Deep Search for Joint Sources of Gravitational Waves and High-Energy Neutrinos with IceCube During the Third Observing Run of LIGO and Virgo
Cet article présente une recherche de sources conjointes d'ondes gravitationnelles et de neutrinos de haute énergie en utilisant les données des observatoires LIGO, Virgo et IceCube lors de la troisième campagne d'observation, laquelle n'a trouvé aucune détection significative mais a établi des contraintes sur les densités de taux et l'émission isotrope de neutrinos provenant de telles sources.
Auteurs originaux : The IceCube Collaboration, R. Abbasi, M. Ackermann, J. Adams, S. K. Agarwalla, J. A. Aguilar, M. Ahlers, J. M. Alameddine, S. Ali, N. M. Amin, K. Andeen, C. Argüelles, Y. Ashida, S. Athanasiadou, S. N. Axani, R. Babu, X. Bai, J. Baines-Holmes, A. Balagopal V., S. W. Barwick, S. Bash, V. Basu, R. Bay, J. J. Beatty, J. Becker Tjus, P. Behrens, J. Beise, C. Bellenghi, S. Benkel, S. BenZvi, D. Berley, E. Bernardini, D. Z. Besson, E. Blaufuss, L. Bloom, S. Blot, I. Bodo, F. Bontempo, J. Y. Book Motzkin, C. Boscolo Meneguolo, S. Böser, O. Botner, J. Böttcher, J. Braun, B. Brinson, Z. Brisson-Tsavoussis, R. T. Burley, D. Butterfield, M. A. Campana, K. Carloni, J. Carpio, S. Chattopadhyay, N. Chau, Z. Chen, D. Chirkin, S. Choi, B. A. Clark, A. Coleman, P. Coleman, G. H. Collin, D. A. Coloma Borja, A. Connolly, J. M. Conrad, S. T. Countryman, D. F. Cowen, C. De Clercq, J. J. DeLaunay, D. Delgado, T. Delmeulle, S. Deng, P. Desiati, K. D. de Vries, G. de Wasseige, T. 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Hoffman, D. Hooper, S. Hori, K. Hoshina, M. Hostert, W. Hou, M. Hrywniak, T. Huber, K. Hultqvist, K. Hymon, A. Ishihara, W. Iwakiri, M. Jacquart, S. Jain, O. Janik, M. Jansson, M. Jeong, M. Jin, N. Kamp, D. Kang, W. Kang, A. Kappes, L. Kardum, T. Karg, M. Karl, A. Karle, A. Katil, M. Kauer, J. L. Kelley, M. Khanal, A. Khatee Zathul, A. Kheirandish, H. Kimku, J. Kiryluk, C. Klein, S. R. Klein, Y. Kobayashi, A. Kochocki, R. Koirala, H. Kolanoski, T. Kontrimas, L. Köpke, C. Kopper, D. J. Koskinen, P. Koundal, M. Kowalski, T. Kozynets, A. Kravka, N. Krieger, J. Krishnamoorthi, T. Krishnan, K. Kruiswijk, E. Krupczak, A. Kumar, E. Kun, N. Kurahashi, N. Lad, C. Lagunas Gualda, L. Lallement Arnaud, M. J. Larson, F. Lauber, J. P. Lazar, K. Leonard DeHolton, A. Leszczyńska, C. Li, J. Liao, C. Lin, Q. R. Liu, Y. T. Liu, M. Liubarska, C. Love, L. Lu, F. Lucarelli, W. Luszczak, Y. Lyu, M. Macdonald, J. Madsen, E. Magnus, Y. Makino, E. Manao, S. Mancina, A. Mand, I. C. Mariş, S. Marka, Z. Marka, L. 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Ryckbosch, J. Saffer, D. Salazar-Gallegos, P. Sampathkumar, A. Sandrock, G. Sanger-Johnson, M. Santander, S. Sarkar, M. Scarnera, P. Schaile, M. Schaufel, H. Schieler, S. Schindler, L. Schlickmann, B. Schlüter, F. Schlüter, N. Schmeisser, T. Schmidt, F. G. Schröder, L. Schumacher, S. Schwirn, S. Sclafani, D. Seckel, L. Seen, M. Seikh, S. Seunarine, P. A. Sevle Myhr, R. Shah, S. Shah, S. Shefali, N. Shimizu, B. Skrzypek, R. Snihur, J. Soedingrekso, D. Soldin, P. Soldin, G. Sommani, C. Spannfellner, G. M. Spiczak, C. Spiering, J. Stachurska, M. Stamatikos, T. Stanev, T. Stezelberger, T. Stürwald, T. Stuttard, G. W. Sullivan, I. Taboada, S. Ter-Antonyan, A. Terliuk, A. Thakuri, M. Thiesmeyer, W. G. Thompson, J. Thwaites, S. Tilav, K. Tollefson, S. Toscano, D. Tosi, A. Trettin, A. K. Upadhyay, K. Upshaw, A. Vaidyanathan, N. Valtonen-Mattila, J. Valverde, J. Vandenbroucke, T. Van Eeden, N. van Eijndhoven, L. Van Rootselaar, J. van Santen, J. Vara, F. Varsi, M. Venugopal, M. Vereecken, S. Vergara Carrasco, S. Verpoest, D. Veske, A. Vijai, J. Villarreal, C. Walck, A. Wang, E. H. S. Warrick, C. Weaver, P. Weigel, A. Weindl, J. Weldert, A. Y. Wen, C. Wendt, J. Werthebach, M. Weyrauch, N. Whitehorn, C. H. Wiebusch, D. R. Williams, L. Witthaus, M. Wolf, G. Wrede, X. W. Xu, J. P. Yanez, F. Yang, Y. Yao, E. Yildizci, S. Yoshida, R. Young, F. Yu, S. Yu, T. Yuan, S. Yun-Cárcamo, A. Zander Jurowitzki, A. Zegarelli, A. C. Zhang, S. Zhang, Z. Zhang, P. Zhelnin, P. Zilberman, The