2) on the GWB measurement. The recent results from three PTA collaborations are particularly interesting as they converge on the presence of a common red noise signal across considered pulsars with similar amplitude and spectral index, but without being able to confirm yet its gravitational nature and thus the desired GWB detection. Currently, PTAs are working on extending the data sets by adding the latest observations and including more pulsars into analysis to improve the accuracy and uncover the nature of the observed signal. The fourth and last chapter describes the uncertainties in the Solar System Ephemeris (SSE) and their impact on the PTA results, especially on the GWB measurement. We use SSE provided by Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides(IMCCE) as a basis to construct the model called EphemGP. We demonstrate that this model is efficient at absorbing systematics in the SSE by introducing variations in the orbital parameters of the main planets of the Solar System. The ability to absorb dipolar correlations induced by SSE uncertainties is very import for the robust detection of the GWB. I compare performance of EphemGP to other existing models, and conclude with the application of this model to the recent EPTA data.La thèse est centrée sur lamodélisation des signaux présents dans les données d’un réseau de pulsars chronométrés (Pulsar Timing Array ou PTA) afin d’améliorer la sensibilité pour la recherche d’ondes gravitationnelles de très basses fréquences (du nano-Hz au micro-Hz). Le premier chapitre est une introduction générale du sujet où je présente le contexte scientifique et les méthodes d’analyse utilisés. J’y développe d’abord la notion de modèle de chronométrie des pulsars, en m’appuyant sur un exemple particulier : la caractérisation précise du modèle de rotation du pulsar J1909-3744, avec mise-à-jour des mesures sur l’ensemble des paramètres. Je poursuis avec l’application de cette méthode pour la recherche d’ondes gravitationnelles au nano-Hertz avec PTA, et termine sur les concepts et les outils utilisés dans cette thèse afin de réaliser des analyses de données dans un cadre Bayésien. Le deuxième chapitre porte sur l’optimisation de la prise en compte des bruits intrinsèques à chacun des pulsars, ceci appliqué avec les données récentes de l’EPTA incluant à ce jour six pulsars. Ce travail souligne notamment la grande complexité de l’analyse des données PTA qui combinent des dizaines d’années d’observations de différents pulsars provenant de plusieurs radio téléscopes. Le troisième chapitre présente ma participation aux études récentes sur la recherche d’un fond stochastique d’ondes gravitationnelles (GWB) avec les données de l’European Pulsar Timing Array (EPTA) et celles de l’International Pulsar Timing Array(IPTA), ainsi qu’une évaluation des conséquuences induites par l’optimisation des modèles individuels des pulsars (présentée dans le Chapitre2) sur la mesure du GWB. Les résultats récents provenant des différentes collaborations sont particulièrement intéressants puisqu’ils convergent sur la présence d’un signal commun entre les pulsars, avec l’amplitude et l’indice spectral attendu, sans toutefois pouvoir confirmer encore sa nature gravitationnelle et donc la détection recherchée. Les collaborations travaillent actuellement sur l’amélioration des lots de données (élongation de la couverture temporelle et augmentation significative du nombre de pulsars) afin d’améliorer la précision des résultats. Le quatrième et dernier chapitre est centré sur la prise en compte des incertitudes des éphémérides du Système solaire (SSE) sur les résultats des PTAs, notamment sur la mesure duGWB. En effet, afin de prendre en compte le mouvement de la Terre dans le Système solaire, les temps d’arrivées des impulsions mesurées sont virtuellement translatés au barycentre de celui-ci, et dont la position est donnée par les SSEs. Une collaboration avec l’Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides (IMCCE), qui produit les SSE, a permis de construire un modèle (nommé EphemGP) appliqué à PTA et prend en compte des perturbations d’orbite des objets principaux du Système solaire. J’y présente une étude détaillée sur l’efficacité du modèle à réduire l’impact des potentielles erreurs des SSEs pour la recherche duGWB, en incluant une comparaison avec d’autres modèles existants, et termine avec l’application du modèle sur les données récentes de l’EPTA

Modélisation des avant-plans et sources de bruits corrélés pour la recherche d’ondes gravitationnelles de très basses fréquences avec les radiotélescopes de l’International Pulsar Timing Array

