Skip to search
Skip to main content
Back to Search
Start Over
The Rate of Binary Black Hole Mergers Inferred from Advanced LIGO Observations Surrounding GW150914
Authors :
The LIGO Scientific Collaboration the Virgo Collaboration 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. Anderson, S. B. Anderson, W. G. Arai, K. Araya, M. C. Arceneaux, C. C. Areeda, J. S. Arnaud, N. Arun, K. G. Ascenzi, S. Ashton, G. Ast, M. Aston, S. M. Astone, P. Aufmuth, P. Aulbert, C. 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. Behnke, B. Bejger, M. Bell, A. S. Bell, C. J. Berger, B. K. Bergman, J. Bergmann, G. Berry, C. P. L. Bersanetti, D. Bertolini, A. Betzwieser, J. Bhagwat, S. Bhandare, R. Bilenko, I. A. Billingsley, G. Birch, J. Birney, R. Biscans, S. Bisht, A. Bitossi, M. Biwer, C. Bizouard, M. A. Blackburn, J. K. Blair, C. D. Blair, D. G. Blair, R. M. Bloemen, S. Bock, O. Bodiya, T. P. Boer, M. Bogaert, G. Bogan, C. Bohe, A. Bojtos, P. Bond, C. 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. Brooks, A. F. Brown, D. A. Brown, D. D. Brown, N. M. Buchanan, C. C. Buikema, A. Bulik, T. Bulten, H. J. Buonanno, A. Buskulic, D. Buy, C. Byer, R. L. Cadonati, L. Cagnoli, G. Cahillane, C. Bustillo, J. Calder'on Callister, T. Calloni, E. Camp, J. B. Cannon, K. C. Cao, J. Capano, C. D. Capocasa, E. Carbognani, F. Caride, S. Diaz, J. Casanueva Casentini, C. Caudill, S. Cavagli`a, M. Cavalier, F. Cavalieri, R. Cella, G. Cepeda, C. B. Baiardi, L. Cerboni Cerretani, G. Cesarini, E. Chakraborty, R. Chalermsongsak, T. Chamberlin, S. J. Chan, M. Chao, S. Charlton, P. Chassande-Mottin, E. Chen, H. Y. Chen, Y. Cheng, C. Chincarini, A. Chiummo, A. Cho, H. S. Cho, M. Chow, J. H. Christensen, N. Chu, Q. Chua, S. Chung, S. Ciani, G. Clara, F. Clark, J. A. Cleva, F. Coccia, E. Cohadon, P. -F. Colla, A. Collette, C. G. Cominsky, L. Constancio Jr., M. Conte, A. Conti, L. Cook, D. Corbitt, T. R. Cornish, N. Corsi, A. Cortese, S. Costa, C. A. Coughlin, M. W. Coughlin, S. B. Coulon, J. -P. Countryman, S. T. Couvares, P. Cowan, E. E. Coward, D. M. Cowart, M. J. Coyne, D. C. Coyne, R. Craig, K. Creighton, J. D. E. Cripe, J. Crowder, S. G. Cumming, A. Cunningham, L. Cuoco, E. Canton, T. Dal Danilishin, S. L. D'Antonio, S. Danzmann, K. Darman, N. S. Dattilo, V. Dave, I. Daveloza, H. P. Davier, M. Davies, G. S. Daw, E. J. Day, R. De, S. DeBra, D. Debreczeni, G. Degallaix, J. De Laurentis, M. Del'eglise, S. Del Pozzo, W. Denker, T. Dent, T. Dereli, H. Dergachev, V. De Rosa, R. DeRosa, R. T. DeSalvo, R. Dhurandhar, S. D'iaz, M. C. Di Fiore, L. Di Giovanni, M. Di Lieto, A. Di Pace, S. Di Palma, I. Di Virgilio, A. Dojcinoski, G. Dolique, V. Donovan, F. Dooley, K. L. Doravari, S. Douglas, R. 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. Engels, W. Essick, R. C. Etzel, T. Evans, M. Evans, T. M. Everett, R. Factourovich, M. Fafone, V. Fair, H. Fairhurst, S. Fan, X. Fang, Q. Farinon, S. Farr, B. Farr, W. M. Favata, M. Fays, M. Fehrmann, H. Fejer, M. M. Ferrante, I. Ferreira, E. C. Ferrini, F. Fidecaro, F. Fiori, I. Fiorucci, D. Fisher, R. P. Flaminio, R. Fletcher, M. Fong, H. Fournier, J. -D. Franco, S. Frasca, S. Frasconi, F. Frei, Z. Freise, A. Frey, R. Frey, V. Fricke, T. T. Fritschel, P. Frolov, V. V. Fulda, P. Fyffe, M. Gabbard, H. A. G. Gair, J. R. Gammaitoni, L. Gaonkar, S. G. Garufi, F. Gatto, A. Gaur, G. Gehrels, N. Gemme, G. Gendre, B. Genin, E. Gennai, A. George, J. Gergely, L. Germain, V. Ghosh, Archisman