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Directional limits on persistent gravitational waves using data from Advanced LIGO's first two observing runs

Abbott, B.P., Abbott, R., Abbott, T.D., Abraham, S., Acernese, F., Ackley, K., Adams, C., Adhikari, R.X., Adya, V.B., Affeldt, C., Agathos, M., Agatsuma, K., Aggarwal, N., Aguiar, O.D., Aiello, L., Ain, A., Ajith, P., Allen, G., Allocca, A., Aloy, M.A., Altin, P.A., Amato, A., Ananyeva, A., Anderson, S.B., Anderson, W.G., Angelova, S.V., Antier, S., Appert, S., Arai, K., Araya, M.C., Areeda, J.S., Arène, M., Arnaud, N., Ascenzi, S., Ashton, G., Aston, S.M., Astone, P., Aubin, F., Aufmuth, P., AultONeal, K., Austin, C., Avendano, V., Avila-Alvarez, A., Babak, S., Bacon, P., Badaracco, F., Bader, M.K.M., Bae, S., Baker, P.T., Baldaccini, F., Ballardin, G., Ballmer, S.W., Banagiri, S., Barayoga, J.C., Barclay, S.E., Barish, B.C., Barker, D., Barkett, K., Barnum, S., Barone, F., Barr, B., Barsotti, L., Barsuglia, M., Barta, D., Bartlett, J., Bartos, I., Bassiri, R., Basti, A., Bawaj, M., Bayley, J.C., Bazzan, M., Bécsy, B., Bejger, M., Belahcene, I., Bell, A.S., Beniwal, D., Berger, B.K., Bergmann, G., Bernuzzi, S., Bero, J.J., Berry, C.P.L., Bersanetti, D., Bertolini, A., Betzwieser, J., Bhandare, R., Bidler, J., Bilenko, I.A., Bilgili, S.A., Billingsley, G., Birch, J., Birney, R., Birnholtz, O., Biscans, S., Biscoveanu, S., Bisht, A., Bitossi, M., Bizouard, M.A., Blackburn, J.K., Blair, C.D., Blair, D.G., Blair, R.M., Bloemen, S., Bode, N., Boer, M., Boetzel, Y., Bogaert, G., Bondu, F., Bonilla, E., Bonnand, R., Booker, P., Boom, B.A., Booth, Callum, Bork, R., Boschi, V., Bose, S., Bossie, K., Bossilkov, V., Bosveld, J., Bouffanais, Y., Bozzi, A., Bradaschia, C., Brady, P.R., Bramley, A., Branchesi, M., Brau, J.E., Briant, T., Briggs, J.H., Brighenti, F., Brillet, A., Brinkmann, M., Brisson, V., Brockill, P., Brooks, A.F., Brown, D.D., Brunett, S., Buikema, A., Bulik, T., Bulten, H.J., Buonanno, A., Buskulic, D., Buy, C., Byer, R.L., Cabero, M., Cadonati, L., Cagnoli, G., Cahillane, C., Bustillo, J. Calderón, Callister, T.A., Calloni, E., Camp, J.B., Campbell, W.A., Canepa, M., Cannon, K.C., Cao, H., Cao, J., Capocasa, E., Carbognani, F., Caride, S., Carney, M.F., Carullo, G., Diaz, J. Casanueva, Casentini, C., Caudill, S., Cavaglià, M., Cavalier, F., Cavalieri, R., Cella, G., Cerdá-Durán, P., Cerretani, G., Cesarini, E., Chaibi, O., Chakravarti, K., Chamberlin, S.J., Chan, M., Chao, S., Charlton, P., Chase, E.A., Chassande-Mottin, E., Chatterjee, D., Chaturvedi, M., Cheeseboro, B.D., Chen, H.Y., Chen, X., Chen, Y., Cheng, H.-P., Cheong, C.K., Chia, H.Y., Chincarini, A., Chiummo, A., Cho, G., Cho, H.S., Cho, M., Christensen, N., Chu, Q., Chua, S., Chung, K.W., Chung, S., Ciani, G., Ciobanu, A.A., Ciolfi, R., Cipriano, F., Cirone, A., Clara, F., Clark, J.A., Clearwater, P., Cleva, F., Cocchieri, C., Coccia, E., Cohadon, P.-F., Cohen, D., Colgan, R., Colleoni, M., Collette, C.G., Collins, C., Cominsky, L.R., Constancio, M., Conti, L., Cooper, S.J., Corban, P., Corbitt, T.R., Cordero-Carrión, I., Corley, K.R., Cornish, N., Corsi, A., Cortese, S., Costa, C.A., Cotesta, R., Coughlin, M.W., Coughlin, Scott, Coulon, J.-P., Countryman, S.T., Couvares, P., Covas, P.B., Cowan, E.E., Coward, D.M., Cowart, M.J., Coyne, D.C., Coyne, R., Creighton, J.D.E., Creighton, T.D., Cripe, J., Croquette, M., Crowder, S.G., Cullen, T.J., Cumming, A., Cunningham, L., Cuoco, E., Canton, T. Dal, Dálya, G., Danilishin, S.L., D'Antonio, S., Danzmann, K., Dasgupta, A., Costa, C.F. Da Silva, Datrier, L.E.H., Dattilo, V., Dave, I., Davier, M., Davis, D., Daw, E.J., DeBra, D., Deenadayalan, M., Degallaix, J., De Laurentis, M., Deléglise, S., Del Pozzo, W., DeMarchi, L.M., Demos, N., Dent, T., De Pietri, R., Derby, J., De Rosa, R., De Rossi, C., DeSalvo, R., de Varona, O., Dhurandhar, S., Díaz, M.C., Dietrich, T., Di Fiore, L., Di Giovanni, M., Di Girolamo, T., Di Lieto, A., Ding, B., Di Pace, S., Di Palma, I., Di Renzo, F., Dmitriev, A., Doctor, Z., Donovan, F., Dooley, Katherine

