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Title: Open Data from the Third Observing Run of LIGO, Virgo, KAGRA, and GEO
Abstract The global network of gravitational-wave observatories now includes five detectors, namely LIGO Hanford, LIGO Livingston, Virgo, KAGRA, and GEO 600. These detectors collected data during their third observing run, O3, composed of three phases: O3a starting in 2019 April and lasting six months, O3b starting in 2019 November and lasting five months, and O3GK starting in 2020 April and lasting two weeks. In this paper we describe these data and various other science products that can be freely accessed through the Gravitational Wave Open Science Center at https://gwosc.org . The main data set, consisting of the gravitational-wave strain time series that contains the astrophysical signals, is released together with supporting data useful for their analysis and documentation, tutorials, as well as analysis software packages.  more » « less
Award ID(s):
2110594 2110360 2207758 2110509 1806990 1912594
NSF-PAR ID:
10439480
Author(s) / Creator(s):
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Date Published:
Journal Name:
The Astrophysical Journal Supplement Series
Volume:
267
Issue:
2
ISSN:
0067-0049
Page Range / eLocation ID:
29
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. null (Ed.)
    ABSTRACT Joint multimessenger observations with gravitational waves and electromagnetic (EM) data offer new insights into the astrophysical studies of compact objects. The third Advanced LIGO and Advanced Virgo observing run began on 2019 April 1; during the 11 months of observation, there have been 14 compact binary systems candidates for which at least one component is potentially a neutron star. Although intensive follow-up campaigns involving tens of ground and space-based observatories searched for counterparts, no EM counterpart has been detected. Following on a previous study of the first six months of the campaign, we present in this paper the next five months of the campaign from 2019 October to 2020 March. We highlight two neutron star–black hole candidates (S191205ah and S200105ae), two binary neutron star candidates (S191213g and S200213t), and a binary merger with a possible neutron star and a ‘MassGap’ component, S200115j. Assuming that the gravitational-wave (GW) candidates are of astrophysical origin and their location was covered by optical telescopes, we derive possible constraints on the matter ejected during the events based on the non-detection of counterparts. We find that the follow-up observations during the second half of the third observing run did not meet the necessary sensitivity to constrain the source properties of the potential GW candidate. Consequently, we suggest that different strategies have to be used to allow a better usage of the available telescope time. We examine different choices for follow-up surveys to optimize sky localization coverage versus observational depth to understand the likelihood of counterpart detection. 
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  2. null (Ed.)
    Noise due to scattered light has been a frequent disturbance in the advanced LIGO gravitational wave detectors, hindering the detection of gravitational waves. The non stationary scatter noise caused by low frequency motion can be recognized as arches in the time-frequency plane of the gravitational wave channel. In this paper, we characterize the scattering noise for LIGO and Virgo's third observing run O3 from April, 2019 to March, 2020. We find at least two different populations of scattering noise and we investigate the multiple origins of one of them as well as its mitigation. We find that relative motion between two specific surfaces is strongly correlated with the presence of scattered light and we implement a technique to reduce this motion. We also present an algorithm using a witness channel to identify the times this noise can be present in the detector. 
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  3. Abstract

    The Gravity Spy project aims to uncover the origins of glitches, transient bursts of noise that hamper analysis of gravitational-wave data. By using both the work of citizen-science volunteers and machine learning algorithms, the Gravity Spy project enables reliable classification of glitches. Citizen science and machine learning are intrinsically coupled within the Gravity Spy framework, with machine learning classifications providing a rapid first-pass classification of the dataset and enabling tiered volunteer training, and volunteer-based classifications verifying the machine classifications, bolstering the machine learning training set and identifying new morphological classes of glitches. These classifications are now routinely used in studies characterizing the performance of the LIGO gravitational-wave detectors. Providing the volunteers with a training framework that teaches them to classify a wide range of glitches, as well as additional tools to aid their investigations of interesting glitches, empowers them to make discoveries of new classes of glitches. This demonstrates that, when giving suitable support, volunteers can go beyond simple classification tasks to identify new features in data at a level comparable to domain experts. The Gravity Spy project is now providing volunteers with more complicated data that includes auxiliary monitors of the detector to identify the root cause of glitches.

     
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  4. Doglioni, C. ; Kim, D. ; Stewart, G.A. ; Silvestris, L. ; Jackson, P. ; Kamleh, W. (Ed.)
    The DESGW group seeks to identify electromagnetic counterparts of gravitational wave events seen by the LIGO-VIRGO network, such as those expected from binary neutron star mergers or neutron star-black hole mergers. DESGW was active throughout the first two LIGO observing seasons, following up several binary black hole mergers and the first binary neutron star merger, GW170817. This work describes the modifications to the observing strategy generation and image processing pipeline between the second (ending in August 2017) and third (beginning in April 2019) LIGO observing seasons. The modifications include a more robust observing strategy generator, further parallelization of the image reduction software and difference imaging processing pipeline, data transfer streamlining, and a web page listing identified counterpart candidates that updates in real time. Taken together, the additional parallelization steps enable the identification of potential electromagnetic counterparts within fully calibrated search images in less than one hour, compared to the 3-5 hours it would typically take during the first two seasons. These performance improvements are critical to the entire EM follow-up community, as rapid identification (or rejection) of candidates enables detailed and rapid spectroscopic follow-up by multiple instruments, leading to more information about the environment immediately following such gravitational wave events. 
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  5. Abstract

    Dark matter exists in our Universe, but its nature remains mysterious. The remarkable sensitivity of the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) may be able to solve this mystery. A good dark matter candidate is the ultralight dark photon. Because of its interaction with ordinary matter, it induces displacements on LIGO mirrors that can lead to an observable signal. In a study that bridges gravitational wave science and particle physics, we perform a direct dark matter search using data from LIGO’s first (O1) data run, as opposed to an indirect search for dark matter via its production of gravitational waves. We demonstrate an achieved sensitivity on squared coupling as$$\sim\! 4\times 1{0}^{-45}$$~4×1045, in a$$U{(1)}_{{\rm{B}}}$$U(1)Bdark photon dark matter mass band around$${m}_{{\rm{A}}} \sim 4\,\times 1{0}^{-13}$$mA~4×1013eV. Substantially improved search sensitivity is expected during the coming years of continued data taking by LIGO and other gravitational wave detectors in a growing global network.

     
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