Upper limits on the stochastic gravitational-wave background from advanced LIGO's first observing run

Abbott, B.P., Abbott, R., Abbott, T.D., Abernathy, M.R., Acernese, F., Ackley, K., Adams, C., Adams, T., Addesso, P., Adhikari, R.X., Adya, V.B., Affeldt, C., Agathos, M., Agatsuma, K., Aggarwal, N., Aguiar, O.D., Aiello, L., Ain, A., Ajith, P., Allen, B., Allocca, A., Altin, P.A., Ananyeva, A., Anderson, S.B., Anderson, W.G., Appert, S., Arai, K., Araya, M.C., Areeda, J.S., Arnaud, N., Arun, K.G., Ascenzi, S., Ashton, G., Ast, M., Aston, S.M., Astone, P., Aufmuth, P., Aulbert, C., Avila-Alvarez, A., Babak, S., Bacon, P., Bader, M.K.M., Baker, P.T., Baldaccini, F., Ballardin, G., Ballmer, S.W., Barayoga, J.C., Barclay, S.E., Barish, B.C., Barker, D., Barone, F., Barr, B., Barsotti, L., Barsuglia, M., Barta, D., Bartlett, J., Bartos, I., Bassiri, R., Basti, A., Batch, J.C., Baune, C., Bavigadda, V., Bazzan, M., Beer, C., Bejger, M., Belahcene, I., Belgin, M., Bell, A.S., Berger, B.K., Bergmann, G., Berry, C.P.L., Bersanetti, D., Bertolini, A., Betzwieser, J., Bhagwat, S., Bhandare, R., Bilenko, I.?A., Billingsley, G., Billman, C.?R., Birch, J., Birney, R., Birnholtz, O., Biscans, S., Biscoveanu, A.?S., Bisht, A., Bitossi, M., Biwer, C., Bizouard, M.A., Blackburn, J.K., Blackman, J., Blair, C.D., Blair, D.G., Blair, R.M., Bloemen, S., Bock, O., Boer, M., Bogaert, G., Bohe, A., Bondu, F., Bonnand, R., Boom, B.A., Bork, R., Boschi, V., Bose, S., Bouffanais, Y., Bozzi, A., Bradaschia, C., Brady, P.R., Braginsky, V.B., Branchesi, M., Brau, J.E., Briant, T., Brillet, A., Brinkmann, M., Brisson, V., Brockill, P., Broida, J.E., Brooks, A.F., Brown, D.A., Brown, D.D., Brown, N.M., Brunett, S., Buchanan, C.?C., Buikema, A., Bulik, T., Bulten, H.J., Buonanno, A., Buskulic, D., Buy, C., Byer, R.L., Cabero, M., Cadonati, L., Cagnoli, G., Cahillane, C., Calderón Bustillo, J., Callister, T.A., Calloni, E., Camp, J.B., Campbell, W., Canepa, M., Cannon, K.C., Cao, H., Cao, J., Capano, C.D., Capocasa, E., Carbognani, F., Caride, S., Casanueva Diaz, J., Casentini, C., Caudill, S., Cavaglià, M., Cavalier, F., Cavalieri, R., Cella, G., Cepeda, C.B., Cerboni Baiardi, L., Cerretani, G., Cesarini, E., Chamberlin, S.J., Chan, M., Chao, S., Charlton, P., Chassande-Mottin, E., Cheeseboro, B.D., Chen, H.Y., Chen, Y., Cheng, H.-P., Chincarini, A., Chiummo, A., Chmiel, T., Cho, H.S., Cho, M., Chow, J.H., Christensen, N., Chu, Q., Chua, A.J.K., Chua, S., Chung, S., Ciani, G., Clara, F., Clark, J.A., Cleva, F., Cocchieri, C., Coccia, E., Cohadon, P.-F., Colla, A., Collette, C.G., Cominsky, L., Constancio, M., Conti, L., Cooper, S.J., Corbitt, T.R., Cornish, N., Corsi, A., Cortese, S., Costa, C.A., Coughlin, E., 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., Crowder, S.G., Cullen, T.J., Cumming, A., Cunningham, L., Cuoco, E., Dal Canton, T., Danilishin, S.L., D?Antonio, S., Danzmann, K., Dasgupta, A., Da Silva Costa, C.F., Dattilo, V., Dave, I., Davier, M., Davies, G.S., Davis, D., Daw, E.J., Day, B., Day, R., De, S., DeBra, D., Debreczeni, G., Degallaix, J., De