Multimessenger search for sources of gravitational waves and high-energy neutrinos: Initial results for LIGO-Virgo and IceCube

M. G. Aartsen, M. Ackermann, J. Adams, J. A. Aguilar, M. Ahlers, M. Ahrens, D. Altmann, T. Anderson, C. Arguelles, T. C. Arlen, J. Auffenberg, X. Bai, S. W. Barwick, V. Baum, J. J. Beatty, J. Becker Tjus, K. H. Becker, S. Benzvi, P. Berghaus, D. BerleyE. Bernardini, A. Bernhard, D. Z. Besson, G. Binder, D. Bindig, M. Bissok, E. Blaufuss, J. Blumenthal, D. J. Boersma, C. Bohm, F. Bos, D. Bose, S. Böser, O. Botner, L. Brayeur, H. P. Bretz, A. M. Brown, J. Casey, M. Casier, D. Chirkin, A. Christov, B. Christy, K. Clark, L. Classen, F. Clevermann, S. Coenders, D. F. Cowen, A. H. Cruz Silva, M. Danninger, J. Daughhetee, J. C. Davis, M. Day, J. P.A.M. De André, C. De Clercq, S. De Ridder, P. Desiati, K. D. De Vries, M. De With, T. Deyoung, J. C. Díaz-Vélez, M. Dunkman, R. Eagan, B. Eberhardt, B. Eichmann, J. Eisch, S. Euler, P. A. Evenson, O. Fadiran, A. R. Fazely, A. Fedynitch, J. Feintzeig, J. Felde, T. Feusels, K. Filimonov, C. Finley, T. Fischer-Wasels, S. Flis, A. Franckowiak, K. Frantzen, T. Fuchs, T. K. Gaisser, J. Gallagher, L. Gerhardt, D. Gier, L. Gladstone, T. Glüsenkamp, A. Goldschmidt, G. Golup, J. G. Gonzalez, J. A. Goodman, D. Góra, D. T. Grandmont, D. Grant, P. Gretskov, J. C. Groh, A. Groß, C. Ha, C. Haack, A. Haj Ismail, P. Hallen, A. Hallgren, F. Halzen, K. Hanson, D. Hebecker, D. Heereman, D. Heinen, K. Helbing, R. Hellauer, D. Hellwig, S. Hickford, G. C. Hill, K. D. Hoffman, R. Hoffmann, A. Homeier, K. Hoshina, F. Huang, W. Huelsnitz, P. O. Hulth, K. Hultqvist, S. Hussain, A. Ishihara, E. Jacobi, J. Jacobsen, K. Jagielski, G. S. Japaridze, K. Jero, O. Jlelati, M. Jurkovic, B. Kaminsky, A. Kappes, T. Karg, A. Karle, M. Kauer, J. L. Kelley, A. Kheirandish, J. Kiryluk, J. Kläs, S. R. Klein, J. H. Köhne, G. Kohnen, H. Kolanoski, A. Koob, L. Köpke, C. Kopper, S. Kopper, D. J. Koskinen, M. Kowalski, A. Kriesten, K. Krings, G. Kroll, M. Kroll, J. Kunnen, N. Kurahashi, T. Kuwabara, M. Labare, D. T. Larsen, M. J. Larson, M. Lesiak-Bzdak, M. Leuermann, J. Leute, J. Lünemann, O. Macías, J. Madsen, G. Maggi, R. Maruyama, K. Mase, H. S. Matis, F. McNally, K. Meagher, M. Medici, A. Meli, T. Meures, S. Miarecki, E. Middell, E. Middlemas, N. Milke, J. Miller, L. Mohrmann, T. Montaruli, R. Morse, R. Nahnhauer, U. Naumann, H. Niederhausen, S. C. Nowicki, D. R. Nygren, A. Obertacke, S. Odrowski, A. Olivas, A. Omairat, A. O'Murchadha, T. Palczewski, L. Paul, O. Penek, J. A. Pepper, C. Pérez De Los