LIGO Scientific Collaboration, the Virgo Collaboration, the KAGRA Collaboration, :, A. G. Abac, R. Abbott, I. Abouelfettouh, F. Acernese, K. Ackley, S. Adhicary, N. Adhikari, R. X. Adhikari, V. K. Adkins, D. Agarwal, M. Agathos, M. Aghaei Abchouyeh, O. D. Aguiar, I. Aguilar, L. Aiello, A. Ain, P. Ajith, T. Akutsu, S. Albanesi, R. A. Alfaidi, A. Al-Jodah, C. Alléné, A. Allocca, S. Al-Shammari, P. A. Altin, S. Alvarez-Lopez, A. Amato, L. Amez-Droz, A. Amorosi, C. Amra, A. Ananyeva, S. B. Anderson, W. G. Anderson, M. Andia, M. Ando, T. Andrade, N. Andres, M. Andrés-Carcasona, T. Andrić, J. Anglin, S. Ansoldi, J. M. Antelis, S. Antier, M. Aoumi, E. Z. Appavuravther, S. Appert, S. K. Apple, K. Arai, A. Araya, M. C. Araya, J. S. Areeda, L. Argianas, N. Aritomi, F. Armato, N. Arnaud, M. Arogeti, S. M. Aronson, G. Ashton, Y. Aso, M. Assiduo, S. Assis de Souza Melo, S. M. Aston, P. Astone, F. Attadio, F. Aubin, K. AultONeal, G. Avallone, S. Babak, F. Badaracco, C. Badger, S. Bae, S. Bagnasco, E. Bagui, J. G. Baier, L. Baiotti, R. Bajpai, T. Baka, M. Ball, G. Ballardin, S. W. Ballmer, S. Banagiri, B. Banerjee, D. Bankar, P. Baral, J. C. Barayoga, B. C. Barish, D. Barker, P. Barneo, F. Barone, B. Barr, L. Barsotti, M. Barsuglia, D. Barta, A. M. Bartoletti, M. A. Barton, I. Bartos, S. Basak, A. Basalaev, R. Bassiri, A. Basti, D. E. Bates, M. Bawaj, P. Baxi, J. C. Bayley, A. C. Baylor, P. A. Baynard, M. Bazzan, V. M. Bedakihale, F. Beirnaert, M. Bejger, D. Belardinelli, A. S. Bell, V. Benedetto, W. Benoit, J. D. Bentley, M. Ben Yaala, S. Bera, M. Berbel, F. Bergamin, B. K. Berger, S. Bernuzzi, M. Beroiz, C. P. L. Berry, D. Bersanetti, A. Bertolini, J. Betzwieser, D. Beveridge, N. Bevins, R. Bhandare, U. Bhardwaj, R. Bhatt, D. Bhattacharjee, S. Bhaumik, S. Bhowmick, A. Bianchi, I. A. Bilenko, G. Billingsley, A. Binetti, S. Bini, O. Birnholtz, S. Biscoveanu, A. Bisht, M. Bitossi, M. -A. Bizouard, J. K. Blackburn, L. A. Blagg, C. D. Blair, D. G. Blair, F. Bobba, N. Bode, G. Boileau, M. Boldrini, G. N. Bolingbroke, A. Bolliand, L. D. Bonavena, R. Bondarescu, F. Bondu, E. Bonilla, M. S. Bonilla, A. Bonino, R. Bonnand, P. Booker, A. Borchers, V. Boschi, S. Bose, V. Bossilkov, V. Boudart, A. Boudon, A. Bozzi, C. Bradaschia, P. R. Brady, M. Braglia, A. Branch, M. Branchesi, J. Brandt, I. Braun, M. Breschi, T. Briant, A. Brillet, M. Brinkmann, P. Brockill, E. Brockmueller, A. F. Brooks, B. C. Brown, D. D. Brown, M. L. Brozzetti, S. Brunett, G. Bruno, R. Bruntz, J. 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D'Angelo, S. Danilishin, S. D'Antonio, K. Danzmann, K. E. Darroch, L. P. Dartez, A. Dasgupta, S. Datta, V. Dattilo, A. Daumas, N. Davari, I. Dave, A. Davenport, M. Davier, T. F. Davies, D. Davis, L. Davis, M. C. Davis, P. J. Davis, M. Dax, J. De Bolle, M. Deenadayalan, J. Degallaix, M. De Laurentis, S. Deléglise, F. De Lillo, D. Dell'Aquila, W. Del Pozzo, F. De Marco, F. De Matteis, V. D'Emilio, N. Demos, T. Dent, A. Depasse, N. DePergola, R. De Pietri, R. De Rosa, C. De Rossi, R. DeSalvo, R. De Simone, A. Dhani, R. Diab, M. C. Díaz, M. Di Cesare, G. Dideron, N. A. Didio, T. Dietrich, L. Di Fiore, C. Di Fronzo, M. Di Giovanni, T. Di Girolamo, D. Diksha, A. Di Michele, J. Ding, S. Di Pace, I. Di Palma, F. Di Renzo, Divyajyoti, A. Dmitriev, Z. Doctor, E. Dohmen, P. P. Doleva, D. Dominguez, L. D'Onofrio, F. Donovan, K. L. Dooley, T. Dooney, S. Doravari, O. Dorosh, M. Drago, J. C. Driggers, J. -G. Ducoin, L. Dunn, U. Dupletsa, D. D'Urso, H. Duval, P. -A. Duverne, S. E. Dwyer, C. Eassa, M. Ebersold, T. Eckhardt, G. Eddolls, B. Edelman, T. B. Edo, O. Edy, A. Effler, J. Eichholz, H. Einsle, M. Eisenmann, R. A. Eisenstein, A. Ejlli, R. M. Eleveld, M. Emma, K. Endo, A. J. Engl, E. Enloe, L. Errico, R. C. Essick, H. Estellés, D. Estevez, T. Etzel, M. Evans, T. Evstafyeva, B. E. Ewing, J. M. Ezquiaga, F. Fabrizi, F. Faedi, V. Fafone, S. Fairhurst, A. M. Farah, B. Farr, W. M. Farr, G. Favaro, M. Favata, M. Fays, M. Fazio, J. Feicht, M. M. Fejer, R. Felicetti, E. Fenyvesi, D. L. Ferguson, S. Ferraiuolo, I. Ferrante, T. A. Ferreira, F. Fidecaro, P. Figura, A. Fiori, I. Fiori, M. Fishbach, R. P. Fisher, R. Fittipaldi, V. Fiumara, R. Flaminio, S. M. Fleischer, L. S. Fleming, E. Floden, E. M. Foley, H. Fong, J. A. Font, B. Fornal, P. W. F. Forsyth, K. Franceschetti, N. Franchini, S. Frasca, F. Frasconi, A. Frattale Mascioli, Z. Frei, A. Freise, O. Freitas, R. Frey, W. Frischhertz, P. Fritschel, V. V. Frolov, G. G. Fronzé, M. Fuentes-Garcia, S. Fujii, T. Fujimori, P. Fulda, M. 