Abstract
We present the results of a semicoherent search for continuous gravitational waves from the low-mass X-ray binary Scorpius X-1, using data from the first Advanced LIGO observing run. The search method uses details of the modeled, parametrized continuous signal to combine coherently data separated by less than a specified coherence time, which can be adjusted to trade off sensitivity against computational cost. A search was conducted over the frequency range 25-2000 Hz, spanning the current observationally constrained range of binary orbital parameters. No significant detection candidates were found, and frequency-dependent upper limits were set using a combination of sensitivity estimates and simulated signal injections. The most stringent upper limit was set at 175 Hz, with comparable limits set across the most sensitive frequency range from 100 to 200 Hz. At this frequency, the 95% upper limit on the signal amplitude h0 is 2.3 × 10-25 marginalized over the unknown inclination angle of the neutron star's spin, and 8.0 × 10-26 assuming the best orientation (which results in circularly polarized gravitational waves). These limits are a factor of 3-4 stronger than those set by other analyses of the same data, and a factor of ∼ 7 stronger than the best upper limits set using data from Initial LIGO science runs. In the vicinity of 100 Hz, the limits are a factor of between 1.2 and 3.5 above the predictions of the torque balance model, depending on the inclination angle; if the most likely inclination angle of 44° is assumed, they are within a factor of 1.7.
| Original language | English |
|---|---|
| Article number | 47 |
| Journal | Astrophysical Journal |
| Volume | 847 |
| Issue number | 1 |
| DOIs | |
| State | Published - 20 Sep 2017 |
| Externally published | Yes |
Funding
| Funders | Funder number |
|---|---|
| Not added | ST/I006285/1, ST/N000064/1, ST/K005014/2, ST/K005014/1, ST/M004090/2 |
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Keywords
- X-rays: binaries
- accretion, accretion disks
- gravitational waves
- stars: neutron
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Dive into the research topics of 'Upper Limits on Gravitational Waves from Scorpius X-1 from a Model-based Cross-correlation Search in Advanced LIGO Data'. Together they form a unique fingerprint.Cite this
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In: Astrophysical Journal, Vol. 847, No. 1, 47, 20.09.2017.
Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
TY - JOUR
T1 - Upper Limits on Gravitational Waves from Scorpius X-1 from a Model-based Cross-correlation Search in Advanced LIGO Data
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AU - Oberling, J.
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AU - Oelker, E.
AU - Ogin, G. H.
AU - Oh, J. J.
AU - Oh, S. H.
AU - Ohme, F.
AU - Oliver, M.
AU - Oppermann, P.
AU - Oram, Richard J.
AU - O'Reilly, B.
AU - Ormiston, R.
AU - Ortega, L. F.
AU - O'Shaughnessy, R.
AU - Ottaway, D. J.
AU - Overmier, H.
AU - Owen, B. J.
AU - Pace, A. E.
AU - Page, J.
AU - Page, M. A.
AU - Pai, A.
AU - Pai, S. A.
AU - Palamos, J. R.
AU - Palashov, O.
AU - Palomba, C.
AU - Pal-Singh, A.
AU - Pan, H.
AU - Pang, B.
AU - Pang, P. T.H.
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AU - Pannarale, F.
AU - Pant, B. C.
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AU - Paoli, A.
AU - Papa, M. A.
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AU - Pekowsky, L.
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AU - Penn, S.
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AU - Pinard, L.
AU - Pinto, I. M.
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AU - Reyes, S. D.
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AU - Sachdev, S.
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AU - Sanders, J. R.
AU - Sassolas, B.
AU - Sathyaprakash, B. S.
AU - Saulson, P. R.
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AU - Sawadsky, A.
AU - Schale, P.
AU - Scheuer, J.
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AU - Schnabel, R.
AU - Schofield, R. M.S.
AU - Schönbeck, A.
AU - Schönbeck, A.
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AU - Schulte, B. W.