Heros, C. Pfendner, D. Pieloth, E. Pinat, J. Posselt, P. B. Price, G. T. Przybylski, J. Pütz, M. Quinnan, L. Rädel, M. Rameez, K. Rawlins, P. Redl, I. Rees, R. Reimann, E. Resconi, W. Rhode, M. Richman, B. Riedel, S. Robertson, J. P. Rodrigues, M. Rongen, C. Rott, T. Ruhe, B. Ruzybayev, D. Ryckbosch, S. M. Saba, H. G. Sander, J. Sandroos, M. Santander, S. Sarkar, K. Schatto, F. Scheriau, T. Schmidt, M. Schmitz, S. Schoenen, S. Schöneberg, A. Schönwald, A. Schukraft, L. Schulte, O. Schulz, D. Seckel, Y. Sestayo, S. Seunarine, R. Shanidze, C. Sheremata, M. W.E. Smith, D. Soldin, G. M. Spiczak, C. Spiering, M. Stamatikos, T. Stanev, N. A. Stanisha, A. Stasik, T. Stezelberger, R. G. Stokstad, A. Stößl, E. A. Strahler, R. Ström, N. L. Strotjohann, G. W. Sullivan, H. Taavola, I. Taboada, A. Tamburro, A. Tepe, S. Ter-Antonyan, A. Terliuk, G. Tešić, S. Tilav, P. A. Toale, M. N. Tobin, D. Tosi, M. Tselengidou, E. Unger, M. Usner, S. Vallecorsa, N. Van Eijndhoven, J. Vandenbroucke, J. Van Santen, M. Vehring, M. Voge, M. Vraeghe, C. Walck, M. Wallraff, Ch Weaver, M. Wellons, C. Wendt, S. Westerhoff, B. J. Whelan, N. Whitehorn, C. Wichary, K. Wiebe, C. H. Wiebusch, D. R. Williams, H. Wissing, M. Wolf, T. R. Wood, K. Woschnagg, D. L. Xu, X. W. Xu, J. P. Yanez, G. Yodh, S. Yoshida, P. Zarzhitsky, J. Ziemann, S. Zierke, M. Zoll, J. Aasi, B. P. Abbott, R. Abbott, T. Abbott, M. R. Abernathy, F. Acernese, K. Ackley, C. Adams, T. Adams, P. Addesso, R. X. Adhikari, C. Affeldt, M. Agathos, N. Aggarwal, O. D. Aguiar, P. Ajith, A. Alemic, B. Allen, A. Allocca, D. Amariutei, M. Andersen, R. A. Anderson, S. B. Anderson, W. G. Anderson, K. Arai, M. C. Araya, C. Arceneaux, J. S. Areeda, S. Ast, S. M. Aston, P. Astone, P. Aufmuth, H. Augustus, C. Aulbert, B. E. Aylott, S. Babak, P. T. Baker, G. Ballardin, S. W. Ballmer, J. C. Barayoga, M. Barbet, B. C. Barish, D. Barker, F. Barone, B. Barr, L. Barsotti, M. Barsuglia, M. A. Barton, I. Bartos, R. Bassiri, A. Basti, J. C. Batch, J. Bauchrowitz, Th S. Bauer, C. Baune, V. Bavigadda, B. Behnke, M. Bejger, M. G. Beker, C. Belczynski, A. S. Bell, C. Bell, G. Bergmann, D. Bersanetti, A. Bertolini, J. Betzwieser, I. A. Bilenko, G. Billingsley, J. Birch, S. Biscans, M. Bitossi, C. Biwer, M. A. Bizouard, E. Black, J. K. Blackburn, L. Blackburn, D. Blair, S. Bloemen, O. Bock, T. P. Bodiya, M. Boer, G. Bogaert, C. Bogan, P. Bojtos, C. Bond, F. Bondu, L. Bonelli, R. Bonnand, R. Bork, M. Born, V. Boschi, Sukanta Bose, L. Bosi, C. Bradaschia, P. R. Brady, V. B. Braginsky, M. Branchesi, J. E. Brau, T. Briant, D. O. Bridges, A. Brillet, M. Brinkmann, V. Brisson, A. F. Brooks, D. A. Brown, D. D. Brown, F. Brückner, S. Buchman, A. Buikema, T. Bulik, H. J. Bulten, A. Buonanno, R. Burman, D. Buskulic, C. Buy, L. Cadonati, G. Cagnoli, J. Calderón