Ghosh, S. Giaime, J. A. Giardina, K. D. Giazotto, A. Gill, K. Glaefke, A. Goetz, E. Goetz, R. Gondan, L. Gonz'alez, G. Castro, J. M. Gonzalez Gopakumar, A. Gordon, N. A. Gorodetsky, M. L. Gossan, S. E. Gosselin, M. Gouaty, R. Graef, C. Graff, P. B. Granata, M. Grant, A. Gras, S. Gray, C. Greco, G. Green, A. C. Groot, P. Grote, H. 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, M. D. Hanson, J. Hardwick, T. Harms, J. Harry, G. M. Harry, I. W. Hart, M. J. Hartman, M. T. Haster, C. -J. Haughian, K. Heidmann, A. Heintze, M. C. Heitmann, H. Hello, P. Hemming, G. Hendry, M. Heng, I. S. Hennig, J. Heptonstall, A. W. Heurs, M. Hild, S. Hoak, D. Hodge, K. A. Hofman, D. Hollitt, S. E. Holt, K. Holz, D. E. Hopkins, P. Hosken, D. J. Hough, J. Houston, E. A. Howell, E. J. Hu, Y. M. Huang, S. Huerta, E. A. Huet, D. Hughey, B. Husa, S. Huttner, S. H. Huynh-Dinh, T. Idrisy, A. Indik, N. Ingram, D. R. Inta, R. Isa, H. N. Isac, J. -M. Isi, M. Islas, G. Isogai, T. Iyer, B. R. Izumi, K. Jacqmin, T. Jang, H. Jani, K. Jaranowski, P. Jawahar, S. Jim'enez-Forteza, F. Johnson, W. W. Jones, D. I. Jones, R. Jonker, R. J. G. Ju, L. K, Haris Kalaghatgi, C. V. Kalogera, V. Kandhasamy, S. Kang, G. Kanner, J. B. Karki, S. Kasprzack, M. Katsavounidis, E. Katzman, W. Kaufer, S. Kaur, T. Kawabe, K. Kawazoe, F. K'ef'elian, F. Kehl, M. S. Keitel, D. Kelley, D. B. Kells, W. Kennedy, R. Key, J. S. Khalaidovski, A. Khalili, F. Y. Khan, I. Khan, S. Khan, Z. Khazanov, E. A. Kijbunchoo, N. Kim, C. Kim, J. Kim, K. Kim, Nam-Gyu Kim, Namjun Kim, Y. -M. King, E. J. King, P. J. Kinzel, D. L. Kissel, J. S. Kleybolte, L. Klimenko, S. Koehlenbeck, S. M. Kokeyama, K. Koley, S. Kondrashov, V. Kontos, A. Korobko, M. Korth, W. Z. Kowalska, I. Kozak, D. B. Kringel, V. Krishnan, B. Kr'olak, A. Krueger, C. Kuehn, G. Kumar, P. Kuo, L. Kutynia, A. Lackey, B. D. Landry, M. Lange, J. Lantz, B. Lasky, P. D. Lazzarini, A. Lazzaro, C. Leaci, P. Leavey, S. Lebigot, E. O. Lee, C. H. Lee, H. K. Lee, H. M. Lee, K. Lenon, A. Leonardi, M. Leong, J. R. Leroy, N. Letendre, N. Levin, Y. Levine, B. M. Li, T. G. F. Libson, A. Littenberg, T. B. Lockerbie, N. A. Logue, J. Lombardi, A. L. Lord, J. E. Lorenzini, M. Loriette, V. Lormand, M. Losurdo, G. Lough, J. D. L"uck, H. Lundgren, A. P. Luo, J. Lynch, R. Ma, Y. MacDonald, T. Machenschalk, B. MacInnis, M. Macleod, D. M. Magaña-Sandoval, F. Magee, R. M. Mageswaran, M. Majorana, E. Maksimovic, I. Malvezzi, V. Man, N. Mandel, I. Mandic, V. Mangano, V. Mansell, G. L. Manske, M. Mantovani, M. Marchesoni, F. Marion, F. M'arka, S. M'arka, Z. Markosyan, A. S. Maros, E. Martelli, F. Martellini, L. Martin, I. W. Martin, R. M. Martynov, D. V. Marx, J. N. Mason, K. Masserot, A. Massinger, T. J. Masso-Reid, M. Matichard, F. Matone, L. Mavalvala, N. Mazumder, N. Mazzolo, G. McCarthy, R. McClelland, D. E. McCormick, S. McGuire, S. C. McIntyre, G. McIver, J. McManus, D. J. McWilliams, S. T. Meacher, D. Meadors, G. D. Meidam, J. Melatos, A. Mendell, G. Mendoza-Gandara, D. Mercer, R. A. Merilh, E. Merzougui, M. Meshkov, S. Messenger, C. Messick, C. Meyers, P. M. Mezzani, F. Miao, H. Michel, C. Middleton, H. Mikhailov, E. E. Milano, L. 