skip to main content
US FlagAn official website of the United States government
dot gov icon
Official websites use .gov
A .gov website belongs to an official government organization in the United States.
https lock icon
Secure .gov websites use HTTPS
A lock ( lock ) or https:// means you've safely connected to the .gov website. Share sensitive information only on official, secure websites.


Title: Search for Gravitational Waves Associated with Fast Radio Bursts Detected by CHIME/FRB during the LIGO–Virgo Observing Run O3a
Abstract We search for gravitational-wave (GW) transients associated with fast radio bursts (FRBs) detected by the Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment Fast Radio Burst Project, during the first part of the third observing run of Advanced LIGO and Advanced Virgo (2019 April 1 15:00 UTC–2019 October 1 15:00 UTC). Triggers from 22 FRBs were analyzed with a search that targets both binary neutron star (BNS) and neutron star–black hole (NSBH) mergers. A targeted search for generic GW transients was conducted on 40 FRBs. We find no significant evidence for a GW association in either search. Given the large uncertainties in the distances of our FRB sample, we are unable to exclude the possibility of a GW association. Assessing the volumetric event rates of both FRB and binary mergers, an association is limited to 15% of the FRB population for BNS mergers or 1% for NSBH mergers. We report 90% confidence lower bounds on the distance to each FRB for a range of GW progenitor models and set upper limits on the energy emitted through GWs for a range of emission scenarios. We find values of order 1051–1057erg for models with central GW frequencies in the range 70–3560 Hz. At the sensitivity of this search, we find these limits to be above the predicted GW emissions for the models considered. We also find no significant coincident detection of GWs with the repeater, FRB 20200120E, which is the closest known extragalactic FRB.  more » « less
Award ID(s):
1806990 2012159 2309172 2011334 2308693 2011608 2207728 2110460 2047597 2308881 2110181 2110481 2110360 2308833 2207594 2309212
PAR ID:
10475698
Author(s) / Creator(s):
; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; more » ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; « less
Corporate Creator(s):
; ; ;
Publisher / Repository:
The Astrophysical Journal
Date Published:
Journal Name:
The Astrophysical Journal
Volume:
955
Issue:
2
ISSN:
0004-637X
Page Range / eLocation ID:
155
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
More Like this
  1. 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. 
    more » « less
  2. Abstract The magnetar SGR 1935+2154 is the only known Galactic source of fast radio bursts (FRBs). FRBs from SGR 1935+2154 were first detected by the Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME)/FRB and the Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2 in 2020 April, after the conclusion of the LIGO, Virgo, and KAGRA Collaborations’ O3 observing run. Here, we analyze four periods of gravitational wave (GW) data from the GEO600 detector coincident with four periods of FRB activity detected by CHIME/FRB, as well as X-ray glitches and X-ray bursts detected by NICER and NuSTAR close to the time of one of the FRBs. We do not detect any significant GW emission from any of the events. Instead, using a short-duration GW search (for bursts ≤1 s) we derive 50% (90%) upper limits of 1048(1049) erg for GWs at 300 Hz and 1049(1050) erg at 2 kHz, and constrain the GW-to-radio energy ratio to ≤1014−1016. We also derive upper limits from a long-duration search for bursts with durations between 1 and 10 s. These represent the strictest upper limits on concurrent GW emission from FRBs. 