, Doravari, S., Dorrington, Iain, Downes, T.P., Drago, M., Driggers, J.C., Du, Z., Ducoin, J.-G., Dupej, P., Dvorkin, I., Dwyer, S.E., Easter, P.J., Edo, T.B., Edwards, M.C., Effler, A., Ehrens, P., Eichholz, J., Eikenberry, S.S., Eisenmann, M., Eisenstein, R.A., Essick, R.C., Estelles, H., Estevez, D., Etienne, Z.B., Etzel, T., Evans, M., Evans, T.M., Fafone, V., Fair, H., Fairhurst, Stephen

, Fan, X., Farinon, S., Farr, B., Farr, W.M., Fauchon-Jones, Edward, Favata, M., Fays, M., Fazio, M., Fee, C., Feicht, J., Fejer, M.M., Feng, F., Fernandez-Galiana, A., Ferrante, I., Ferreira, E.C., Ferreira, T.A., Ferrini, F., Fidecaro, F., Fiori, I., Fiorucci, D., Fishbach, M., Fisher, R.P., Fishner, J.M., Fitz-Axen, M., Flaminio, R., Fletcher, M., Flynn, E., Fong, H., Font, J.A., Forsyth, P.W.F., Fournier, J.-D., Frasca, S., Frasconi, F., Frei, Z., Freise, A., Frey, R., Frey, V., Fritschel, P., Frolov, V.V., Fulda, P., Fyffe, M., Gabbard, H.A., Gadre, B.U., Gaebel, S.M., Gair, J.R., Gammaitoni, L., Ganija, M.R., Gaonkar, S.G., Garcia, A., García-Quirós, C., Garufi, F., Gateley, B., Gaudio, S., Gaur, G., Gayathri, V., Gemme, G., Genin, E., Gennai, A., George, D., George, J., Gergely, L., Germain, V., Ghonge, S., Ghosh, Abhirup, Ghosh, Archisman, Ghosh, S., Giacomazzo, B., Giaime, J.A., Giardina, K.D., Giazotto, A., Gill, K., Giordano, G., Glover, L., Godwin, P., Goetz, E., Goetz, R., Goncharov, B., González, G., Castro, J.M. Gonzalez, Gopakumar, A., Gorodetsky, M.L., Gossan, S.E., Gosselin, M., Gouaty, R., Grado, A., Graef, C., Granata, M., Grant, A., Gras, S., Grassia, P., Gray, C., Gray, R., Greco, G., Green, A.C., Green, Rhys, Gretarsson, E.M., Groot, P., Grote, Hartmut