The thesis focuses on the noise modelling in pulsar timing data and the search for very-low frequency (from nano-Hz to micro-Hz) gravitational waves with Pulsar Timing Array (PTA). The first chapter gives a general introduction of the subject where I present the scientific context and describethe data analysis methods. I start with the notion of pulsar timing, using a specific example: modelling the timimng data of pulsar J1909-3744, where I also present the updated timing parameters.Then I introduce methodology used in searching for gravitational waves at nano-Hertz with PTA, and conclude with the description of tools used in this thesis to perform data analysis within a Bayesian framework. The second chapter focuses on the single-pulsar noise modelling, applied to six pulsars of the EPTA Data Release 2. In particular, this work highlights the great complexity in the analysis of the PTA data which combine decades of observations of different pulsars from several radio telescopes. The third chapter presents results of the search for a stochastic gravitationalwave background (GWB) in the European Pulsar Timing Array (EPTA) and the International Pulsar Timing Array (IPTA) data with a focus on parts with my direct participation. In particular, I present the impact of the custom single-pulsar noise modelling (given in Chapter 2) on the GWB measurement. The recent results from three PTA collaborations are particularly interesting as they converge on the presence of a common red noise signal across considered pulsars with similar amplitude and spectral index, but without being able to confirm yet its gravitational nature and thus the desired GWB detection. Currently, PTAs are working on extending the data sets by adding the latest observations and including more pulsars into analysis to improve the accuracy and uncover the nature of the observed signal. The fourth and last chapter describes the uncertainties in the Solar System Ephemeris (SSE) and their impact on the PTA results, especially on the GWB measurement. We use SSE provided by Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides(IMCCE) as a basis to construct the model called EphemGP. We demonstrate that this model is efficient at absorbing systematics in the SSE by introducing variations in the orbital parameters of the main planets of the Solar System. The ability to absorb dipolar correlations induced by SSE uncertainties is very import for the robust detection of the GWB. I compare performance of EphemGP to other existing models, and conclude with the application of this model to the recent EPTA data.La thèse est centrée sur lamodélisation des signaux présents dans les données d’un réseau de pulsars chronométrés (Pulsar Timing Array ou PTA) afin d’améliorer la sensibilité pour la recherche d’ondes gravitationnelles de très basses fréquences (du nano-Hz au micro-Hz). Le premier chapitre est une introduction générale du sujet où je présente le contexte scientifique et les méthodes d’analyse utilisés. J’y développe d’abord la notion de modèle de chronométrie des pulsars, en m’appuyant sur un exemple particulier : la caractérisation précise du modèle de rotation du pulsar J1909-3744, avec mise-à-jour des mesures sur l’ensemble des paramètres. Je poursuis avec l’application de cette méthode pour la recherche d’ondes gravitationnelles au nano-Hertz avec PTA, et termine sur les concepts et les outils utilisés dans cette thèse afin de réaliser des analyses de données dans un cadre Bayésien. Le deuxième chapitre porte sur l’optimisation de la prise en compte des bruits intrinsèques à chacun des pulsars, ceci appliqué avec les données récentes de l’EPTA incluant à ce jour six pulsars. Ce travail souligne notamment la grande complexité de l’analyse des données PTA qui combinent des dizaines d’années d’observations de différents pulsars provenant de plusieurs radio téléscopes. Le troisième chapitre présente ma participation aux études récentes sur la recherche d’un fond stochastique d’ondes gravitationnelles (GWB) avec les données de l’European Pulsar Timing Array (EPTA) et celles de l’International Pulsar Timing Array(IPTA), ainsi qu’une évaluation des conséquuences induites par l’optimisation des modèles individuels des pulsars (présentée dans le Chapitre2) sur la mesure du GWB. Les résultats récents provenant des différentes collaborations sont particulièrement intéressants puisqu’ils convergent sur la présence d’un signal commun entre les pulsars, avec l’amplitude et l’indice spectral attendu, sans toutefois pouvoir confirmer encore sa nature gravitationnelle et donc la détection recherchée. Les collaborations travaillent actuellement sur l’amélioration des lots de données (élongation de la couverture temporelle et