Search for Subsolar-Mass Ultracompact Binaries in Advanced LIGO’s First Observing Run

We present the first Advanced LIGO and Advanced Virgo search for ultracompact binary systems with component masses between 0.2  M[subscript ⊙]–1.0  M[subscript ⊙] using data taken between September 12, 2015 and January 19, 2016. We find no viable gravitational wave candidates. Our null result constr...

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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., Agarwal, B., Agathos, M., Agatsuma, K., Aguiar, O. D., Aiello, L., Ain, A., Ajith, P., Allen, B., Allen, G., Allocca, A., Aloy, M. A., Altin, P. A., Amato, A., Ananyeva, A., Anderson, S. B., Anderson, W. G., Angelova, S. V., Antier, S., Appert, S., Arai, K., Araya, M. C., Areeda, J. S., Arène, M., Arnaud, N., Arun, K. G., Ascenzi, S., Ashton, G., Ast, M., Aston, S. M., Astone, P., Atallah, D. V., Aubin, F., Aufmuth, P., Aulbert, C., AultONeal, K., Austin, C., Avila-Alvarez, A., Babak, S., Bacon, P., Badaracco, F., 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., Barkett, K., Barone, F., Barr, B., Barsuglia, M., Barta, D., Bartlett, J., Bartos, I., Bassiri, R., Basti, A., Batch, J. C., Bawaj, M., Bayley, J. C., Bazzan, M., Bécsy, B., Beer, C., Bejger, M., Belahcene, I., Bell, A. S., Beniwal, D., Bensch, M., Berger, B. K., Bergmann, G., Bernuzzi, S., Bero, J. J., Berry, C. P. L., Bersanetti, D., Bertolini, A., Betzwieser, J., Bhandare, R., Bilenko, I. A., Bilgili, S. A., Billingsley, G., Billman, C. R., Birch, J., Birney, R., Birnholtz, O., Biscoveanu, S., Bisht, A., Bitossi, M., Bizouard, M. A., Blackburn, J. K., Blackman, J., Blair, C. D., Blair, D. G., Blair, R. M., Bloemen, S., Bock, O., Bode, N., Boer, M., Boetzel, Y., Bogaert, G., Bohe, A., Bondu, F., Bonilla, E., Bonnand, R., Booker, P., Boom, B. A., Booth, C. D., Bork, R., Boschi, V., Bose, S., Bossie, K., Bossilkov, V., Bosveld, J., Bouffanais, Y., Bozzi, A., Bradaschia, C., Brady, P. R., Bramley, A., Branchesi, M., Brau, J. E., Briant, T., Brighenti, F., Brillet, A., Brinkmann, M., Brisson, V., Brockill, P., Brooks, A. F., Brown, D. D., Brunett, S., Buchanan, C. C., Bulik, T., Bulten, H. J., Buonanno, A., Buskulic, D., Buy, C., Byer, R. L., Cabero, M., Cadonati, L., Cagnoli, G., Cahillane, C., Calderón Bustillo, J., Callister, T. A., Calloni, E., Camp, J. B., Canepa, M., Canizares, P., Cannon, K. C., Cao, H., Cao, J., Capano, C. D., Capocasa, E., Carbognani, F., Caride, S., Carney, M. F., Casanueva Diaz, J., Casentini, C., Caudill, S., Cavaglià, M., Cavalier, F., Cavalieri, R., Cella, G., Cepeda, C. B., Cerdá-Durán, P., Cerretani, G., Cesarini, E., Chaibi, O., Chamberlin, S. J., Chan, M., Chao, S., Charlton, P., Chase, E., Chassande-Mottin, E., Chatterjee, D., Cheeseboro, B. D., Chen, H. Y., Chen, X., Chen, Y., Cheng, H.