, Grunewald, S., Gruning, P., Guidi, G.M., Gulati, H.K., Guo, Y., Gupta, A., Gupta, M.K., Gustafson, E.K., Gustafson, R., Haegel, L., Halim, O., Hall, B.R., Hall, E.D., Hamilton, Eleanor, Hammond, G., Haney, M., Hanke, M.M., Hanks, J., Hanna, C., Hannuksela, O.A., Hanson, J., Hardwick, T., Haris, K., Harms, J., Harry, G.M., Harry, I.W., Haster, C.-J., Haughian, K., Hayes, F.J., Healy, J., Heidmann, A., Heintze, M.C., Heitmann, H., Hello, P., Hemming, G., Hendry, M., Heng, I.S., Hennig, J., Heptonstall, A.W., Vivanco, Francisco Hernandez, Heurs, M., Hild, S., Hinderer, T., Hoak, D., Hochheim, S., Hofman, D., Holgado, A.M., Holland, N.A., Holt, K., Holz, D.E., Hopkins, Paul

, Horst, C., Hough, J., Howell, E.J., Hoy, Charlie, Hreibi, A., Huerta, E.A., Huet, D., Hughey, B., Hulko, M., Husa, S., Huttner, S.H., Huynh-Dinh, T., Idzkowski, B., Iess, A., Ingram, C., Inta, R., Intini, G., Irwin, B., Isa, H.N., Isac, J.-M., Isi, M., Iyer, B.R., Izumi, K., Jacqmin, T., Jadhav, S.J., Jani, K., Janthalur, N.N., Jaranowski, P., Jenkins, A.C., Jiang, J., Johnson, D.S., Jones, A.W., Jones, D.I., Jones, R., Jonker, R.J.G., Ju, L., Junker, J., Kalaghatgi, Chinmay

, Kalogera, V., Kamai, B., Kandhasamy, S., Kang, G., Kanner, J.B., Kapadia, S.J., Karki, S., Karvinen, K.S., Kashyap, R., Kasprzack, M., Katsanevas, S., Katsavounidis, E., Katzman, W., Kaufer, S., Kawabe, K., Keerthana, N.V., Kéfélian, F., Keitel, D., Kennedy, R., Key, J.S., Khalili, F.Y., Khan, H., Khan, I., Khan, S., Khan, Z., Khazanov, E.A., Khursheed, M., Kijbunchoo, N., Kim, Chunglee, Kim, J.C., Kim, K., Kim, W., Kim, W.?S., Kim, Y.-M., Kimball, C., King, E.J., King, P.J., Kinley-Hanlon, M., Kirchhoff, R., Kissel, J.S., Kleybolte, L., Klika, J.H., Klimenko, S., Knowles, T.D., Koch, P., Koehlenbeck, S.M., Koekoek, G., Koley, S., Kondrashov, V., Kontos, A., Koper, N., Korobko, M., Korth, W.Z., Kowalska, I., Kozak, D.B., Kringel, V., Krishnendu, N., Królak, A., Kuehn, G., Kumar, A., Kumar, P., Kumar, R., Kumar, S., Kuo, L., Kutynia, A., Kwang, S., Lackey, B.D., Lai, K.H., Lam, T.L., Landry, M., Lane, B.B., Lang, R.N., Lange, J., Lantz, B., Lanza, R.K., Lartaux-Vollard, A., Lasky, P.D., Laxen, M., Lazzarini, A., Lazzaro, C., Leaci, P., Leavey, S., Lecoeuche, Y.K., Lee, C.H., Lee, H.K., Lee, H.M., Lee, H.W., Lee, J., Lee, K., Lehmann, J., Lenon, A., Leroy, N., Letendre, N., Levin, Y., Li, J., Li, K.J.L., Li, T.G.F., Li, X., Lin, F., Linde, F., Linker, S.D., Littenberg, T.B., Liu, J., Liu, X., Lo, R.KL., Lockerbie, N.A., London, Lionel

