Constraints from LIGO O3 data on gravitational-wave emission due to r-modes in the glitching pulsar PSR J0537–6910

Abbott, R. et al. (2021) Constraints from LIGO O3 data on gravitational-wave emission due to r-modes in the glitching pulsar PSR J0537–6910. Astrophysical Journal, 922(1), 71. (doi: 10.3847/1538-4357/ac0d52)

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Abstract

We present a search for continuous gravitational-wave emission due to r-modes in the pulsar PSR J0537–6910 using data from the LIGO–Virgo Collaboration observing run O3. PSR J0537–6910 is a young energetic X-ray pulsar and is the most frequent glitcher known. The inter-glitch braking index of the pulsar suggests that gravitational-wave emission due to r-mode oscillations may play an important role in the spin evolution of this pulsar. Theoretical models confirm this possibility and predict emission at a level that can be probed by ground-based detectors. In order to explore this scenario, we search for r-mode emission in the epochs between glitches by using a contemporaneous timing ephemeris obtained from NICER data. We do not detect any signals in the theoretically expected band of 86–97 Hz, and report upper limits on the amplitude of the gravitational waves. Our results improve on previous amplitude upper limits from r-modes in J0537-6910 by a factor of up to 3 and place stringent constraints on theoretical models for r-mode-driven spin-down in PSR J0537–6910, especially for higher frequencies at which our results reach below the spin-down limit defined by energy conservation.

Item Type:Articles
Keywords:Gravitational waves, pulsars, neutron stars.
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 Veitch, Dr John and Linley, Mr Jethro and Kinley-Hanlon, Maya Marie Antoinette and Heng, Professor Ik Siong and Dupej, Peter and Briggs, Mr Joseph and Hendry, Professor Martin and Rowan, Professor Sheila 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 Gabbard, Hunter Arthur and Tait, Dr Simon and Scott, Dr Jamie and Martin, Dr Iain and Robertson, Professor Norna and Mukherjee, Dr Arunava 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
Publisher:IOP Publishing
ISSN:0004-637X
ISSN (Online):1538-4357
Published Online:23 November 2021
Copyright Holders:Copyright © 2021 The American Astronomical Society
First Published:First published in Astrophysical Journal 922(1): 71
Publisher Policy:Reproduced in accordance with the publisher copyright policy
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310743Investigations in Gravitational Radiation: 1-year extensionSheila RowanScience and Technology Facilities Council (STFC)ST/V001736/1P&S - Physics & Astronomy