Abbott, R. et al. (2022) Model-based cross-correlation search for gravitational waves from the low-mass X-Ray binary Scorpius X-1 in LIGO O3 data. Astrophysical Journal Letters, 941(2), L30. (doi: 10.3847/2041-8213/aca1b0)
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Text
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Abstract
We present the results of a model-based search for continuous gravitational waves from the low-mass X-ray binary Scorpius X-1 using LIGO detector data from the third observing run of Advanced LIGO and Advanced Virgo. This is a semicoherent search which uses details of the signal model to coherently combine data separated by less than a specified coherence time, which can be adjusted to balance sensitivity with computing cost. The search covered a range of gravitational-wave frequencies from 25Hz to 1600Hz, as well as ranges in orbital speed, frequency and phase determined from observational constraints. No significant detection candidates were found, and upper limits were set as a function of frequency. The most stringent limits, between 100Hz and 200Hz, correspond to an amplitude h0 of about 1e-25 when marginalized isotropically over the unknown inclination angle of the neutron star's rotation axis, or less than 4e-26 assuming the optimal orientation. The sensitivity of this search is now probing amplitudes predicted by models of torque balance equilibrium. For the usual conservative model assuming accretion at the surface of the neutron star, our isotropically-marginalized upper limits are close to the predicted amplitude from about 70Hz to 100Hz; the limits assuming the neutron star spin is aligned with the most likely orbital angular momentum are below the conservative torque balance predictions from 40Hz to 200Hz. Assuming a broader range of accretion models, our direct limits on gravitational-wave amplitude delve into the relevant parameter space over a wide range of frequencies, to 500Hz or more.
| Item Type: | Articles |
|---|---|
| Keywords: | Gravitational waves, gravitational wave astronomy, low-mass x-ray binary stars, neutron stars. |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes |
| Glasgow Author(s) Enlighten ID: | Spencer, Mr Andrew and Messenger, Dr Christopher and Masso Reid, Ms Mariela and Bell, Dr Angus and Williams, Dr Daniel and Hayes, Dr Fergus and Hammond, Professor Giles and Barr, Dr Bryan and Cummings, Ms Rebecca and Oelker, Dr Eric and Smith, Ms Leigh and Steinlechner, Dr Jessica and Veitch, Dr John and Kinley-Hanlon, Maya Marie Antoinette and Alfaidi, Reem Atallah E and Heng, Professor Ik Siong and Wright, Mr Michael and Tait, Dr Simon and Stachurski, Mr Federico and Briggs, Mr Joseph and Irwin, Miss Jessica and Webster, Dr Stephen and Hendry, Professor Martin and Scott, Dr Jamie and Rowan, Professor Sheila and Chapman-Bird, Christian and Martin, Dr Iain and Robertson, Professor Norna and Lacaille, Mr Gregoire and Gabbard, Mr Hunter and Cumming, Dr Alan and Gray, Dr Rachel and Woan, Professor Graham and Steinlechner, Dr Sebastian and Datrier, Ms Laurence and Hough, Professor James and Hyland, Johnny and Huttner, Dr Sabina and Graham, Ms Victoria and McGinn, Mr Jordan 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 McGhee, Graeme and Murray, Dr Peter and Johnston, Ross and Barton, Dr Mark |
