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

Autor: 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., Becsy, B., Beer, C., Bejger, M., Belahcene, I., Bell, A. S., Berger, B. 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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, M. D., 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, P., Horst, C., Hough, J., Houston, E. A., Howell, E. J., Hu, Y. M., Huerta, E. A., Huet, D., Hughey, B., Husa, S., Huttner, S. 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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, L. T., 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, A. W., 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, 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., Poggiani, R., Popolizio, P., Porter, E. K., Post, A., Powell, J., Prasad, J., Pratt, J. W. W., Predoi, V., 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., Rosińska, 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, B. F., 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, P. J., 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, V., 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, S. A., 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., Zadrożny, 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., Zweizig, J., (Astro)-Particles Physics
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Cosmology and Nongalactic Astrophysics (astro-ph.CO)
Physics and Astronomy (miscellaneous)
gravitational radiation: stochastic
Astronomy
media_common.quotation_subject
gravitational-radiation
Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena
nucleosynthesis: big bang
Cosmic microwave background
Cosmic background radiation
defect: topological
FOS: Physical sciences
Astrophysics
General Relativity and Quantum Cosmology (gr-qc)
cosmic background radiation
detector: network
String theory
gravitational radiation: direct detection
01 natural sciences
String (physics)
General Relativity and Quantum Cosmology
0103 physical sciences
gravitational radiation: burst
ddc:530
LIGO
string model
010306 general physics
cosmic string
QC
media_common
QB
pulsar
Physics
010308 nuclear & particles physics
Gravitational wave
string tension
gravitational radiation
critical phenomena
530 Physik
Universe
gravitational radiation detector
Cosmic string
gravitational radiation: emission
[PHYS.GRQC]Physics [physics]/General Relativity and Quantum Cosmology [gr-qc]
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
limits
[PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]
Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics
Zdroj: Phys.Rev.D
Phys.Rev.D, 2018, 97 (10), pp.102002. ⟨10.1103/PhysRevD.97.102002⟩
NASA Astrophysics Data System
Aiello, L, Allen, B, Anderson, S B, Ashton, G, Bae, S, Baker, P T, Barone, F, Bell, A S, Berry, C P L, Blackburn, J K, Brooks, A F, Brown, D A, Brown, D A, Brown, N M, Buchanan, C C, Camp, J B, Charlton, P, Chen, H Y, Chen, Y, Cho, H S, Chung, A K W, Chung, S, Clark, J A, Cooper, S J, Davis, D, Day, B, Devine, R C, Duncan, J, Edwards, M C, Evans, M, Evans, T M, Fair, H, Fisher, R P, Fletcher, M, George, D, Ghosh, S, Glover, L, Grant, A, Green, A C, Guo, X, Gupta, A, Gupta, M K, Hall, E D, Hanks, J, Hopkins, P, Hough, J, Hu, Y M, Ingram, D R, Jones, D I, Jones, R, Kennedy, R, Kent, C, Khan, I, Khan, S, Khan, Z, Kim, J C, Kim, W S, Kim, W S, Kumar, S, Lang, R N, Lange, J, Lee, C H, Lee, H M, Lee, H M, Lee, H M, Lee, K, Li, T G F, Liu, J, Lo, R K L, Ma, Y, Michel, C, Miller, A L, Miller, A L, Miller, B B, Miller, J, Moore, C J, Mukherjee, S, Ng, K K Y, Oh, J J, Page, J, Pan, H, Phelps, M, Powell, J, Pratt, J W W, Read, J, Reid, S, Rizzo, M, Robertson, N A, Sachdev, S, Sakellariadou, M, Savage, R L, Schmidt, E, Schofield, R M S, Scott, J, Scott, S M, Shah, A A, Singh, A, Singh, R, Smith, B, Smith, J R, Smith, R J E, Stone, R, Sutton, P J, Tanner, D B, Taylor, J A, Taylor, R, Thomas, E G, Thomas, M, Thomas, P, Tiwari, S, Wade, M, Walker, M, Walsh, S, Wang, G, Wang, H, Wang, J Z, Wang, M, Wang, Y, Ward, R L, Williams, D, Williams, R D, Willis, J L, Wong, K W K, Wright, J L, Wu, G, Zhang, L, Zhang, M, Zhang, T & Zhang, Y-H & Zhou, Z 2018, ' Constraints on cosmic strings using data from the first Advanced LIGO observing run ', Physical Review D (Particles, Fields, Gravitation and Cosmology), vol. 97, no. 10, 102002, pp. 1-20 . https://doi.org/10.1103/PhysRevD.97.102002
LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration 2018, ' Constraints on cosmic strings using data from the first Advanced LIGO observing run ', Physical Review D, vol. 97, no. 10, 102002 . https://doi.org/10.1103/PhysRevD.97.102002
Physical Review D, 97, 1-20
Physical Review D
Physical Review D 97 (2018), Nr. 10
Physical Review D, 97(10):102002. American Physical Society
Physical Review D, 97, 10, pp. 1-20
ISSN: 1550-2368
2470-0010
1550-7998
Popis: Cosmic strings are topological defects which can be formed in GUT-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 $G\mu$ 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.
Comment: Physical Review D, in-press
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