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Optically targeted search for gravitational waves emitted by core-collapse supernovae during the first and second observing runs of advanced LIGO and advanced Virgo

Abbott, B. P., Abbott, R., Abbott, T. D., Abraham, S., Acernese, F., Ackley, K., Adams, C., 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., Anand, S., 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., Aronson, S. M., 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., Baird, J., Baker, P. T., Baldaccini, F., Ballardin, G., Ballmer, S. W., Bals, A., Banagiri, S., Barayoga, J. C., Barbieri, 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., Benjamin, M. G., Bergmann, G., Bernuzzi, S., Berry, C. P. L., Bersanetti, D., Bertolini, A., Betzwieser, J., Bhandare, R., Bidler, J., Biggs, E., Bilenko, I. A., Bilgili, S. A., Billingsley, G., Birney, R., Birnholtz, O., Biscans, S., Bischi, M., Biscoveanu, S., Bisht, A., Bitossi, M., Bizouard, M. A., Blackburn, J. K., Blackman, J., Blair, C. D., Blair, D. G., Blair, R. M., Bloemen, S., Bobba, F., Bode, N., Boer, M., Boetzel, Y., Bogaert, G., Bondu, F., Bonnand, R., Booker, P., Boom, B. A., Bork, R., Boschi, V., Bose, S., Bossilkov, V., Bosveld, J., Bouffanais, Y., Bozzi, A., Bradaschia, C., Brady, P. R., Bramley, A., Branchesi, M., Brau, J. E., Breschi, M., Briant, T., Briggs, J. H., Brighenti, F., Brillet, A., Brinkmann, M., Brockill, P., Brooks, A. F., Brooks, J., 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., Carapella, G., 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., 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., Chiadini, F., Chincarini, A., Chiummo, A., Cho, G., Cho, H. S., Cho, M., Christensen, N., Chu, Q., Chua, S., Chung, K. W., Chung, S., Ciani, G., Cie?lar, M., Ciobanu, A. A., Ciolfi, R., Cipriano, F., Cirone, A., Clara, F., Clark, J. A., Clearwater, P., Cleva, F., Coccia, E., Cohadon, P. -F., Cohen, D., Colleoni, M., Collette, C. G., Collins, C., Colpi, M., Cominsky, L. R., Constancio, M., Conti, L., Cooper, S. J., Corban, P., Corbitt, T. R., Cordero-Carrión, I., Corezzi, S., Corley, K. R., Cornish, N., Corre, D., Corsi, A., Cortese, S., Costa, C. A., Cotesta, R., Coughlin, M. W., Coughlin, S. B., 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., D?Angelo, B., 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., De Rosa, R., De Rossi, C., DeSalvo, R., de Varona, O., Dhurandhar, S., Díaz, M. C., Dietrich, T., Di Fiore, L., DiFronzo, C., Di Giorgio, C., Di Giovanni, F., Di Giovanni, M., Di Girolamo, T., Di Lieto, A., Ding, B., Di Pace, S., Di Palma, I., Di Renzo, F., Divakarla, A. K., Dmitriev, A., Doctor, Z., Donovan, F., Dooley, K. L. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1636-0233, Doravari, S., Dorrington, I., Downes, T. P., Drago, M., Driggers, J. C., Du, Z., Ducoin, J. -G., Dupej, P., Durante, O., Dwyer, S. E., Easter, P. J., Eddolls, G., Edo, T. B., Effler, A., Ehrens, P., Eichholz, J., Eikenberry, S. S., Eisenmann, M., Eisenstein, R. A., Errico, L., Essick, R. C., Estelles, H., Estevez, D., Etienne, Z. B., Etzel, T., Evans, M., Evans, T. M., Fafone, V., Fairhurst, S. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8480-1961, Fan, X., Farinon, S., Farr, B., Farr, W. M., Fauchon-Jones, E. J., 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., Fidecaro, F., Fiori, I., Fiorucci, D., Fishbach, M., Fisher, R. P., Fishner, J. M., Fittipaldi, R., Fitz-Axen, M., Fiumara, V., Flaminio, R., Fletcher, M., Floden, E., Flynn, E., Fong, H., Font, J. A., Forsyth, P. W. F., Fournier, J.