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Constraints on cosmic strings using data from the first Advanced LIGO observing run

Abbott, B.P., Abbott, R., Abbott, T.D., Acernese, F., Ackley, K., Adams, C., Adams, T., Addesso, P., Adhikari, R.X., Adya, V.B., Affeldt, C., Afrough, M., Agarwal, B., Agathos, M., Agatsuma, K., Aggarwal, N., Aguiar, O.D., Aiello, L., Ain, A., Ajith, P., Allen, B., Allen, G., Allocca, A., Altin, P.A., Amato, A., Ananyeva, A., Anderson, S.B., Anderson, W.G., Antier, S., 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., AultONeal, K., Avila-Alvarez, A., Babak, S., Bacon, P., 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., Barone, F., Barr, B., Barsotti, L., Barsuglia, M., Barta, D., Bartlett, J., Bartos, I., Bassiri, R., Basti, A., Batch, J.C., Baune, C., Bawaj, M., Bazzan, M., Bécsy, B., Beer, C., Bejger, M., Belahcene, I., 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., 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., Bode, N., 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., Canepa, M., Canizares, P., Cannon, K.C., Cao, H., Cao, J., Capano, C.D., Capocasa, E., Carbognani, F., Caride, S., Carney, M.F., 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., Chatterjee, D., 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, A.K.W., Chung, S., Ciani, G., Ciolfi, R., Cirelli, C.E., Cirone, A., Clara, F., Clark, J.A., Cleva, F., Cocchieri, C., Coccia, E., Cohadon, P.-F., Colla, A., Collette, C.G., Cominsky, L.R., Constancio, M., Conti, L., Cooper, S.J., Corban, P., Corbitt, T.R., Corley, K.R., Cornish, N., Corsi, A., Cortese, S., Costa, C.A., 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., 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., Davis, D., Daw, E.J., Day, B., De, S., DeBra, D., 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 Renzo, F., Doctor, Z., Dolique, V., Donovan, F., Dooley, K.L., Doravari, S., Dorrington, Iain, Douglas, R., Dovale Álvarez, M., Downes, T.P., Drago, M., Drever, R.W.P., Driggers, J.C., Du, Z., Ducrot, M., Duncan, J., Dwyer, S.E., Edo, T.B., Edwards, M.C., Effler, A., Eggenstein, H.-B., Ehrens, P., Eichholz, J., Eikenberry, S.S., Eisenstein, R.A., Essick, R.C., Etienne, Z.B., Etzel, T., Evans, M., Evans, T.M., Factourovich, M., Fafone, V., Fair, H., Fairhurst, Stephen

, Fan, X., Farinon, S., Farr, B., Farr, W.M., Fauchon-Jones, Edward, Favata, M., Fays, Maxime, Fehrmann, H., Feicht, J., Fejer, M.M., Fernandez-Galiana, A., Ferrante, I., Ferreira, E.C., Ferrini, F., Fidecaro, F., Fiori, I., Fiorucci, D., Fisher, R.P., Fitz-Axen, M., Flaminio, R., Fletcher, M., Fong, H., Forsyth, P.W.F., 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., Gabel, M., Gadre, B.U., Gaebel, S.M., Gair, J.R., Gammaitoni, L., Ganija, M.R., Gaonkar, S.G., Garufi, F., Gaudio, S., Gaur, G., Gayathri, V., Gehrels, N., Gemme, G., Genin, E., Gennai, A., George, D., George, J., Gergely, L., Germain, V., Ghonge, S., Ghosh, Abhirup, Ghosh, Archisman, Ghosh, S., Giaime, J.A., Giardina, K.D., Giazotto, A., Gill, K., Glover, L., Goetz, E., Goetz, R., Gomes, S., González, G., Gonzalez Castro, J.M., Gopakumar, A., Gorodetsky, M.L., Gossan, S.E., Gosselin, M., Gouaty, R., Grado, A., Graef, C., Granata, M., Grant, A., Gras, S., Gray, C., Greco, G., Green, A.C., Groot, P., Grote, H., Grunewald, S., Gruning, P., Guidi, G.M., Guo, X., Gupta, A., Gupta, M.K., Gushwa, K.E., Gustafson, E.K., Gustafson, R., Hall, B.R., Hall, E.D., Hammond, G., Haney, M., Hanke, M.M., Hanks, J., Hanna, C., Hannam, Mark

