Search for gravitational waves associated with fast radio bursts detected by CHIME/FRB during the LIGO–Virgo observing run O3a

Abbott, R. et al. (2023) Search for gravitational waves associated with fast radio bursts detected by CHIME/FRB during the LIGO–Virgo observing run O3a. Astrophysical Journal, 955(2), 155. (doi: 10.3847/1538-4357/acd770)

Abstract

We search for gravitational-wave (GW) transients associated with fast radio bursts (FRBs) detected by the Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment Fast Radio Burst Project, during the first part of the third observing run of Advanced LIGO and Advanced Virgo (2019 April 1 15:00 UTC–2019 October 1 15:00 UTC). Triggers from 22 FRBs were analyzed with a search that targets both binary neutron star (BNS) and neutron star–black hole (NSBH) mergers. A targeted search for generic GW transients was conducted on 40 FRBs. We find no significant evidence for a GW association in either search. Given the large uncertainties in the distances of our FRB sample, we are unable to exclude the possibility of a GW association. Assessing the volumetric event rates of both FRB and binary mergers, an association is limited to 15% of the FRB population for BNS mergers or 1% for NSBH mergers. We report 90% confidence lower bounds on the distance to each FRB for a range of GW progenitor models and set upper limits on the energy emitted through GWs for a range of emission scenarios. We find values of order 1051–1057 erg for models with central GW frequencies in the range 70–3560 Hz. At the sensitivity of this search, we find these limits to be above the predicted GW emissions for the models considered. We also find no significant coincident detection of GWs with the repeater, FRB 20200120E, which is the closest known extragalactic FRB.

• Item Type: Articles
• Additional Information: This work was supported by MEXT, JSPS Leading-edge Research Infrastructure Program, JSPS Grant-in-Aid for Specially Promoted Research 26000005, JSPS Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas 2905 (JP17H06358, JP17H06361, and JP17H0636), JSPS Core-to-Core Program (A) Advanced Research Networks, JSPS Grant-in-Aid for Scientific Research (S) 17H06133 and 20H05639, JSPS Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A) 20A203 (JP20H05854), the joint research program of the Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo, National Research Foundation (NRF), Computing Infrastructure Project of KISTI-GSDC, Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI), and Ministry of Science and ICT (MSIT) in Korea, Academia Sinica (AS), AS Grid Center (ASGC) and the Ministry of Science and Technology (MoST) in Taiwan under grants including AS-CDA-105-M06, Advanced Technology Center (ATC) of NAOJ, and Mechanical Engineering Center of Kō Enerugī Kasokuki Kenkyū Kikō (KEK).
• 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 Williams, Dr Daniel and Toland, Dr Karl and Hayes, Dr Fergus and Hammond, Professor Giles and Barr, Dr Bryan and Oelker, Dr Eric and Veitch, Dr John and Heng, Professor Ik Siong and Tait, Dr Simon and Webster, Dr Stephen 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 Cumming, Dr Alan and Berry, Dr Christopher and Cunningham, Dr Liam and Gray, Dr Rachel and Eddolls, Mr Graeme and Woan, Professor Graham and Datrier, Ms Laurence and Hough, Professor James and Callaghan, Mr Jack and Bayley, Mr Joseph and Jones, Mr Russell and Haughian, Dr Karen and Murray, Dr Peter and Barton, Dr Mark
• Authors: Abbott, R., Abbott, T. D., Acernese, F., Ackley, K., Adams, C., Adhikari, N., 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., Albanesi, S., Allocca, A., Altin, P. A., Amato, A., Anand, C., Anand, S., Ananyeva, A., Anderson, S. B., Anderson, W. G., Ando, M., Andrade, T., Andres, N., Andrić, T., 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., Assiduo, M., Aston, S. M., Astone, P., Aubin, F., Austin, C., Babak, S., Badaracco, F., Bader, M. K. M., Badger, C., Bae, S., Bae, Y., Baer, A. M., Bagnasco, S., Bai, Y., Baiotti, L., Baird, J., Bajpai, R., Ball, M., Ballardin, G., Ballmer, S. W., Balsamo, A., Baltus, G., Banagiri, S., Bankar, D., Barayoga, J. 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P., Ueda, A., Uehara, T., Ueno, K., Ueshima, G., Unnikrishnan, C. S., Uraguchi, F., Urban, A. L., Ushiba, T., Utina, A., Vahlbruch, H., Vajente, G., Vajpeyi, A., Valdes, G., Valentini, M., Valsan, V., van Bakel, N., van Beuzekom, M., Brand, J. F. J. v. d., Broeck, C. V. D., Vander-Hyde, D. C., van der Schaaf, L., van Heijningen, J. V., Vanosky, J., Putten, M. H. P. M. v., van Remortel, N., Vardaro, M., Vargas, A. F., Varma, V., Vasúth, M., Vecchio, A., Vedovato, G., Veitch, J., Veitch, P. J., Venneberg, J., Venugopalan, G., Verkindt, D., Verma, P., Verma, Y., Veske, D., Vetrano, F., Viceré, A., Vidyant, S., Viets, A. D., Vijaykumar, A., Villa-Ortega, V., Vinet, J.-Y., Virtuoso, A., Vitale, S., Vo, T., Vocca, H., von Reis, E. R. G., von Wrangel, J. S. A., Vorvick, C., Vyatchanin, S. P., Wade, L. E., Wade, M., Wagner, K. J., Walet, R. C., Walker, M., Wallace, G. S., Wallace, L., Walsh, S., Wang, J., Wang, J. Z., Wang, W. H., Ward, R. L., Warner, J., Was, M., Washimi, T., Washington, N. Y., Watada, K., Watchi, J., Weaver, B., Webster, S. A., Weinert, M., Weinstein, A. J., Weiss, R., Weller, C. M., Wellmann, F., Wen, L., Weßels, P., Wette, K., Whelan, J. T., White, D. D., Whiting, B. F., Whittle, C., Wilken, D., Williams, D., Williams, M. J., Williamson, A. R., Willis, J. L., Willke, B., Wilson, D. J., Winkler, W., Wipf, C. C., Wlodarczyk, T., Woan, G., Woehler, J., Wofford, J. K., Wong, I. C. F., 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. 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• College/School: College of Science and Engineering > School of Engineering > Electronics and Nanoscale Engineering; 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: American Astronomical Society
• ISSN: 0004-637X
• ISSN (Online): 1538-4357
• Published Online: 28 September 2023
• Copyright Holders: Copyright © 2023 The Author(s)
• First Published: First published in Astrophysical Journal 955(2):155
• Publisher Policy: Reproduced under a Creative Commons license

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