| Authors: | Abbott, R., Abe, H., Acernese, F., Ackley, K., Adhicary, S., Adhikari, N., Adhikari, R. X., Adkins, V. K., Adya, V. B., Affeldt, C., Agarwal, D., Agathos, M., Aguiar, O. D., Aiello, L., Ain, A., Ajith, P., Akutsu, T., Albanesi, S., Alfaidi, R. A., Alléné, C., Allocca, A., Altin, P. A., Amato, A., Anand, S., Ananyeva, A., Anderson, S. B., Anderson, W. G., Ando, M., Andrade, T., Andres, N., Andrés-Carcasona, M., Andrić, T., Ansoldi, S., Antelis, J. M., Antier, S., Apostolatos, T., Appavuravther, E. Z., Appert, S., Apple, S. K., Arai, K., Araya, A., Araya, M. C., Areeda, J. S., Arène, M., Aritomi, N., Arnaud, N., Arogeti, M., Aronson, S. M., Asada, H., Ashton, G., Aso, Y., Assiduo, M., Assis de Souza Melo, S., Aston, S. M., Astone, P., Aubin, F., AultONeal, K., Babak, S., Badaracco, F., Badger, C., Bae, S., Bae, Y., Bagnasco, S., Bai, Y., Baier, J. G., Baird, J., Bajpai, R., Baka, T., Ball, M., Ballardin, G., Ballmer, S. W., Baltus, G., Banagiri, S., Banerjee, B., Bankar, D., Barayoga, J. C., Barish, B. C., Barker, D., Barneo, P., Barone, F., Barr, B., Barsotti, L., Barsuglia, M., Barta, D., Bartlett, J., Barton, M. A., Bartos, I., Basak, S., Bassiri, R., Basti, A., Bawaj, M., Bayley, J. C., Bazzan, M., Bécsy, B., Bedakihale, V. M., Beirnaert, F., Bejger, M., Belahcene, I., Bell, A. S., Benedetto, V., Beniwal, D., Benoit, W., Bentley, J. D., BenYaala, M., Bera, S., Berbel, M., Bergamin, F., Berger, B. K., Bernuzzi, S., Beroiz, M., Bersanetti, D., Bertolini, A., Betzwieser, J., Beveridge, D., Bhandare, R., Bhandari, A. V., Bhardwaj, U., Bhatt, R., Bhattacharjee, D., Bhaumik, S., Bianchi, A., Bilenko, I. A., Bilicki, M., Billingsley, G., Bini, S., Birnholtz, O., Biscans, S., Bischi, M., Biscoveanu, S., Bisht, A., Biswas, B., Bitossi, M., Bizouard, M.-A., Blackburn, J. K., Blair, C. D., Blair, D. G., Blair, R. M., Bobba, F., Bode, N., Boër, M., Bogaert, G., Boldrini, M., Bolingbroke, G. N., Bonavena, L. D., Bondarescu, R., Bondu, F., Bonilla, E., Bonnand, R., Booker, P., Bork, R., Boschi, V., Bose, N., Bose, S., Bossilkov, V., Boudart, V., Bouffanais, Y., Bozzi, A., Bradaschia, C., Brady, P. R., Bramley, A., Branch, A., Branchesi, M., Brau, J. E., Breschi, M., Briant, T., Briggs, J. H., Brillet, A., Brinkmann, M., Brockill, P., Brooks, A. F., Brooks, J., Brown, D. D., Brunett, S., Bruno, G., Bruntz, R., Bryant, J., Bucci, F., Buchanan, J., Bulik, T., Bulten, H. J., Buonanno, A., Burtnyk, K., Buscicchio, R., Buskulic, D., Buy, C., Byer, R. L., Cabourn Davies, G. S., Cabras, G., Cabrita, R., Cadonati, L., Cagnoli, G., Cahillane, C., Calderón Bustillo, J., Callaghan, J. D., Callister, T. A., Calloni, E., Camp, J. B., Canepa, M., Caneva, G., Cannavacciuolo, M., Cannon, K. C., Cao, H., Cao, Z., Capistran, L. A., Capocasa, E., Capote, E., Carapella, G., Carbognani, F., Carlassara, M., Carlin, J. B., Carpinelli, M., Carrillo, G., Carter, J. J., Carullo, G., Casanueva Diaz, J., Casentini, C., Castaldi, G., Caudill, S., Cavaglià, M., Cavalier, F., Cavalieri, R., Cella, G., Cerdá-Durán, P., Cesarini, E., Chaibi, W., Chakalis, W., Chalathadka Subrahmanya, S., Champion, E., Chan, C.-H., Chan, C., Chan, C. L., Chan, K., Chan, M., Chandra, K., Chang, I. P., Chang, W., Chanial, P., Chao, S., Chapman-Bird, C., Charlton, P., Chassande-Mottin, E., Chatterjee, C., Chatterjee, D., Chatterjee, D., Chaturvedi, M., Chaty, S., Chen, C., Chen, D., Chen, H. Y., Chen, J., Chen, K., Chen, X., Chen, Y.-B., Chen, Y.-R., Chen, Y., Cheng, H., Chessa, P., Cheung, H. Y., Chia, H. Y., Chiadini, F., Chiang, C.-Y., Chiarini, G., Chierici, R., Chincarini, A., Chiofalo, M. L., Chiummo, A., Choudhary, R. K., Choudhary, S., Christensen, N., Chu, Q., Chu, Y.-K., Chua, S. S. Y., Chung, K. W., Ciani, G., Ciecielag, P., Cieślar, M., Cifaldi, M., Ciobanu, A. A., Ciolfi, R., Clara, F., Clark, J. A., Clarke, T. 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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 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 |
| Publisher: | American Astronomical Society |
| ISSN: | 2041-8205 |
| ISSN (Online): | 2041-8213 |
| Published Online: | 16 December 2022 |
| Copyright Holders: | Copyright © 2022 The Authors |
| First Published: | First published in Astrophysical Journal Letters 941(2): L30 |
| Publisher Policy: | Reproduced under a Creative Commons License |
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