, Hannuksela, O.A., Hanson, J., Hardwick, T., Harms, J., Harry, G.M., Harry, I.W., Hart, M.J., 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, Paul

, Horst, C., 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., Intini, G., Isa, H.N., Isac, J.-M., Isi, M., 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, Chinmay

, Kalogera, V., Kandhasamy, S., Kang, G., Kanner, J.B., Karki, S., Karvinen, K.S., Kasprzack, M., Katolik, M., Katsavounidis, E., Katzman, W., Kaufer, S., Kawabe, K., Kéfélian, F., Keitel, D., Kemball, A.J., Kennedy, R., Kent, C., Key, J.?S., Khalili, F.?Y., Khan, I., Khan, S., Khan, Z., Khazanov, E.A., Kijbunchoo, N., Kim, Chunglee, Kim, J.C., Kim, W., Kim, W.S., Kim, Y.-M., Kimbrell, S.J., King, E.J., King, P.J., Kirchhoff, R., Kissel, J.S., 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., Krishnan, B., Królak, A., Kuehn, G., Kumar, P., Kumar, R., Kumar, S., Kuo, L., Kutynia, A., Kwang, S., Lackey, B.D., Lai, K.H., 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., Lee, C.H., Lee, H.K., Lee, H.M., Lee, H.W., Lee, K., Lehmann, J., Lenon, A., Leonardi, M., Leroy, N., Letendre, N., Levin, Y., Li, T.G.F., Libson, A., Littenberg, T.B., Liu, J., Lo, R.K.L., Lockerbie, N.A., London, Lionel

, Lord, J.E., Lorenzini, M., Loriette, V., Lormand, M., Losurdo, G., Lough, J.D., Lousto, C.O., Lovelace, G., Lück, H., Lumaca, D., Lundgren, A.P., Lynch, R., Ma, Y., Macfoy, S., Machenschalk, B., MacInnis, M., Macleod, D.M., Magaña Hernandez, I., Magaña-Sandoval, F., Magaña Zertuche, L., Magee, R.M., Majorana, E., Maksimovic, I., 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., 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., McCuller, L., McGuire, S.C., McIntyre, G., McIver, J., McManus, D.J., McRae, T., McWilliams, S.T., Meacher, D., Meadors, G.D., Meidam, J., Mejuto-Villa, E., Melatos, A., Mendell, G., 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., Minazzoli, O., Minenkov, Y., Ming, J., 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, Alistair

, Mukherjee, Arunava, Mukherjee, D., Mukherjee, S., Mukund, N., Mullavey, A., Munch, J., Muniz, E.A.M., Murray, P.G., Napier, K., Nardecchia, I., Naticchioni, L., Nayak, R.K., Nelemans, G., Nelson, T.J.N., Neri, M., Nery, M., Neunzert, A., Newport, J.M., Newton, G., Ng, K.K.Y., Nguyen, T.T., Nichols, D., Nielsen, A.B., Nissanke, S., Nitz, A., Noack, A., Nocera, F., Nolting, D., Normandin, M.E.N., Nuttall, L.K., 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., Ormiston, R., Ortega, L.F., O?Shaughnessy, R., Ottaway, D.J., Overmier, H., Owen, B.J., Pace, A.E., Page, J., Page, M.A., Pai, A., Pai, S.A., Palamos, J.R., Palashov, O., Palomba, C., Pal-Singh, A., Pan, H., Pang, B., Pang, P.T.H., Pankow, C., Pannarale Greco, Francesco

, 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., Poggiani, R., Popolizio, P., Porter, E.K., Post, A., Powell, J., Prasad, J., Pratt, J.W.W., Predoi, Valeriu

, Prestegard, T., Prijatelj, M., Principe, M., Privitera, S., Prix, R., 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., Ramirez, K.E., Rapagnani, P., Raymond, V., Razzano, M., Read, J., Regimbau, T., Rei, L., Reid, S., Reitze, D.H., Rew, H., Reyes, S.D., Ricci, F., Ricker, P.M., Rieger, S., 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., Romel, C.L., Romie, J.H., Rosinska, D., Ross, M.P., 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., Sandeen, B., Sanders, J.R., Sassolas, B., Saulson, P.R., Sauter, O., Savage, R.L., Sawadsky, A., Schale, P., Scheuer, J., Schmidt, E., Schmidt, J., Schmidt, P., Schnabel, R., Schofield, R.M.S., Schönbeck, A., Schreiber, E., Schuette, D., Schulte, B.W., Schutz, Bernard