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. Mossavi, K. Mours, B. Mow-Lowry, C. M. Mueller, C. L. Mueller, G. Muir, A. W. Mukherjee, Arunava Mukherjee, D. Mukherjee, S. Mukund, N. Mullavey, A. Munch, J. Murphy, D. J. Murray, P. G. Mytidis, A. Nardecchia, I. Naticchioni, L. Nayak, R. K. Necula, V. Nedkova, K. Nelemans, G. Neri, M. Neunzert, A. Newton, G. Nguyen, T. T. Nielsen, A. B. Nissanke, S. Nitz, A. Nocera, F. Nolting, D. Normandin, M. E. Nuttall, L. K. Oberling, J. Ochsner, E. O'Dell, J. 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. Ottens, R. S. Overmier, H. Owen, B. 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. Patrick, Z. Pearlstone, B. L. Pedraza, M. Pedurand, R. Pekowsky, L. Pele, A. Penn, S. Perreca, A. Phelps, M. Piccinni, O. Pichot, M. Piergiovanni, F. Pierro, V. Pillant, G. Pinard, L. Pinto, I. M. Pitkin, M. Poggiani, R. Popolizio, P. Porter, E. Post, A. Powell, J. Prasad, J. Predoi, V. Premachandra, S. S. Prestegard, T. Price, L. R. Prijatelj, M. Principe, M. Privitera, S. Prodi, G. A. Prokhorov, L. Puncken, O. Punturo, M. Puppo, P. P"urrer, M. Qi, H. Qin, J. Quetschke, V. Quintero, E. A. Quitzow-James, R. Raab, F. J. Rabeling, D. S. Radkins, H. Raffai, P. Raja, S. Rakhmanov, M. Rapagnani, P. Raymond, V. Razzano, M. Re, V. Read, J. Reed, C. M. Regimbau, T. Rei, L. Reid, S. Reitze, D. H. Rew, H. Reyes, S. D. Ricci, F. Riles, K. Robertson, N. A. Robie, R. Robinet, F. Rocchi, A. Rolland, L. Rollins, J. G. Roma, V. J. Romano, R. Romanov, G. Romie, J. H. Rosi'nska, D. Rowan, S. R"udiger, A. Ruggi, P. Ryan, K. Sachdev, S. Sadecki, T. Sadeghian, L. Salconi, L. Saleem, M. Salemi, F. Samajdar, A. Sammut, L. Sampson, L. Sanchez, E. J. Sandberg, V. Sandeen, B. Sanders, J. R. Sassolas, B. Sathyaprakash, B. S. Saulson, P. R. Sauter, O. Savage, R. L. Sawadsky, A. Schale, P. Schilling, R. Schmidt, J. Schmidt, P. Schnabel, R. Schofield, R. M. S. Sch"onbeck, A. Schreiber, E. Schuette, D. Schutz, B. F. Scott, J. Scott, S. M. Sellers, D. Sengupta, A. S. Sentenac, D. Sequino, V. Sergeev, A. Serna, G. Setyawati, Y. Sevigny, A. Shaddock, D. A. Shah, S. Shahriar, M. S. Shaltev, M. Shao, Z. Shapiro, B. Shawhan, P. Sheperd, A. Shoemaker, D. H. Shoemaker, D. M. Siellez, K. Siemens, X. Sigg, D. Silva, A. D. Simakov, D. Singer, A. Singer, L. P. Singh, A. Singh, R. Singhal, A. Sintes, A. M. Slagmolen, B. J. J. Smith, J. R. Smith, N. D. Smith, R. J. E. Son, E. J. Sorazu, B. Sorrentino, F. Souradeep, T. Srivastava, A. K. Staley, A. Steinke, M. Steinlechner, J. Steinlechner, S. Steinmeyer, D. Stephens, B. C. Stevenson, S. Stone, R. Strain, K. A. Straniero, N. Stratta, G. Strauss, N. A. Strigin, S. Sturani, R. Stuver, A. L. Summerscales, T. Z. Sun, L. Sutton, P. J. Swinkels, B. L. Szczepa'nczyk, M. J. Tacca, M. Talukder, D. Tanner, D. B. T'apai, M. Tarabrin, S. P. Taracchini, A. Taylor, R. Theeg, T. Thirugnanasambandam, M. P. Thomas, E. G. Thomas, M. Thomas, P. Thorne, K. A. Thorne, K. S. Thrane, E. Tiwari, S. Tiwari, V. Tokmakov, K. V. Tomlinson, C. Tonelli, M. Torres, C. V. Torrie, C. I. T"oyr"a, D. Travasso, F. Traylor, G. Trifir`o, D. Tringali, M. C. Trozzo, L. Tse, M. Turconi, M. Tuyenbayev, D. 