-P., Chia, H. Y., Chincarini, A., Chiummo, A., Chmiel, T., Cho, H. S., Cho, M., Chow, J. H., Christensen, N., Chu, Q., Chua, A. J. K., Chua, S., Chung, K. W., Chung, S., Ciani, G., Ciobanu, A. A., Ciolfi, R., Cipriano, F., Cirelli, C. E., Cirone, A., Clara, F., Clark, J. A., Clearwater, P., Cleva, F., Cocchieri, C., Coccia, E., Cohadon, P.-F., Cohen, D., Colla, A., Collette, C. G., Collins, C., Cominsky, L. R., Constancio, M., Conti, L., Cooper, S. J., Corban, P., Corbitt, T. R., Cordero-Carrión, I., Corley, K. R., Cornish, N., Corsi, A., Cortese, S., Costa, C. A., Cotesta, R., Coughlin, M. W., Coughlin, S. B., Coulon, J.-P., Countryman, S. T., Couvares, P., Covas, P. B., Cowan, E. E., Coward, D. M., Cowart, M. J., Coyne, D. C., Coyne, R., Creighton, J. D. E., Creighton, T. D., Cripe, J., Crowder, S. G., Cullen, T. J., Cumming, A., Cunningham, L., Cuoco, E., Canton, T. Dal, Dálya, G., Danilishin, S. L., D’Antonio, S., Danzmann, K., Dasgupta, A., Da Silva Costa, C. F., Dattilo, V., Dave, I., Davier, M., Davis, D., Daw, E. J., Day, B., DeBra, D., Deenadayalan, M., Degallaix, J., De Laurentis, M., Deléglise, S., Del Pozzo, W., Denker, T., Dent, T., De Pietri, R., Derby, J., Dergachev, V., De Rosa, R., De Rossi, C., DeSalvo, R., Deutsch, A. S., de Varona, O., Dhurandhar, S., Díaz, M. C., Di Fiore, L., Di Giovanni, M., Di Girolamo, T., Di Lieto, A., Ding, B., Di Pace, S., Di Palma, I., Di Renzo, F., Dmitriev, A., Doctor, Z., Dolique, V., Dooley, K. L., Doravari, S., Dorrington, I., Dovale Álvarez, M., Downes, T. P., Drago, M., Dreissigacker, C., Driggers, J. C., Du, Z., Dupej, P., Dwyer, S. E., Easter, P. J., Edo, T. B., Edwards, M. C., Effler, A., Eggenstein, H.-B., Ehrens, P., Eichholz, J., Eikenberry, S. S., Eisenmann, M., Essick, R. C., Estelles, H., Estevez, D., Etienne, Z. B., Etzel, T., Evans, T. M., Fafone, V., Fair, H., Fairhurst, S., Fan, X., Farinon, S., Farr, B., Farr, W. M., Fauchon-Jones, E. J., Favata, M., Fays, M., Fee, C., Fehrmann, H., Feicht, J., Fejer, M. M., Feng, F., Ferrante, I., Ferreira, E. C., Ferrini, F., Fidecaro, F., Fiori, I., Fiorucci, D., Fishbach, M., Fisher, R. P., Fitz-Axen, M., Flaminio, R., Fletcher, M., Fong, H., Font, J. A., Forsyth, P. W. F., Forsyth, S. S., Fournier, J.-D., Frasca, S., Frasconi, F., Frei, Z., Freise, A., Frey, R., Frey, V., Frolov, V. V., Fulda, P., Fyffe, M., Gabbard, H. A., Gadre, B. U., Gaebel, S. M., Gair, J. R., Gammaitoni, L., Ganija, M. R., Gaonkar, S. G., Garcia, A., García-Quirós, C., Garufi, F., Gateley, B., Gaudio, S., Gaur, G., Gayathri, V., Gemme, G., Genin, E., Gennai, A., George, D., George, J., Gergely, L., Germain, V., Ghonge, S., Ghosh, Abhirup, Ghosh, Archisman, Ghosh, S., Giacomazzo, B., Giaime, J. A., Giardina, K. D., Giazotto, A., Gill, K., Giordano, G., Glover, L., Goetz, E., Goetz, R., Goncharov, B., González, G., Gonzalez Castro, J. M., Gopakumar, A., Gorodetsky, M. L., Gossan, S. E., Gosselin, M., Gouaty, R., Grado, A., Graef, C., Granata, M., Grant, A., Gray, C., Greco, G., Green, A. C., Green, R., Gretarsson, E. M., Groot, P., Grote, H., Grunewald, S., Gruning, P., Guidi, G. M., Gulati, H. K., Guo, X., Gupta, A., Gupta, M. K., Gushwa, K. E., Gustafson, E. K., Gustafson, R., Halim, O., Hall, B. R., Hamilton, E. Z., Hamilton, H. F., Hammond, G., Haney, M., Hanke, M. M., Hanks, J., Hanna, C., Hannuksela, O. A., Hanson, J., Hardwick, T., Harms, J., Harry, G. M., Harry, I. W., Hart, M. J., Haster, C.