Deep Search for Joint Sources of Gravitational Waves and High-Energy Neutrinos with IceCube During the Third Observing Run of LIGO and Virgo
यह शोध पत्र लाइगो (LIGO), विर्गो (Virgo) और आइसक्यूब (IceCube) वेधशालाओं के तीसरे अवलोकन रन के दौरान डेटा का उपयोग करते हुए गुरुत्वाकर्षण तरंगों और उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो के संयुक्त स्रोतों की खोज प्रस्तुत करता है, जिसमें कोई महत्वपूर्ण पता नहीं चला लेकिन ऐसे स्रोतों से दर घनत्व और समदैशिक न्यूट्रिनो उत्सर्जन पर प्रतिबंध स्थापित किए गए।
मूल लेखक: 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. DeYoung, J. C. 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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. 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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
मूल पेपर CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। ✨ नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
कल्पना कीजिए कि ब्रह्मांड एक विशाल, अराजक कॉन्सर्ट हॉल है। लंबे समय तक, हम केवल संगीत (तारों और आकाशगंगाओं से आने वाला प्रकाश) ही सुन सकते थे। फिर, हमने फर्श के कंपन को महसूस करना सीखा (ब्लैक होल्स के टकराने से उत्पन्न गुरुत्वाकर्षण तरंगें)। हाल ही में, हमने उन "भूतिया कणों" (high-energy neutrinos) को पकड़ना शुरू किया जो दीवारों के माध्यम से उड़कर आते हैं।
यह शोध पत्र एक वैज्ञानिक टीम की रिपोर्ट है जिन्होंने इन तीनों चीजों को एक ही समय में, एक ही स्रोत से, अवलोकन की एक विशिष्ट अवधि (जिसे "तीसरा ऑब्जर्विंग रन" या O3 कहा जाता है) के दौरान पकड़ने की कोशिश की थी।
यहाँ उनकी खोज का विवरण दिया गया, जिसमें सरल उपमाओं (analogies) का उपयोग किया गया है:
1. लक्ष्य: "परफेक्ट ट्रायो" (एक आदर्श तिकड़ी) को खोजना
वैज्ञानिक एक ऐसी ब्रह्मांडीय घटना को खोजना चाहते थे जो एक साथ एक गुरुत्वाकर्षण तरंग (अंतरिक्ष में एक लहर), एक उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो (एक भूतिया कण), और संभावित रूप से प्रकाश का एक विस्फोट भेजती हो।
इसे एक विशिष्ट आतिशबाजी के प्रदर्शन को खोजने जैसा समझें जो एक तेज़ धमाका (गुरुत्वाकर्षण) करता है, एक चमकदार चिंगारी (प्रकाश) छोड़ता है, और एक विशिष्ट सुगंध (न्यूट्रिनो) भी पैदा करता है। यदि आप इन तीनों को एक ही स्थान से एक साथ पकड़ लेते हैं, तो आप सटीक रूप से जानते हैं कि वह किस प्रकार की आतिशबाजी थी और वह कैसे काम करती है।
2. उपकरण: दो विशाल जाल
इन घटनाओं को पकड़ने के लिए, टीम ने दो विशाल "जालों" का उपयोग किया:
- गुरुत्वाकर्षण जाल (LIGO और Virgo): ये अमेरिका और इटली में स्थित विशाल, लेजर-आधारित डिटेक्टर हैं जो अंतरिक्ष के "धमाकों" को सुनते हैं। ये बहुत संवेदनशील हैं लेकिन अक्सर इनमें "शोर" या "गलत अलार्म" (जैसे किसी कार के बैकफायर की आवाज़ को आतिशबाजी समझना) सुनाई देते हैं।
