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Constraining the p-Mode-g-Mode tidal instability with GW170817

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., Agarwal, B., Agathos, M., Agatsuma, K., Aggarwal, N., Aguiar, O.D., Aiello, L., Ain, A., Ajith, P., Allen, B., 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., Arun, K.G., Ascenzi, S., Ashton, G., Ast, M., Aston, S.M., Astone, P., Atallah, D.V., Aubin, F., Aufmuth, P., Aulbert, C., AultONeal, K., Austin, C., 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., Batch, J.C., Bawaj, M., Bayley, J.C., Bazzan, M., Bécsy, B., Beer, C., Bejger, M., Belahcene, I., Bell, A.S., Beniwal, D., Bensch, M., Berger, B.K., Bergmann, G., Bernuzzi, S., Bero, J.J., Berry, C.P.L., Bersanetti, D., Bertolini, A., Betzwieser, J., Bhandare, R., Bilenko, I.A., Bilgili, S.A., Billingsley, G., Billman, C.R., Birch, J., Birney, R., Birnholtz, O., Biscans, S., 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., Bock, O., Bode, N., Boer, M., Boetzel, Y., Bogaert, G., Bohe, A., 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., Brighenti, F., Brillet, A., Brinkmann, M., Brisson, V., Brockill, P., Brooks, A.F., Brown, D.D., 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., Cerdá-Durán, P., Cerretani, G., Cesarini, E., Chaibi, O., Chamberlin, S.J., Chan, M., Chao, S., Charlton, P., Chase, E., Chassande-Mottin, E., Chatterjee, D., Chatziioannou, Katerina, Cheeseboro, B.D., Chen, H.Y., Chen, X., Chen, Y., Cheng, H.-P., Chia, H.Y., 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, K.W., Chung, S., Ciani, G., Ciobanu, A.A., Ciolfi, R., Cipriano, F., Cirelli, C.E., Cirone, A., Clara, F., Clark, J.A., Clearwater, P., Cleva, F., Cocchieri, C., Coccia, E., Cohadon, P.-F., Cohen, D., Colla, A., 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., 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, Dattilo, V., Dave, I., Davier, M., Davis, D., Daw, E.J., Day, B., DeBra, D., Deenadayalan, M., Degallaix, J., De Laurentis, M., Deléglise, S., Del Pozzo, W., Demos, N., Denker, T., Dent, T., De Pietri, R., Derby, J., Dergachev, V., De Rosa, R., De Rossi, C., DeSalvo, R., de Varona, O., Dhurandhar, S., Díaz, M.C., 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., Dolique, V., Donovan, F., Dooley, Katherine

, Doravari, S., Dorrington, Iain, Dovale Álvarez, M., Downes, T.P., Drago, M., Dreissigacker, C., Driggers, J.C., Du, Z., Dupej, P., Dwyer, S.E., Easter, P.J., Edo, T.B., Edwards, M.C., Effler, A., Eggenstein, H.-B., 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, Maxime, Fee, C., Fehrmann, H., Feicht, J., Fejer, M.M., Feng, F., Fernandez-Galiana, A., Ferrante, I., Ferreira, E.C., Ferrini, F., Fidecaro, F., Fiori, I., Fiorucci, D., Fishbach, M., Fisher, R.P., Fishner, J.M., Fitz-Axen, M., Flaminio, R., Fletcher, M., Fong, H., Font, J.A., Forsyth, P.W.F., Forsyth, S.S., 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., Goetz, E., Goetz, R., Goncharov, B., 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., Green, Rhys, Gretarsson, E.M., Groot, P., Grote, Hartmut

, Grunewald, S., Gruning, P., Guidi, G.M., Gulati, H.K., Guo, X., Gupta, A., Gupta, M.K., Gushwa, K.E., Gustafson, E.K., Gustafson, R., Halim, O., Hall, B.R., Hall, E.D., Hamilton, Eleanor, Hamilton, H.F., 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., Heptonstall, A.W., Hernandez, F.J., Heurs, M., Hild, S., Hinderer, T., Hoak, D., Hochheim, S., Hofman, D., Holland, N.A., Holt, K., Holz, D.E., Hopkins, Paul