-J., Haughian, K., Healy, J., Heidmann, A., Heintze, M. C., Heitmann, H., Hello, P., Hemming, G., Hendry, M., Heng, I. S., Hennig, J., Heptonstall, A. W., Hernandez, F. J., Heurs, M., Hild, S., Hinderer, T., Hoak, D., Hochheim, S., Hofman, D., Holland, N. A., Holt, K., Holz, D. E., Hopkins, P., Horst, C., Hough, J., Houston, E. A., Howell, E. J., Hreibi, A., Huerta, E. A., Huet, D., Hughey, B., Hulko, M., Husa, S., Huttner, S. H., Huynh-Dinh, T., Iess, A., Indik, N., Ingram, C., Inta, R., Intini, G., Isa, H. N., Isac, J.-M., Isi, M., Iyer, B. R., Izumi, K., Jacqmin, T., Jani, K., Jaranowski, P., Johnson, D. S., Johnson, W. W., Jones, D. I., Jones, R., Jonker, R. J. G., Ju, L., Junker, J., Kalaghatgi, C. V., Kalogera, V., Kamai, B., Kandhasamy, S., Kang, G., Kanner, J. B., Kapadia, S. J., Karki, S., Karvinen, K. S., Kasprzack, M., Katolik, M., Katsanevas, S., Katzman, W., Kaufer, S., Kawabe, K., Keerthana, N. V., Kéfélian, F., Keitel, D., Kemball, A. J., Kennedy, R., Key, J. S., Khalili, F. Y., Khamesra, B., Khan, H., Khan, I., Khan, S., Khan, Z., Khazanov, E. A., Kijbunchoo, N., Kim, Chunglee, Kim, J. C., Kim, K., Kim, W., Kim, W. S., Kim, Y.-M., King, E. J., King, P. J., Kinley-Hanlon, M., Kirchhoff, R., Kissel, J. S., Kleybolte, L., Klimenko, S., Knowles, T. D., Koch, P., Koehlenbeck, S. M., Koley, S., Kondrashov, V., Korobko, M., Korth, W. Z., Kowalska, I., Kozak, D. B., Krämer, C., Kringel, V., Królak, A., Kuehn, G., Kumar, P., Kumar, R., Kumar, S., Kuo, L., Kutynia, A., Kwang, S., Lackey, B. D., Lai, K. H., Landry, M., Lang, R. N., Lange, J., Lantz, B., Lartaux-Vollard, A., Lasky, P. D., Laxen, M., Lazzarini, A., Lazzaro, C., Leaci, P., Leavey, S., Lee, C. H., Lee, H. K., Lee, H. M., Lee, H. W., Lee, K., Lehmann, J., Lenon, A., Leonardi, M., Leroy, N., Letendre, N., Levin, Y., Li, J., Li, T. G. F., Li, X., Linker, S. D., Littenberg, T. B., Liu, J., Liu, X., Lo, R. K. L., Lockerbie, N. A., London, L. T., Longo, A., Lorenzini, M., Loriette, V., Lormand, M., Losurdo, G., Lough, J. D., Lovelace, G., Lück, H., Lumaca, D., Lundgren, A. P., Ma, Y., Macas, R., Macfoy, S., Machenschalk, B., Macleod, D. M., Magaña Hernandez, I., Magaña-Sandoval, F., Magaña