, Longo, A., Lorenzini, M., Loriette, V., Lormand, M., Losurdo, G., Lough, J.D., Lousto, C.O., Lovelace, G., Lower, M.E., Lück, H., Lumaca, D., Lundgren, A.P., Lynch, R., Ma, Y., Macas, Ronaldas, Macfoy, S., MacInnis, M., MacLeod, Duncan

, Macquet, A., Magaña-Sandoval, F., Zertuche, L. Magaña, Magee, R.M., Majorana, E., Maksimovic, I., Malik, A., Man, N., Mandic, V., Mangano, V., Mansell, G.L., Manske, M., Mantovani, M., Marchesoni, F., Marion, F., Márka, S., Márka, Z., Markakis, C., Markosyan, A.S., Markowitz, A., Maros, E., Marquina, A., Marsat, S., Martelli, F., Martin, I.W., Martin, R.M., Martynov, D.V., Mason, K., Massera, E., Masserot, A., Massinger, T.J., Masso-Reid, M., Mastrogiovanni, S., Matas, A., Matichard, F., Matone, L., Mavalvala, N., Mazumder, N., McCann, J.J., McCarthy, R., McClelland, D.?E., McCormick, S., McCuller, L., McGuire, S.C., McIver, J., McManus, D.J., McRae, T., McWilliams, S.T., Meacher, D., Meadors, G.D., Mehmet, M., Mehta, A.K., Meidam, J., Melatos, A., Mendell, G., Mercer, R.A., Mereni, L., Merilh, E.L., Merzougui, M., Meshkov, S., Messenger, C., Messick, C., Metzdorff, R., Meyers, P.M., Miao, H., Michel, C., Middleton, H., Mikhailov, E.E., Milano, L., Miller, A.L., Miller, A., Millhouse, M., Mills, Joseph

, Milovich-Goff, M.C., Minazzoli, O., Minenkov, Y., Mishkin, A., Mishra, C., Mistry, T., Mitra, S., Mitrofanov, V.P., Mitselmakher, G., Mittleman, R., Mo, G., Moffa, D., Mogushi, K., Mohapatra, S.R.P., Montani, M., Moore, C.J., Moraru, D., Moreno, G., Morisaki, S., Mours, B., Mow-Lowry, C.M., Mukherjee, Arunava, Mukherjee, D., Mukherjee, S., Mukund, N., Mullavey, A., Munch, J., Muñiz, E.A., Muratore, M., Murray, P.G., Nagar, A., Nardecchia, I., Naticchioni, L., Nayak, R.K., Neilson, J., Nelemans, G., Nelson, T.J.N., Nery, M., Neunzert, A., Ng, K.Y., Ng, S., Nguyen, P., Nichols, D., Nissanke, S., Nocera, F., North, Christopher, Nuttall, L.K., Obergaulinger, M., Oberling, J., O'Brien, B.D., O'Dea, G.D., Ogin, G.H., Oh, J.J., Oh, S.H., Ohme, F., Ohta, H., Okada, M.A., Oliver, M., Oppermann, P., Oram, Richard J., O'Reilly, B., Ormiston, R.G., Ortega, L.F., O'Shaughnessy, R., Ossokine, S., Ottaway, D.J., Overmier, H., Owen, B.J., Pace, A.E., Pagano, G., Page, M.A., Pai, A., Pai, S.A., Palamos, J.R., Palashov, O., Palomba, C., Pal-Singh, A., Pan, Huang-Wei, Pang, B., Pang, P.T.H., Pankow, C., Pannarale, F., Pant, B.C., Paoletti, F., Paoli, A., Parida, A., Parker, W., Pascucci, D., Pasqualetti, A., Passaquieti, R., Passuello, D., Patil, M., Patricelli, B., Pearlstone, B.L., Pedersen, Christian, Pedraza, M., Pedurand, R., Pele, A., Penn, S., Perez, C.J., Perreca, A., Pfeiffer, H.P., Phelps, M., Phukon, K.S., Piccinni, O.J., Pichot, M., Piergiovanni, F., Pillant, G., Pinard, L., Pirello, M., Pitkin, M., Poggiani, R., Pong, D.Y.T., Ponrathnam, S., Popolizio, P., Porter, E.K., Powell, J., Prajapati, A.K., Prasad, J., Prasai, K., Prasanna, R., Pratten, G., Prestegard, T., Privitera, S., Prodi, G.A., Prokhorov, L.G., Puncken, O., Punturo, M., Puppo, P., Pürrer, M., Qi, H., Quetschke, V., Quinonez, P.J., Quintero, E.A., Quitzow-James, R., Raab, F.J., Radkins, H., Radulescu, N., Raffai, P., Raja, S., Rajan, C., Rajbhandari, B., Rakhmanov, M., Ramirez, K.E., Ramos-Buades, A., Rana, Javed, Rao, K., Rapagnani, P., Raymond, Vivien

