This content will become publicly available on June 18, 2027

Title: GWTC-4.0: Updating the Gravitational-wave Transient Catalog with Observations from the First Part of the Fourth LIGO–Virgo–KAGRA Observing Run
Abstract Version 4.0 of the Gravitational-Wave Transient Catalog (GWTC-4.0) adds new candidates detected by the LIGO, Virgo, and KAGRA observatories through the first part of the fourth observing run (O4a: 2023 May 24 15:00:00 to 2024 January 16 16:00:00 UTC) and a preceding engineering run. In these new data, we find 128 compact binary coalescence candidates that are identified by at least one of our search algorithms with a probability of astrophysical originpastro≥ 0.5 and that are not vetoed during event validation. We also provide detailed source property measurements for 86 of these that have a false-alarm rate <1 yr−1. Based on the inferred component masses, these candidates are consistent with signals from binary black holes (BBHs) and neutron star–black hole binaries (GW230518_125908 and GW230529_181500). Median-inferred component masses of BBHs in the catalog now range from 5.79M⊙ (GW230627_015337) to 137 M (GW231123_135430), while GW231123_135430 was probably produced by the most massive binary observed in the catalog. For the first time, we have discovered BBH signals with network signal-to-noise ratio exceeding 30, GW230814_230901 and GW231226_101520, enabling high-fidelity studies of the waveforms and astrophysical properties of these systems. Combined with the 90 candidates included in GWTC-3.0, the catalog now contains 218 candidates withpastro≥ 0.5 and not otherwise vetoed, more than doubling the size of the catalog and further opening our view of the gravitational-wave Universe.  more » « less
Award ID(s):
2409714 2409758 2513124 2409745 2309242 2409530 2513358
PAR ID:
10693170
Author(s) / Creator(s):
; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; more » ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; « less
Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
IOP Publishing
Date Published:
Journal Name:
The Astrophysical Journal Letters
Volume:
1004
Issue:
2
ISSN:
2041-8205
Page Range / eLocation ID:
L22
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
More Like this
  1. Pair-instability supernovae leave behind no compact remnants, resulting in a predicted gap in the distribution of stellar black-hole masses. Gravitational waves from binary black-hole mergers probe the relevant mass range and analyses of the LIGO–Virgo–KAGRA catalog (GWTC-4) indicate a possible mass cutoff at 40 50 M . However, the robustness of this result remains unclear. To this end, using full Bayesian parameter estimation, we simulate gravitational-wave catalogs with and without such a mass cutoff and then test whether its presence or absence is correctly inferred with parametric population models. For catalogs similar to GWTC-4, confident identification of a cutoff is not guaranteed, but the best constraints among our simulations are compatible with results from GWTC-4 when the model includes a cutoff. Conversely, spurious identification of a cutoff is unlikely. For catalogs expected by the end of the O4 observing run, uncertainty in the cutoff mass is reduced by 20 % , but a cutoff at 40 50 M yields only a lower bound on the C 12 ( α , γ ) 16 O reaction rate, our most stringent constraints on the S factor at 300 keV being S 300 125 keV b at 90% credibility. Relative uncertainties on the Hubble parameter H 0 from gravitational-wave data alone can still be up to 100%. We also analyze GWTC-4 with the nonparametric population model, finding that some mass features are more prominent than in parametric models but a sharp cutoff is not required. However, the parametric model passes a likelihood-based predictive test in GWTC-4 and the results are consistent with those from our simulated catalogs with a cutoff. Such tests are necessary to make astrophysical claims from gravitational-wave catalogs. 
    more » « less
  2. Abstract GW230814, detected by the LIGO Livingston observatory with a signal-to-noise ratio of 42.4, represents the loudest gravitational-wave signal in the GWTC-4.0 catalog. Its source is consistent with a binary black hole coalescence with component masses m 1 = 33 . 7 2.2 + 2.9 M and m 2 = 28 . 2 3.1 + 2.2 M and a small effective inspiral spin χ eff = 0.0 1 0.07 + 0.06 . The high signal-to-noise ratio enabled us to detect anℓ = ∣m∣ = 4 mode in the inspiral–merger–ringdown signal for the first time (with Bayes factor ≈10), as well as enabling a range of tests of consistency between theoretical predictions and the observed waveform. While most of these tests show agreement with theoretical predictions, there are suggestions of minor deviations in the ringdown phase. Simulations that incorporate general relativity and realistic detector noise reproduce similar deviations, suggesting that they do not constitute evidence for a breakdown of general relativity. The observation of GW230814 demonstrates that the unprecedented sensitivity of the detectors enables highly significant detections with a single observatory. However, without corroborating data from a multidetector network, the ability to draw rigorous conclusions about fundamental physics remains severely limited. 