Zertuche, L., Magee, R. M., Majorana, E., Maksimovic, I., Man, N., Mandic, V., Mangano, V., Mansell, G. L., Manske, M., Mantovani, M., Marchesoni, F., Marion, F., Márka, S., Márka, Z., Markakis, C., Markosyan, A. S., Markowitz, A., Maros, E., Marquina, A., Martelli, F., Martellini, L., Martin, I. W., Martin, R. M., Massera, E., Masserot, A., Massinger, T. J., Masso-Reid, M., Mastrogiovanni, S., Matas, A., Matone, L., Mazumder, N., McCann, J. J., McCarthy, R., McClelland, D. E., McCormick, S., McGuire, S. C., McIver, J., McManus, D. J., McRae, T., McWilliams, S. T., Meacher, D., Meadors, G. D., Mehmet, M., Meidam, J., Mejuto-Villa, E., Melatos, A., Mendell, G., Mendoza-Gandara, D., Mercer, R. A., Mereni, L., Merilh, E. L., Merzougui, M., Meshkov, S., Messenger, C., Messick, C., Metzdorff, R., Meyers, P. M., Miao, H., Michel, C., Middleton, H., Mikhailov, E. E., Milano, L., Miller, A. L., Miller, A., Miller, B. B., Millhouse, M., Mills, J., Milovich-Goff, M. C., Minazzoli, O., Minenkov, Y., Ming, J., Mishra, C., Mitra, S., Mitrofanov, V. P., Mitselmakher, G., Moffa, D., Mogushi, K., Mohan, M., Montani, M., Moore, C. J., Moraru, D., Moreno, G., Morisaki, S., Mours, B., Mow-Lowry, C. M., Mueller, G., Muir, A. W., Mukherjee, Arunava, Mukherjee, D., Mukherjee, S., Mukund, N., Mullavey, A., Munch, J., Muñiz, E. A., Muratore, M., Murray, P. G., Nagar, A., Napier, K., Nardecchia, I., Naticchioni, L., Nayak, R. K., Neilson, J., Nelemans, G., Nelson, T. J. N., Nery, M., Neunzert, A., Nevin, L., Newport, J. M., Ng, S., Nguyen, P., Nguyen, T. T., Nichols, D., Nielsen, A. B., Nissanke, S., Nitz, A., Nocera, F., Nolting, D., North, C., Nuttall, L. K., Obergaulinger, M., Oberling, J., O’Brien, B. D., O’Dea, G. D., Ogin, G. H., Oh, J. J., Oh, S. H., Ohme, F., Ohta, H., Okada, M. A., Oliver, M., Oppermann, P., Oram, Richard J., O’Reilly, B., Ormiston, R., Ortega, L. F., O’Shaughnessy, R., Ossokine, S., Ottaway, D. J., Overmier, H., Owen, B. J., Pace, A. E., Pagano, G., Page, J., Page, M. A., Pai, A., Pai, S. A., Palamos, J. R., Palashov, O., Palomba, C., Pal-Singh, A., Pan, Howard, Pan, Huang-Wei, Pang, B., Pang, P. T. H., Pankow, C., Pannarale, F., Pant, B. C., Paoletti, F., Paoli, A., Papa, M. A., Parida, A., Parker, W., Pascucci, D., Pasqualetti, A., Passaquieti, R., Passuello, D., Patil, M., Patricelli, B., Pearlstone, B. L., Pedersen, C., Pedraza, M., Pedurand, R., Pekowsky, L., Pele, A., Penn, S., Perez, C. J., Perreca, A., Perri, L. M., Pfeiffer, H. P., Phelps, M., Phukon, K. S., Piccinni, O. J., Pichot, M., Piergiovanni, F., Pierro, V., Pillant, G., Pinard, L., Pinto, I. M., Pirello, M., Pitkin, M., Poggiani, R., Popolizio, P., Porter, E. K., Possenti, L., Post, A., Powell, J., Prasad, J., Pratt, J. W. W., Pratten, G., Predoi, V., Prestegard, T., Principe, M., Privitera, S., Prodi, G. A., Prokhorov, L. G., Puncken, O., Punturo, M., Puppo, P., Pürrer, M., Qi, H., Quetschke, V., Quintero, E. A., Quitzow-James, R., Raab, F. J., Rabeling, D. S., Radkins, H., Raffai, P., Raja, S., Rajan, C., Rajbhandari, B., Rakhmanov, M., Ramirez, K. E., Ramos-Buades, A., Rana, Javed, Rapagnani, P., Raymond, V., Razzano, M., Read, J., Regimbau, T., Rei, L., Reid, S., Reitze, D. H., Ren, W., Ricci, F., Ricker, P. M., Riles, K., Rizzo, M., Robertson, N. A., Robie, R., Robinet, F., Robson, T., Rocchi, A., Rolland, L., Rollins, J. G., Roma, V. J., Romano, R., Romel, C. L., Romie, J. H., Rosińska, D., Ross, M. P., Rowan, S., Rüdiger, A., Ruggi, P., Rutins, G., Ryan, K., Sachdev, S., Sadecki, T., Sakellariadou, M., Salconi, L., Saleem, M., Salemi, F., Samajdar, A., Sammut, L., Sampson, L. M., Sanchez, E. J., Sanchez, L. E., Sanchis-Gual, N., Sandberg, V., Sanders, J. R., Sarin, N., Sassolas, B., Sathyaprakash, B. S., Saulson, P. R., Sauter, O., Savage, R. L., Sawadsky, A., Schale, P., Scheel, M., Scheuer, J., Schmidt, P., Schnabel, R., Schofield, R. M. S., Schönbeck, A., Schreiber, E., Schuette, D., Schulte, B. W., Schutz, B. F., Schwalbe, S. G., Scott, J., Scott, S. M., Seidel, E., Sellers, D., Sengupta, A. S., Sentenac, D., Sequino, V., Sergeev, A., Setyawati, Y., Shaddock, D. A., Shaffer, T. J., Shah, A. A., Shahriar, M. S., Shaner, M. B., Shao, L., Shapiro, B., Shawhan, P., Shen, H., Shoemaker, D. M., Siellez, K., Siemens, X., Sieniawska, M., Sigg, D., Silva, A. D., Singer, L. P., Singh, A., Singhal, A., Sintes, A. M., Slagmolen, B. J. J., Slaven-Blair, T. J., Smith, B., Smith, J. R., Smith, R. J. E., Somala, S., Son, E. J., Sorazu, B., Sorrentino, F., Souradeep, T., Spencer, A. P., Srivastava, A. K., Staats, K., Steinke, M., Steinlechner, J., Steinlechner, S., Steinmeyer, D., Steltner, B., Stevenson, S. P., Stocks, D., Stone, R., Stops, D. J., Strain, K. A., Stratta, G., Strigin, S. E., Strunk, A., Sturani, R., Stuver, A. L., Summerscales, T. Z., Sun, L., Sunil, S., Suresh, J., Sutton, P. J., Swinkels, B. L., Szczepańczyk, M. J., Tacca, M., Tait, S. C., Talbot, C., Talukder, D., Tanner, D. B., Tápai, M., Taracchini, A., Tasson, J. D., Taylor, J. A., Taylor, R., Tewari, S. V., Theeg, T., Thies, F., Thomas, E. G., Thomas, M., Thomas, P., Thorne, K. A., Thrane, E., Tiwari, S., Tiwari, V., Tokmakov, K. V., Toland, K., Tonelli, M., Tornasi, Z., Torres-Forné, A., Torrie, C. I., Töyrä, D., Travasso, F., Traylor, G., Trinastic, J., Tringali, M. C., Trozzo, L., Tsang, K. W., Tso, R., Tsuna, D., Tsukada, L., Tuyenbayev, D., Ueno, K., Ugolini, D., Urban, A. L., Usman, S. A., Vahlbruch, H., Vajente, G., Valdes, G., van Bakel, N., van Beuzekom, M., van den Brand, J. F. J., Van Den Broeck, C., Vander-Hyde, D. C., van der Schaaf, L., van Heijningen, J. V., van Veggel, A. A., Vardaro, M., Varma, V., Vass, S., Vasúth, M., Vecchio, A., Vedovato, G., Veitch, J., Veitch, P. J., Venkateswara, K., Venugopalan, G., Verkindt, D., Vetrano, F., Viceré, A., Viets, A. D., Vinciguerra, S., Vine, D. J., Vinet, J.-Y., Vo, T., Vocca, H., Vorvick, C., Vyatchanin, S. P., Wade, A. R., Wade, L. E., Wade, M., Walet, R., Walker, M., Wallace, L., Walsh, S., Wang, G., Wang, H., Wang, J. Z., Wang, W. H., Wang, Y. F., Ward, R. L., Warner, J., Was, M., Watchi, J., Weaver, B., Wei, L.-W., Weinert, M., Weinstein, A. J., Wellmann, F., Wen, L., Wessel, E. K., Weßels, P., Westerweck, 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Denis, Mason, Kenneth R, Matichard, Fabrice, Mavalvala, Nergis, McCuller, Lee P, Miller, John, Mittleman, Richard K, Ray Pitambar Mohapatra, Satyanarayan, Ng, Kwan Yeung, Shoemaker, David H, Tse, Maggie, Weiss, Rainer, Whittle, Christopher Mark, Yam, William, Zucker, Michael E