, Razzano, M., Read, J., Regimbau, T., Rei, L., Reid, S., Reitze, D.H., Ren, W., Ricci, F., Richardson, C.J., Richardson, J.W., Ricker, P.M., Riles, K., Rizzo, M., Robertson, N.A., Robie, R., Robinet, F., Rocchi, A., Rolland, L., Rollins, J.G., Roma, V.J., Romanelli, M., Romano, J.D., Romano, R., Romel, C.L., Romie, J.H., Rose, K., Rosinska, D., Rosofsky, S.G., Ross, M.P., Rowan, S., Rüdiger, A., Ruggi, P., Rutins, G., Ryan, K., Sachdev, S., Sadecki, T., Sakellariadou, M., Salconi, L., Saleem, M., Samajdar, A., Sammut, L., Sanchez, E.J., Sanchez, L.E., Sanchis-Gual, N., Sandberg, V., Sanders, J.R., Santiago, K.A., Sarin, N., Sassolas, B., Saulson, P.R., Sauter, O., Savage, R.L., Schale, P., Scheel, M., Scheuer, J., Schmidt, P., Schnabel, R., Schofield, R.M.S., Schönbeck, A., Schreiber, E., Schulte, B.W., Schutz, Bernard

, Schwalbe, S.G., Scott, J., Scott, S.M., Seidel, E., Sellers, D., Sengupta, A.S., Sennett, N., Sentenac, D., Sequino, V., Sergeev, A., Setyawati, Y., Shaddock, D.A., Shaffer, T., Shahriar, M.S., Shaner, M.B., Shao, L., Sharma, P., Shawhan, P., Shen, H., Shink, R., Shoemaker, D.H., Shoemaker, D.M., ShyamSundar, S., Siellez, K., Sieniawska, M., Sigg, D., Silva, A.D., Singer, L.?P., Singh, N., Singhal, A., Sintes, A.M., Sitmukhambetov, S., Skliris, Vasileios, Slagmolen, B.J.J., Slaven-Blair, T.J., Smith, J.R., Smith, R.J.E., Somala, S., Son, E.J., Sorazu, B., Sorrentino, F., Souradeep, T., Sowell, E., Spencer, A.P., Srivastava, A.K., Srivastava, V., Staats, K., Stachie, C., Standke, M., Steer, D.A., Steinke, M., Steinlechner, J., Steinlechner, S., Steinmeyer, D., Stevenson, S.P., Stocks, D., Stone, R., Stops, D.J., Strain, K.A., Stratta, G., Strigin, S.E., Strunk, A., Sturani, R., Stuver, A.L., Sudhir, V., Summerscales, T.Z., Sun, L., Sunil, S., Suresh, J., Sutton, Patrick