- न्यूट्रिनो जाल (IceCube): यह अंटार्कटिका में बर्फ के नीचे गहराई में स्थित एक विशाल डिटेक्टर है। यह उन "भूतिया कणों" (न्यूट्रिनो) को देखता है जो पृथ्वी के माध्यम से गुजरते हैं। यह एक ऐसे जाल की तरह है जो जमी हुई झील के माध्यम से तैरने वाली अदृश्य मछलियों को पकड़ता है।
3. खोज रणनीति: "सब-थ्रेशोल्ड" सुरागों की तलाश करना
आमतौर पर, वैज्ञानिक केवल सबसे तेज़ और स्पष्ट संकेतों को देखते हैं। लेकिन इस टीम ने सब कुछ देखने का निर्णय लिया, यहाँ तक कि उन धुंधले और कमजोर संकेतों को भी जिन्हें आमतौर पर अनदेखा कर दिया जाता है।
- उपमा: कल्पना कीजिए कि आप एक भीड़ भरे स्टेडियम में किसी विशिष्ट व्यक्ति को ढूंढ रहे हैं। आमतौर पर, आप केवल उन लोगों को देखते हैं जो बड़े झंडे लहरा रहे हैं (तेज़ संकेत)। लेकिन इस टीम ने हर किसी को देखने का फैसला किया, यहाँ तक कि उन लोगों को भी जो बस पैर थपथपा रहे हैं या फुसफुसा रहे हैं (सब-थ्रेशोल्ड संकेत)। उनका तर्क था कि यदि एक हल्का सा थपथपाना और एक हल्की सी फुसफुसाहट ठीक उसी सेकंड में एक ही सीट से होती है, तो वह उस व्यक्ति का संकेत हो सकता है जिसे वे ढूंढ रहे हैं, भले ही अकेले में दोनों संकेत इतने मजबूत न हों कि उन्हें नोटिस किया जा सके।
उन्होंने LLAMA (लो-लेटेंसी एल्गोरिदम फॉर मल्टीमेसेंजर एस्ट्रोफिजिक्स) नामक एक स्मार्ट कंप्यूटर प्रोग्राम का उपयोग किया। LLAMA को एक सुपर-स्मार्ट जासूस के रूप में समझें जो न्यूट्रिनो नेट से "संदिग्ध थपथपाहट" की एक सूची और गुरुत्वाकर्षण नेट से "संदिग्ध धमाकों" की एक सूची लेता है और जाँच करता है कि क्या उनमें से कोई भी एक ही समय में और एक ही दिशा में हुआ था।
4. परिणाम: सन्नाटा
"तीसरे ऑब्जर्विंग रन" (जो 2019 से 2020 तक चला) से हजारों उम्मीदवारों की जाँच करने के बाद, परिणाम निकला: कुछ नहीं।
- उन्हें कोई "परफेक्ट ट्रायो" नहीं मिला।
- उन्हें ऐसा कोई मामला नहीं मिला जहाँ एक धुंधला गुरुत्वाकर्षण संकेत और एक धुंधला न्यूट्रिनो संकेत पूरी तरह से एक साथ मेल खाया हो, जिससे यह साबित हो सके कि वे एक ही स्रोत से आए थे।
- उन्होंने जो सबसे अच्छा मिलान पाया, वह भी केवल एक संयोग था, जैसे भीड़ में दो लोग गलती से एक ही समय पर पैर थपथपा रहे हों।
5. उन्होंने क्या सीखा: नियम निर्धारित करना
भले ही उन्हें कोई नई ब्रह्मांडीय घटना नहीं मिली, लेकिन उन्होंने बिना खोजे भी कुछ महत्वपूर्ण सीखा।
- उपमा: कल्पना कीजिए कि आप यह पता लगाने की कोशिश कर रहे हैं कि एक पटाखे की आवाज़ कितनी तेज़ होनी चाहिए ताकि गली में बैठे एक कुत्ते को उसकी गंध आ सके। आप एक कुत्ता और एक पटाखा सेटअप करते हैं, लेकिन कुत्ते को कुछ भी महसूस नहीं होता। आप यह नहीं कह सकते कि "पटाखा नहीं चला था," लेकिन आप यह ज़रूर कह सकते हैं कि, "यदि कोई पटाखा चला भी था, तो वह इतना तेज़ नहीं था कि इस कुत्ते द्वारा सूंघा जा सके।"