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AU - Sengupta, A. S.
AU - Sentenac, D.
AU - Sequino, V.
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AU - Shah, A. A.
AU - Shahriar, M. S.
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AU - Shapiro, B.
AU - Shawhan, P.
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AU - Shoemaker, D. H.
AU - Shoemaker, D. M.
AU - Siellez, K.
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AU - Sonnenberg, J. A.
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AU - Steinlechner, J.
AU - Steinlechner, S.
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AU - Strain, K. A.
AU - Stratta, G.
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AU - Sunil, S.
AU - Sutton, P. J.
AU - Swinkels, B. L.
AU - Szczepańczyk, M. J.
AU - Tacca, M.
AU - Talukder, D.
AU - Tanner, D. B.
AU - Tápai, M.
AU - Taracchini, A.
AU - Taylor, J. A.
AU - Taylor, R.
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AU - Thomas, E. G.
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AU - Thomas, P.
AU - Thorne, K. A.
AU - Thorne, K. S.
AU - Thrane, E.
AU - Tiwari, S.
AU - Tiwari, V.
AU - Tokmakov, K. V.
AU - Toland, K.
AU - Tonelli, M.
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AU - Töyrä, D.
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AU - Trozzo, L.
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AU - Ueno, K.
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AU - Vahi, K.
AU - Vahlbruch, H.
AU - Vajente, G.
AU - Valdes, G.
AU - Vallisneri, M.
AU - Bakel, N. Van
AU - Beuzekom, M. Van
AU - Van Den Brand, J. F.J.
AU - Van Den Broeck, C.
AU - Vander-Hyde, D. C.
AU - Schaaf, L. Van Der
AU - Heijningen, J. V.Van
AU - Veggel, A. A.Van
AU - Vardaro, M.
AU - Varma, V.
AU - Vass, S.
AU - Vasúth, M.
AU - Vecchio, A.
AU - Vedovato, G.
AU - Veitch, J.
AU - Veitch, P. J.
AU - Venkateswara, K.
AU - Venugopalan, G.
AU - Verkindt, D.
AU - Vetrano, F.
AU - Viceré, A.
AU - Viets, A. D.
AU - Vinciguerra, S.
AU - Vine, D. J.
AU - Vinet, J. Y.
AU - Vitale, S.
AU - Vo, T.
AU - Vocca, H.
AU - Vorvick, C.
AU - Voss, D. V.
AU - Vousden, W. D.
AU - Vyatchanin, S. P.
AU - Wade, A. R.
AU - Wade, L. E.
AU - Wade, M.
AU - Walet, R.
AU - Walker, M.
AU - Wallace, L.
AU - Walsh, S.
AU - Wang, G.
AU - Wang, H.
AU - Wang, J. Z.
AU - Wang, M.
AU - Wang, Y. F.
AU - Wang, Y.
AU - Ward, R. L.
AU - Warner, J.
AU - Was, M.
AU - Watchi, J.
AU - Weaver, B.
AU - Wei, L. W.
AU - Weinert, M.
AU - Weinstein, A. J.
AU - Weiss, R.
AU - Wen, L.
AU - Wessel, E. K.
AU - Wessels, P.
AU - Westphal, T.
AU - Wette, K.
AU - Whelan, J. T.
AU - Whiting, B. F.
AU - Whittle, C.
AU - Williams, D.
AU - Williams, R. D.
AU - Williamson, A. R.
AU - Willis, J. L.
AU - Willke, B.
AU - Wimmer, M. H.
AU - Winkler, W.
AU - Wipf, C. C.
AU - Wittel, H.
AU - Woan, G.
AU - Woehler, J.
AU - Wofford, J.
AU - Wong, K. W.K.
AU - Worden, J.
AU - Wright, J. L.
AU - Wu, D. S.
AU - Wu, G.
AU - Yam, W.
AU - Yamamoto, H.
AU - Yancey, C. C.