, Swinkels, B.L., Szczepaczyk, M.J., Tacca, M., Tait, S.C., Talbot, C., Talukder, D., Tanner, D.B., Tápai, M., Taracchini, A., Tasson, J.D., Taylor, R., Thies, F., Thomas, M., Thomas, P., Thondapu, S.R., Thorne, K.A., Thrane, E., Tiwari, Shubhanshu, Tiwari, Srishti, Tiwari, Vaibhav, Toland, K., Tonelli, M., Tornasi, Z., Torres-Forné, A., Torrie, C.I., Töyrä, D., Travasso, F., Traylor, G., Tringali, M.C., Trovato, A., Trozzo, L., Trudeau, R., Tsang, K.W., Tse, M., Tso, R., Tsukada, L., Tsuna, D., Tuyenbayev, D., Ueno, K., Ugolini, D., Unnikrishnan, C.S., Urban, A.L., Usman, Samantha, Vahlbruch, H., Vajente, G., Valdes, G., van Bakel, N., van Beuzekom, M., van den Brand, J.F.J., Van Den Broeck, C., Vander-Hyde, D.C., van Heijningen, J.V., van der Schaaf, L., van Veggel, A.A., Vardaro, M., Varma, V., Vass, S., Vasúth, M., Vecchio, A., Vedovato, G., Veitch, J., Veitch, P.J., Venkateswara, K., Venugopalan, G., Verkindt, D., Vetrano, F., Viceré, A., Viets, A.D., Vine, D.J., Vinet, J.-Y., Vitale, S., Vo, T., Vocca, H., Vorvick, C., Vyatchanin, S.P., Wade, A.R., Wade, L.E., Wade, M., Walet, R., Walker, M., Wallace, L., Walsh, S., Wang, G., Wang, H., Wang, J.Z., Wang, W.H., Wang, Y.F., Ward, R.L., Warden, Z.A., Warner, J., Was, M., Watchi, J., Weaver, B., Wei, L.-W., Weinert, M., Weinstein, A.J., Weiss, R., Wellmann, F., Wen, L., Wessel, E.K., Weßels, P., Westhouse, J.W., Wette, K., Whelan, J.T., Whiting, B.F., Whittle, C., Wilken, D.M., Williams, D., Williamson, A.R., Willis, J.L., Willke, B., Wimmer, M.H., Winkler, W., Wipf, C.C., Wittel, H., Woan, G., Woehler, J., Wofford, J.K., Worden, J., Wright, J.L., Wu, D.S., Wysocki, D.M., Xiao, L., Xu, R., Yamamoto, H., Yancey, C.C., Yang, L., Yap, M.J., Yazback, M., Yeeles, David, Yu, Hang, Yu, Haocun, Yuen, S.H.R., Yvert, M., Zadro?ny, A.K., Zanolin, M., Zelenova, T., Zendri, J.-P., Zevin, M., Zhang, J., Zhang, L., Zhang, T., Zhao, C., Zhou, M., Zhou, Z., Zhu, X.J., Zucker, M.E. and Zweizig, J. 2019. Directional limits on persistent gravitational waves using data from Advanced LIGO's first two observing runs. Physical Review D 100 (6) , 062001. 10.1103/PhysRevD.100.062001

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Official URL: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevD.100.062001

Abstract

We perform an unmodeled search for persistent, directional gravitational wave (GW) sources using data from the first and second observing runs of Advanced LIGO. We do not find evidence for any GW signals. We place limits on the broadband GW flux emitted at 25 Hz from point sources with a power law spectrum at Fα,Θ<(0.05–25)×10−8 erg cm−2 s−1 Hz−1 and the (normalized) energy density spectrum in GWs at 25 Hz from extended sources at Ωα(Θ)<(0.19–2.89)×10−8 sr−1 where α is the spectral index of the energy density spectrum. These represent improvements of 2.5–3× over previous limits. We also consider point sources emitting GWs at a single frequency, targeting the directions of Sco X-1, SN 1987A, and the Galactic center. The best upper limits on the strain amplitude of a potential source in these three directions range from h0<(3.6–4.7)×10−25, 1.5× better than previous limits set with the same analysis method. We also report on a marginally significant outlier at 36.06 Hz. This outlier is not consistent with a persistent gravitational-wave source as its significance diminishes when combining all of the available data.

Item Type:	Article
Date Type:	Publication
Status:	Published
Schools:	Physics and Astronomy
Publisher:	American Physical Society
ISSN:	2470-0010
Date of First Compliant Deposit:	10 September 2019
Date of Acceptance:	4 September 2019
Last Modified:	05 Jan 2024 05:09
URI:	https://orca.cardiff.ac.uk/id/eprint/125384

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