Abstract
We report here the non-detection of gravitational waves from the merger of binary-neutron star systems and neutron star-black hole systems during the first observing run of the Advanced Laser Interferometer Gravitationalwave Observatory (LIGO). In particular, we searched for gravitational-wave signals from binary-neutron star systems with component masses ∈[1, 3] M⊙? and component dimensionless spins <0.05. We also searched for neutron star-black hole systems with the same neutron star parameters, black hole mass ∈[2, 99] M⊙, and no restriction on the black hole spin magnitude. We assess the sensitivity of the two LIGO detectors to these systems and find that they could have detected the merger of binary-neutron star systems with component mass distributions of 1.35 ± 0.13M⊙ at a volume-weighted average distance of ∼70 Mpc, and for neutron star-black hole systems with neutron star masses of 1.4M⊙ and black hole masses of at least 5M⊙, a volume-weighted average distance of at least ∼110 Mpc. From this we constrain with 90% confidence the merger rate to be less than 12,600 Gpc-3 yr-1 for binary-neutron star systems and less than 3600 Gpc-3 yr-1 for neutron star-black hole systems. We discuss the astrophysical implications of these results, which we find to be in conflict with only the most optimistic predictions. However, we find that if no detection of neutron star-binary mergers is made in the next two Advanced LIGO and Advanced Virgo observing runs we would place significant constraints on the merger rates. Finally, assuming a rate of -10+20 -7 Gpc-3 yr-1, short gamma-ray bursts beamed toward the Earth, and assuming that all short gamma-ray bursts have binary-neutron star (neutron star-black hole) progenitors, we can use our 90% confidence rate upper limits to constrain the beaming angle of the gamma-ray burst to be greater than -2°.3+1.7 -1.1 (-4°.3+3.1 -1.9).
| Original language | English (US) |
|---|---|
| Article number | L21 |
| Journal | Astrophysical Journal Letters |
| Volume | 832 |
| Issue number | 2 |
| DOIs | |
| State | Published - Jan 12 2016 |
Keywords
- binaries: general
- gamma-ray burst: general
- gravitational waves
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In: Astrophysical Journal Letters, Vol. 832, No. 2, L21, 12.01.2016.
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T1 - UPPER LIMITS on the RATES of BINARY NEUTRON STAR and NEUTRON STAR-BLACK HOLE MERGERS from ADVANCED LIGO'S FIRST OBSERVING RUN
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AU - Sergeev, A.
AU - Setyawati, Y.
AU - Shaddock, D. A.
AU - Shaffer, T.
AU - Shahriar, M. S.
AU - Shaltev, M.
AU - Shapiro, B.
AU - Shawhan, P.
AU - Sheperd, A.
AU - Shoemaker, D. H.
AU - Shoemaker, D. M.
AU - Siellez, K.
AU - Siemens, X.
AU - Sieniawska, M.
AU - Sigg, D.
AU - Silva, A. D.
AU - Singer, A.
AU - Singer, L. P.
AU - Singh, A.
AU - Singh, R.
AU - Singhal, A.
AU - Sintes, A. M.
AU - Slagmolen, B. J.J.
AU - Smith, J. R.
AU - Smith, N. D.
AU - Smith, R. J.E.
AU - Son, E. J.
AU - Sorazu, B.
AU - Sorrentino, F.
AU - Souradeep, T.
AU - Srivastava, A. K.
AU - Staley, A.
AU - Steinke, M.
AU - Steinlechner, J.
AU - Steinlechner, S.
AU - Steinmeyer, D.
AU - Stephens, B. C.
AU - Stone, R.
AU - Strain, K. A.
AU - Straniero, N.
AU - Stratta, G.
AU - Strauss, N. A.
AU - Strigin, S.
AU - Sturani, R.
AU - Stuver, A. L.
AU - Summerscales, T. Z.
AU - Sun, L.
AU - Sunil, S.
AU - Sutton, P. J.
AU - Swinkels, B. L.
AU - Szczepańczyk, M. J.
AU - Tacca, M.
AU - Talukder, D.
AU - Tanner, D. B.