augmentation significative du nombre de pulsars) afin d’améliorer la précision des résultats. Le quatrième et dernier chapitre est centré sur la prise en compte des incertitudes des éphémérides du Système solaire (SSE) sur les résultats des PTAs, notamment sur la mesure duGWB. En effet, afin de prendre en compte le mouvement de la Terre dans le Système solaire, les temps d’arrivées des impulsions mesurées sont virtuellement translatés au barycentre de celui-ci, et dont la position est donnée par les SSEs. Une collaboration avec l’Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides (IMCCE), qui produit les SSE, a permis de construire un modèle (nommé EphemGP) appliqué à PTA et prend en compte des perturbations d’orbite des objets principaux du Système solaire. J’y présente une étude détaillée sur l’efficacité du modèle à réduire l’impact des potentielles erreurs des SSEs pour la recherche duGWB, en incluant une comparaison avec d’autres modèles existants, et termine avec l’application du modèle sur les données récentes de l’EPTA

Modélisation des avant-plans et sources de bruits corrélés pour la recherche d’ondes gravitationnelles de très basses fréquences avec les radiotélescopes de l’International Pulsar Timing Array

The thesis focuses on the noise modelling in pulsar timing data and the search for very-low frequency (from nano-Hz to micro-Hz) gravitational waves with Pulsar Timing Array (PTA). The first chapter gives a general introduction of the subject where I present the scientific context and describethe data analysis methods. I start with the notion of pulsar timing, using a specific example: modelling the timimng data of pulsar J1909-3744, where I also present the updated timing parameters.Then I introduce methodology used in searching for gravitational waves at nano-Hertz with PTA, and conclude with the description of tools used in this thesis to perform data analysis within a Bayesian framework. The second chapter focuses on the single-pulsar noise modelling, applied to six pulsars of the EPTA Data Release 2. In particular, this work highlights the great complexity in the analysis of the PTA data which combine decades of observations of different pulsars from several radio telescopes. The third chapter presents results of the search for a stochastic gravitationalwave background (GWB) in the European Pulsar Timing Array (EPTA) and the International Pulsar Timing Array (IPTA) data with a focus on parts with my direct participation. In particular, I present the impact of the custom single-pulsar noise modelling (given in Chapter 2) on the GWB measurement. The recent results from three PTA collaborations are particularly interesting as they converge on the presence of a common red noise signal across considered pulsars with similar amplitude and spectral index, but without being able to confirm yet its gravitational nature and thus the desired GWB detection. Currently, PTAs are working on extending the data sets by adding the latest observations and including more pulsars into analysis to improve the accuracy and uncover the nature of the observed signal. The fourth and last chapter describes the uncertainties in the Solar System Ephemeris (SSE) and their impact on the PTA results, especially on the GWB measurement. We use SSE provided by Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides(IMCCE) as a basis to construct the model called EphemGP. We demonstrate that this model is efficient at absorbing systematics in the SSE by introducing variations in the orbital parameters of the main planets of the Solar System. The ability to absorb dipolar correlations induced by SSE uncertainties is very import for the robust detection of the GWB. I compare performance of EphemGP to other existing models, and conclude with the application of this model to the recent EPTA data.La thèse est centrée sur lamodélisation des signaux présents dans les données d’un réseau de pulsars chronométrés (Pulsar Timing Array ou PTA) afin d’améliorer la sensibilité pour la recherche d’ondes gravitationnelles de très basses fréquences (du nano-Hz au micro-Hz). Le premier chapitre est une introduction générale du sujet où je présente le contexte scientifique et les méthodes d’analyse utilisés. J’y développe d’abord la notion de modèle de chronométrie des pulsars, en m’appuyant sur un exemple particulier : la caractérisation précise du modèle de rotation du pulsar J1909-3744, avec mise-à-jour des mesures sur l’ensemble des paramètres. Je poursuis avec l’application de cette méthode pour la recherche d’ondes gravitationnelles au nano-Hertz avec PTA, et termine sur les concepts et les outils utilisés dans cette thèse afin de réaliser des analyses