Bustillo, E. Calloni, J. B. Camp, P. Campsie, K. C. Cannon, B. Canuel, J. Cao, C. D. Capano, F. Carbognani, L. Carbone, S. Caride, G. Castaldi, S. Caudill, M. Cavaglià, F. Cavalier, R. Cavalieri, C. Celerier, G. Cella, C. Cepeda, E. Cesarini, R. Chakraborty, T. Chalermsongsak, S. J. Chamberlin, S. Chao, P. Charlton, E. Chassande-Mottin, X. Chen, Y. Chen, A. Chincarini, A. Chiummo, H. S. Cho, M. Cho, J. H. Chow, N. Christensen, Q. Chu, S. S.Y. Chua, S. Chung, G. Ciani, F. Clara, D. E. Clark, J. A. Clark, J. H. Clayton, F. Cleva, E. Coccia, P. F. Cohadon, A. Colla, C. Collette, M. Colombini, L. Cominsky, M. Constancio, A. Conte, D. Cook, T. R. Corbitt, N. Cornish, A. Corsi, C. A. Costa, M. W. Coughlin, J. P. Coulon, S. Countryman, P. Couvares, D. M. Coward, M. J. Cowart, D. C. Coyne, R. Coyne, K. Craig, J. D.E. Creighton, R. P. Croce, S. G. Crowder, A. Cumming, L. Cunningham, E. Cuoco, C. Cutler, K. Dahl, T. Dal Canton, M. Damjanic, S. L. Danilishin, S. D'Antonio, K. Danzmann, V. Dattilo, H. Daveloza, M. Davier, G. S. Davies, E. J. Daw, R. Day, T. Dayanga, D. Debra, G. Debreczeni, J. Degallaix, S. Deléglise, W. Del Pozzo, T. Denker, T. Dent, H. Dereli, V. Dergachev, R. De Rosa, R. T. Derosa, R. Desalvo, S. Dhurandhar, M. Díaz, J. Dickson, L. Di Fiore, A. Di Lieto, I. Di Palma, A. Di Virgilio, V. Dolique, E. Dominguez, F. Donovan, K. L. Dooley, S. Doravari, R. Douglas, T. P. Downes, M. Drago, R. W.P. Drever, J. C. Driggers, Z. Du, M. Ducrot, S. Dwyer, T. Eberle, T. Edo, M. Edwards, A. Effler, H. B. Eggenstein, P. Ehrens, J. Eichholz, S. S. Eikenberry, G. Endroczi, R. Essick, T. Etzel, M. Evans, T. Evans, M. Factourovich, V. Fafone, S. Fairhurst, X. Fan, Q. Fang, S. Farinon, B. Farr, W. M. Farr, M. Favata, D. Fazi, H. Fehrmann, M. M. Fejer, D. Feldbaum, F. Feroz, I. Ferrante, E. C. Ferreira, F. Ferrini, F. Fidecaro, L. S. Finn, I. Fiori, R. P. Fisher, R. Flaminio, J. D. Fournier, S. Franco, S. Frasca, F. Frasconi, M. Frede, Z. Frei, A. Freise, R. Frey, T. T. Fricke, P. Fritschel, V. V. Frolov, P. Fulda, M. Fyffe, J. R. Gair, L. Gammaitoni, S. Gaonkar, F. Garufi, N. Gehrels, G. Gemme, B. Gendre, E. Genin, A. Gennai, S. Ghosh, J. A. Giaime, K. D. Giardina, A. Giazotto, J. Gleason, E. Goetz, R. Goetz, L. Gondan, G. González, N. Gordon, M. L. Gorodetsky, S. Gossan, S. Goßler, R. Gouaty, C. Gräf, P. B. Graff, M. Granata, A. Grant, S. Gras, C. Gray, R. J.S. Greenhalgh, A. M. Gretarsson, P. Groot, H. Grote, K. Grover, S. Grunewald, G. M. Guidi, C. J. Guido, K. Gushwa, E. K. Gustafson, R. Gustafson, J. Ha, E. D. Hall, W. Hamilton, D. Hammer, G. Hammond, M. Hanke, J. Hanks, C. Hanna, M. D. Hannam, J. Hanson, J. Harms, G. M. Harry, I. W. Harry, E. D. Harstad, M. Hart, M. T. Hartman, C. J. Haster, K. Haughian, A. Heidmann, M. Heintze, H. Heitmann, P. Hello, G. Hemming, M. Hendry, I. S. Heng, A. W. Heptonstall, M. Heurs, M. Hewitson, S. Hild, D. Hoak, K. A. Hodge, D. Hofman, K. Holt, P. Hopkins, T. Horrom, D. Hoske, D. J. Hosken, J. Hough, E. J. Howell, Y. Hu, E. Huerta, B. Hughey, S. Husa, S. H. Huttner, M. Huynh, T. Huynh-Dinh, A. Idrisy, D. R. Ingram, R. Inta, G. Islas, T. Isogai, A. Ivanov, B. R. Iyer, K. Izumi, M. Jacobson, H. Jang, P. Jaranowski, Y. Ji, F. Jiménez-Forteza, W. W. Johnson, D. I. Jones, R. Jones, R. J.G. Jonker, L. Ju, K. Haris, P. Kalmus, V. Kalogera, S. Kandhasamy, G. Kang, J. B. Kanner, J. Karlen, M. Kasprzack, E. Katsavounidis, W. Katzman, H. Kaufer, S. Kaufer, T. Kaur, K. Kawabe, F. Kawazoe, F. Kéfélian, G. M. Keiser, D. Keitel, D. B. Kelley, W. Kells, D. G. Keppel, A. Khalaidovski, F. Y. Khalili, E. A. Khazanov, C. Kim, K. Kim, N. G. Kim, N. Kim, S. Kim, Y. M. Kim, E. J. King, P. J. King, D. L. Kinzel, J. S. Kissel, S. Klimenko, J. Kline, S. Koehlenbeck, K. Kokeyama, V. Kondrashov, S. Koranda, W. Z. Korth, I. Kowalska, D. B. Kozak, V. Kringel, A. Królak, G. Kuehn, A. Kumar, D. Nanda Kumar, P. Kumar, R. Kumar, L. Kuo, A. Kutynia, P. K. Lam, M. Landry, B. Lantz, S. Larson, P. D. Lasky, A. Lazzarini, C. Lazzaro, P. Leaci, S. Leavey, E. O. Lebigot, C. H. Lee, H. K. Lee, H. M. Lee, J. Lee, P. J. Lee, M. Leonardi, J. R. Leong, A. Le Roux, N. Leroy, N. Letendre, Y. Levin, B. Levine, J. Lewis, T. G.F. Li, K. Libbrecht, A. Libson, A. C. Lin, T. B. Littenberg, N. A. Lockerbie, V. Lockett, D. Lodhia, K. Loew, J. Logue, A. L. Lombardi, E. Lopez, M. Lorenzini, V. Loriette, M. Lormand, G. Losurdo, J. Lough, M. J. Lubinski, H. Lück, A. P. Lundgren, Y. Ma, E. P. Macdonald, T. Macdonald, B. Machenschalk, M. Macinnis, D. M. Macleod, F. Magaña-Sandoval, R. Magee, M. Mageswaran, C. Maglione, K. Mailand, E. Majorana, I. Maksimovic, V. Malvezzi, N. Man, G. M. Manca, I. Mandel, V. Mandic, V. Mangano, N. M. Mangini, G. Mansell, M. Mantovani, F. Marchesoni, F. Marion, S. Márka, Z. Márka, A. Markosyan, E. Maros, J. Marque, F. Martelli, I. W. Martin, R. M. Martin, L. Martinelli, D. Martynov, J. N. Marx, K. Mason, A. Masserot, T. J. Massinger, F. Matichard, L. Matone, N. Mavalvala, G. May, N. Mazumder, G. Mazzolo, R. McCarthy, D. E. McClelland, S. C. McGuire, G. McIntyre, J. McIver, K. McLin, D. Meacher, G. D. Meadors, M. Mehmet, J. Meidam, M. Meinders, A. Melatos, G. Mendell, R. A. Mercer, S. Meshkov, C. Messenger, M. S. Meyer, P. M. Meyers, F. Mezzani, H. Miao, C. Michel, E. E. Mikhailov, L. Milano, Y. Minenkov, C. M.F. Mingarelli, C. Mishra, S. Mitra, V. P. Mitrofanov, G. Mitselmakher, R. Mittleman, B. Moe, A. Moggi, M. Mohan, S. R.P. Mohapatra, D. Moraru, G. Moreno, N. Morgado, S. R. Morriss, K. Mossavi, B. Mours, C. M. Mow-Lowry, C. L. Mueller, G. Mueller, S. Mukherjee, A. Mullavey, J. Munch, D. Murphy, P. G. Murray, A. Mytidis, M. F. Nagy, I. Nardecchia, L. Naticchioni, R. K. Nayak, V. Necula, G. Nelemans, I. Neri, M. Neri, G. Newton, T. Nguyen, A. B. Nielsen, S. Nissanke, A. H. Nitz, F. Nocera, D. Nolting, M. E.N. Normandin, L. K. Nuttall, E. Ochsner, J. O'Dell, E. Oelker, J. J. Oh, S. H. Oh, F. Ohme, S. Omar, P. Oppermann, R. Oram, B. O'Reilly, W. Ortega, R. O'Shaughnessy, C. Osthelder, D. J. Ottaway, R. S. Ottens, H. Overmier, B. J. Owen, C. Padilla, A. Pai, O. Palashov, C. Palomba, H. Pan, Y. Pan, C. Pankow, F. Paoletti, M. A. Papa, H. Paris, A. Pasqualetti, R. Passaquieti, D. Passuello, M. Pedraza, A. Pele, S. Penn, A. Perreca, M. Phelps, M. Pichot, M. Pickenpack, F. Piergiovanni, V. Pierro, L. Pinard, I. M. Pinto, M. Pitkin, J. Poeld, R. Poggiani, A. Poteomkin, J. Powell, J. Prasad, V. Predoi, S. Premachandra, T. Prestegard, L. R. Price, M. Prijatelj, S. Privitera, G. A. Prodi, L. Prokhorov, O. Puncken, M. Punturo, P. Puppo, M. Pürrer, J. Qin, V. Quetschke, E. Quintero, R. Quitzow-James, F. J. Raab, D. S. Rabeling, I. Rácz, H. Radkins, P. Raffai, S. Raja, G. Rajalakshmi, M. Rakhmanov, C. Ramet, K. Ramirez, P. Rapagnani, V. Raymond, M. Razzano, V. Re, S. Recchia, C. M. Reed, T. Regimbau, S. Reid, D. H. Reitze, O. Reula, E. Rhoades, F. Ricci, R. Riesen, K. Riles, N. A. Robertson, F. Robinet, A. Rocchi, S. B. Roddy, L. Rolland, J. G. Rollins, R. Romano, G. Romanov, J. H. Romie, D. Rosińska, S. Rowan, A. Rüdiger, P. Ruggi, K. Ryan, F. Salemi, L. Sammut, V. Sandberg, J. R. Sanders, S. Sankar, V. Sannibale, I. Santiago-Prieto, E. Saracco, B. Sassolas, B. S. Sathyaprakash, P. R. Saulson, R. Savage, J. Scheuer, R. Schilling, M. Schilman, P. Schmidt, R. Schnabel, R. M.S. Schofield, E. Schreiber, D. Schuette, B. F. Schutz, J. Scott, S. M. Scott, D. Sellers, A. S. Sengupta, D. Sentenac, V. Sequino, A. Sergeev, D. A. Shaddock, S. Shah, M. S. Shahriar, M. Shaltev, Z. Shao, B. Shapiro, P. Shawhan, D. H. Shoemaker, T. L. Sidery, K. Siellez, X. Siemens, D. Sigg, D. Simakov, A. Singer, L. Singer, R. Singh, A. M. Sintes, B. J.J. Slagmolen, J. Slutsky, J. R. Smith, M. R. Smith, R. J.E. Smith, N. D. Smith-Lefebvre, E. J. Son, B. Sorazu, T. Souradeep, A. Staley, J. Stebbins, M. Steinke, J. Steinlechner, S. Steinlechner, B. C. Stephens, S. Steplewski, S. Stevenson, R. Stone, D. Stops, K. A. Strain, N. Straniero, S. Strigin, R. Sturani, A. L. Stuver, T. Z. Summerscales, S. Susmithan, P. J. Sutton, B. Swinkels, M. Tacca, D. Talukder, D. B. Tanner, J. Tao, S. P. Tarabrin, R. Taylor, G. Tellez, M. P. Thirugnanasambandam, M. Thomas, P. Thomas, K. A. Thorne, K. S. Thorne, E. Thrane, V. Tiwari, K. V. Tokmakov, C. Tomlinson, M. Tonelli, C. V. Torres, C. I. Torrie, F. Travasso, G. Traylor, M. Tse, D. Tshilumba, H. Tuennermann, D. Ugolini, C. S. Unnikrishnan, A. L. Urban, S. A. Usman, H. Vahlbruch, G. Vajente, G. Valdes, M. Vallisneri, M. Van