AU - Tápai, M.
AU - Tarabrin, S. P.
AU - Taracchini, A.
AU - Taylor, R.
AU - Theeg, T.
AU - Thirugnanasambandam, M. P.
AU - Thomas, E. G.
AU - Thomas, M.
AU - Thomas, P.
AU - Thorne, K. A.
AU - Thrane, E.
AU - Tiwari, S.
AU - Tiwari, V.
AU - Tokmakov, K. V.
AU - Toland, K.
AU - Tomlinson, C.
AU - Tonelli, M.
AU - Tornasi, Z.
AU - Torres, C. V.
AU - Torrie, C. I.
AU - Töyrä, D.
AU - Travasso, F.
AU - Traylor, G.
AU - Trifirò, D.
AU - Tringali, M. C.
AU - Trozzo, L.
AU - Tse, M.
AU - Turconi, M.
AU - Tuyenbayev, D.
AU - Ugolini, D.
AU - Unnikrishnan, C. S.
AU - Urban, A. L.
AU - Usman, S. A.
AU - Vahlbruch, H.
AU - Vajente, G.
AU - Valdes, G.
AU - Van Bakel, N.
AU - Van Beuzekom, M.
AU - Van Den Brand, J. F.J.
AU - Van Den Broeck, C.
AU - Vander-Hyde, D. C.
AU - Van Der Schaaf, L.
AU - Van Heijningen, J. V.
AU - Van Veggel, A. A.
AU - Vardaro, M.
AU - Vass, S.
AU - Vasúth, M.
AU - Vaulin, R.
AU - Vecchio, A.
AU - Vedovato, G.
AU - Veitch, J.
AU - Veitch, P. J.
AU - Venkateswara, K.
AU - Verkindt, D.
AU - Vetrano, F.
AU - Viceré, A.
AU - Vinciguerra, S.
AU - Vine, D. J.
AU - Vinet, J. Y.
AU - Vitale, S.
AU - Vo, T.
AU - Vocca, H.
AU - Vorvick, C.
AU - Voss, D. V.
AU - Vousden, W. D.
AU - Vyatchanin, S. P.
AU - Wade, A. R.
AU - Wade, L. E.
AU - Wade, M.
AU - Walker, M.
AU - Wallace, L.
AU - Walsh, S.
AU - Wang, G.
AU - Wang, H.
AU - Wang, M.
AU - Wang, X.
AU - Wang, Y.
AU - Ward, R. L.
AU - Warner, J.
AU - Was, M.
AU - Weaver, B.
AU - Wei, L. W.
AU - Weinert, M.
AU - Weinstein, A. J.
AU - Weiss, R.
AU - Wen, L.
AU - Weßels, P.
AU - Westphal, T.
AU - Wette, K.
AU - Whelan, J. T.
AU - Whiting, B. F.
AU - Williams, R. D.
AU - Williamson, A. R.
AU - Willis, J. L.
AU - Willke, B.
AU - Wimmer, M. H.
AU - Winkler, W.
AU - Wipf, C. C.
AU - Wittel, H.
AU - Woan, G.
AU - Woehler, J.
AU - Worden, J.
AU - Wright, J. L.
AU - Wu, D. S.
AU - Wu, G.
AU - Yablon, J.
AU - Yam, W.
AU - Yamamoto, H.
AU - Yancey, C. C.
AU - Yu, H.
AU - Yvert, M.
AU - Zadrożny, A.
AU - Zangrando, L.
AU - Zanolin, M.
AU - Zendri, J. P.
AU - Zevin, M.
AU - Zhang, L.
AU - Zhang, M.
AU - Zhang, Y.
AU - Zhao, C.
AU - Zhou, M.
AU - Zhou, Z.
AU - Zhu, X. J.
AU - Zucker, M. E.
AU - Zuraw, S. E.
AU - Zweizig, J.
N1 - Publisher Copyright: © 2016. The American Astronomical Society. All rights reserved.