Laurentis, M., Deléglise, S., Del Pozzo, W., Denker, T., Dent, T., Dergachev, V., De Rosa, R., DeRosa, R.T., DeSalvo, R., Devenson, J., Devine, R.C., Dhurandhar, S., Díaz, M.C., Di Fiore, L., Di Giovanni, M., Di Girolamo, T., Di Lieto, A., Di Pace, S., Di Palma, I., Di Virgilio, A., Doctor, Z., Dolique, V., Donovan, F., Dooley, Katherine ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1636-0233, Doravari, S., Dorrington, I., Douglas, R., Dovale Álvarez, M., Downes, T.P., Drago, M., Drever, R.W.P., Driggers, J.C., Du, Z., Ducrot, M., Dwyer, S.E., Edo, T.B., Edwards, M.C., Effler, A., Eggenstein, H.-B., Ehrens, P., Eichholz, J., Eikenberry, S.S., Essick, R.C., Etienne, Z., Etzel, T., Evans, M., Evans, T.M., Everett, R., Factourovich, M., Fafone, V., Fair, H., Fairhurst, S., Fan, X., Farinon, S., Farr, B., Farr, W.M., Fauchon-Jones, E.J., Favata, M., Fays, M., Fehrmann, H., Fejer, M.M., Fernández Galiana, A., Ferrante, I., Ferreira, E.C., Ferrini, F., Fidecaro, F., Fiori, I., Fiorucci, D., Fisher, R.P., Flaminio, R., Fletcher, M., Fong, H., Forsyth, S.S., Fournier, J.-D., Frasca, S., Frasconi, F., Frei, Z., Freise, A., Frey, R., Frey, V., Fries, E.M., Fritschel, P., Frolov, V.V., Fulda, P., Fyffe, M., Gabbard, H., Gadre, B.U., Gaebel, S.M., Gair, J.R., Gammaitoni, L., Gaonkar, S.G., Garufi, F., Gaur, G., Gayathri, V., Gehrels, N., Gemme, G., Genin, E., Gennai, A., George, J., Gergely, L., Germain, V., Ghonge, S., Ghosh, Abhirup, Ghosh, Archisman, Ghosh, S., Giaime, J.A., Giardina, K.D., Giazotto, A., Gill, K., Glaefke, A., Goetz, E., Goetz, R., Gondan, L., González, G., Gonzalez Castro, J.M., Gopakumar, A., Gorodetsky, M.?., Gossan, S.., Gosselin, M., Gouaty, R., Grado, A., Graef, C., Granata, M., Grant, A., Gras, S., Gray, C., Greco, G., Green, A.C., Groot, P., Grote, Hartmut ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0797-3943, Grunewald, S., Guidi, G.M., Guo, X., Gupta, A., Gupta, M.K., Gushwa, K.E., Gustafson, E.K., Gustafson, R., Hacker, J.J., Hall, B.R., Hall, E.D., Hammond, G., Haney, M., Hanke, M.M., Hanks, J., Hanna, C., Hannam, Mark ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5571-325X, Hanson, J., Hardwick, T., Harms, J., Harry, G.M., Harry, I.W., Hart, M.J., Hartman, M.T., Haster, C.-J., Haughian, K., Healy, J., Heidmann, A., Heintze, M.C., Heitmann, H., Hello, P., Hemming, G., Hendry, M., Heng, I.S., Hennig, J., Henry, J., Heptonstall, A.W., Heurs, M., Hild, S., Hoak, D., Hofman, D., Holt, K., Holz, D.E., Hopkins, P., Hough, J., Houston, E.A., Howell, E.J., Hu, Y.M., Huerta, E.A., Huet, D., Hughey, B., Husa, S., Huttner, S.H., Huynh-Dinh, T., Indik, N., Ingram, D.R., Inta, R., Isa, H. N., Isac, J.