Other Authors: Massachusetts Institute of Technology. Department of Physics
Format: Article
Language:English
Published: American Physical Society 2018
Online Access:http://hdl.handle.net/1721.1/119505
https://orcid.org/0000-0002-0026-3877
https://orcid.org/0000-0002-9635-7527
https://orcid.org/0000-0001-9409-5757
https://orcid.org/0000-0002-3364-7893
https://orcid.org/0000-0002-3503-2032
https://orcid.org/0000-0001-8459-4499
https://orcid.org/0000-0003-1983-3187
https://orcid.org/0000-0001-9018-666X
https://orcid.org/0000-0001-6550-3045
https://orcid.org/0000-0002-1347-0680
https://orcid.org/0000-0002-5163-683X
https://orcid.org/0000-0003-0219-9706
https://orcid.org/0000-0003-3896-2259
https://orcid.org/0000-0002-4147-2560
https://orcid.org/0000-0003-1510-4921
https://orcid.org/0000-0002-8018-3278
https://orcid.org/0000-0002-2544-1596
https://orcid.org/0000-0002-6011-6190
Description
Summary:We present the first Advanced LIGO and Advanced Virgo search for ultracompact binary systems with component masses between 0.2  M[subscript ⊙]–1.0  M[subscript ⊙] using data taken between September 12, 2015 and January 19, 2016. We find no viable gravitational wave candidates. Our null result constrains the coalescence rate of monochromatic (delta function) distributions of nonspinning (0.2  M[subscript ⊙], 0.2  M[subscript ⊙]) ultracompact binaries to be less than 1.0×10[superscript 6]  Gpc[superscript -3]  yr[superscript -1] and the coalescence rate of a similar distribution of (1.0  M[subscript ⊙], 1.0  M[subscript ⊙]) ultracompact binaries to be less than 1.9×10[superscript 4]  Gpc[superscript -3]  yr[superscript -1] (at 90% confidence). Neither black holes nor neutron stars are expected to form below ∼1  M[subscript ⊙] through conventional stellar evolution, though it has been proposed that similarly low mass black holes could be formed primordially through density fluctuations in the early Universe and contribute to the dark matter density. The interpretation of our constraints in the primordial black hole dark matter paradigm is highly model dependent; however, under a particular primordial black hole binary formation scenario we constrain monochromatic primordial black hole populations of 0.2  M[subscript ⊙] to be less than 33% of the total dark matter density and monochromatic populations of 1.0  M[subscript ⊙] to be less than 5% of the dark matter density. The latter strengthens the presently placed bounds from microlensing surveys of massive compact halo objects (MACHOs) provided by the MACHO and EROS Collaborations.