[en] One of the most awaited milestones in cosmology is the detection of primordial gravitational waves, as they would constitute compelling evidence of the existence of an inflationary period. In principle, they can be measured through their imprint in the B-mode signal of the Cosmic Microwave Background. However, this detection carries many challenges from an experimental and data analysis point of view, as it is relatively weak compared to other sources of B-modes, such as astrophysical contaminants, E-to-B lens modes, and systematic errors. This thesis is one of many efforts in the field of data analysis devoted to the detection of this signal in an unbiased manner. This work is a compilation thesis that includes four studies performed in the context of component separation applied to Cosmic Microwave Background polarization data. A new component separation method (B-SeCRET) is presented. This method has been applied in several contexts within different collaborations and initiatives, such as simulations for predictive studies of the future LiteBIRD satellite mission, simulations of ground-based experiment initiatives such as ELFS, and QUIJOTE MFI, WMAP and Planck instrument data. In addition, three applications of this methodology are included: 1) the study and optimization of experimental designs, 2) the mitigation of systematic errors, and 3) the characterization of astrophysical contaminants. In particular, we tested: 1) the feasibility of gravitational wave detection with a ground-based telescope operating the low-frequency microwave regime (from 10 to 120 GHz), in addition to its high complementarity with other missions such as LiteBIRD, 2) the possibility of calibrating the polarization angles from the multi-frequency signal using two methods (one based on canceling the EB cross-spectrum and the other by parameterizing this systematic in the component separation part with B-SeCRET), both methodologies recover an unbiased estimate of the amplitude of the primordial gravitational waves, 3) the improvement in the characterization of the synchrotron emission when the QUIJOTE-MFI instrument data are added together with WMAP and Planck data, in particular, the first detailed map of the synchrotron spectral index in the northern hemisphere is presented, which presents more significant spatial variations than those obtained with only WMAP and Planck data. In conclusion, this thesis proves that B-SeCRET is a versatile methodology to analyze present and future data related to the study of the cosmic microwave background due to its ability to deal simultaneously with astrophysical contaminants and systematic errors.

[es] Uno de los hitos más esperados en cosmología es la detección de las ondas gravitacionales primordiales, ya que constituirían una prueba irrefutable de la existencia de un periodo inflacionario. En principio, pueden medirse a través de la huella marcada en la señal del modo B del Fondo Cósmico de Microondas. Sin embargo, esta detección conlleva muchos retos desde el punto de vista experimental y de análisis de datos, ya que es relativamente débil en comparación con otras fuentes de modos B, como los contaminantes astrofísicos, los modos lensados de E a B, y los errores sistemáticos. Esta tesis es uno de los muchos esfuerzos en el campo del análisis de datos dedicados a la detección de esta señal de forma insesgada. Este trabajo es una tesis por compendio de artículos que incluye cuatro estudios realizados en el contexto de la separación de componentes aplicada a los datos de polarización del Fondo Cósmico de Microondas. Se presenta un nuevo método de separación de componentes (B-SeCRET) que se ha aplicado en varios contextos dentro de diferentes colaboraciones e iniciativas como: simulaciones para estudios predictivos de la futura misión del satélite LiteBIRD, simulaciones de iniciativas de experimentos en tierra como ELFS, y a los datos del instrumento QUIJOTE MFI, WMAP y Planck. Además se incluyen tres aplicaciones de esta metodología: 1) el estudio y optimización de los diseños experimentales, 2) la mitigación de los errores sistemáticos, y 3) la caracterización de contaminantes astrofísicos. En particular se probó: 1) la viabilidad de la detección de ondas gravitaciones con un telescopio terrestre operando el régimen de microondas de baja frecuencia (de 10 a 120 GHz), además de su alta complementariedad con otras misiones como LiteBIRD, 2) la posibilidad de calibrar los ángulos de polarización a partir de la señal multifrecuencia mediante dos métodos (uno basado en anular el cross espectro de potencias EB y otro parametrizando este sistemático en la parte de separación de componentes con B-SeCRET), ambas metodologías recuperan una estimación insesgada de la amplitud de las ondas gravitacionales primordiales, 3) la mejora en la caracterización de la emisión de sincrotrón cuando se añaden los datos del instrumento QUIJOTE-MFI junto con datos de WMAP y Planck, en particular se presenta el primer mapa detallado del índice espectral del sincrotrón en hemisferio norte el cual presenta variaciones espaciales más significativas que los obtenidos con solo datos de WMAP y Planck. En conclusión, esta tesis prueba que B-SeCRET es una metodología versátil para analizar los datos presentes y futuros relativos al estudio del fondo cósmico de microondas debido a su capacidad de tratar simultáneamente con contaminantes astrofísicos y errores sistemáticos.