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M. Green, S. R. Green, A. M. Gretarsson, E. M. Gretarsson, D. Griffith, W. L. Griffiths, H. L. Griggs, G. Grignani, A. Grimaldi, C. Grimaud, H. Grote, D. Guerra, D. Guetta, G. M. Guidi, A. R. Guimaraes, H. K. Gulati, F. Gulminelli, A. M. Gunny, H. Guo, W. Guo, Y. Guo, Anchal Gupta, Anuradha Gupta, Ish Gupta, N. C. Gupta, P. Gupta, S. K. Gupta, T. Gupta, N. Gupte, J. Gurs, N. Gutierrez, F. Guzman, H. -Y. H, D. Haba, M. Haberland, S. Haino, E. D. Hall, E. Z. Hamilton, G. Hammond, W. -B. Han, M. Haney, J. Hanks, C. Hanna, M. D. Hannam, O. A. Hannuksela, A. G. Hanselman, H. Hansen, J. Hanson, R. Harada, A. R. Hardison, K. Haris, T. Harmark, J. Harms, G. M. Harry, I. W. Harry, J. Hart, B. Haskell, C. -J. Haster, J. S. Hathaway, K. Haughian, H. Hayakawa, K. Hayama, R. Hayes, A. Heffernan, A. Heidmann, M. C. Heintze, J. Heinze, J. Heinzel, H. Heitmann, F. Hellman, P. Hello, A. F. Helmling-Cornell, G. Hemming, O. Henderson-Sapir, M. Hendry, I. S. Heng, E. Hennes, C. Henshaw, T. Hertog, M. Heurs, A. L. Hewitt, J. Heyns, S. Higginbotham, S. Hild, S. Hill, Y. Himemoto, N. Hirata, C. Hirose, S. Hoang, S. Hochheim, D. Hofman, N. A. Holland, K. Holley-Bockelmann, Z. J. Holmes, D. E. Holz, L. Honet, C. Hong, J. Hornung, S. Hoshino, J. Hough, S. Hourihane, E. J. Howell, C. G. Hoy, C. A. Hrishikesh, H. -F. Hsieh, C. Hsiung, H. C. Hsu, W. -F. Hsu, P. Hu, Q. Hu, H. Y. Huang, Y. -J. Huang, A. D. Huddart, B. Hughey, D. C. Y. Hui, V. Hui, S. Husa, R. Huxford, T. Huynh-Dinh, L. Iampieri, G. A. Iandolo, M. Ianni, A. Iess, H. Imafuku, K. Inayoshi, Y. Inoue, G. Iorio, M. H. Iqbal, J. Irwin, R. Ishikawa, M. Isi, M. A. Ismail, Y. Itoh, H. Iwanaga, M. Iwaya, B. R. Iyer, V. JaberianHamedan, C. Jacquet, P. -E. Jacquet, S. J. Jadhav, S. P. Jadhav, T. Jain, A. L. James, P. A. James, R. Jamshidi, J. Janquart, K. Janssens, N. N. Janthalur, S. Jaraba, P. Jaranowski, R. Jaume, W. Javed, A. Jennings, W. Jia, J. Jiang, J. Kubisz, C. Johanson, G. R. Johns, N. A. Johnson, M. C. Johnston, R. Johnston, N. Johny, D. H. Jones, D. I. Jones, R. Jones, S. Jose, P. Joshi, L. Ju, K. Jung, J. Junker, V. Juste, T. Kajita, I. Kaku, C. Kalaghatgi, V. Kalogera, M. Kamiizumi, N. Kanda, S. Kandhasamy, G. Kang, J. B. Kanner, S. J. Kapadia, D. P. Kapasi, S. Karat, C. Karathanasis, R. Kashyap, M. Kasprzack, W. Kastaun, T. Kato, E. Katsavounidis, W. Katzman, R. Kaushik, K. Kawabe, R. Kawamoto, A. Kazemi, D. Keitel, J. Kelley-Derzon, J. Kennington, R. Kesharwani, J. S. Key, R. Khadela, S. Khadka, F. Y. Khalili, F. Khan, I. Khan, T. Khanam, M. Khursheed, N. M. Khusid, W. Kiendrebeogo, N. Kijbunchoo, C. Kim, J. C. Kim, K. Kim, M. H. Kim, S. Kim, Y. -M. Kim, C. Kimball, M. Kinley-Hanlon, M. Kinnear, J. S. Kissel, S. Klimenko, A. M. Knee, N. Knust, K. Kobayashi, P. Koch, S. M. Koehlenbeck, G. Koekoek, K. Kohri, K. Kokeyama, S. Koley, P. Kolitsidou, M. Kolstein, K. Komori, A. K. H. Kong, A. Kontos, M. Korobko, R. V. Kossak, X. Kou, A. Koushik, N. Kouvatsos, M. Kovalam, D. B. Kozak, S. L. Kranzhoff, V. Kringel, N. V. Krishnendu, A. Królak, K. Kruska, G. Kuehn, P. Kuijer, S. Kulkarni, A. Kulur Ramamohan, A. Kumar, Praveen Kumar, Prayush Kumar, Rahul Kumar, Rakesh Kumar, J. Kume, K. Kuns, N. Kuntimaddi, S. Kuroyanagi, N. J. Kurth, S. Kuwahara, K. Kwak, K. Kwan, J. Kwok, G. Lacaille, P. Lagabbe, D. Laghi, S. Lai, A. H. Laity, M. H. Lakkis, E. Lalande, M. Lalleman, P. C. Lalremruati, M. Landry, B. B. Lane, R. N. Lang, J. Lange, B. Lantz, A. La Rana, I. La Rosa, A. Lartaux-Vollard, P. D. Lasky, J. Lawrence, M. N. Lawrence, M. Laxen, A. Lazzarini, C. Lazzaro, P. Leaci, Y. K. Lecoeuche, H. M. Lee, H. W. Lee, K. Lee, R. -K. Lee, R. Lee, S. Lee, Y. Lee, I. N. Legred, J. Lehmann, L. Lehner, M. Le