वैज्ञानिकों ने अपने इस "खाली" खोज का उपयोग सीमाएं (limits) निर्धारित करने के लिए किया। उन्होंने गणना की कि यदि ये ब्रह्मांडीय घटनाएँ वास्तव में हो रही हैं, तो वे इतने न्यूट्रिनो नहीं छोड़ रही हैं कि IceCube उन्हें पकड़ सके, जब तक कि विस्फोट अत्यधिक ऊर्जावान (न्यूट्रिनो के रूप में हमारे सूर्य के पूरे जीवनकाल की कुल ऊर्जा से भी अधिक ऊर्जा छोड़ना) न हो।
सारांश
यह शोध पत्र यह कहने की एक रिपोर्ट है कि: "हमने अपने सर्वश्रेष्ठ जालों का उपयोग करके ब्रह्मांड के सबसे तेज़ और सबसे शांत संकेतों को बहुत ध्यान से सुना। हमें एक भी ऐसी घटना नहीं मिली जहाँ गुरुत्वाकर्षण तरंगें और भूतिया कण एक ही स्रोत से आए हों। इससे पता चलता है कि यदि ये घटनाएँ हो रही हैं, तो या तो वे बहुत दुर्लभ हैं, या वे इतने न्यूट्रिनो नहीं छोड़तीं जिन्हें हम अभी पकड़ सकें।"
टीम का निष्कर्ष है कि भविष्य में इन "परफेक्ट ट्रायोस" को खोजने के लिए, हमें और भी बड़े जालों (बेहतर डिटेक्टरों) की आवश्यकता होगी ताकि धुंधले संकेतों को पकड़ा जा सके।
तकनीकी सारांश: LIGO और Virgo के तीसरे अवलोकन रन के दौरान IceCube के साथ गुरुत्वाकर्षण तरंगों और उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो के संयुक्त स्रोतों की गहन खोज
समस्या और प्रेरणा
उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो (HENs) और गुरुत्वाकर्षण तरंगों (GWs) के संयुक्त स्रोतों की खोज मल्टीमैसेन्जर एस्ट्रोफिजिक्स का एक प्राथमिक लक्ष्य है। हालांकि बाइनरी न्यूट्रॉन स्टार (BNS) विलय GW170817 ने गुरुत्वाकर्षण तरंगों और विद्युत चुम्बकीय उत्सर्जन के बीच संबंध स्थापित किया था, लेकिन अपेक्षित HEN उत्सर्जन का अवलोकन नहीं किया गया था। सैद्धांतिक मॉडल भविष्यवाणी करते हैं कि ये उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो कॉम्पैक्ट ऑब्जेक्ट विलय या तारकीय पतन के बाद बनने वाली सापेक्षिक जेट्स (relativistic jets) से उत्पन्न होते हैं, जो हैड्रोनिक त्वरण तंत्र (hadronic acceleration mechanisms) के बारे में जानकारी ले जाते हैं। हालांकि, एक पुष्ट संयुक्त पहचान के अभाव ने GW स्रोतों और HENs के बीच के संबंध को अपुष्ट छोड़ दिया है। यह शोध उन्नत LIGO और उन्नत Virgo के तीसरे अवलोकन रन (O3) के व्यापक डेटासेट के साथ-साथ IceCube न्यूट्रिनो ऑब्जर्वेटरी के निरंतर डेटा का उपयोग करके, GW और HEN के सामान्य स्रोतों की खोज करने की आवश्यकता को संबोधित करता है। इस खोज का उद्देश्य संयुक्त स्रोतों के दर घनत्व (rate densities) और GW स्रोतों से आइसोट्रोपिक न्यूट्रिनो उत्सर्जन को सीमित करना है, विशेष रूप से उन सब-थ्रेशोल्ड (sub-threshold) घटनाओं पर ध्यान केंद्रित करना है जिन्हें पहले विश्वसनीय कैटलॉग से बाहर रखा गया था।
कार्यप्रणाली (Methodology)