de données dans un cadre Bayésien. Le deuxième chapitre porte sur l’optimisation de la prise en compte des bruits intrinsèques à chacun des pulsars, ceci appliqué avec les données récentes de l’EPTA incluant à ce jour six pulsars. Ce travail souligne notamment la grande complexité de l’analyse des données PTA qui combinent des dizaines d’années d’observations de différents pulsars provenant de plusieurs radio téléscopes. Le troisième chapitre présente ma participation aux études récentes sur la recherche d’un fond stochastique d’ondes gravitationnelles (GWB) avec les données de l’European Pulsar Timing Array (EPTA) et celles de l’International Pulsar Timing Array(IPTA), ainsi qu’une évaluation des conséquuences induites par l’optimisation des modèles individuels des pulsars (présentée dans le Chapitre2) sur la mesure du GWB. Les résultats récents provenant des différentes collaborations sont particulièrement intéressants puisqu’ils convergent sur la présence d’un signal commun entre les pulsars, avec l’amplitude et l’indice spectral attendu, sans toutefois pouvoir confirmer encore sa nature gravitationnelle et donc la détection recherchée. Les collaborations travaillent actuellement sur l’amélioration des lots de données (élongation de la couverture temporelle et augmentation significative du nombre de pulsars) afin d’améliorer la précision des résultats. Le quatrième et dernier chapitre est centré sur la prise en compte des incertitudes des éphémérides du Système solaire (SSE) sur les résultats des PTAs, notamment sur la mesure duGWB. En effet, afin de prendre en compte le mouvement de la Terre dans le Système solaire, les temps d’arrivées des impulsions mesurées sont virtuellement translatés au barycentre de celui-ci, et dont la position est donnée par les SSEs. Une collaboration avec l’Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides (IMCCE), qui produit les SSE, a permis de construire un modèle (nommé EphemGP) appliqué à PTA et prend en compte des perturbations d’orbite des objets principaux du Système solaire. J’y présente une étude détaillée sur l’efficacité du modèle à réduire l’impact des potentielles erreurs des SSEs pour la recherche duGWB, en incluant une comparaison avec d’autres modèles existants, et termine avec l’application du modèle sur les données récentes de l’EPTA

Modélisation des avant-plans et sources de bruits corrélés pour la recherche d’ondes gravitationnelles de très basses fréquences avec les radiotélescopes de l’International Pulsar Timing Array

The thesis focuses on the noise modelling in pulsar timing data and the search for very-low frequency (from nano-Hz to micro-Hz) gravitational waves with Pulsar Timing Array (PTA). The first chapter gives a general introduction of the subject where I present the scientific context and describethe data analysis methods. I start with the notion of pulsar timing, using a specific example: modelling the timimng data of pulsar J1909-3744, where I also present the updated timing parameters.Then I introduce methodology used in searching for gravitational waves at nano-Hertz with PTA, and conclude with the description of tools used in this thesis to perform data analysis within a Bayesian framework. The second chapter focuses on the single-pulsar noise modelling, applied to six pulsars of the EPTA Data Release 2. In particular, this work highlights the great complexity in the analysis of the PTA data which combine decades of observations of different pulsars from several radio telescopes. The third chapter presents results of the search for a stochastic gravitationalwave background (GWB) in the European Pulsar Timing Array (EPTA) and the International Pulsar Timing Array (IPTA) data with a focus on parts with my direct participation. In particular, I present the impact of the custom single-pulsar noise modelling (given in Chapter 2) on the GWB measurement. The recent results from three PTA collaborations are particularly interesting as they converge on the presence of a common red noise signal across considered pulsars with similar amplitude and spectral index, but without being able to confirm yet its gravitational nature and thus the desired GWB detection. Currently, PTAs are working on extending the data sets by adding the latest observations and including more pulsars into analysis to improve the accuracy and uncover the nature of the observed signal. The fourth and last chapter describes the uncertainties in the Solar System Ephemeris (SSE) and their impact on the PTA results, especially on the GWB measurement. We use SSE provided by Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides(IMCCE) as a basis to construct the model called EphemGP. We