-D., Vivanco, Francisco Hernandez, Frasca, S., Frasconi, F., Frei, Z., Freise, A., Frey, R., Frey, V., Fritschel, P., Frolov, V. V., Fronzè, G., Fulda, P., Fyffe, M., Gabbard, H. A., Gadre, B. U., Gaebel, S. M., Gair, J. R., Gammaitoni, L., Gaonkar, S. G., 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., Ghonge, S., Ghosh, Abhirup, Ghosh, Archisman, Ghosh, S., Giacomazzo, B., Giaime, J. A., Giardina, K. D., Gibson, D. R., Gill, K., Glover, L., Gniesmer, J., Godwin, P., Goetz, E., Goetz, R., Goncharov, B., González, G., Castro, J. M. Gonzalez, Gopakumar, A., Gossan, S. E., Gosselin, M., Gouaty, R., Grace, B., Grado, A., Granata, M., Grant, A., Gras, S., Grassia, P., Gray, C., Gray, R., Greco, G., Green, A. C., Green, R., Gretarsson, E. M., Grimaldi, A., Grimm, S. J., Groot, P., Grote, H. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0797-3943, Grunewald, S., Gruning, P., Guidi, G. M., Gulati, H. K., Guo, Y., Gupta, A., Gupta, Anchal, Gupta, P., Gustafson, E. K., Gustafson, R., Haegel, L., Halim, O., Hall, B. R., Hall, E. D., Hamilton, E. Z., Hammond, G., Haney, M., Hanke, M. M., Hanks, J., Hanna, C., Hannam, M. D. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5571-325X, Hannuksela, O. A., Hansen, T. J., Hanson, J., Harder, T., Hardwick, T., Haris, K., Harms, J., Harry, G. M., Harry, I. W., Hasskew, R. K., Haster, C. J., Haughian, K., Hayes, F. J., Healy, J., Heidmann, A., Heintze, M. C., Heitmann, H., Hellman, F., Hello, P., Hemming, G., Hendry, M., Heng, I. S., Hennig, J., Heurs, M., Hild, S., Hinderer, T., Hochheim, S., Hofman, D., Holgado, A. M., Holland, N. A., Holt, K., Holz, D. E., Hopkins, P. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1535-3848, Horst, C., Hough, J., Howell, E. J., Hoy, C. G., Huang, Y., Hübner, M. T., Huerta, E. A., Huet, D., Hughey, B., Hui, V., Husa, S., Huttner, S. H., Huynh-Dinh, T., Idzkowski, B., Iess, A., Inchauspe, H., Ingram, C., Inta, R., Intini, G., Irwin, B., Isa, H. N., Isac, J. -M., Isi, M., Iyer, B. R., Jacqmin, T., Jadhav, S. J., Jani, K., Janthalur, N. N., Jaranowski, P., Jariwala, D., Jenkins, A. C., Jiang, J., Johnson, D. S., Jones, A. W., Jones, D. I., Jones, J. D., Jones, R., Jonker, R. J. G., Ju, L., Junker, J., Kalaghatgi, C. V. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4688-867X, Kalogera, V., Kamai, B., Kandhasamy, S., Kang, G., Kanner, J. B., Kapadia, S. J., Karki, 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, I., Khan, S., Khazanov, E. A., Khetan, N., Khursheed, M., Kijbunchoo, N., Kim, Chunglee, Kim, J. C., Kim, K., Kim, W., Kim, W. S., Kim, Y.-M., Kimball, C., 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., Kovalam, M., Kozak, D. B., Krämer, C., Kringel, V., Krishnendu, N., Królak, A., Krupinski, N., Kuehn, G., Kumar, A., Kumar, P., Kumar, Rahul, Kumar, Rakesh, Kuo, L., Kutynia, A., Kwang, S., Lackey, B. D., Laghi, 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. K., Leroy, N., Letendre, N., Levin, Y., Li, A., 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., Llorens-Monteagudo, M., Lo, R. K. L., London, L. T., 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, R., Macfoy, S., MacInnis, M., Macleod, D. M. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1395-8694, Macquet, A., Hernandez, I. Magaña, Magaña-Sandoval, F., Magee, R. M., Majorana, E., Maksimovic, I., Malik, A., Man, N., Mandic, V., Mangano, V., Mansell, G. L., Manske, M., Mantovani, M., Mapelli, 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., Martinez, V., Martynov, D. V., Masalehdan, H., Mason, K., Massera, E., Masserot, A., Massinger, T. J., Masso-Reid, M., Mastrogiovanni, S., Matas, A., Matichard, F., Matone, L., Mavalvala, N., McCann, J. J., McCarthy, R., McClelland, D. E., McCormick, S., McCuller, L., McGuire, S. C., McIsaac, C., McIver, J., McManus, D. J., McRae, T., McWilliams, S. T., Meacher, D., Meadors, G. D., Mehmet, M., Mehta, A. K., Meidam, J., Villa, E. Mejuto, Melatos, A., Mendell, G., Mercer, R. A., Mereni, L., Merfeld, K., Merilh, E. L., Merzougui, M., Meshkov, S., Messenger, C., Messick, C., Messina, F., Metzdorff, R., Meyers, P. M., Meylahn, F., Miani, A., Miao, H., Michel, C., Middleton, H., Milano, L., Miller, A. L., Millhouse, M., Mills, J. C. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0808-7804, 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., Molina-Ruiz, M., Mondin, M., Montani, M., Moore, C. J., Moraru, D., Morawski, F., Moreno, G., Morisaki, S., Mours, B., Mow-Lowry, C. M., Muciaccia, F., Mukherjee, Arunava, Mukherjee, D., Mukherjee, S., Mukherjee, Subroto, Mukund, N., Mullavey, A., Munch, J., Muñiz, E. A., Muratore, M., Murray, P. G., Nardecchia, I., Naticchioni, L., Nayak, R. K., Neil, B. F., Neilson, J., Nelemans, G., Nelson, T. J. N., Nery, M., Neunzert, A., Nevin, L., Ng, K. Y., Ng, S., Nguyen, C., Nguyen, P., Nichols, D., Nichols, S. A., Nissanke, S., Nocera, F., North, C., Nuttall, L. K., Obergaulinger, M., Oberling, J., O?Brien, B. D., Oganesyan, G., 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., Pagliaroli, G., Pai, A., Pai, S. A., Palamos, J. R., Palashov, O., Palomba, C., Pan, H., Panda, P. K., 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., Payne, E., Pearlstone, B. L., Pechsiri, T. C., Pedersen, A. J., Pedraza, M., Pedurand, R., Pele, A., Penn, S., Perego, A., Perez, C. J., Périgois, C., Perreca, A., Petermann, J., Pfeiffer, H. P., Phelps, M., Phukon, K. S., Piccinni, O. J., Pichot, M., Piergiovanni, F., Pierro, V., Pillant, G., Pinard, L., Pinto, I. M., Pirello, M., Pitkin, M., Plastino, W., 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., Principe, M., Prodi, G. A., Prokhorov, L., Punturo, M., Puppo, P., Pürrer, M., Qi, H., Quetschke, V., Quinonez, P. J., Raab, F. J., Raaijmakers, G., Radkins, H., Radulesco, N., Raffai, P., Raja, S., Rajan, C., Rajbhandari, B., Rakhmanov, M., Ramirez, K. E., Ramos-Buades, A., Rana, Javed, Rao, K., Rapagnani, P., Raymond, V. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0066-0095, Razzano, M., Read, J., Regimbau, T., Rei, L., Reid, S., Reitze, D. H., Rettegno, P., Ricci, F., Richardson, C. J., Richardson, J. W., Ricker, P. M., Riemenschneider, G., Riles, K., Rizzo, M., Robertson, N. A., Robinet, F., Rocchi, A., Rolland, L., Rollins, J. G., Roma, V. J., Romanelli, M., Romano, R., Romel, C. L., Romie, J. H., Rose, C. A., Rose, D., Rose, K., Rosińska, D., Rosofsky, S. G., Ross, M. P., Rowan, S., Rüdiger, A., Ruggi, P., Rutins, G., Ryan, K., Sachdev, S., Sadecki, T., Sakellariadou, M., Salafia, O. S., Salconi, L., Saleem, M., Samajdar, A., Sammut, L., Sanchez, E. J., Sanchez, L. E., Sanchis-Gual, N., Sanders, J. R., Santiago, K. A., Santos, E., Sarin, N., Sassolas, B., 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, B. F. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9487-6983, 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., Sharma, A., Sharma, P., Shawhan, P., Shen, H., Shink, R., Shoemaker, D. H., Shoemaker, D. M., Shukla, K., ShyamSundar, S., Siellez, K., Sieniawska, M., Sigg, D., Singer, L. P., Singh, D., Singh, N., Singhal, A., Sintes, A. M., Sitmukhambetov, S., Skliris, V., Slagmolen, B. J. J., Slaven-Blair, T. J., Smith, J. R., Smith, R. J. E., Somala, S., Son, E. J., Soni, S., Sorazu, B., Sorrentino, F., Souradeep, T., Sowell, E., Spencer, A. P., Spera, M., 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., Sur, A., Suresh, J., Sutton, P. J. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1614-3922, Swinkels, B. L., Szczepa?czyk, M. J., Tacca, M., Tait, S. C., Talbot, C., Tanner, D. B., Tao, D., Tápai, M., Tapia, A., Tasson, J. D., Taylor, R., Tenorio, R., Terkowski, L., Thomas, M., Thomas, P., Thondapu, S. R., Thorne, K. A., Thrane, E., Tiwari, Shubhanshu, Tiwari, Srishti, Tiwari, V., Toland, K., Tonelli, M., Tornasi, Z., Torres-Forné, A., Torrie, C. I., Töyrä, D., Travasso, F., Traylor, G., Tringali, M. C., Tripathee, A., Trovato, A., Trozzo, L., Tsang, K. W., Tse, M., Tso, R., Tsukada, L., Tsuna, D., Tsutsui, T., Tuyenbayev, D., Ueno, K., Ugolini, D., Unnikrishnan, C. S., Urban, A. L., Usman, S. A., Vahlbruch, H., Vajente, G., Valdes, G., Valentini, M., van Bakel, N., van Beuzekom, M., van den Brand, J. F. J., Van Den Broeck, C., Vander-Hyde, D. C., van der Schaaf, L., VanHeijningen, J. V., van Veggel, A. 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W., Yu, Hang, Yu, Haocun, Yuen, S. H. R., Zadrożny, A. K, Zadrożny, A., Zanolin, M., Zelenova, T., Zendri, J. -P., Zevin, M., Zhang, J., Zhang, L., Zhang, T., Zhao, C., Zhao, G., Zhou, M., Zhou, Z., Zhu, X. J., Zucker, M. E., Zweizig, J., Holoien, T. W.- S., Kochanek, C. S., Prieto, J. L., Shappee, B. J., Stanek, K. Z., Haislip, J., Kouprianov, V., Reichart, D. E., Sand, D. J., Tartaglia, L., Valenti, S., Wyatt, S., Yang, S. and Salemi, F. 2020. Optically targeted search for gravitational waves emitted by core-collapse supernovae during the first and second observing runs of advanced LIGO and advanced Virgo. Physical Review D 101 (8) , 084002. 10.1103/PhysRevD.101.084002

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Abstract

We present the results from a search for gravitational-wave transients associated with core-collapse supernovae observed within a source distance of approximately 20 Mpc during the first and second observing runs of Advanced LIGO and Advanced Virgo. No significant gravitational-wave candidate was detected. We report the detection efficiencies as a function of the distance for waveforms derived from multidimensional numerical simulations and phenomenological extreme emission models. The sources with neutrino-driven explosions are detectable at the distances approaching 5 kpc, and for magnetorotationally driven explosions the distances are up to 54 kpc. However, waveforms for extreme emission models are detectable up to 28 Mpc. For the first time, the gravitational-wave data enabled us to exclude part of the parameter spaces of two extreme emission models with confidence up to 83%, limited by coincident data coverage. Besides, using ad hoc harmonic signals windowed with Gaussian envelopes, we constrained the gravitational-wave energy emitted during core collapse at the levels of 4.27×10−4  M⊙c2 and 1.28×10−1  M⊙c2 for emissions at 235 and 1304 Hz, respectively. These constraints are 2 orders of magnitude more stringent than previously derived in the corresponding analysis using initial LIGO, initial Virgo, and GEO 600 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: 28 April 2020
Date of Acceptance: 28 January 2020
Last Modified: 05 Jan 2024 05:14
URI: https://orca.cardiff.ac.uk/id/eprint/131262

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