Constraints on cosmic strings using data from the first Advanced LIGO observing run

Cosmic strings are topological defects which can be formed in grand unified theory scale phase transitions in the early universe. They are also predicted to form in the context of string theory. The main mechanism for a network of Nambu-Goto cosmic strings to lose energy is through the production of...

Full description

Bibliographic Details
Main Authors: Abbott, B. P., Abbott, R., Abbott, T. D., Acernese, F., Ackley, K., Adams, C., Adams, T., Addesso, P., Adhikari, R. X., Adya, V. B., Affeldt, C., Afrough, M., Agarwal, B., Agathos, M., Agatsuma, K., Aguiar, O. D., Aiello, L., Ain, A., Ajith, P., Allen, B., Allen, G., Allocca, A., Altin, P. A., Amato, A., Ananyeva, A., Anderson, S. B., Anderson, W. G., Antier, S., Appert, S., Arai, K., Araya, M. C., Areeda, J. S., Arnaud, N., Arun, K. G., Ascenzi, S., Ashton, G., Ast, M., Aston, S. M., Astone, P., Aufmuth, P., Aulbert, C., AultONeal, K., Avila-Alvarez, A., Babak, S., Bacon, P., Bader, M. K. M., Bae, S., Baker, P. T., Baldaccini, F., Ballardin, G., Ballmer, S. W., Banagiri, S., Barayoga, J. C., Barclay, S. E., Barish, B. C., Barker, D., Barone, F., Barr, B., Barsuglia, M., Barta, D., Bartlett, J., Bartos, I., Bassiri, R., Basti, A., Batch, J. C., Baune, C., Bawaj, M., Bazzan, M., Bécsy, B., Beer, C., Bejger, M., Belahcene, I., Bell, A. S., Berger, B. K., Bergmann, G., 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Other Authors: Massachusetts Institute of Technology. Department of Physics
Format: Article
Language:English
Published: American Physical Society 2018
Online Access:http://hdl.handle.net/1721.1/115330
https://orcid.org/0000-0002-0026-3877
https://orcid.org/0000-0002-9635-7527
https://orcid.org/0000-0001-9409-5757
https://orcid.org/0000-0002-3503-2032
https://orcid.org/0000-0001-8196-9267
https://orcid.org/0000-0001-8459-4499
https://orcid.org/0000-0003-1983-3187
https://orcid.org/0000-0001-6550-3045
https://orcid.org/0000-0002-1347-0680
https://orcid.org/0000-0003-2047-3166
https://orcid.org/0000-0002-5163-683X
https://orcid.org/0000-0003-0219-9706
https://orcid.org/0000-0003-2815-7387
https://orcid.org/0000-0002-4147-2560
https://orcid.org/0000-0003-1510-4921
https://orcid.org/0000-0003-2700-0767
https://orcid.org/0000-0002-8018-3278
https://orcid.org/0000-0002-6011-6190
https://orcid.org/0000-0002-2544-1596
Description
Summary:Cosmic strings are topological defects which can be formed in grand unified theory scale phase transitions in the early universe. They are also predicted to form in the context of string theory. The main mechanism for a network of Nambu-Goto cosmic strings to lose energy is through the production of loops and the subsequent emission of gravitational waves, thus offering an experimental signature for the existence of cosmic strings. Here we report on the analysis conducted to specifically search for gravitational-wave bursts from cosmic string loops in the data of Advanced LIGO 2015-2016 observing run (O1). No evidence of such signals was found in the data, and as a result we set upper limits on the cosmic string parameters for three recent loop distribution models. In this paper, we initially derive constraints on the string tension Gμ and the intercommutation probability, using not only the burst analysis performed on the O1 data set but also results from the previously published LIGO stochastic O1 analysis, pulsar timing arrays, cosmic microwave background and big-bang nucleosynthesis experiments. We show that these data sets are complementary in that they probe gravitational waves produced by cosmic string loops during very different epochs. Finally, we show that the data sets exclude large parts of the parameter space of the three loop distribution models we consider.