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Title: Open data from the first and second observing runs of Advanced LIGO and Advanced Virgo
Advanced LIGO and Advanced Virgo are monitoring the sky and collecting gravitational-wave strain data with sufficient sensitivity to detect signals routinely. In this paper we describe the data recorded by these instruments during their first and second observing runs. The main data products are gravitational-wave strain time series sampled at 16384 Hz. The datasets that include this strain measurement can be freely accessed through the Gravitational Wave Open Science Center at http://gw-openscience.org, together with data-quality information essential for the analysis of LIGO and Virgo data, documentation, tutorials, and supporting software.  more » « less
Award ID(s):
1912594
PAR ID:
10284653
Author(s) / Creator(s):
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Date Published:
Journal Name:
SoftwareX
Volume:
13
ISSN:
2352-7110
Page Range / eLocation ID:
100658
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. Abstract We present our current best estimate of the plausible observing scenarios for the Advanced LIGO, Advanced Virgo and KAGRA gravitational-wave detectors over the next several years, with the intention of providing information to facilitate planning for multi-messenger astronomy with gravitational waves. We estimate the sensitivity of the network to transient gravitational-wave signals for the third (O3), fourth (O4) and fifth observing (O5) runs, including the planned upgrades of the Advanced LIGO and Advanced Virgo detectors. We study the capability of the network to determine the sky location of the source for gravitational-wave signals from the inspiral of binary systems of compact objects, that is binary neutron star, neutron star–black hole, and binary black hole systems. The ability to localize the sources is given as a sky-area probability, luminosity distance, and comoving volume. The median sky localization area (90% credible region) is expected to be a few hundreds of square degrees for all types of binary systems during O3 with the Advanced LIGO and Virgo (HLV) network. The median sky localization area will improve to a few tens of square degrees during O4 with the Advanced LIGO, Virgo, and KAGRA (HLVK) network. During O3, the median localization volume (90% credible region) is expected to be on the order of $$10^{5}, 10^{6}, 10^{7}\mathrm {\ Mpc}^3$$ 10 5 , 10 6 , 10 7 Mpc 3 for binary neutron star, neutron star–black hole, and binary black hole systems, respectively. The localization volume in O4 is expected to be about a factor two smaller than in O3. We predict a detection count of $$1^{+12}_{-1}$$ 1 - 1 + 12 ( $$10^{+52}_{-10}$$ 10 - 10 + 52 ) for binary neutron star mergers, of $$0^{+19}_{-0}$$ 0 - 0 + 19 ( $$1^{+91}_{-1}$$ 1 - 1 + 91 ) for neutron star–black hole mergers, and $$17^{+22}_{-11}$$ 17 - 11 + 22 ( $$79^{+89}_{-44}$$ 79 - 44 + 89 ) for binary black hole mergers in a one-calendar-year observing run of the HLV network during O3 (HLVK network during O4). We evaluate sensitivity and localization expectations for unmodeled signal searches, including the search for intermediate mass black hole binary mergers. 
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  2. Abstract

    The LIGO Scientific Collaboration and the Virgo Collaboration have cataloged eleven confidently detected gravitational-wave events during the first two observing runs of the advanced detector era. All eleven events were consistent with being from well-modeled mergers between compact stellar-mass objects: black holes or neutron stars. The data around the time of each of these events have been made publicly available through the gravitational-wave open science center. The entirety of the gravitational-wave strain data from the first and second observing runs have also now been made publicly available. There is considerable interest among the broad scientific community in understanding the data and methods used in the analyses. In this paper, we provide an overview of the detector noise properties and the data analysis techniques used to detect gravitational-wave signals and infer the source properties. We describe some of the checks that are performed to validate the analyses and results from the observations of gravitational-wave events. We also address concerns that have been raised about various properties of LIGO–Virgo detector noise and the correctness of our analyses as applied to the resulting data.

     
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  3. Abstract

    This paper presents a parameter estimation analysis of the seven binary black hole mergers—GW170104, GW170608, GW170729, GW170809, GW170814, GW170818, and GW170823—detected during the second observing run of the Advanced LIGO and Virgo observatories using the gravitational-wave open data. We describe the methodology for parameter estimation of compact binaries using gravitational-wave data, and we present the posterior distributions of the inferred astrophysical parameters. We release our samples of the posterior probability density function with tutorials on using and replicating our results presented in this paper.

     
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  4. Abstract We search for gravitational-wave signals associated with gamma-ray bursts (GRBs) detected by the Fermi and Swift satellites during the second half of the third observing run of Advanced LIGO and Advanced Virgo (2019 November 1 15:00 UTC–2020 March 27 17:00 UTC). We conduct two independent searches: a generic gravitational-wave transients search to analyze 86 GRBs and an analysis to target binary mergers with at least one neutron star as short GRB progenitors for 17 events. We find no significant evidence for gravitational-wave signals associated with any of these GRBs. A weighted binomial test of the combined results finds no evidence for subthreshold gravitational-wave signals associated with this GRB ensemble either. We use several source types and signal morphologies during the searches, resulting in lower bounds on the estimated distance to each GRB. Finally, we constrain the population of low-luminosity short GRBs using results from the first to the third observing runs of Advanced LIGO and Advanced Virgo. The resulting population is in accordance with the local binary neutron star merger rate. 
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  5. ABSTRACT

    Magnetar vibrational modes are theorized to be associated with energetic X-ray flares. Regular searches for gravitational waves from these modes have been performed by Advanced LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) and Advanced Virgo, with no detections so far. Presently, search results are given in upper limits on the root sum square of the integrated gravitational-wave strain. However, the increased sensitivity of current detectors and the promise of future detectors invite the consideration of more astrophysically motivated methods. We present a framework for augmenting gravitational-wave searches to measure or place direct limits on magnetar astrophysical properties in various search scenarios using a set of phenomenological and analytical models.

     
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