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This content will become publicly available on February 14, 2026

Title: Swift-BAT GUANO Follow-up of Gravitational-wave Triggers in the Third LIGO–Virgo–KAGRA Observing Run
Abstract We present results from a search for X-ray/gamma-ray counterparts of gravitational-wave (GW) candidates from the third observing run (O3) of the LIGO–Virgo–KAGRA network using the Swift Burst Alert Telescope (Swift-BAT). The search includes 636 GW candidates received with low latency, 86 of which have been confirmed by the offline analysis and included in the third cumulative Gravitational-Wave Transient Catalogs (GWTC-3). Targeted searches were carried out on the entire GW sample using the maximum-likelihood Non-imaging Transient Reconstruction and Temporal Search pipeline on the BAT data made available via the GUANO infrastructure. We do not detect any significant electromagnetic emission that is temporally and spatially coincident with any of the GW candidates. We report flux upper limits in the 15–350 keV band as a function of sky position for all the catalog candidates. For GW candidates where the Swift-BAT false alarm rate is less than 10−3Hz, we compute the GW–BAT joint false alarm rate. Finally, the derived Swift-BAT upper limits are used to infer constraints on the putative electromagnetic emission associated with binary black hole mergers.  more » « less
Award ID(s):
2408883 2308693 2110460 2409745 2103662 2207999 2309242 2450793
PAR ID:
10588086
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
; ;
Publisher / Repository:
Astrophysical Journal
Date Published:
Journal Name:
The Astrophysical Journal
Volume:
980
Issue:
2
ISSN:
0004-637X
Page Range / eLocation ID:
207
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. Abstract We present Fermi Gamma-ray Burst Monitor (Fermi-GBM) and Swift Burst Alert Telescope (Swift-BAT) searches for gamma-ray/X-ray counterparts to gravitational-wave (GW) candidate events identified during the third observing run of the Advanced LIGO and Advanced Virgo detectors. Using Fermi-GBM onboard triggers and subthreshold gamma-ray burst (GRB) candidates found in the Fermi-GBM ground analyses, the Targeted Search and the Untargeted Search, we investigate whether there are any coincident GRBs associated with the GWs. We also search the Swift-BAT rate data around the GW times to determine whether a GRB counterpart is present. No counterparts are found. Using both the Fermi-GBM Targeted Search and the Swift-BAT search, we calculate flux upper limits and present joint upper limits on the gamma-ray luminosity of each GW. Given these limits, we constrain theoretical models for the emission of gamma rays from binary black hole mergers. 
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  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. 
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  3. Abstract GW230529 is the first compact binary coalescence detected by the LIGO–Virgo–KAGRA collaboration with at least one component mass confidently in the lower mass gap, corresponding to the range 3–5M. If interpreted as a neutron star–black hole merger, this event has the most symmetric mass ratio detected so far and therefore has a relatively high probability of producing electromagnetic (EM) emission. However, no EM counterpart has been reported. At the merger timet0, Swift-BAT and Fermi-GBM together covered 100% of the sky. Performing a targeted search in a time window [t0− 20 s,t0+ 20 s], we report no detection by the Swift-BAT and Fermi-GBM instruments. Combining the position-dependentγ-ray flux upper limits and the gravitational-wave posterior distribution of luminosity distance, sky localization, and inclination angle of the binary, we derive constraints on the characteristic luminosity and structure of the jet possibly launched during the merger. Assuming atop-hatjet structure, we exclude at 90% credibility the presence of a jet that has at the same time an on-axis isotropic luminosity ≳1048erg s−1in the bolometric band 1 keV–10 MeV and a jet opening angle ≳15°. Similar constraints are derived by testing other assumptions about the jet structure profile. Excluding GRB 170817A, the luminosity upper limits derived here are below the luminosity of any GRB observed so far. 
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  4. Abstract The LIGO/Virgo collaboration published the catalogs GWTC-1, GWTC-2.1, and GWTC-3 containing candidate gravitational-wave (GW) events detected during its runs O1, O2, and O3. These GW events can be possible sites of neutrino emission. In this paper, we present a search for neutrino counterparts of 90 GW candidates using IceCube DeepCore, the low-energy infill array of the IceCube Neutrino Observatory. The search is conducted using an unbinned maximum likelihood method, within a time window of 1000 s, and uses the spatial and timing information from the GW events. The neutrinos used for the search have energies ranging from a few GeV to several tens of TeV. We do not find any significant emission of neutrinos, and place upper limits on the flux and the isotropic-equivalent energy emitted in low-energy neutrinos. We also conduct a binomial test to search for source populations potentially contributing to neutrino emission. We report a nondetection of a significant neutrino-source population with this test. 
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  5. Abstract We present optical, radio, and X-ray observations of a rapidly evolving transient SN2019wxt (PS19hgw), discovered during the search for an electromagnetic counterpart to the gravitational-wave (GW) trigger S191213g. Although S191213g was not confirmed as a significant GW event in the off-line analysis of LIGO-Virgo data, SN2019wxt remained an interesting transient due to its peculiar nature. The optical/near-infrared (NIR) light curve of SN2019wxt displayed a double-peaked structure evolving rapidly in a manner analogous to currently known ultrastripped supernovae (USSNe) candidates. This double-peaked structure suggests the presence of an extended envelope around the progenitor, best modeled with two components: (i) early-time shock-cooling emission and (ii) late-time radioactive56Ni decay. We constrain the ejecta mass of SN2019wxt atMej≈ 0.20M, which indicates a significantly stripped progenitor that was possibly in a binary system. We also followed up SN2019wxt with long-term Chandra and Jansky Very Large Array observations spanning ∼260 days. We detected no definitive counterparts at the location of SN2019wxt in these long-term X-ray and radio observational campaigns. We establish the X-ray upper limit at 9.93 × 10−17erg cm−2s−1and detect an excess radio emission from the region of SN2019wxt. However, there is little evidence for SN1993J- or GW170817-like variability of the radio flux over the course of our observations. A substantial host-galaxy contribution to the measured radio flux is likely. The discovery and early-time peak capture of SN2019wxt in optical/NIR observations during EMGW follow-up observations highlight the need for dedicated early, multiband photometric observations to identify USSNe. 
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