Binary black hole population properties inferred from the first and second observing runs of advanced LIGO and advanced Virgo

Abbott, B. P. et al. (2019) Binary black hole population properties inferred from the first and second observing runs of advanced LIGO and advanced Virgo. Astrophysical Journal, 882(2), L24. (doi: 10.3847/2041-8213/ab3800)

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Abstract

We present results on the mass, spin, and redshift distributions with phenomenological population models using the 10 binary black hole (BBH) mergers detected in the first and second observing runs completed by Advanced LIGO and Advanced Virgo. We constrain properties of the BBH mass spectrum using models with a range of parameterizations of the BBH mass and spin distributions. We find that the mass distribution of the more massive BH in such binaries is well approximated by models with no more than 1% of BHs more massive than 45 ${M}_{\odot }$ and a power-law index of α = ${1.3}_{-1.7}^{+1.4}$ (90% credibility). We also show that BBHs are unlikely to be composed of BHs with large spins aligned to the orbital angular momentum. Modeling the evolution of the BBH merger rate with redshift, we show that it is flat or increasing with redshift with 93% probability. Marginalizing over uncertainties in the BBH population, we find robust estimates of the BBH merger rate density of R = ${53.2}_{-28.2}^{+55.8}$ Gpc−3 yr−1 (90% credibility). As the BBH catalog grows in future observing runs, we expect that uncertainties in the population model parameters will shrink, potentially providing insights into the formation of BHs via supernovae, binary interactions of massive stars, stellar cluster dynamics, and the formation history of BHs across cosmic time.

Item Type:Articles
Status:Published
Refereed:Yes
Glasgow Author(s) Enlighten ID:Grant, Mr Alastair and Spencer, Dr Andrew and Messenger, Dr Christopher and Masso Reid, Ms Mariela and Isa, Hafizah Noor Binti and Bell, Dr Angus and Williams, Dr Daniel and Pascucci, Daniela and Toland, Dr Karl and Hayes, Dr Fergus and Hammond, Professor Giles and Hild, Professor Stefan and Barr, Dr Bryan and Sorazu Lucio, Dr Borja and Keitel, David and Gabbard, Hunter Arthur and Steinlechner, Dr Jessica and Veitch, Dr John and Tornasi, Mr Zeno and Heng, Professor Ik Siong and Wright, Ms Jennifer and Tait, Dr Simon and Briggs, Mr Joseph and Graef, Dr Christian and Zhang, Mr Teng and Pearlstone, Mr Brynley and Hendry, Professor Martin and Scott, Dr Jamie and Rowan, Professor Sheila and Martin, Dr Iain and Robertson, Professor Norna and Chan, Mr Man Leong and Robie, Mr Raymond and Dupej, Mr Peter and Cumming, Dr Alan and Cunningham, Dr Liam and Barclay, Miss Sheena and Gray, Mr Calum and Woan, Professor Graham and Mangano, Miss Valentina and Datrier, Ms Laurence and Hough, Professor James and Huttner, Dr Sabina and Bayley, Mr Joseph and Strain, Professor Kenneth and Jones, Mr Russell and Haughian, Dr Karen and Pitkin, Dr Matthew and Murray, Dr Peter and Fletcher, Mr Mark
Authors: Abbott, B. P., Abbott, R., Abbott, T. D., Abraham, S., Acernese, F., Ackley, K., Adams, C., Adhikari, R. X., Adya, V. B., Affeldt, C., Agathos, M., Agatsuma, K., Aggarwal, N., Aguiar, O. D., Aiello, L., Ain, A., Ajith, P., Allen, G., Allocca, A., Aloy, M. A., Altin, P. A., Amato, A., Ananyeva, A., Anderson, S. B., Anderson, W. G., Angelova, S. V., Antier, S., Appert, S., Arai, K., Araya, M. C., Areeda, J. S., Arène, M., Arnaud, N., Arun, K. G., Ascenzi, S., Ashton, G., Aston, S. M., Astone, P., Aubin, F., Aufmuth, P., AultONeal, K., Austin, C., Avendano, V., Avila-Alvarez, A., Babak, S., Bacon, P., Badaracco, F., Bader, M. K. M., Bae, S., Baker, P. T., Baldaccini, F., Ballardin, G., Ballmer, S. W., Banagiri, S., Barayoga, J. C., Barclay, S. E., Barish, B. C., Barker, D., Barkett, K., Barnum, S., Barone, F., Barr, B., Barsotti, L., Barsuglia, M., Barta, D., Bartlett, J., Bartos, I., Bassiri, R., Basti, A., Bawaj, M., Bayley, J. 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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:Astrophysical Journal
Publisher:IOP Publishing
ISSN:0004-637X
ISSN (Online):1538-4357

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