Jean, A. Lemaître, M. Lenti, M. Leonardi, M. Lequime, N. Leroy, M. Lesovsky, N. Letendre, M. Lethuillier, S. E. Levin, Y. Levin, K. Leyde, A. K. Y. Li, K. L. Li, T. G. F. Li, X. Li, Z. Li, A. Lihos, C-Y. Lin, C. -Y. Lin, E. T. Lin, F. Lin, H. Lin, L. C. -C. Lin, Y. -C. Lin, F. Linde, S. D. Linker, T. B. Littenberg, A. Liu, G. C. Liu, Jian Liu, F. Llamas Villarreal, J. Llobera-Querol, R. K. L. Lo, J. -P. Locquet, L. T. London, A. Longo, D. Lopez, M. Lopez Portilla, A. Lorenzo-Medina, V. Loriette, M. Lormand, G. Losurdo, T. P. Lott, J. D. Lough, H. A. Loughlin, C. O. Lousto, M. J. Lowry, N. Lu, H. Lück, A. P. Lundgren, A. W. Lussier, L. -T. Ma, S. Ma, M. Ma'arif, R. Macas, A. Macedo, M. MacInnis, R. R. Maciy, D. M. Macleod, I. A. O. MacMillan, A. Macquet, D. Macri, K. Maeda, S. Maenaut, I. Magaña Hernandez, S. S. Magare, C. Magazzù, R. M. Magee, E. Maggio, R. Maggiore, M. Magnozzi, M. Mahesh, S. Mahesh, M. Maini, S. Majhi, E. Majorana, C. N. Makarem, E. Makelele, J. A. Malaquias-Reis, U. Mali, S. Maliakal, A. Malik, N. Man, V. Mandic, V. Mangano, B. Mannix, G. L. Mansell, G. Mansingh, M. Manske, M. Mantovani, M. Mapelli, F. Marchesoni, D. Marín Pina, F. Marion, S. Márka, Z. Márka, A. S. Markosyan, A. Markowitz, E. Maros, S. Marsat, F. Martelli, I. W. Martin, R. M. Martin, B. B. Martinez, M. Martinez, V. Martinez, A. Martini, K. Martinovic, J. C. Martins, D. V. Martynov, E. J. Marx, L. Massaro, A. Masserot, M. Masso-Reid, M. Mastrodicasa, S. Mastrogiovanni, T. Matcovich, M. Matiushechkina, M. Matsuyama, N. Mavalvala, N. Maxwell, G. McCarrol, R. McCarthy, D. E. McClelland, S. McCormick, L. McCuller, S. McEachin, C. McElhenny, G. I. McGhee, J. McGinn, K. B. M. McGowan, J. McIver, A. McLeod, T. McRae, D. Meacher, Q. Meijer, A. Melatos, S. Mellaerts, A. Menendez-Vazquez, C. S. Menoni, F. Mera, R. A. Mercer, L. Mereni, K. Merfeld, E. L. Merilh, J. R. Mérou, J. D. Merritt, M. Merzougui, C. Messenger, C. Messick, M. Meyer-Conde, F. Meylahn, A. Mhaske, A. Miani, H. Miao, I. Michaloliakos, C. Michel, Y. Michimura, H. Middleton, S. Miller, M. Millhouse, E. Milotti, V. Milotti, Y. Minenkov, N. Mio, Ll. M. Mir, L. Mirasola, M. Miravet-Tenés, C. -A. Miritescu, A. K. Mishra, A. Mishra, C. Mishra, T. Mishra, A. L. Mitchell, J. G. Mitchell, S. Mitra, V. P. Mitrofanov, R. Mittleman, O. Miyakawa, S. Miyamoto, S. Miyoki, G. Mo, L. Mobilia, S. R. P. Mohapatra, S. R. Mohite, M. Molina-Ruiz, C. Mondal, M. Mondin, M. Montani, C. J. Moore, D. Moraru, A. More, S. More, G. Moreno, C. Morgan, S. Morisaki, Y. Moriwaki, G. Morras, A. Moscatello, P. Mourier, B. Mours, C. M. Mow-Lowry, F. Muciaccia, Arunava Mukherjee, D. Mukherjee, Samanwaya Mukherjee, Soma Mukherjee, Subroto Mukherjee, Suvodip Mukherjee, N. Mukund, A. Mullavey, J. Munch, J. Mundi, C. L. Mungioli, W. R. Munn Oberg, Y. Murakami, M. Murakoshi, P. G. Murray, S. Muusse, D. Nabari, S. L. Nadji, A. Nagar, N. Nagarajan, K. N. Nagler, K. Nakagaki, K. Nakamura, H. Nakano, M. Nakano, D. Nandi, V. Napolano, P. Narayan, I. Nardecchia, T. Narikawa, H. Narola, L. Naticchioni, R. K. Nayak, J. Neilson, A. Nelson, T. J. N. Nelson, M. Nery, A. Neunzert, S. Ng, L. Nguyen Quynh, S. A. Nichols, A. B. Nielsen, G. Nieradka, A. Niko, Y. Nishino, A. Nishizawa, S. Nissanke, E. Nitoglia, W. Niu, F. Nocera, M. Norman, C. North, J. Novak, J. F. Nuño Siles, L. K. Nuttall, K. Obayashi, J. Oberling, J. O'Dell, M. Oertel, A. Offermans, G. Oganesyan, J. J. Oh, K. Oh, T. O'Hanlon, M. Ohashi, M. Ohkawa, F. Ohme, A. S. Oliveira, R. Oliveri, B. O'Neal, K. Oohara, B. O'Reilly, N. D. Ormsby, M. Orselli, R. O'Shaughnessy, S. O'Shea, Y. Oshima, S. Oshino, S. Ossokine, C. Osthelder, I. Ota, D. J. Ottaway, A. Ouzriat, H. Overmier, B. J. Owen, A. E. Pace, R. Pagano, M. A. Page, A. Pai, A. Pal, S. Pal, M. A. Palaia, M. Pálfi, P. P. Palma, C. Palomba, P. Palud, H. Pan, J. Pan, K. C. Pan, R. Panai, P. K. Panda, S. Pandey, L. Panebianco, P. T. H. Pang, F. Pannarale, K. A. Pannone, B. C. Pant, F. H. Panther, F. Paoletti, A. Paolone, E. E. Papalexakis, L. Papalini, G. Papigkiotis, A. Paquis, A. Parisi, B. -J. Park, J. Park, W. Parker, G. Pascale, D. Pascucci, A. Pasqualetti, R. Passaquieti, L. Passenger, D. Passuello, O. Patane, D. Pathak, M. Pathak, A. Patra, B. Patricelli, A. S. Patron, K. Paul, S. Paul, E. Payne, T. Pearce, M. Pedraza, R. Pegna, A. Pele, F. E. Peña