GW150914: implications for the stochastic gravitational-wave background from binary black holes

Abbott, B. P. et al. (2016) GW150914: implications for the stochastic gravitational-wave background from binary black holes. Physical Review Letters, 116(13), 131102. (doi: 10.1103/PhysRevLett.116.131102) (PMID:27081965)

Abstract

The LIGO detection of the gravitational wave transient GW150914, from the inspiral and merger of two black holes with masses ≳30M⊙, suggests a population of binary black holes with relatively high mass. This observation implies that the stochastic gravitational-wave background from binary black holes, created from the incoherent superposition of all the merging binaries in the Universe, could be higher than previously expected. Using the properties of GW150914, we estimate the energy density of such a background from binary black holes. In the most sensitive part of the Advanced LIGO and Advanced Virgo band for stochastic backgrounds (near 25 Hz), we predict ΩGW(f=25  Hz)=1.1+2.7−0.9×10−9 with 90% confidence. This prediction is robustly demonstrated for a variety of formation scenarios with different parameters. The differences between models are small compared to the statistical uncertainty arising from the currently poorly constrained local coalescence rate. We conclude that this background is potentially measurable by the Advanced LIGO and Advanced Virgo detectors operating at their projected final sensitivity.

• Item Type: Articles
• Status: Published
• Refereed: Yes
• Glasgow Author(s) Enlighten ID: Grant, Mr Alastair and Pascucci, Daniela and Messenger, Dr Christopher and Bell, Dr Angus and Hammond, Professor Giles and Hild, Professor Stefan and Barr, Dr Bryan and Sorazu Lucio, Dr Borja and Leavey, Mr Sean and Steinlechner, Dr Jessica and Veitch, Dr John and Hennig, Ms Margot and Heng, Professor Ik Siong and Wright, Ms Jennifer and van Veggel, Dr Marielle and Houston, Mr Ewan and Newton, Dr Gavin and Graef, Dr Christian and Pearlstone, Mr Brynley and Hendry, Professor Martin and Douglas, Miss Rebecca and Scott, Dr Jamie and Danilishin, Dr Stefan and Rowan, Professor Sheila and Robertson, Professor Norna and Chan, Mr Man Leong and Robie, Mr Raymond and Cumming, Dr Alan and Gordon, Mr Neil and Berry, Dr Christopher and Hennig, Mr Jan-Simon and Cunningham, Dr Liam and Barclay, Miss Sheena and Powell, Miss Jade and Woan, Professor Graham and Steinlechner, Dr Sebastian and Mangano, Miss Valentina and Hough, Professor James and Lee, Kyung Ha and Huttner, Dr Sabina and Strain, Professor Kenneth and Jones, Mr Russell and Haughian, Dr Karen and Pitkin, Dr Matthew and Murray, Dr Peter
• Authors: 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. 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• College/School: College of Science and Engineering > School of Physics and Astronomy
• Research Centre: College of Science and Engineering > School of Physics and Astronomy > Institute for Gravitational Research
• Journal Name: Physical Review Letters
• Publisher: American Physical Society
• ISSN: 0031-9007
• Copyright Holders: Copyright © 2016 American Physical Society
• First Published: First published in Physical Review Letters 116(13): 131192
• Publisher Policy: Reproduced in accordance with the publisher copyright policy