Abbott, R. et al. (2021) Diving below the spin-down limit: constraints on gravitational waves from the energetic young pulsar PSR J0537-6910. Astrophysical Journal Letters, 913(2), L27. (doi: 10.3847/2041-8213/abffcd)
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Text
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Abstract
We present a search for quasi-monochromatic gravitational-wave signals from the young, energetic X-ray pulsar PSR J0537−6910 using data from the second and third observing runs of LIGO and Virgo. The search is enabled by a contemporaneous timing ephemeris obtained using Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) data. The NICER ephemeris has also been extended through 2020 October and includes three new glitches. PSR J0537−6910 has the largest spin-down luminosity of any pulsar and exhibits fRequent and strong glitches. Analyses of its long-term and interglitch braking indices provide intriguing evidence that its spin-down energy budget may include gravitational-wave emission from a time-varying mass quadrupole moment. Its 62 Hz rotation frequency also puts its possible gravitational-wave emission in the most sensitive band of the LIGO/Virgo detectors. Motivated by these considerations, we search for gravitational-wave emission at both once and twice the rotation frequency from PSR J0537−6910. We find no signal, however, and report upper limits. Assuming a rigidly rotating triaxial star, our constraints reach below the gravitational-wave spin-down limit for this star for the first time by more than a factor of 2 and limit gravitational waves from the l = m = 2 mode to account for less than 14% of the spin-down energy budget. The fiducial equatorial ellipticity is constrained to less than about 3 ×10−5, which is the third best constraint for any young pulsar.
| Item Type: | Articles |
|---|---|
| Keywords: | Gravitational waves. |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes |
| Glasgow Author(s) Enlighten ID: | Grant, Mr Alastair and Spencer, Dr Andrew and Masso Reid, Ms Mariela and Williams, Dr Daniel and Toland, Dr Karl and Hayes, Dr Fergus and Hammond, Professor Giles and Barr, Dr Bryan and Sorazu Lucio, Dr Borja and Cummings, Ms Rebecca and Gabbard, Hunter Arthur and Veitch, Dr John and Linley, Mr Jethro and Kinley-Hanlon, Maya Marie Antoinette and Heng, Professor Ik Siong and Dupej, Peter and Tait, Dr Simon and Briggs, Mr Joseph and Hendry, Professor Martin and Scott, Dr Jamie and Rowan, Professor Sheila and Martin, Dr Iain and Garcia Nunez, Dr Carlos and Robertson, Professor Norna and Mukherjee, Dr Arunava and Cumming, Dr Alan and Gray, Dr Rachel and Woan, Professor Graham and Datrier, Ms Laurence and Hough, Professor James and Huttner, Dr Sabina and Callaghan, Mr Jack and Bayley, Mr Joseph and Strain, Professor Kenneth and Jones, Mr Russell and Eddolls, Graeme and Williams, Michael and Haughian, Dr Karen and De Lillo, Nicola and Murray, Dr Peter and Barton, Dr Mark |
| 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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J., Winkler, W., Wipf, C. C., Wlodarczyk, T., Woan, G., Woehler, J., Wofford, J. K., Wong, I. C. F., Wrangel, J., Wu, C., Wu, D. S., Wu, H., Wu, S., Wysocki, D. M., Xiao, L., Xu, W.-R., Yamada, T., Yamamoto, H., Yamamoto, K., Yamamoto, K., Yamamoto, T., Yamashita, K., Yamazaki, R., Yang, F. W., Yang, L., Yang, Y., Yang, Y., Yang, Z., Yap, M. J., Yeeles, D. W., Yelikar, A. B., Ying, M., Yokogawa, K., Yokoyama, J., Yokozawa, T., Yoon, A., Yoshioka, T., Yu, H., Yu, H., Yuzurihara, H., Zadrożny, A., Zanolin, M., Zeidler, S., Zelenova, T., Zendri, J.-P., Zevin, M., Zhan, M., Zhang, H., Zhang, J., Zhang, L., Zhang, R., Zhang, T., Zhao, C., Zhao, G., Zhao, Y., Zhao, Y., Zhou, Z., Zhu, X. J., Zhu, Z.-H., Zucker, M. E., Zweizig, J., Antonopoulou, D., Arzoumanian, Z., Enoto, T., Espinoza, C. M., and Guillot, S. |
| Subjects: | Q Science > QB Astronomy Q Science > QC Physics |
| College/School: | College of Science and Engineering College of Science and Engineering > School of Physics and Astronomy College of Science and Engineering > School of Engineering > Electronics and Nanoscale Engineering |
| Research Centre: | College of Science and Engineering > School of Physics and Astronomy > Institute for Gravitational Research |
| Research Group: | Institute for Gravitational Research |
| Journal Name: | Astrophysical Journal Letters |
| ISSN: | 2041-8205 |
| ISSN (Online): | 2041-8213 |
| Copyright Holders: | Copyright © 2021 IOP Publishing |
| First Published: | First published in Astrophysical Journal Letters 913(2): L27 |
| Publisher Policy: | Reproduced in accordance with the copyright policy of the publisher |
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