Arellano, S. Penn, M. D. Penuliar, A. Perego, Z. Pereira, J. J. Perez, C. Périgois, G. Perna, A. Perreca, J. Perret, S. Perriès, J. W. Perry, D. Pesios, S. Petracca, C. Petrillo, H. P. Pfeiffer, H. Pham, K. A. Pham, K. S. Phukon, H. Phurailatpam, M. Piarulli, L. Piccari, O. J. Piccinni, M. Pichot, M. Piendibene, F. Piergiovanni, L. Pierini, G. Pierra, V. Pierro, M. Pietrzak, M. Pillas, F. Pilo, L. Pinard, I. M. Pinto, M. Pinto, B. J. Piotrzkowski, M. Pirello, M. D. Pitkin, A. Placidi, E. Placidi, M. L. Planas, W. Plastino, R. Poggiani, E. Polini, L. Pompili, J. Poon, E. Porcelli, E. K. Porter, C. Posnansky, R. Poulton, J. Powell, M. Pracchia, B. K. Pradhan, T. Pradier, A. K. Prajapati, K. Prasai, R. Prasanna, P. Prasia, G. Pratten, G. Principe, M. Principe, G. A. Prodi, L. Prokhorov, P. Prosposito, A. Puecher, J. Pullin, M. Punturo, P. Puppo, M. Pürrer, H. Qi, J. Qin, G. Quéméner, V. Quetschke, C. Quigley, P. J. Quinonez, F. J. Raab, S. S. Raabith, G. Raaijmakers, S. Raja, C. Rajan, B. Rajbhandari, K. E. Ramirez, F. A. Ramis Vidal, A. Ramos-Buades, D. Rana, S. Ranjan, K. Ransom, P. Rapagnani, B. Ratto, S. Rawat, A. Ray, V. Raymond, M. Razzano, J. Read, M. Recaman Payo, T. Regimbau, L. Rei, S. Reid, D. H. Reitze, P. Relton, A. I. Renzini, P. Rettegno, B. Revenu, R. Reyes, A. S. Rezaei, F. Ricci, M. Ricci, A. Ricciardone, J. W. Richardson, M. Richardson, A. Rijal, K. Riles, H. K. Riley, S. Rinaldi, J. Rittmeyer, C. Robertson, F. Robinet, M. Robinson, A. Rocchi, L. Rolland, J. G. Rollins, A. E. Romano, R. Romano, A. Romero, I. M. Romero-Shaw, J. H. Romie, S. Ronchini, T. J. Roocke, L. Rosa, T. J. Rosauer, C. A. Rose, D. Rosińska, M. P. Ross, M. Rossello, S. Rowan, S. K. Roy, S. Roy, D. Rozza, P. Ruggi, N. Ruhama, E. Ruiz Morales, K. Ruiz-Rocha, S. Sachdev, T. Sadecki, J. Sadiq, P. Saffarieh, M. R. Sah, S. S. Saha, S. Saha, T. Sainrat, S. Sajith Menon, K. Sakai, M. Sakellariadou, S. Sakon, O. S. Salafia, F. Salces-Carcoba, L. Salconi, M. Saleem, F. Salemi, M. Sallé, S. Salvador, A. Sanchez, E. J. Sanchez, J. H. Sanchez, L. E. Sanchez, N. Sanchis-Gual, J. R. Sanders, E. M. Sänger, F. Santoliquido, T. R. Saravanan, N. Sarin, S. Sasaoka, A. Sasli, P. Sassi, B. Sassolas, H. Satari, R. Sato, Y. Sato, O. Sauter, R. L. Savage, T. Sawada, H. L. Sawant, S. Sayah, V. Scacco, D. Schaetzl, M. Scheel, A. Schiebelbein, M. G. Schiworski, P. Schmidt, S. Schmidt, R. Schnabel, M. Schneewind, R. M. S. Schofield, K. Schouteden, B. W. Schulte, B. F. Schutz, E. Schwartz, M. Scialpi, J. Scott, S. M. Scott, T. C. Seetharamu, M. Seglar-Arroyo, Y. Sekiguchi, D. Sellers, A. S. Sengupta, D. Sentenac, E. G. Seo, J. W. Seo, V. Sequino, M. Serra, G. Servignat, A. Sevrin, T. Shaffer, U. S. Shah, M. A. Shaikh, L. Shao, A. K. Sharma, P. Sharma, S. Sharma-Chaudhary, M. R. Shaw, P. Shawhan, N. S. Shcheblanov, E. Sheridan, Y. Shikano, M. Shikauchi, K. Shimode, H. Shinkai, J. Shiota, D. H. Shoemaker, D. M. Shoemaker, R. W. Short, S. ShyamSundar, A. Sider, H. Siegel, M. Sieniawska, D. Sigg, L. Silenzi, M. Simmonds, L. P. Singer, A. Singh, D. Singh, M. K. Singh, S. Singh, A. Singha, A. M. Sintes, V. Sipala, V. Skliris, B. J. J. Slagmolen, T. J. Slaven-Blair, J. Smetana, J. R. Smith, L. Smith, R. J. E. Smith, W. J. Smith, J. Soldateschi, K. Somiya, I. Song, K. Soni, S. Soni, V. Sordini, F. Sorrentino, N. Sorrentino, H. Sotani, R. Soulard, A. Southgate, V. Spagnuolo, A. P. Spencer, M. Spera, P. Spinicelli, J. B. Spoon, C. A. Sprague, A. K. Srivastava, F. Stachurski, D. A. Steer, J. Steinlechner, S. Steinlechner, N. Stergioulas, P. Stevens, M. StPierre, G. Stratta, M. D. Strong, A. Strunk, R. Sturani, A. L. Stuver, M. Suchenek, S. Sudhagar, N. Sueltmann, L. Suleiman, K. D. Sullivan, L. Sun, S. Sunil, J. Suresh, P. J. Sutton, T. Suzuki, Y. Suzuki, B. L. Swinkels, A. Syx, M. J. Szczepańczyk, P. Szewczyk, M. Tacca, H. Tagoshi, S. C. Tait, H. Takahashi, R. Takahashi, A. Takamori, T. Takase, K. Takatani, H. Takeda, K. Takeshita, C. Talbot, M. Tamaki, N. Tamanini, D. Tanabe, K. Tanaka, S. J. Tanaka, T. Tanaka, D. Tang, S. Tanioka, D. B. Tanner, L. Tao, R. D. Tapia, E. N. Tapia