Observation of gravitational waves from two neutron star–black hole coalescences

Abbott, R. et al. (2021) Observation of gravitational waves from two neutron star–black hole coalescences. Astrophysical Journal Letters, 915(1), L5. (doi: 10.3847/2041-8213/ac082e)

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Abstract

We report the observation of gravitational waves from two compact binary coalescences in LIGO's and Virgo's third observing run with properties consistent with neutron star--black hole (NSBH) binaries. The two events are named GW200105_162426 and GW200115_042309, abbreviated as GW200105 and GW200115; the first was observed by LIGO Livingston and Virgo, and the second by all three LIGO-Virgo detectors. The source of GW200105 has component masses 8.9^{+1.2}_{-1.5}\,M_\odot and 1.9^{+0.3}_{-0.2}\,M_\odot, whereas the source of GW200115 has component masses 5.7^{+1.8}_{-2.1}\,M_\odot and 1.5^{+0.7}_{-0.3}\,M_\odot (all measurements quoted at the 90% credible level). The probability that the secondary's mass is below the maximal mass of a neutron star is 89%-96% and 87%-98%, respectively, for GW200105 and GW200115, with the ranges arising from different astrophysical assumptions. The source luminosity distances are 280^{+110}_{-110} Mpc and 300^{+150}_{-100} Mpc, respectively. The magnitude of the primary spin of GW200105 is less than 0.23 at the 90% credible level, and its orientation is unconstrained. For GW200115, the primary spin has a negative spin projection onto the orbital angular momentum at 88% probability. We are unable to constrain spin or tidal deformation of the secondary component for either event. We infer a NSBH merger rate density of 45^{+75}_{-33}\,\mathrm{Gpc}^{-3} \mathrm{yr}^{-1} when assuming GW200105 and GW200115 are representative of the NSBH population, or 130^{+112}_{-69}\,\mathrm{Gpc}^{-3} \mathrm{yr}^{-1} under the assumption of a broader distribution of component masses.

Item Type:Articles (Other)
Status:Published
Refereed:Yes
Glasgow Author(s) Enlighten ID:Grant, Mr Alastair and Spencer, Mr Andrew and Masso Reid, Ms Mariela and Williams, Mr Daniel and Barr, Dr Bryan and Sorazu Lucio, Dr Borja and Briggs, Joseph and Veitch, Dr John and Linley, Mr Jethro and Kinley-Hanlon, Maya Marie Antoinette and Heng, Professor Ik Siong and Dupej, Peter and Hendry, Professor Martin and Rowan, Professor Sheila and Berry, Dr Christopher and Gray, Ms Rachel and Datrier, Ms Laurence and Hough, Professor James and Huttner, Dr Sabina and De Lillo, Nicola and Barton, Dr Mark and Messenger, Dr Christopher and Toland, Mr Karl and Hayes, Mr Fergus and Hammond, Professor Giles and Cummings, Ms Rebecca and Tait, Mr Simon and Scott, Dr Jamie and Martin, Dr Iain and Robertson, Professor Norna and Mukherjee, Dr Arunava and Gabbard, Mr Hunter and Cumming, Dr Alan and Williams, Mr Michael and Woan, Professor Graham and Callaghan, Mr Jack and Bayley, Mr Joseph and Strain, Professor Kenneth and Jones, Mr Russell and Eddolls, Graeme and Haughian, Dr Karen and McGhee, Graeme and Murray, Dr Peter
Authors: Abbott, R., Abbott, T. D., Abraham, S., Acernese, F., Ackley, K., Adams, A., Adams, C., Adhikari, R. X., Adya, V. B., Affeldt, C., Agarwal, D., Agathos, M., Agatsuma, K., Aggarwal, N., Aguiar, O. D., Aiello, L., Ain, A., Ajith, P., Akutsu, T., Aleman, K. M., Allen, G., Allocca, A., Altin, P. A., Amato, A., Anand, S., Ananyeva, A., Anderson, S. B., Anderson, W. G., Ando, M., Angelova, S. V., Ansoldi, S., Antelis, J. M., Antier, S., Appert, S., Arai, K., Arai, K., Arai, Y., Araki, S., Araya, A., Araya, M. C., Areeda, J. S., Arène, M., Aritomi, N., Arnaud, N., Aronson, S. M., Arun, K. G., Asada, H., Asali, Y., Ashton, G., Aso, Y., Aston, S. M., Astone, P., Aubin, F., Aufmuth, P., AultONeal, K., Austin, C., Babak, S., Badaracco, F., Bader, M. K. M., Bae, S., Bae, Y., Baer, A. M., Bagnasco, S., Bai, Y., Baiotti, L., Baird, J., Bajpai, R., Ball, M., Ballardin, G., Ballmer, S. W., Bals, M., Balsamo, A., Baltus, G., Banagiri, S., Bankar, D., Bankar, R. S., Barayoga, J. 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Subjects:Q Science > QB Astronomy
Q Science > QC Physics
College/School:College of Science and Engineering > School of Physics and Astronomy
Research Group:Institute for Gravitational Research
Journal Name:Astrophysical Journal Letters
Publisher:American Astronomical Society
ISSN:2041-8205
ISSN (Online):2041-8213
Published Online:29 June 2021
Copyright Holders:Copyright © 2021 The Authors
First Published:First published in Astrophysical Journal Letters 915(1): L5
Publisher Policy:Reproduced under a Creative Commons License
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310743Investigations in Gravitational Radiation: 1-year extensionSheila RowanScience and Technology Facilities Council (STFC)ST/V001736/1P&S - Physics & Astronomy
309290Advanced LIGO Operations SupportKenneth StrainScience and Technology Facilities Council (STFC)ST/V001019/1P&S - Physics & Astronomy