यह विश्लेषण IceCube डिटेक्टर (विशेष रूप से म्यून ट्रैक का लो-लेटेंसी गामा-रे फॉलो-अप, या GFU स्ट्रीम) और LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) सहयोग के O3 डेटा का उपयोग करता है। अध्ययन में 2,210 कॉम्पैक्ट बाइनरी कोलेसेंस (CBC) उम्मीदवार और ऑल-स्काई कोहेरेंट वे बर्स्ट (cWB) खोज से 481 जेनेरिक बर्स्ट उम्मीदवार शामिल हैं। महत्वपूर्ण रूप से, डेटासेट में वे सब-थ्रेशोल्ड इवेंट्स भी शामिल हैं जिनका फॉल्स अलार्म रेट मानक कैटलॉग की तुलना में अधिक है।
विश्लेषण का मुख्य भाग मल्टीमैसेन्जर एस्ट्रोफिजिक्स के लिए लो-लेटेंसी एल्गोरिदम (LLAMA) पाइपलाइन का उपयोग करता है। कार्यप्रणाली को दो भागों में विभाजित किया गया है:
- व्यक्तिगत घटना विश्लेषण: प्रत्येक GW उम्मीदवार के लिए, एल्गोरिदम एक टेस्ट स्टैटिस्टिक (TS) की गणना करता है जो सिग्नल हाइपोथीसिस (GW और उसी स्रोत से कम से कम एक HEN) और कई बैकग्राउंड हाइपोथीसिस (केवल शोर, केवल GW, या केवल HEN) के बीच बेयसियन ऑड्स रेशियो पर आधारित है। विश्लेषण स्रोत मापदंडों (ल्यूमिनोसिटी डिस्टेंस, आकाश की स्थिति, समय, और GW एवं HEN में उत्सर्जन ऊर्जा) पर प्रायोरिटी (priors) को शामिल करता है। सिग्नल हाइपोथीसिस एक पावर-लॉ न्यूट्रिनो स्पेक्ट्रम (E−2) और शॉर्ट गामा-रे बर्स्ट के समान उत्सर्जन ऊर्जा (1046–1051 erg) मानती है। संयोग (coincidence) के लिए समय विंडो ±500 सेकंड निर्धारित है।
- जनसंख्या विश्लेषण (Population Analysis): पूरे डेटासेट में सिग्नल की उपस्थिति का आकलन करने के लिए, एक जनसंख्या टेस्ट स्टैटिस्टिक (TSpop) बनाया जाता है जो व्यक्तिगत टेस्ट स्टैटिस्टिक्स का योग है। यह दृष्टिकोण उन उच्च-महत्वपूर्ण घटनाओं के पता लगाने की सांख्यिकीय शक्ति को बढ़ाता है जो व्यक्तिगत रूप से महत्वपूर्ण नहीं हो सकती हैं। जनसंख्या परिणाम की सार्थकता का मूल्यांकन न्यूट्रिनो और GW ट्रिगर्स को स्कैम्बल करके उत्पन्न बैकग्राउंड वितरण के विरुद्ध किया जाता है।
सीमाएं (constraints) प्राप्त करने के लिए, लेखक इंजेक्शन सिमुलेशन (injection simulations) करते हैं। वे मल्टीमैसेन्जर सिग्नल का अनुकरण करते हैं, जिसमें GW घटनाओं (BNS, NSBH, और BBH के लिए O3 जनसंख्या गुणों के आधार पर) और उसी स्रोत स्थान से संबंधित न्यूट्रिनो को इंजेक्ट किया जाता है। ये सिमुलेशन दूरी और डिक्लिनेशन के फलन के रूप में GW और न्यूट्रिनो दोनों के पता लगाने की संभावनाओं की गणना करने की अनुमति देते हैं, जिससे संयुक्त उत्सर्जकों के दर घनत्व पर ऊपरी सीमा (upper limits) प्राप्त करने में मदद मिलती है।
प्रमुख योगदान
- विस्तारित डेटासेट: यह कार्य अब तक के संयुक्त HEN और GW उत्सर्जन के लिए सबसे संवेदनशील ऑफलाइन खोज है, जो संपूर्ण O3 रन के सब-थ्रेशोल्ड GW उम्मीदवारों सहित एक काफी बड़े डेटासेट का उपयोग करता है।
- उन्नत सांख्यिकीय ढांचा: यह विश्लेषण टेरेस्ट्रियल मूल की संभावना (pterr) को शामिल करके और सिग्नल-टू-नॉइज़ रेशियो वितरणों का अधिक कठोरता से उपयोग करके सब-थ्रेशोल्ड GW ट्रिगर्स को संभालने के लिए LLAMA पाइपलाइन को परिष्कृत करता है।