San Martín, R. Tarafder, C. Taranto, A. Taruya, J. D. Tasson, M. Teloi, R. Tenorio, H. Themann, A. Theodoropoulos, M. P. Thirugnanasambandam, L. M. Thomas, M. Thomas, P. Thomas, J. E. Thompson, S. R. Thondapu, K. A. Thorne, E. Thrane, J. Tissino, A. Tiwari, P. Tiwari, S. Tiwari, V. Tiwari, M. R. Todd, A. M. Toivonen, K. Toland, A. E. Tolley, T. Tomaru, K. Tomita, T. Tomura, C. Tong-Yu, A. Toriyama, N. Toropov, A. Torres-Forné, C. I. Torrie, M. Toscani, I. Tosta e Melo, E. Tournefier, A. Trapananti, F. Travasso, G. Traylor, M. Trevor, M. C. Tringali, A. Tripathee, G. Troian, L. Troiano, A. Trovato, L. Trozzo, R. J. Trudeau, T. T. L. Tsang, R. Tso, S. Tsuchida, L. Tsukada, T. Tsutsui, K. Turbang, M. Turconi, C. Turski, H. Ubach, N. Uchikata, T. Uchiyama, R. P. Udall, T. Uehara, M. Uematsu, K. Ueno, S. Ueno, V. Undheim, T. Ushiba, M. Vacatello, H. Vahlbruch, N. Vaidya, G. Vajente, A. Vajpeyi, G. Valdes, J. Valencia, M. Valentini, S. A. Vallejo-Peña, S. Vallero, V. Valsan, N. van Bakel, M. van Beuzekom, M. van Dael, J. F. J. van den Brand, C. Van Den Broeck, D. C. Vander-Hyde, M. van der Sluys, A. Van de Walle, J. van Dongen, K. Vandra, H. van Haevermaet, J. V. van Heijningen, P. Van Hove, M. VanKeuren, J. Vanosky, M. H. P. M. van Putten, Z. van Ranst, N. van Remortel, M. Vardaro, A. F. Vargas, J. J. Varghese, V. Varma, M. Vasúth, A. Vecchio, G. Vedovato, J. Veitch, P. J. Veitch, S. Venikoudis, J. Venneberg, P. Verdier, M. Vereecken, D. Verkindt, B. Verma, P. Verma, Y. Verma, S. M. Vermeulen, F. Vetrano, A. Veutro, A. M. Vibhute, A. Viceré, S. Vidyant, A. D. Viets, A. Vijaykumar, A. Vilkha, V. Villa-Ortega, E. T. Vincent, J. -Y. Vinet, S. Viret, A. Virtuoso, S. Vitale, A. Vives, H. Vocca, D. Voigt, E. R. G. von Reis, J. S. A. von Wrangel, S. P. Vyatchanin, L. E. Wade, M. Wade, K. J. Wagner, A. Wajid, M. Walker, G. S. Wallace, L. Wallace, H. Wang, J. Z. Wang, W. H. Wang, Z. Wang, G. Waratkar, J. Warner, M. Was, T. Washimi, N. Y. Washington, D. Watarai, K. E. Wayt, B. R. Weaver, B. Weaver, C. R. Weaving, S. A. Webster, M. Weinert, A. J. Weinstein, R. Weiss, F. Wellmann, L. Wen, P. Weßels, K. Wette, J. T. Whelan, B. F. Whiting, C. Whittle, J. B. Wildberger, O. S. Wilk, D. Wilken, A. T. Wilkin, D. J. Willadsen, K. Willetts, D. Williams, M. J. Williams, N. S. Williams, J. L. Willis, B. Willke, M. Wils, J. Winterflood, C. C. Wipf, G. Woan, J. Woehler, J. K. Wofford, N. E. Wolfe, H. T. Wong, H. W. Y. Wong, I. C. F. Wong, J. L. Wright, M. Wright, C. Wu, D. S. Wu, H. Wu, E. Wuchner, D. M. Wysocki, V. A. Xu, Y. Xu, N. Yadav, H. Yamamoto, K. Yamamoto, T. S. Yamamoto, T. Yamamoto, S. Yamamura, R. Yamazaki, S. Yan, T. Yan, F. W. Yang, F. Yang, K. Z. Yang, Y. Yang, Z. Yarbrough, H. Yasui, S. -W. Yeh, A. B. Yelikar, X. Yin, J. Yokoyama, T. Yokozawa, J. Yoo, H. Yu, S. Yuan, H. Yuzurihara, A. Zadrożny, M. Zanolin, M. Zeeshan, T. Zelenova, J. -P. Zendri, M. Zeoli, M. Zerrad, M. Zevin, A. C. Zhang, L. Zhang, R. Zhang, T. Zhang, Y. Zhang, C. Zhao, Yue Zhao, Yuhang Zhao, Y. Zheng, H. Zhong, R. Zhou, X. -J. Zhu, Z. -H. Zhu, A. B. Zimmerman, M. E. Zucker, J. Zweizig
Article original sous licence CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Ceci est une explication générée par l'IA de l'article ci-dessous. Elle n'a pas été rédigée ni approuvée par les auteurs. Pour une précision technique, consultez l'article original. Lire la clause de non-responsabilité complète
Imaginez l'univers comme une immense salle de concert chaotique. Pendant longtemps, nous n'avons pu entendre que la musique (la lumière des étoiles et des galaxies). Puis, nous avons appris à ressentir les vibrations du sol (les ondes gravitationnelles provenant de l'effondrement de trous noirs). Plus récemment, nous avons commencé à capturer les « particules fantômes » qui traversent les murs (les neutrinos de haute énergie).