    more » « less
  3. Abstract We present the analysis of a microlensing event KMT-2022-BLG-0086 of which the overall light curve is not described by a binary-lens single-source (2L1S) model, which suggests the existence of an extra lens or an extra source. We found that the event is best explained by the binary-lens binary-source (2L2S) model, but the 2L2S model is only favored over the triple-lens single-source (3L1S) model by Δχ2 ≃ 9. Although the event has noticeable anomalies around the peak of the light curve, they are not enough covered to constrain the angular Einstein radiusθE, thus we only measure the minimum angular Einstein radius θ E , min . From the Bayesian analysis, it is found that that the binary lens system is a binary star with masses of ( m 1 , m 2 ) = ( 0.4 6 0.25 + 0.35 M , 0.7 5 0.55 + 0.67 M ) at a distance of D L = 5.8 7 1.79 + 1.21 kpc, while the triple lens system is a brown dwarf or a massive giant planet in a low-mass binary-star system with masses of ( m 1 , m 2 , m 3 ) = ( 0.4 3 0.35 + 0.41 M , 0.05 6 0.047 + 0.055 M , 20.8 4 17.04 + 20.20 M J ) at a distance of D L = 4.0 6 3.28 + 1.39 kpc, indicating a disk lens system. The 2L2S model yields the relative lens-source proper motion ofμrel ≥ 4.6 mas yr−1that is consistent with the Bayesian result, whereas the 3L1S model yieldsμrel ≥ 18.9 mas yr−1, which is more than three times larger than that of a typical disk object of ∼6 mas yr−1and thus is not consistent with the Bayesian result. This suggests that the event is likely caused by the binary-lens binary-source model. 
    more » « less
  4. Abstract We propose a Bayesian inference framework to predict the merger history of LIGO-Virgo binary black holes (BHs), whose binary components may have undergone hierarchical mergers in the past. The framework relies on numerical relativity predictions for the mass, spin, and kick velocity of the remnant BHs. This proposed framework computes the masses, spins, and kicks imparted to the remnant of the parent binaries, given the initial masses and spin magnitudes of the binary constituents. We validate our approach by performing an “injection study” based on a constructed sequence of hierarchically formed binaries. Noise is added to the final binary in the sequence, and the parameters of the “parent” and “grandparent” binaries in the merger chain are then reconstructed. This method is then applied to three GWTC-3 events: GW190521, GW200220_061928, and GW190426_190642. These events were selected because at least one of the binary companions lies in the putative pair-instability supernova mass gap, in which stellar processes alone cannot produce BHs. Hierarchical mergers offer a natural explanation for the formation of BHs in the pair-instability mass gap. We use the backward evolution framework to predict the parameters of the parents of the primary companion of these three binaries. For instance, the parent binary of GW190521 has masses 72 22 + 32 M and 31 23 + 24 M within the 90% credible interval. Astrophysical environments with escape speeds ≥100 km s−1are preferred sites to host these events. Our approach can be readily applied to future high-mass gravitational wave events to predict their formation history under the hierarchical merger assumption. 
    more » « less
  5. Abstract The search for neutrino events in correlation with gravitational wave (GW) events for three observing runs (O1, O2 and O3) from 09/2015 to 03/2020 has been performed using the Borexino data-set of the same period. We have searched for signals of neutrino-electron scattering and inverse beta-decay (IBD) within a time window of$$\pm \, 1000$$ ± 1000  s centered at the detection moment of a particular GW event. The search was done with three visible energy thresholds of 0.25, 0.8 and 3.0 MeV. Two types of incoming neutrino spectra were considered: the mono-energetic line and the supernova-like spectrum. GW candidates originated by merging binaries of black holes (BHBH), neutron stars (NSNS) and neutron star and black hole (NSBH) were analyzed separately. Additionally, the subset of most intensive BHBH mergers at closer distances and with larger radiative mass than the rest was considered. In total, follow-ups of 74 out of 93 gravitational waves reported in the GWTC-3 catalog were analyzed and no statistically significant excess over the background was observed. As a result, the strongest upper limits on GW-associated neutrino and antineutrino fluences for all flavors ($$\nu _e, \nu _\mu , \nu _\tau $$ ν e , ν μ , ν τ ) at the level$$10^9{-}10^{15}~\textrm{cm}^{-2}\,\textrm{GW}^{-1}$$ 10 9 - 10 15 cm - 2 GW - 1 have been obtained in the 0.5–5 MeV neutrino energy range. 
    more » « less