-M., Isi, M., Isogai, T., Iyer, B.R., Izumi, K., Jacqmin, T., Jani, K., Jaranowski, P., Jawahar, S., Jiménez-Forteza, F., Johnson, W.W., Jones, D.I., Jones, R., Jonker, R.J.G., Ju, L., Junker, J., Kalaghatgi, C.V., Kalogera, V., Kandhasamy, S., Kang, G., Kanner, J.B., Karki, S., Karvinen, K.S., Kasprzack, M., Katsavounidis, E., Katzman, W., Kaufer, S., Kaur, T., Kawabe, K., Kéfélian, F., Keitel, D., Kelley, D.B., Kennedy, R., Key, J.S., Khalili, F.Y., Khan, I., Khan, S., Khan, Z., Khazanov, E.A., Kijbunchoo, N., Kim, Chunglee, Kim, J.C., Kim, Whansun, Kim, W., Kim, Y.-M., Kimbrell, S.J., King, E.J., King, P.J., Kirchhoff, R., Kissel, J.S., Klein, B., Kleybolte, L., Klimenko, S., Koch, P., Koehlenbeck, S.M., Koley, S., Kondrashov, V., Kontos, A., Korobko, M., Korth, W.Z., Kowalska, I., Kozak, D.B., Krämer, C., Kringel, V., Królak, A., Kuehn, G., Kumar, P., Kumar, R., Kuo, L., Kutynia, A., Lackey, B.D., Landry, M., 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., Lebigot, E.O., Lee, C.H., Lee, H.K., Lee, H.M., Lee, K., Lehmann, J., Lenon, A., Leonardi, M., Leong, J.R., Leroy, N., Letendre, N., Levin, Y., Li, T.G.F., Libson, A., Littenberg, T.B., Liu, J., Lockerbie, N.A., Lombardi, A.L., London, L.T., Lord, J.E., Lorenzini, M., Loriette, V., Lormand, M., Losurdo, G., Lough, J.D., Lovelace, G., Lück, H., Lundgren, A.P., Lynch, R., Ma, Y., Macfoy, S., Machenschalk, B., MacInnis, M., Macleod, D. M., Magaña-Sandoval, F., Majorana, E., Maksimovic, I., Malvezzi, V., Man, N., Mandic, V., Mangano, V., Mansell, G.L., Manske, M., Mantovani, M., Marchesoni, F., Marion, F., Márka, S., Márka, Z., Markosyan, A.S., Maros, E., Martelli, F., Martellini, L., Martin, I.W., Martynov, D.V., Mason, K., Masserot, A., Massinger, T.J., Masso-Reid, M., Mastrogiovanni, S., Matas, A., Matichard, F., Matone, L., Mavalvala, N., Mazumder, N., McCarthy, R., McClelland, D.E., McCormick, S., McGrath, C., McGuire, S.C., McIntyre, G., McIver, J., McManus, D.J., McRae, T., McWilliams, S.T., Meacher, D., Meadors, G.D., Meidam, J., Melatos, A., Mendell, G., Mendoza-Gandara, D., Mercer, R.A., Merilh, E.L., Merzougui, M., Meshkov, S., Messenger, C., Messick, C., Metzdorff, R., Meyers, P.M., Mezzani, F., Miao, H., Michel, C., Middleton, H., Mikhailov, E.E., Milano, L., Miller, A.L., Miller, A., Miller, B.B., Miller, J., Millhouse, M., Minenkov, Y., Ming, J., Mirshekari, S., Mishra, C., Mitra, S., Mitrofanov, V.P., Mitselmakher, G., Mittleman, R., Moggi, A., Mohan, M., Mohapatra, S.R.P., Montani, M., Moore, B.?C., Moore, C.?J., Moraru, D., Moreno, G., Morriss, S.?R., Mours, B., Mow-Lowry, C.?M., Mueller, G., Muir, A.?W., Mukherjee, Arunava, Mukherjee, D., Mukherjee, S., Mukund, N., Mullavey, A., Munch, J., Muniz, E.A.M., Murray, P.G., Mytidis, A., Napier, K., Nardecchia, I., Naticchioni, L., Nelemans, G., Nelson, T.J.N., Neri, M., Nery, M., Neunzert, A., Newport, J.M., Newton, G., Nguyen, T.T., Nielsen, A.B., Nissanke, S., Nitz, A., Noack, A., Nocera, F., Nolting, D., Normandin, M.E.N., Nuttall, Laura, Oberling, J., Ochsner, E., Oelker, E., Ogin, G.H., Oh, J.J., Oh, S.H., Ohme, F., Oliver, M., Oppermann, P., Oram, Richard