Ce document est un rapport d'une équipe de scientifiques qui ont tenté de capturer ces trois phénomènes se produisant exactement au même moment, provenant de la même source, durant une période d'observation spécifique (le « Troisième Run d'Observation » ou O3).
Voici la décomposition de leur recherche, en utilisant des analogies simples :
1. L'Objectif : Trouver le « Trio Parfait »
Les scientifiques voulaient trouver un événement cosmique qui émettait simultanément une onde gravitationnelle (une ondulation de l'espace), un neutrino de haute énergie (une particule fantôme) et potentiellement un sursaut de lumière.
C'est comme essayer de trouver un feu d'artifice spécifique qui produit un gros boum (la gravité), projette une étincelle brillante (la lumière) et dégage une odeur particulière (le neutrino). Si vous capturez les trois provenant du même endroit, vous savez exactement quel genre de feu d'artifice c'était et comment il a fonctionné.
2. Les Outils : Deux Filets Géants
Pour capturer ces événements, l'équipe a utilisé deux « filets » massifs :
- Le Filet de Gravité (LIGO et Virgo) : Ce sont de gigantesques détecteurs basés sur le laser, situés aux États-Unis et en Italie, qui écoutent les « boums » de l'espace. Ils sont très sensibles mais entendent souvent du « bruit statique » ou des « fausses alertes » (comme le bruit d'un pot d'échappement de voiture qui ressemblerait à un feu d'artifice).
- Le Filet de Neutrinos (IceCube) : C'est un détecteur massif enfoui profondément sous la glace en Antarctique. Il cherche les « particules fantômes » (neutrinos) qui traversent la Terre. C'est comme un filet qui attrape des poissons invisibles nageant dans un lac gelé.
3. La Stratégie de Recherche : Chercher des Indices « Sous le Seuil »
Habituellement, les scientifiques ne recherchent que les signaux les plus forts et les plus clairs. Mais cette équipe a décidé d'examiner tout, même les signaux faibles et tremblants qui sont généralement ignorés.
- L'Analogie : Imaginez que vous cherchez une personne spécifique dans un stade bondé. Habituellement, vous ne regardez que les gens qui agitent de grands drapeaux (signaux forts). Mais cette équipe a décidé de regarder tout le monde, même les personnes qui tapotent simplement des pieds ou qui chuchotent (signaux sous le seuil). Ils ont raisonné ainsi : si un faible tapotement et un faible murmure se produisent exactement à la même seconde et du même siège, il pourrait s'agir de la personne qu'ils recherchent, même si aucun des deux signaux n'était assez fort pour être remarqué seul.
Ils ont utilisé un programme informatique intelligent appelé LLAMA (Low-Latency Algorithm for Multimessenger Astrophysics). Considérez LLAMA comme un détective super intelligent qui prend une liste de « tapotements suspects » provenant du réseau de neutrinos et une liste de « boums suspects » provenant du réseau de gravité, puis vérifie si certains d'entre eux se sont produits au même moment et dans la même direction.
4. Les Résultats : Le Silence
Après avoir vérifié des milliers de candidats issus du « Troisième Run d'Observation » (qui s'est déroulé de 2019 à 2020), le résultat est : Rien.
- Ils n'ont trouvé aucun « trio parfait ».
- Ils n'ont trouvé aucun cas où un signal de gravité faible et un signal de neutrino faible s'alignaient parfaitement pour prouver qu'ils provenaient de la même source.
- La meilleure correspondance trouvée n'était encore qu'une coïncidence, comme deux personnes dans une foule tapotant leurs pieds en même temps par accident.
5. Ce Qu'ils Ont Appris : Fixer les Règles
Même s'ils n'ont pas découvert de nouvel événement cosmique, ils ont appris quelque chose d'important en ne trouvant rien.
- L'Analogie : Imaginez que vous essayez de déterminer à quel point un feu d'artifice doit être bruyant pour être senti par un chien dans la rue. Vous installez un chien et un feu d'artifice, mais le chien ne sent rien. Vous ne pouvez pas dire que « le feu d'artifice n'a pas eu lieu », mais vous pouvez dire : « Si un feu d'artifice a eu lieu, il n'était pas assez bruyant pour être senti par ce chien. »
Les scientifiques ont utilisé leur recherche « vide » pour fixer des limites. Ils ont calculé que si ces événements cosmiques se produisent, ils ne projettent pas assez de neutrinos pour être détectés par IceCube, à moins que l'explosion ne soit incroyablement énergétique (libérant plus d'énergie que notre soleil en toute sa vie, uniquement sous forme de neutrinos).
Résumé
Le document est un rapport disant : « Nous avons écouté très attentivement les signaux les plus forts et les plus faibles de l'univers en utilisant nos meilleurs filets. Nous n'avons trouvé aucun événement où les ondes gravitationnelles et les particules fantômes provenaient de la même source. Cela nous indique que si ces événements se produisent, ils sont soit très rares, soit ils ne projettent pas assez de particules fantômes pour que nous puissions les capturer pour le moment. »
L'équipe conclut que pour trouver ces « trios parfaits » à l'avenir, nous aurons besoin de filets encore plus grands (de meilleurs détecteurs) pour capturer les signaux plus faibles.
Résumé technique : Recherche approfondie de sources conjointes d'ondes gravitationnelles et de neutrinos de haute énergie avec IceCube pendant le troisième cycle d'observation de LIGO et Virgo
Problème et motivation
La découverte de sources conjointes de neutrinos de haute énergie (HEN) et d'ondes gravitationnelles (GW) demeure une cible primaire pour l'astrophysique multi-messagers. Bien que la détection de la fusion d'étoiles à neutrons binaires (BNS) GW170817 ait établi des liens avec les émissions électromagnétiques, l'émission attendue de HEN provenant de tels événements n'a pas été observée. Les modèles théoriques prédisent que les HEN sont produits dans les jets relativistes suivant les fusions d'objets compacts ou les effondrements stellaires, transportant des informations sur les mécanismes d'accélération hadronique. Cependant, l'absence de détection conjointe confirmée a laissé la connexion entre les sources de GW et les HEN non vérifiée. Cet article traite de la nécessité de rechercher des sources communes de GW et de HEN en utilisant les vastes ensembles de données du troisième cycle d'observation (O3) d'Advanced LIGO et d'Advanced Virgo, combinés aux données continues de l'observatoire de neutrinos IceCube. La recherche vise à contraindre les densités de taux des sources conjointes et l'émission isotrope de neutrinos provenant des sources de GW, en se concentlant particulièrement sur les événements sous le seuil qui étaient précédemment exclus des catalogues de détection de confiance.