, Schwalbe, S.G., Scott, J., Scott, S.M., Seidel, E., Sellers, D., Sengupta, A.S., Sentenac, D., Sequino, V., Sergeev, A., Shaddock, D.A., Shaffer, T.J., Shah, A.A., Shahriar, M.S., Shao, L., 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, A.M., Slagmolen, B.J.J., Smith, B., Smith, J.R., Smith, R.J.E., Son, E.J., Sonnenberg, J.A., Sorazu, B., Sorrentino, F., Souradeep, T., Spencer, A.P., Srivastava, A.K., Staley, A., Steer, D.A., Steinke, M., Steinlechner, J., Steinlechner, S., Steinmeyer, D., Stephens, B.C., Stone, R., Strain, K.A., Stratta, G., Strigin, S.E., Sturani, R., Stuver, A.L., Summerscales, T.Z., Sun, L., Sunil, S., Sutton, Patrick

, Swinkels, B.L., Szczepańczyk, M.J., Tacca, M., Talukder, D., Tanner, D.B., Tápai, M., Taracchini, A., Taylor, J.A., Taylor, R., Theeg, T., Thomas, E.G., Thomas, M., Thomas, P., Thorne, K.A., Thorne, K.S., Thrane, E., Tiwari, S., Tiwari, Vaibhav, Tokmakov, K.V., Toland, K., Tonelli, M., Tornasi, Z., Torrie, C.I., Töyrä, D., Travasso, F., Traylor, G., Trifirò, D., Trinastic, J., Tringali, M.C., Trozzo, L., Tsang, K.W., Tse, M., Tso, R., Tuyenbayev, D., Ueno, K., Ugolini, D., Unnikrishnan, C.S., Urban, A.L., Usman, Samantha, Vahlbruch, H., Vajente, G., Valdes, G., Vallisneri, 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., 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., Walet, R., Walker, M., Wallace, L., Walsh, S., Wang, G., Wang, H., Wang, J.Z., Wang, M., Wang, Y.-F., 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., Wessel, E.K., 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., Wofford, J., Wong, K.W.K., 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., Zanolin, M., Zelenova, T., Zendri, J.-P., Zevin, M., Zhang, L., Zhang, M., Zhang, T., Zhang, Y.-H., Zhao, C., Zhou, M., Zhou, Z., Zhu, S.J., Zhu, X.J., Zucker, M.E. and Zweizig, J. 2018. Constraints on cosmic strings using data from the first Advanced LIGO observing run. Physical Review D 97 (10) , 102002. 10.1103/PhysRevD.97.102002

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Official URL: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevD.97.102002

Abstract

Cosmic strings are topological defects which can be formed in grand unified theory scale phase transitions in the early universe. They are also predicted to form in the context of string theory. The main mechanism for a network of Nambu-Goto cosmic strings to lose energy is through the production of loops and the subsequent emission of gravitational waves, thus offering an experimental signature for the existence of cosmic strings. Here we report on the analysis conducted to specifically search for gravitational-wave bursts from cosmic string loops in the data of Advanced LIGO 2015-2016 observing run (O1). No evidence of such signals was found in the data, and as a result we set upper limits on the cosmic string parameters for three recent loop distribution models. In this paper, we initially derive constraints on the string tension Gμ and the intercommutation probability, using not only the burst analysis performed on the O1 data set but also results from the previously published LIGO stochastic O1 analysis, pulsar timing arrays, cosmic microwave background and big-bang nucleosynthesis experiments. We show that these data sets are complementary in that they probe gravitational waves produced by cosmic string loops during very different epochs. Finally, we show that the data sets exclude large parts of the parameter space of the three loop distribution models we consider.

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 May 2018
Date of Acceptance:	8 May 2018
Last Modified:	05 Jan 2024 05:01
URI:	https://orca.cardiff.ac.uk/id/eprint/111355

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