AU - Yap, M. J.
AU - Yu, Hang
AU - Yu, Haocun
AU - Yvert, M.
AU - Zanolin, M.
AU - Zelenova, T.
AU - Zendri, J. P.
AU - Zevin, M.
AU - Zhang, L.
AU - Zhang, M.
AU - Zhang, T.
AU - Zhang, Y. H.
AU - Zhao, C.
AU - Zhou, M.
AU - Zhou, Z.
AU - Zhu, X. J.
AU - Zucker, M. E.
AU - Zweizig, J.
AU - Steeghs, D.
AU - Wang, L.
N1 - Publisher Copyright: © 2017. The American Astronomical Society. All rights reserved.
PY - 2017/9/20
Y1 - 2017/9/20
N2 - We present the results of a semicoherent search for continuous gravitational waves from the low-mass X-ray binary Scorpius X-1, using data from the first Advanced LIGO observing run. The search method uses details of the modeled, parametrized continuous signal to combine coherently data separated by less than a specified coherence time, which can be adjusted to trade off sensitivity against computational cost. A search was conducted over the frequency range 25-2000 Hz, spanning the current observationally constrained range of binary orbital parameters. No significant detection candidates were found, and frequency-dependent upper limits were set using a combination of sensitivity estimates and simulated signal injections. The most stringent upper limit was set at 175 Hz, with comparable limits set across the most sensitive frequency range from 100 to 200 Hz. At this frequency, the 95% upper limit on the signal amplitude h0 is 2.3 × 10-25 marginalized over the unknown inclination angle of the neutron star's spin, and 8.0 × 10-26 assuming the best orientation (which results in circularly polarized gravitational waves). These limits are a factor of 3-4 stronger than those set by other analyses of the same data, and a factor of ∼ 7 stronger than the best upper limits set using data from Initial LIGO science runs. In the vicinity of 100 Hz, the limits are a factor of between 1.2 and 3.5 above the predictions of the torque balance model, depending on the inclination angle; if the most likely inclination angle of 44° is assumed, they are within a factor of 1.7.
AB - We present the results of a semicoherent search for continuous gravitational waves from the low-mass X-ray binary Scorpius X-1, using data from the first Advanced LIGO observing run. The search method uses details of the modeled, parametrized continuous signal to combine coherently data separated by less than a specified coherence time, which can be adjusted to trade off sensitivity against computational cost. A search was conducted over the frequency range 25-2000 Hz, spanning the current observationally constrained range of binary orbital parameters. No significant detection candidates were found, and frequency-dependent upper limits were set using a combination of sensitivity estimates and simulated signal injections. The most stringent upper limit was set at 175 Hz, with comparable limits set across the most sensitive frequency range from 100 to 200 Hz. At this frequency, the 95% upper limit on the signal amplitude h0 is 2.3 × 10-25 marginalized over the unknown inclination angle of the neutron star's spin, and 8.0 × 10-26 assuming the best orientation (which results in circularly polarized gravitational waves). These limits are a factor of 3-4 stronger than those set by other analyses of the same data, and a factor of ∼ 7 stronger than the best upper limits set using data from Initial LIGO science runs. In the vicinity of 100 Hz, the limits are a factor of between 1.2 and 3.5 above the predictions of the torque balance model, depending on the inclination angle; if the most likely inclination angle of 44° is assumed, they are within a factor of 1.7.
KW - X-rays: binaries
KW - accretion, accretion disks
KW - gravitational waves
KW - stars: neutron
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85030168433&partnerID=8YFLogxK
U2 - 10.3847/1538-4357/aa86f0
DO - 10.3847/1538-4357/aa86f0
M3 - ???researchoutput.researchoutputtypes.contributiontojournal.article???
AN - SCOPUS:85030168433
SN - 0004-637X
VL - 847
JO - Astrophysical Journal
JF - Astrophysical Journal
IS - 1
M1 - 47
ER -