    more » « less
  3. Abstract During the first half of the fourth observing run (O4a) of the International Gravitational Wave Network, the Zwicky Transient Facility (ZTF) conducted a systematic search for kilonova (KN) counterparts to binary neutron star (BNS) and neutron star–black hole (NSBH) merger candidates. Here, we present a comprehensive study of the five high-significance (False Alarm Rate less than 1 yr−1) BNS and NSBH candidates in O4a. Our follow-up campaigns relied on both target-of-opportunity observations and re-weighting of the nominal survey schedule to maximize coverage. We describe the toolkit we have been developing,Fritz, an instance ofSkyPortal, instrumental in coordinating and managing our telescope scheduling, candidate vetting, and follow-up observations through a user-friendly interface. ZTF covered a total of 2841 deg2within the skymaps of the high-significance GW events, reaching a median depth ofg≈ 20.2 mag. We circulated 15 candidates, but found no viable KN counterpart to any of the GW events. Based on the ZTF non-detections of the high-significance events in O4a, we used a Bayesian approach,nimbus, to quantify the posterior probability of KN model parameters that are consistent with our non-detections. Our analysis favors KNe with initial absolute magnitude fainter than −16 mag. The joint posterior probability of a GW170817-like KN associated with all our O4a follow-ups was 64%. Additionally, we use a survey simulation software,simsurvey, to determine that our combined filtered efficiency to detect a GW170817-like KN is 36%, when considering the 5 confirmed astrophysical events in O3 (1 BNS and 4 NSBH events), along with our O4a follow-ups. Following Kasliwal et al., we derived joint constraints on the underlying KN luminosity function based on our O3 and O4a follow-ups, determining that no more than 76% of KNe fading at 1 mag day−1can peak at a magnitude brighter than −17.5 mag. 
    more » « less
  4. This dataset contains the compact binary populations that were used in the Cosmic Explorer MPSAC White paper1 (submitted to the NSF MPSAC ngGW Subcommittee) and the accompanying technical paper2. Contents: 1. 1-year populations for binary black hole (BBH), binary neutron star (BNS), neutron star-black hole (NSBH), intermediate mass binary black hole (IMBBH), Population III (Pop 3) binary black holes and primordial black hole (PBH) mergers. It also contains the SNRs and measurement errors on intrinsic and extrinsic parameters calculated using gwbench3. 2. 1/4-year sub-population of BNS mergers for which errors on tidal parameters were calculated. 3. An ipython notebook (instructions.ipynb) that shows how the data can be used. References: 1. Evans, Matthew et al. Cosmic Explorer: A Submission to the NSF MPSAC ngGW Subcommittee (2023). arXiv: 2306.13745 [gr-qc]. 2. Gupta, Ish et al. Characterizing Gravitational Wave Detector Networks: From A# to Cosmic Explorer (2023). In preparation. 3. Borhanian, Ssohrab. GWBENCH: a novel Fisher information package for gravitational-wave benchmarking. Class. Quant. Grav. 38, 175014 (2021). arXiv: 2010.15202 [gr-qc]. 
    more » « less
  5. Abstract We present the host galaxies of four apparently nonrepeating fast radio bursts (FRBs), FRB 20181223C, FRB 20190418A, FRB 20191220A, and FRB 20190425A, reported in the first Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME/FRB) catalog. Our selection of these FRBs is based on a planned hypothesis testing framework where we search all CHIME/FRB Catalog-1 events that have low extragalactic dispersion measure (<100 pc cm−3), with high Galactic latitude (∣b∣ > 10°) and saved baseband data. We associate the selected FRBs with galaxies with moderate to high star formation rates located at redshifts between 0.027 and 0.071. We also search for possible multimessenger counterparts, including persistent compact radio and gravitational-wave sources, and find none. Utilizing the four FRB hosts from this study, along with the hosts of 14 published local Universe FRBs (z< 0.1) with robust host association, we conduct an FRB host demographics analysis. We find all 18 local Universe FRB hosts in our sample to be spirals (or late-type galaxies), including the host of FRB 20220509G, which was previously reported to be elliptical. Using this observation, we scrutinize proposed FRB source formation channels and argue that core-collapse supernovae are likely the dominant channel to form FRB sources. Moreover, we infer no significant difference in the host properties of repeating and apparently nonrepeating FRBs in our local Universe FRB host sample. Finally, we find the burst rates of these four apparently nonrepeating FRBs to be consistent with those of the sample of localized repeating FRBs observed by CHIME/FRB. Therefore, we encourage further monitoring of these FRBs with more sensitive radio telescopes. 
    more » « less