demonstrate that this model is efficient at absorbing systematics in the SSE by introducing variations in the orbital parameters of the main planets of the Solar System. The ability to absorb dipolar correlations induced by SSE uncertainties is very import for the robust detection of the GWB. I compare performance of EphemGP to other existing models, and conclude with the application of this model to the recent EPTA data.La thèse est centrée sur lamodélisation des signaux présents dans les données d’un réseau de pulsars chronométrés (Pulsar Timing Array ou PTA) afin d’améliorer la sensibilité pour la recherche d’ondes gravitationnelles de très basses fréquences (du nano-Hz au micro-Hz). Le premier chapitre est une introduction générale du sujet où je présente le contexte scientifique et les méthodes d’analyse utilisés. J’y développe d’abord la notion de modèle de chronométrie des pulsars, en m’appuyant sur un exemple particulier : la caractérisation précise du modèle de rotation du pulsar J1909-3744, avec mise-à-jour des mesures sur l’ensemble des paramètres. Je poursuis avec l’application de cette méthode pour la recherche d’ondes gravitationnelles au nano-Hertz avec PTA, et termine sur les concepts et les outils utilisés dans cette thèse afin de réaliser des analyses de données dans un cadre Bayésien. Le deuxième chapitre porte sur l’optimisation de la prise en compte des bruits intrinsèques à chacun des pulsars, ceci appliqué avec les données récentes de l’EPTA incluant à ce jour six pulsars. Ce travail souligne notamment la grande complexité de l’analyse des données PTA qui combinent des dizaines d’années d’observations de différents pulsars provenant de plusieurs radio téléscopes. Le troisième chapitre présente ma participation aux études récentes sur la recherche d’un fond stochastique d’ondes gravitationnelles (GWB) avec les données de l’European Pulsar Timing Array (EPTA) et celles de l’International Pulsar Timing Array(IPTA), ainsi qu’une évaluation des conséquuences induites par l’optimisation des modèles individuels des pulsars (présentée dans le Chapitre2) sur la mesure du GWB. Les résultats récents provenant des différentes collaborations sont particulièrement intéressants puisqu’ils convergent sur la présence d’un signal commun entre les pulsars, avec l’amplitude et l’indice spectral attendu, sans toutefois pouvoir confirmer encore sa nature gravitationnelle et donc la détection recherchée. Les collaborations travaillent actuellement sur l’amélioration des lots de données (élongation de la couverture temporelle et augmentation significative du nombre de pulsars) afin d’améliorer la précision des résultats. Le quatrième et dernier chapitre est centré sur la prise en compte des incertitudes des éphémérides du Système solaire (SSE) sur les résultats des PTAs, notamment sur la mesure duGWB. En effet, afin de prendre en compte le mouvement de la Terre dans le Système solaire, les temps d’arrivées des impulsions mesurées sont virtuellement translatés au barycentre de celui-ci, et dont la position est donnée par les SSEs. Une collaboration avec l’Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides (IMCCE), qui produit les SSE, a permis de construire un modèle (nommé EphemGP) appliqué à PTA et prend en compte des perturbations d’orbite des objets principaux du Système solaire. J’y présente une étude détaillée sur l’efficacité du modèle à réduire l’impact des potentielles erreurs des SSEs pour la recherche duGWB, en incluant une comparaison avec d’autres modèles existants, et termine avec l’application du modèle sur les données récentes de l’EPTA

The bow shock and kinematics of PSR J1959+2048

International audiencePulsar H$\alpha$ bow shocks provide rare opportunities to constrain the energetics and kinematics of the relativistic pulsar wind. We have acquired optical imaging and integral field unit spectroscopy of the bow shock of the millisecond pulsar PSR J1959+2048, measuring the shock symmetry axis at a position angle = 213.2 ± 0.°2 and showing that this slow nonradiative shock has a broad-to-narrow line component ratio I b /I n = 4. The data show that the pulsar's velocity lies 2.°2 out of the plane of the sky. Coupled with a new fit for its timing proper motion, giving μ tot = 30.05 mas yr-1 and a Very Long Baseline Array (VLBA) interferometric parallax measurement giving $d={2.57}_{-0.77}^{+1.84}$ kpc (90% range), we have unusually complete information on the pulsar kinematics. The bow shock constraints on the wind momentum flux imply that, at the best-fit parallax distance, the pulsar moment of inertia must be very large and/or the H$\alpha$ efficiency at its modest shock velocity must be very high