PY - 2016/1/12
Y1 - 2016/1/12
N2 - We report here the non-detection of gravitational waves from the merger of binary-neutron star systems and neutron star-black hole systems during the first observing run of the Advanced Laser Interferometer Gravitationalwave Observatory (LIGO). In particular, we searched for gravitational-wave signals from binary-neutron star systems with component masses ∈[1, 3] M⊙? and component dimensionless spins <0.05. We also searched for neutron star-black hole systems with the same neutron star parameters, black hole mass ∈[2, 99] M⊙, and no restriction on the black hole spin magnitude. We assess the sensitivity of the two LIGO detectors to these systems and find that they could have detected the merger of binary-neutron star systems with component mass distributions of 1.35 ± 0.13M⊙ at a volume-weighted average distance of ∼70 Mpc, and for neutron star-black hole systems with neutron star masses of 1.4M⊙ and black hole masses of at least 5M⊙, a volume-weighted average distance of at least ∼110 Mpc. From this we constrain with 90% confidence the merger rate to be less than 12,600 Gpc-3 yr-1 for binary-neutron star systems and less than 3600 Gpc-3 yr-1 for neutron star-black hole systems. We discuss the astrophysical implications of these results, which we find to be in conflict with only the most optimistic predictions. However, we find that if no detection of neutron star-binary mergers is made in the next two Advanced LIGO and Advanced Virgo observing runs we would place significant constraints on the merger rates. Finally, assuming a rate of -10+20 -7 Gpc-3 yr-1, short gamma-ray bursts beamed toward the Earth, and assuming that all short gamma-ray bursts have binary-neutron star (neutron star-black hole) progenitors, we can use our 90% confidence rate upper limits to constrain the beaming angle of the gamma-ray burst to be greater than -2°.3+1.7 -1.1 (-4°.3+3.1 -1.9).
AB - We report here the non-detection of gravitational waves from the merger of binary-neutron star systems and neutron star-black hole systems during the first observing run of the Advanced Laser Interferometer Gravitationalwave Observatory (LIGO). In particular, we searched for gravitational-wave signals from binary-neutron star systems with component masses ∈[1, 3] M⊙? and component dimensionless spins <0.05. We also searched for neutron star-black hole systems with the same neutron star parameters, black hole mass ∈[2, 99] M⊙, and no restriction on the black hole spin magnitude. We assess the sensitivity of the two LIGO detectors to these systems and find that they could have detected the merger of binary-neutron star systems with component mass distributions of 1.35 ± 0.13M⊙ at a volume-weighted average distance of ∼70 Mpc, and for neutron star-black hole systems with neutron star masses of 1.4M⊙ and black hole masses of at least 5M⊙, a volume-weighted average distance of at least ∼110 Mpc. From this we constrain with 90% confidence the merger rate to be less than 12,600 Gpc-3 yr-1 for binary-neutron star systems and less than 3600 Gpc-3 yr-1 for neutron star-black hole systems. We discuss the astrophysical implications of these results, which we find to be in conflict with only the most optimistic predictions. However, we find that if no detection of neutron star-binary mergers is made in the next two Advanced LIGO and Advanced Virgo observing runs we would place significant constraints on the merger rates. Finally, assuming a rate of -10+20 -7 Gpc-3 yr-1, short gamma-ray bursts beamed toward the Earth, and assuming that all short gamma-ray bursts have binary-neutron star (neutron star-black hole) progenitors, we can use our 90% confidence rate upper limits to constrain the beaming angle of the gamma-ray burst to be greater than -2°.3+1.7 -1.1 (-4°.3+3.1 -1.9).
KW - binaries: general
KW - gamma-ray burst: general
KW - gravitational waves
KW - stars: black holes
KW - stars: neutron
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85000399268&partnerID=8YFLogxK
UR - http://www.scopus.com/inward/citedby.url?scp=85000399268&partnerID=8YFLogxK
U2 - 10.3847/2041-8205/832/2/L21
DO - 10.3847/2041-8205/832/2/L21
M3 - Article
AN - SCOPUS:85000399268
SN - 2041-8205
VL - 832
JO - Astrophysical Journal Letters
JF - Astrophysical Journal Letters
IS - 2
M1 - L21
ER -