Méthodologie
L'analyse utilise les données du détecteur IceCube (spécifiquement le flux de traces de muons à faible latence, ou GFU) et les données O3 de la collaboration LIGO-Virgo-KAGRA (LVK). L'étude englobe 2 210 candidats de coalescence de binaires compactes (CBC) et 481 candidats de sursauts génériques provenant de la recherche cohérente Wave Burst (cWB) sur tout le ciel. Crucialement, l'ensemble de données inclut des événements sous le seuil dont les taux de fausses alarmes sont supérieurs à ceux des catalogues standards.
Le cœur de l'analyse utilise le pipeline LLAMA (Low-Latency Algorithm for Multimessenger Astrophysics). La méthodologie est divisée en deux parties :
- Analyse d'événements individuels : Pour chaque candidat GW, l'algorithme calcule une statistique de test (TS) basée sur le rapport des probabilités bayésien (odds ratio) entre une hypothèse de signal (GW et au moins un HEN provenant de la même source) et plusieurs hypothèses de bruit de fond (bruit seul, GW seul ou HEN seul). L'analyse incorpore des priors sur les paramètres de la source (distance de luminosité, position dans le ciel, temps et énergies d'émission dans les GW et les HEN). L'hypothèse de signal suppose un spectre de neutrinos en loi de puissance (E−2) et des énergies d'émission comparables aux sursauts gamma courts (1046–1051 erg). La fenêtre temporelle de coïncidence est fixée à ±500 secondes.
- Analyse de population : Pour évaluer la présence d'un signal à travers l'ensemble du jeu de données, une statistique de test de population (TSpop) est construite comme la somme des statistiques de test individuelles. Cette approche augmente la puissance statistique pour détecter un excès d'événements de haute signification qui pourraient ne pas être significatifs individuellement. La signification du résultat de la population est évaluée par rapport à une distribution de bruit de fond générée en mélangeant les déclenchements de neutrinos et de GW.
Pour dériver des contraintes, les auteurs effectuent des simulations d'injection. Ils simulent des signaux multi-messagers en injectant des événements GW (basés sur les propriétés de population d'O3 pour BNS, NSBH et BBH) et des neutrinos correspondants provenant de la même localisation de source. Ces simulations permettent le calcul des probabilités de détection tant pour les GW que pour les neutrinos en fonction de la distance et de la déclinaison, permettant ainsi la dérivation de limites supérieures sur la densité de taux des émetteurs conjoints.
Contributions clés
- Jeu de données étendu : Ce travail représente la recherche hors ligne la plus sensible de l'émission conjointe HEN et GW à ce jour, utilisant un ensemble de données nettement plus large qui inclut des candidats GW sous le seuil de l'intégralité de la phase O3.
- Cadre statistique amélioré : L'analyse affine le pipeline LLAMA pour traiter les déclenchements GW sous le seuil en incorporant la probabilité d'origine terrestre (pterr) et en utilisant les distributions de rapport signal sur bruit de manière plus rigoureuse que les recherches précédentes basées uniquement sur la confiance.
- Contraintes de population : L'article fournit les premières contraintes sur l'émission de neutrinos de haute énergie de la population de coalescences de binaires compactes, traitant spécifiquement de la densité de taux des émetteurs conjoints pour différents types de sources (BBH, BNS, NSBH).
Résultats
- Aucune détection significative : La recherche n'a identifié aucune source conjointe significative. La p-valeur individuelle la plus basse pour un candidat CBC était de 3,8×10−4 (post-essais $0,84$), et pour un candidat cWB, de 4,3×10−4 (post-essais $0,21$). La distribution cumulative des p-valeurs pour les candidats CBC et cWB est cohérente avec une distribution uniforme attendue d'un bruit de fond.
- Limites de population : L'analyse de population a produit des p-valeurs de 0,22 pour les déclenchements CBC et 0,18 pour les déclenchements cWB, indiquant aucune preuve d'un signal conjoint dans le jeu de données.
- Limites supérieures sur la densité de taux : L'étude dérive des limites supérieures fréquentistes à 90 % sur la densité de taux des événements multi-messagers. Ces limites contraignent l'émission isotrope de neutrinos des sources de GW uniquement pour des énergies totales d'émission de neutrinos très élevées (>1052–1054 erg). Pour les émissions focalisées (avec un facteur de collimation de ∼100) ou des énergies totales de neutrinos plus faibles (typiques des GRB courts), les limites supérieures sur la densité de taux des sources conjointes se situent au-dessus des densités de taux estimées des sources de GW, ce qui signifie qu'elles ne contraignent pas actuellement l'émission conjointe de ces sources.
- Capacités de détection : Les résultats indiquent que les limites actuelles sont principalement dictées par les capacités de détection des détecteurs de neutrinos plutôt que par les détecteurs de GW, particulièrement pour les émissions d'énergie plus faible.
Signification et affirmations
L'article affirme que, bien qu'aucune détection conjointe n'ait été faite, l'analyse étend considérablement le jeu de données analysé et fournit les premières contraintes sur l'émission de neutrinos de haute énergie de la population de coalescences de binaires compactes. Les auteurs déclarent que ces résultats ne contraignent l'émission isotrope de neutrinos des sources d'ondes gravitationnelles que pour des valeurs très élevées de l'énergie totale émise en neutrinos. L'absence de détection implique que la détection conjointe des GW et des HEN est actuellement limitée par les capacités de détection des neutrinos. Par conséquent, l'article motive le développement de détecteurs de neutrinos de prochaine génération (tels qu'IceCube-Gen2 et KM3NeT) et de détecteurs de GW (Einstein Telescope, Cosmic Explorer) afin d'améliorer les chances de futures découvertes multi-messagers. Ce travail sert de recherche archivistique complète qui complète les efforts précédents et établit une base de référence pour les futures études multi-messagers utilisant le cycle d'observation O4 en cours.
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