, Horst, C., Hough, J., Houston, E.A., Howell, E.J., Hreibi, A., Huerta, E.A., Huet, D., Hughey, B., Hulko, M., Husa, S., Huttner, S.H., Huynh-Dinh, T., Iess, A., Indik, N., Ingram, C., Inta, R., Intini, G., Isa, H.N., Isac, J.-M., Isi, M., Iyer, B.R., Izumi, K., Jacqmin, T., Jani, K., Jaranowski, P., Johnson, D.S., Johnson, W.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., Kasprzack, M., Katolik, M., Katsanevas, S., Katsavounidis, E., Katzman, W., Kaufer, S., Kawabe, K., Keerthana, N.V., Kéfélian, F., Keitel, D., Kemball, A.J., Kennedy, R., Key, J.S., Khalili, F.Y., Khamesra, B., Khan, H., Khan, I., Khan, S., Khan, Z., Khazanov, E.A., Kijbunchoo, N., Kim, Chunglee, Kim, J.C., Kim, K., Kim, W., Kim, W.S., Kim, Y.-M., King, E.J., King, P.J., Kinley-Hanlon, M., Kirchhoff, R., Kissel, J.S., Kleybolte, L., Klimenko, S., Knowles, T.D., 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, J., Li, T.G.F., Li, X., Linker, S.D., Littenberg, T.B., Liu, J., Liu, X., Lo, R.K.L., Lockerbie, N.A., London, Lionel

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

, 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., Markowitz, A., Maros, E., Marquina, A., Martelli, F., Martellini, L., 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., Meidam, J., Mejuto-Villa, E., Melatos, A., Mendell, G., Mendoza-Gandara, D., 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., Miller, B.B., Miller, J., Millhouse, M., Mills, Joseph

, Milovich-Goff, M.C., Minazzoli, O., Minenkov, Y., Ming, J., Mishra, C., Mitra, S., Mitrofanov, V.P., Mitselmakher, G., Mittleman, R., Moffa, D., Mogushi, K., Mohan, M., Mohapatra, S.R.P., Montani, M., Moore, C.J., Moraru, D., Moreno, G., Morisaki, S., Mours, B., Mow-Lowry, C.M., Mueller, G., Muir, Alistair

, Mukherjee, Arunava, Mukherjee, D., Mukherjee, S., Mukund, N., Mullavey, A., Munch, J., Muñiz, E.A., Muratore, M., Murray, P.G., Nagar, A., Napier, K., Nardecchia, I., Naticchioni, L., Nayak, R.K., Neilson, J., Nelemans, G., Nelson, T.J.N., Nery, M., Neunzert, A., Nevin, L., Newport, J.M., Ng, K.Y., Ng, S., Nguyen, P., Nguyen, T.T., Nichols, D., Nielsen, A.B., Nissanke, S., Nitz, A., Nocera, F., Nolting, D., North, Christopher, Nuttall, Laura

, 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., Ortega, L.F., O'Shaughnessy, R., Ossokine, S., Ottaway, D.J., Overmier, H., Owen, B.J., Pace, A.E., Pagano, G., Page, J., Page, M.A., Pai, A., Pai, S.A., Palamos, J.R., Palashov, O., Palomba, C., Pal-Singh, A., Pan, Howard, Pan, Huang-Wei, Pang, B., Pang, P.T.H., Pankow, C., Pannarale Greco, Francesco

, Pant, B.C., Paoletti, F., Paoli, A., Papa, M.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., Pekowsky, L., Pele, A., Penn, S., Perez, C.J., Perreca, A., Perri, L.M., 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., Poggiani, R., Popolizio, P., Porter, E.K., Possenti, L., Post, A., Powell, J., Prasad, J., Pratt, J.W.W., Pratten, G., Predoi, Valeriu

, Prestegard, T., Principe, M., Privitera, S., Prodi, G.A., Prokhorov, L.G., Puncken, O., Punturo, M., Puppo, P., Pürrer, M., Qi, H., Quetschke, V., Quintero, E.A., Quitzow-James, R., Rabeling, D.S., Radkins, H., Raffai, P., Raja, S., Rajan, C., Rajbhandari, B., Rakhmanov, M., Ramirez, K.E., Ramos-Buades, A., Rana, Javed, Rapagnani, P., Raymond, Vivien