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. Brand, J. F. J. van den Broeck, C. Van Den Vander-Hyde, D. C. van der Schaaf, L. van Heijningen, J. V. van Veggel, A. A. Vardaro, M. Vass, S. Vas'uth, M. Vaulin, R. Vecchio, A. Vedovato, G. Veitch, J. Veitch, P. J. Venkateswara, K. Verkindt, D. Vetrano, F. Vicer'e, A. Vinciguerra, S. Vine, D. J. Vinet, J. -Y. Vitale, S. Vo, T. Vocca, H. Vorvick, C. Voss, D. 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, X. Wang, Y. Ward, R. L. Warner, J. Was, M. Weaver, B. Wei, L. -W. Weinert, M. Weinstein, A. J. Weiss, R. Welborn, T. Wen, L. Wessels, P. Westphal, T. Wette, K. Whelan, J. T. White, D. J. Whiting, B. F. Williams, R. D. Williamson, A. R. Willis, J. L. Willke, B. Wimmer, M. H. Winkler, W. Wipf, C. C. Wittel, H. Woan, G. Worden, J. Wright, J. L. Wu, G. Yablon, J. Yam, W. Yamamoto, H. Yancey, C. C. Yap, M. J. Yu, H. Yvert, M. zny, A. Zadro. Zangrando, L. Zanolin, M. Zendri, J. -P. Zevin, M. Zhang, F. Zhang, L. Zhang, M. Zhang, Y. Zhao, C. Zhou, M. Zhou, Z. Zhu, X. J. Zucker, M. E. Zuraw, S. E. Zweizig, J.
Source :
ApJL, 833, 1, 2016; for supplement see ApJS, 227, 14, 2016, arXiv:1606.03939
Publication Year :
2016
Abstract
A transient gravitational-wave signal, GW150914, was identified in the twin Advanced LIGO detectors on September 14, 2015 at 09:50:45 UTC. To assess the implications of this discovery, the detectors remained in operation with unchanged configurations over a period of 39 d around the time of the signal. At the detection statistic threshold corresponding to that observed for GW150914, our search of the 16 days of simultaneous two-detector observational data is estimated to have a false alarm rate (FAR) of $< 4.9 \times 10^{-6} \, \mathrm{yr}^{-1}$, yielding a $p$-value for GW150914 of $< 2 \times 10^{-7}$. Parameter estimation followup on this trigger identifies its source as a binary black hole (BBH) merger with component masses $(m_1, m_2) = \left(36^{+5}_{-4},29^{+4}_{-4}\right) \, M_\odot$ at redshift $z = 0.09^{+0.03}_{-0.04}$ (median and 90\% credible range). Here we report on the constraints these observations place on the rate of BBH coalescences. Considering only GW150914, assuming that all BBHs in the Universe have the same masses and spins as this event, imposing a search FAR threshold of 1 per 100 years, and assuming that the BBH merger rate is constant in the comoving frame, we infer a 90% credible range of merger rates between $2$--$53 \, \mathrm{Gpc}^{-3} \mathrm{yr}^{-1}$ (comoving frame). Incorporating all search triggers that pass a much lower threshold while accounting for the uncertainty in the astrophysical origin of each trigger, we estimate a higher rate, ranging from $13$--$600 \, \mathrm{Gpc}^{-3} \mathrm{yr}^{-1}$ depending on assumptions about the BBH mass distribution. All together, our various rate estimates fall in the conservative range $2$--$600 \, \mathrm{Gpc}^{-3} \mathrm{yr}^{-1}$.<br />Comment: 15 pages, 3 figures, as accepted by ApJL (see also associated Supplement)
Details
Database :
arXiv
Journal :
ApJL, 833, 1, 2016; for supplement see ApJS, 227, 14, 2016, arXiv:1606.03939
Publication Type :
Report
Accession number :
edsarx.1602.03842
Document Type :
Working Paper
Full Text :
https://doi.org/10.3847/2041-8205/833/1/L1