J., O'Reilly, B., O'Shaughnessy, R., Ottaway, D.J., Overmier, H., Owen, B.J., Pace, A.E., Page, J., Pai, A., Pai, S.A., Palamos, J.R., Palashov, O., Palomba, C., Pal-Singh, A., Pan, H., Pankow, C., Pannarale, F., Pant, B.C., Paoletti, F., Paoli, A., Papa, M.A., Paris, H.R., Parker, W., Pascucci, D., Pasqualetti, A., Passaquieti, R., Passuello, D., Patricelli, B., Pearlstone, B.L., Pedraza, M., Pedurand, R., Pekowsky, L., Pele, A., Penn, S., Perez, C.J., Perreca, A., Perri, L.M., Pfeiffer, H.P., Phelps, M., Piccinni, O.J., Pichot, M., Piergiovanni, F., Pierro, V., Pillant, G., Pinard, L., Pinto, I.M., Pitkin, M., Poe, M., Poggiani, R., Popolizio, P., Post, A., Powell, J., Prasad, J., Pratt, J.W.W., Predoi, V., Prestegard, T., Prijatelj, M., Principe, M., Privitera, S., Prodi, G.A., Prokhorov, L.G., Puncken, O., Punturo, M., Puppo, P., Pürrer, M., Qi, H., Qin, J., Qiu, S., Quetschke, V., Quintero, E.A., Quitzow-James, R., Raab, F.J., Rabeling, D.S., Radkins, H., Raffai, P., Raja, S., Rajan, C., Rakhmanov, M., Rapagnani, P., Raymond, V., Razzano, M., Re, V., Read, J., Regimbau, T., Rei, L., Reid, S., Reitze, D.H., Rew, H., Reyes, S.D., Rhoades, E., Ricci, F., Riles, K., Rizzo, M., Robertson, N.A., Robie, R., Robinet, F., Rocchi, A., Rolland, L., Rollins, J.G., Roma, V.J., Romano, J.D., Romano, R., Romie, J.H., Rosiska, D., Rowan, S., Rüdiger, A., Ruggi, P., Ryan, K., Sachdev, S., Sadecki, T., Sadeghian, L., Sakellariadou, M., Salconi, L., Saleem, M., Salemi, F., Samajdar, A., Sammut, L., Sampson, L.M., Sanchez, E.J., Sandberg, V., Sanders, J.R., Sassolas, B., Sathyaprakash, Bangalore S. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3845-7586, Saulson, P.R., Sauter, O., Savage, R.L., Sawadsky, A., Schale, P., Scheuer, J., Schlassa, S., Schmidt, E., Schmidt, J., Schmidt, P., Schnabel, R., Schofield, R.M.S., Schönbeck, A., Schreiber, E., Schuette, D., Schutz, Bernard Frederick ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9487-6983, Schwalbe, S.G., Scott, J., Scott, S.M., Sellers, D., Sengupta, A.S., Sentenac, D., Sequino, V., Sergeev, A., Setyawati, Y., Shaddock, D.A., Shaffer, T.J., Shahriar, M.S., Shapiro, B., Shawhan, P., Sheperd, A., Shoemaker, D.H., Shoemaker, D.M., Siellez, K., Siemens, X., Sieniawska, M., Sigg, D., Silva, A.D., Singer, A., Singer, L.P., Singh, A., Singh, R., Singhal, A., Sintes, AM., Slagmolen, B., Smith, B., Smith, J.R, Smith, R.J.E., Son, E.J., Sorazu, B., Sorrentino, F., Souradeep, T., Spencer, A.P., Srivastava, A.K., Staley, A., Steinke, M., Steinlechner, J., Steinlechner, S., Steinmeyer, D., Stephens, B.C., Stevenson, S.P., Stone, R., Strain, K.A., Straniero, N., Stratta, G., Strigin, S.E., Sturani, R., Stuver, A.L., Summerscales, T.Z., Sun, L., Sunil, S., Sutton, Patrick J. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1614-3922, Swinkels, B.L., Szczepa?czyk, M.J., Tacca, M., Talukder, D., Tanner, D.B., Tao, D., Tápai, M., Taracchini, A., Taylor, R., Theeg, T., Thomas, E.G., Thomas, M., Thomas, P., Thorne, K.A., Thrane, E., Tippens, T., Tiwari, S., Tiwari, V., Tokmakov, K.V., Toland, K., Tomlinson, C., Tonelli, M., Tornasi, Z., Torrie, C?I., Töyrä, D., Travasso, F., Traylor, G., Trifirò, D., Trinastic, J., Tringali, M.C., Trozzo, L., Tse, M., Tso, R., Turconi, M., Tuyenbayev, D., Ugolini, D., Unnikrishnan, C.S., Urban, A.L., Usman, S.A., 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 der Schaaf, L., van Heijningen, J.V., 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., Vinciguerra, S., Vine, D.J., Vinet, J.