, Razzano, M., Read, J., Regimbau, T., Rei, L., Reid, S., Reitze, D.H., Ren, W., Ricci, F., Ricker, P.M., Riles, K., Rizzo, M., Robertson, N.A., Robie, R., Robinet, F., Robson, T., Rocchi, A., Rolland, L., Rollins, J.G., Roma, V.J., Romano, R., Romel, C.L., Romie, J.H., Rosinska, D., Ross, M.P., Rowan, S., Rüdiger, A., Ruggi, P., Rutins, G., Ryan, K., Sachdev, S., Sadecki, T., Sakellariadou, M., Salconi, L., Saleem, M., Salemi, F., Samajdar, A., Sammut, L., Sampson, L.M., Sanchez, E.J., Sanchez, L.E., Sanchis-Gual, N., Sandberg, V., Sanders, J.R., Sarin, N., Sassolas, B., Saulson, P.R., Sauter, O., Savage, R.L., Sawadsky, A., Schale, P., Scheel, M., Scheuer, 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., Setyawati, Y., Shaddock, D.A., Shaffer, T.J., Shah, A.A., Shahriar, M.S., Shaner, M.B., Shao, L., Shapiro, B., Shawhan, P., Shen, H., Shoemaker, D.H., Shoemaker, D.M., Siellez, K., Siemens, X., Sieniawska, M., Sigg, D., Silva, A.D., Singer, L.P., Singh, A., Singhal, A., Sintes, A.M., Slagmolen, B.J.J., Slaven-Blair, T.J., Smith, B., Smith, J.R., Smith, R.J.E., Somala, S., Son, E.J., Sorazu, B., Sorrentino, F., Souradeep, T., Spencer, A.P., Srivastava, A.K., Staats, K., Steinke, M., Steinlechner, J., Steinlechner, S., Steinmeyer, D., Steltner, B., 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., Summerscales, T.Z., Sun, L., Sunil, S., Suresh, J., Sutton, P, 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, J.A., Taylor, R., Tewari, S.V., Theeg, T., Thies, F., Thomas, E.G., Thomas, M., Thomas, P., Thorne, K.A., Thrane, E., Tiwari, S., Tiwari, Vaibhav, Tokmakov, K.V., Toland, K., Tonelli, M., Tornasi, Z., Torres-Forné, A., Torrie, C.I., Töyrä, D., Travasso, F., Traylor, G., Trinastic, J., Tringali, M.C., Trozzo, L., Tsang, K.W., Tse, M., Tso, R., Tsuna, D., Tsukada, L., Tuyenbayev, D., Ueno, K., Ugolini, D., 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 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., 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., 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., Westerweck, J., Wette, K., Whelan, J.T., Whiting, B.F., Whittle, C., Wilken, D., 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.K., Wong, W.K., Worden, J., Wright, J.L., Wu, D.S., Wysocki, D.M., Xiao, S., Yam, W., Yamamoto, H., Yancey, C.C., Yang, L., Yap, M.J., Yazback, M., Yu, Hang, Yu, Haocun, Yvert, M., Zadrony, A., Zanolin, M., Zelenova, T., Zendri, J.-P., Zevin, M., Zhang, J., Zhang, L., Zhang, M., Zhang, T., Zhang, Y.-H., Zhao, C., Zhou, M., Zhou, Z., Zhu, S.J., Zhu, X.J., Zimmerman, A.B., Zucker, M.E., Zweizig, J. and Weinberg, N.N. 2019. Constraining the p-Mode-g-Mode tidal instability with GW170817. Physical Review Letters 122 (6) , -. 10.1103/PhysRevLett.122.061104

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Official URL: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.061104

Abstract

We analyze the impact of a proposed tidal instability coupling p modes and g modes within neutron stars on GW170817. This nonresonant instability transfers energy from the orbit of the binary to internal modes of the stars, accelerating the gravitational-wave driven inspiral. We model the impact of this instability on the phasing of the gravitational wave signal using three parameters per star: an overall amplitude, a saturation frequency, and a spectral index. Incorporating these additional parameters, we compute the Bayes factor (lnB pg !pg) comparing our p−g model to a standard one. We find that the observed signal is consistent with waveform models that neglect p−g effects, with lnB pg !pg=0.03 +0.70 −0.58 (maximum a posteriori and 90% credible region). By injecting simulated signals that do not include p−g effects and recovering them with the p−g model, we show that there is a ≃50% probability of obtaining similar lnB pg !pg even when p−g effects are absent. We find that the p−g amplitude for 1.4 M⊙ neutron stars is constrained to less than a few tenths of the theoretical maximum, with maxima a posteriori near one-tenth this maximum and p−g saturation frequency ∼70 Hz. This suggests that there are less than a few hundred excited modes, assuming they all saturate by wave breaking. For comparison, theoretical upper bounds suggest ≲103 modes saturate by wave breaking. Thus, the measured constraints only rule out extreme values of the p−g parameters. They also imply that the instability dissipates ≲1051 erg over the entire inspiral, i.e., less than a few percent of the energy radiated as gravitational waves.

Item Type:	Article
Date Type:	Publication
Status:	Published
Schools:	Physics and Astronomy Advanced Research Computing @ Cardiff (ARCCA)
Publisher:	American Physical Society
ISSN:	0031-9007
Date of First Compliant Deposit:	28 February 2019
Date of Acceptance:	13 February 2019
Last Modified:	05 Jan 2024 05:04
URI:	https://orca.cardiff.ac.uk/id/eprint/120067

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