- जनसंख्या सीमाएं: यह पेपर कॉम्पैक्ट बाइनरी कोलेसेंस की जनसंख्या से उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो उत्सर्जन पर पहली सीमाएं प्रदान करता है, विशेष रूप से विभिन्न प्रकार के स्रोतों (BBH, BNS, NSBH) के लिए संयुक्त उत्सर्जकों के दर घनत्व को संबोधित करता है।
परिणाम
- कोई महत्वपूर्ण पहचान नहीं: खोज में कोई महत्वपूर्ण संयुक्त स्रोत नहीं मिला। एक CBC उम्मीदवार के लिए न्यूनतम व्यक्तिगत p-वैल्यू 3.8×10−4 (पोस्ट-ट्रायल्स $0.84$) थी, और cWB उम्मीदवार के लिए 4.3×10−4 (पोस्ट-ट्रायल्स $0.21$) थी। CBC और cWB उम्मीदवारों के लिए p-वैल्यू का संचयी वितरण बैकग्राउंड शोर से अपेक्षित यूनिफॉर्म डिस्ट्रीब्यूशन के अनुरूप है।
- जनसंख्या सीमाएं: जनसंख्या विश्लेषण ने CBC ट्रिगर्स के लिए 0.22 और cWB ट्रिगर्स के लिए 0.18 के p-वैल्यू दिए, जो डेटासेट में किसी संयुक्त सिग्नल के प्रमाण की अनुपस्थिति को दर्शाते हैं।
- दर घनत्व पर ऊपरी सीमाएं: अध्ययन मल्टीमैसेन्जर घटनाओं के दर घनत्व पर 90% फ्रीक्वेंटिस्ट ऊपरी सीमाएं निकालता है। ये सीमाएं केवल बहुत उच्च कुल न्यूट्रिनो उत्सर्जन ऊर्जाओं (>1052–1054 erg) पर GW स्रोतों से आइसोट्रोपिक न्यूट्रिनो उत्सर्जन को सीमित करती हैं। बीम्ड एमिशन (बीमिंग फैक्टर ∼100 के साथ) या कम कुल न्यूट्रिनो ऊर्जा (जो शॉर्ट GRBs के विशिष्ट हैं) के लिए, संयुक्त स्रोत दर घनत्व पर ऊपरी सीमाएं GW स्रोतों के अनुमानित दर घनत्व से ऊपर हैं, जिसका अर्थ है कि वे वर्तमान में इन स्रोतों से संयुक्त उत्सर्जन को सीमित नहीं करती हैं।
- पता लगाने की क्षमताएं: परिणाम संकेत देते हैं कि वर्तमान सीमाएं मुख्य रूप से न्यूट्रिनो डिटेक्टरों की पता लगाने की क्षमताओं द्वारा निर्धारित होती हैं, न कि GW डिटेक्टरों द्वारा, विशेष रूप से कम ऊर्जा वाले उत्सर्जन के लिए।
महत्ता और दावे
पेपर का दावा है कि हालांकि कोई संयुक्त पहचान नहीं की गई, लेकिन विश्लेषण ने डेटासेट का काफी विस्तार किया है और कॉम्पैक्ट बाइनरी कोलेसेंस की जनसंख्या से उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो उत्सर्जन पर पहली सीमाएं प्रदान की हैं। लेखक कहते हैं कि ये परिणाम न्यूट्रिनो में उत्सर्जित कुल ऊर्जा के बहुत उच्च मानों के लिए ही गुरुत्वाकर्षण तरंग स्रोतों से आइसोट्रोपिक न्यूट्रिनो उत्सर्जन को सीमित करते हैं। पहचान का अभाव यह दर्शाता है कि GW और HEN की संयुक्त पहचान वर्तमान में न्यूट्रिनो डिटेक्शन क्षमताओं द्वारा सीमित है। फलस्वरूप, यह शोध भविष्य की संयुक्त खोजों की संभावनाओं को बढ़ाने के लिए अगली पीढ़ी के न्यूट्रिनो डिटेक्टरों (जैसे IceCube-Gen2 और KM3NeT) और GW डिटेक्टरों (Einstein Telescope, Cosmic Explorer) के विकास को प्रेरित करता है। यह कार्य एक व्यापक आर्काइवल खोज के रूप में कार्य करता है जो पिछले प्रयासों का पूरक है और चल रहे O4 अवलोकन रन के लिए भविष्य के मल्टीमैसेन्जर अध्ययनों के लिए एक आधार रेखा स्थापित करता है।
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