Observation of Gravitational Waves from Two Neutron Star–Black Hole Coalescences

DOI Web Site Web Site 被引用文献23件 参考文献239件

抄録

<jats:title>Abstract</jats:title> <jats:p>We report the observation of gravitational waves from two compact binary coalescences in LIGO’s and Virgo’s third observing run with properties consistent with neutron star–black hole (NSBH) binaries. The two events are named GW200105_162426 and GW200115_042309, abbreviated as GW200105 and GW200115; the first was observed by LIGO Livingston and Virgo and the second by all three LIGO–Virgo detectors. The source of GW200105 has component masses <jats:inline-formula> <jats:tex-math> <?CDATA $8.{9}_{-1.5}^{+1.2}$?> </jats:tex-math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mn>8</mml:mn> <mml:mo>.</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mn>9</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:mo>.</mml:mo> <mml:mn>5</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>1.</mml:mn> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> <jats:inline-graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="apjlac082eieqn1.gif" xlink:type="simple" /> </jats:inline-formula> and <jats:inline-formula> <jats:tex-math> <?CDATA $1.{9}_{-0.2}^{+0.3}\,{M}_{\odot }$?> </jats:tex-math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mn>1.</mml:mn> <mml:msubsup> <mml:mn>9</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.</mml:mn> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.</mml:mn> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mspace width="0.25em" /> <mml:msub> <mml:mi>M</mml:mi> <mml:mo>⊙</mml:mo> </mml:msub> </mml:math> <jats:inline-graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="apjlac082eieqn2.gif" xlink:type="simple" /> </jats:inline-formula>, whereas the source of GW200115 has component masses <jats:inline-formula> <jats:tex-math> <?CDATA $5.{7}_{-2.1}^{+1.8}$?> </jats:tex-math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mn>5.</mml:mn> <mml:msubsup> <mml:mn>7</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mo>.</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>1.</mml:mn> <mml:mn>8</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> <jats:inline-graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="apjlac082eieqn3.gif" xlink:type="simple" /> </jats:inline-formula> and <jats:inline-formula> <jats:tex-math> <?CDATA $1.{5}_{-0.3}^{+0.7}\,{M}_{\odot }$?> </jats:tex-math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mn>1.</mml:mn> <mml:msubsup> <mml:mn>5</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.</mml:mn> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.</mml:mn> <mml:mn>7</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mspace width="0.25em" /> <mml:msub> <mml:mi>M</mml:mi> <mml:mo>⊙</mml:mo> </mml:msub> </mml:math> <jats:inline-graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="apjlac082eieqn4.gif" xlink:type="simple" /> </jats:inline-formula> (all measurements quoted at the 90% credible level). The probability that the secondary’s mass is below the maximal mass of a neutron star is 89%–96% and 87%–98%, respectively, for GW200105 and GW200115, with the ranges arising from different astrophysical assumptions. The source luminosity distances are <jats:inline-formula> <jats:tex-math> <?CDATA ${280}_{-110}^{+110}$?> </jats:tex-math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>280</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>110</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>110</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> <jats:inline-graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="apjlac082eieqn5.gif" xlink:type="simple" /> </jats:inline-formula> and <jats:inline-formula> <jats:tex-math> <?CDATA ${300}_{-100}^{+150}\,\mathrm{Mpc}$?> </jats:tex-math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>300</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>100</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>150</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mspace width="0.25em" /> <mml:mi>Mpc</mml:mi> </mml:math> <jats:inline-graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="apjlac082eieqn6.gif" xlink:type="simple" /> </jats:inline-formula>, respectively. The magnitude of the primary spin of GW200105 is less than 0.23 at the 90% credible level, and its orientation is unconstrained. For GW200115, the primary spin has a negative spin projection onto the orbital angular momentum at 88% probability. We are unable to constrain the spin or tidal deformation of the secondary component for either event. We infer an NSBH merger rate density of <jats:inline-formula> <jats:tex-math> <?CDATA ${45}_{-33}^{+75}\,{\mathrm{Gpc}}^{-3}\,{\mathrm{yr}}^{-1}$?> </jats:tex-math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>45</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>33</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>75</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mspace width="0.25em" /> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi>Gpc</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mspace width="0.25em" /> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi>yr</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> <jats:inline-graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="apjlac082eieqn7.gif" xlink:type="simple" /> </jats:inline-formula> when assuming that GW200105 and GW200115 are representative of the NSBH population or <jats:inline-formula> <jats:tex-math> <?CDATA ${130}_{-69}^{+112}\,{\mathrm{Gpc}}^{-3}\,{\mathrm{yr}}^{-1}$?> </jats:tex-math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>130</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>69</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>112</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mspace width="0.25em" /> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi>Gpc</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mspace width="0.25em" /> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi>yr</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> <jats:inline-graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="apjlac082eieqn8.gif" xlink:type="simple" /> </jats:inline-formula> under the assumption of a broader distribution of component masses.</jats:p>

収録刊行物

被引用文献 (23)*注記

もっと見る

参考文献 (239)*注記

もっと見る

関連プロジェクト

もっと見る

詳細情報 詳細情報について

問題の指摘

ページトップへ