Beuzekom, J. F.J. Van Den Brand, C. Van Den Broeck, M. V. Van Der Sluys, J. Van Heijningen, A. A. Van Veggel, S. Vass, M. Vasúth, R. Vaulin, A. Vecchio, G. Vedovato, J. Veitch, P. J. Veitch, K. Venkateswara, D. Verkindt, F. Vetrano, A. Viceré, R. Vincent-Finley, J. Y. Vinet, S. Vitale, T. Vo, H. Vocca, C. Vorvick, W. D. Vousden, S. P. Vyachanin, A. R. Wade, L. Wade, M. Wade, M. Walker, L. Wallace, S. Walsh, M. Wang, X. Wang, R. L. Ward, M. Was, B. Weaver, L. W. Wei, M. Weinert, A. J. Weinstein, R. Weiss, T. Welborn, L. Wen, P. Wessels, M. West, T. Westphal, K. Wette, J. T. Whelan, D. J. White, B. F. Whiting, K. Wiesner, C. Wilkinson, K. Williams, L. Williams, R. Williams, T. D. Williams, A. R. Williamson, J. L. Willis, B. Willke, M. Wimmer, W. Winkler, C. C. Wipf, A. G. Wiseman, H. Wittel, G. Woan, N. Wolovick, J. Worden, Y. Wu, J. Yablon, I. Yakushin, W. Yam, H. Yamamoto, C. C. Yancey, H. Yang, M. Yvert, A. Zadrozny, M. Zanolin, J. P. Zendri, Fan Zhang, L. Zhang, C. Zhao, H. Zhu, X. J. Zhu, M. E. Zucker, S. Zuraw, J. Zweizig

Research output: Contribution to journalArticle

24 Scopus citations

Abstract

We report the results of a multimessenger search for coincident signals from the LIGO and Virgo gravitational-wave observatories and the partially completed IceCube high-energy neutrino detector, including periods of joint operation between 2007-2010. These include parts of the 2005-2007 run and the 2009-2010 run for LIGO-Virgo, and IceCube's observation periods with 22, 59 and 79 strings. We find no significant coincident events, and use the search results to derive upper limits on the rate of joint sources for a range of source emission parameters. For the optimistic assumption of gravitational-wave emission energy of 10-2M c2 at ∼150Hz with ∼60ms duration, and high-energy neutrino emission of 1051erg comparable to the isotropic gamma-ray energy of gamma-ray bursts, we limit the source rate below 1.6×10-2Mpc-3yr-1. We also examine how combining information from gravitational waves and neutrinos will aid discovery in the advanced gravitational-wave detector era.

Original languageEnglish
Article number102002
JournalPhysical Review D - Particles, Fields, Gravitation and Cosmology
Volume90
Issue number10
DOIs
Publication statusPublished - 17 Nov 2014

    Fingerprint

Cite this