-Y., Vitale, S., Vo, T., Vocca, H., Vorvick, C., Voss, D.V., Vousden, W.D., Vyatchanin, S.P., Wade, A.R., Wade, L.E., Wade, M., Walker, M., Wallace, L., Walsh, S., Wang, G., Wang, H., Wang, M., Wang, Y., Ward, R.L., Warner, J., Was, M., Watchi, J., Weaver, B., Wei, L.-W., Weinert, M., Weinstein, A.J., Weiss, R., Wen, L., Weßels, P., Westphal, T., Wette, K., Whelan, J.T., Whiting, B.F., Whittle, C., Williams, D., Williams, R.D., Williamson, A.R., Willis, J.L., Willke, B., Wimmer, M.H., Winkler, W., Wipf, C.C., Wittel, H., Woan, G., Woehler, J., Worden, J., Wright, J.L., Wu, D.S., Wu, G., Yam, W., Yamamoto, H., Yancey, C.C., Yap, M.J., Yu, Hang, Yu, Haocun, Yvert, M., Zadro?ny, A., Zangrando, L., Zanolin, M., Zendri, J.-P., Zevin, M., Zhang, L., Zhang, M., Zhang, T., Zhang, Y., Zhao, C., Zhou, M., Zhou, Z., Zhu, S.J., Zhu, X.J., Zucker, M.E. and Zweizig, J. 2017. Upper limits on the stochastic gravitational-wave background from advanced LIGO's first observing run. Physical Review Letters 118 (12) 10.1103/PhysRevLett.118.121101

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Abstract

A wide variety of astrophysical and cosmological sources are expected to contribute to a stochastic gravitational-wave background. Following the observations of GW150914 and GW151226, the rate and mass of coalescing binary black holes appear to be greater than many previous expectations. As a result, the stochastic background from unresolved compact binary coalescences is expected to be particularly loud. We perform a search for the isotropic stochastic gravitational-wave background using data from Advanced Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory’s (aLIGO) first observing run. The data display no evidence of a stochastic gravitational-wave signal. We constrain the dimensionless energy density of gravitational waves to be Ω 0 < 1.7 × 10 − 7 with 95% confidence, assuming a flat energy density spectrum in the most sensitive part of the LIGO band (20–86 Hz). This is a factor of ∼ 33 times more sensitive than previous measurements. We also constrain arbitrary power-law spectra. Finally, we investigate the implications of this search for the background of binary black holes using an astrophysical model for the background.

Item Type:	Article
Date Type:	Publication
Status:	Published
Schools:	Physics and Astronomy
Subjects:	Q Science > QB Astronomy
Publisher:	American Physical Society
ISSN:	0031-9007
Date of First Compliant Deposit:	5 June 2017
Date of Acceptance:	2 February 2017
Last Modified:	04 May 2023 20:37
URI:	https://orca.cardiff.ac.uk/id/eprint/101138

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