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Search for intermediate-mass black hole binaries in the third observing run of Advanced LIGO and Advanced Virgo

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  • معلومة اضافية
    • Contributors:
      Institut Lumière Matière Villeurbanne (ILM); Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL); Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP); Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)); Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité); Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (IJCLab); Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Astrophysique Relativiste Théories Expériences Métrologie Instrumentation Signaux (ARTEMIS); Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur; Université Côte d'Azur (UniCA)-Université Côte d'Azur (UniCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (FOTON); Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes); Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Laboratoire Kastler Brossel (LKB Collège de France ); Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS); École normale supérieure - Paris (ENS-PSL); Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL); Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Laboratoire des deux Infinis de Toulouse (L2IT); Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3); Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon (IP2I Lyon); Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Laboratoire des matériaux avancés (LMA); Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC); Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Joseph Louis LAGRANGE (LAGRANGE); Université Paris-Est Marne-la-Vallée (UPEM); Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris); Université Paris Sciences et Lettres (PSL); Institut des Hautes Études Scientifiques (IHES); IHES; Observatoire de la Côte d'Azur (OCA); Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); LIGO Scientific; VIRGO; KAGRA
    • بيانات النشر:
      HAL CCSD
    • الموضوع:
      2022
    • Collection:
      HAL-CEA (Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives)
    • نبذة مختصرة :
      International audience ; Intermediate-mass black holes (IMBHs) span the approximate mass range 100−105 M⊙, between black holes (BHs) that formed by stellar collapse and the supermassive BHs at the centers of galaxies. Mergers of IMBH binaries are the most energetic gravitational-wave sources accessible by the terrestrial detector network. Searches of the first two observing runs of Advanced LIGO and Advanced Virgo did not yield any significant IMBH binary signals. In the third observing run (O3), the increased network sensitivity enabled the detection of GW190521, a signal consistent with a binary merger of mass ∼150 M⊙ providing direct evidence of IMBH formation. Here, we report on a dedicated search of O3 data for further IMBH binary mergers, combining both modeled (matched filter) and model-independent search methods. We find some marginal candidates, but none are sufficiently significant to indicate detection of further IMBH mergers. We quantify the sensitivity of the individual search methods and of the combined search using a suite of IMBH binary signals obtained via numerical relativity, including the effects of spins misaligned with the binary orbital axis, and present the resulting upper limits on astrophysical merger rates. Our most stringent limit is for equal mass and aligned spin BH binary of total mass 200 M⊙ and effective aligned spin 0.8 at 0.056 Gpc−3 yr−1 (90% confidence), a factor of 3.5 more constraining than previous LIGO-Virgo limits. We also update the estimated rate of mergers similar to GW190521 to 0.08 Gpc−3 yr−1.Key words: gravitational waves / stars: black holes / black hole physicsCorresponding author: W. Del Pozzo, e-mail: walter.delpozzo@unipi.it† Deceased, August 2020.
    • Relation:
      info:eu-repo/semantics/altIdentifier/arxiv/2105.15120; hal-03644661; https://hal.science/hal-03644661; https://hal.science/hal-03644661/document; https://hal.science/hal-03644661/file/268605.pdf; ARXIV: 2105.15120; INSPIRE: 1866180
    • الرقم المعرف:
      10.1051/0004-6361/202141452
    • Rights:
      info:eu-repo/semantics/OpenAccess
    • الرقم المعرف:
      edsbas.B8AA96C6