Deep Search for Joint Sources of Gravitational Waves and High-Energy Neutrinos with IceCube During the Third Observing Run of LIGO and Virgo
Questo articolo presenta una ricerca di sorgenti congiunte di onde gravitazionali e neutrini ad alta energia utilizzando i dati degli osservatori LIGO, Virgo e IceCube durante la terza corsa di osservazione, la quale non ha trovato rilevazioni significative ma ha stabilito vincoli sulle densità di tasso e sull'emissione isotropa di neutrini da tali sorgenti.
Autori originali: 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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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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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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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
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Questa è una spiegazione generata dall'IA dell'articolo qui sotto. Non è stata scritta né approvata dagli autori. Per precisione tecnica, consulta l'articolo originale. Leggi il disclaimer completo
Immaginate l'universo come una mastodontica e caotica sala da concerto. Per molto tempo, siamo stati in grado di sentire solo la musica (la luce delle stelle e delle galassie). Poi, abbiamo imparato a percepire le vibrazioni del pavimento (le onde gravitazionali causate dallo scontro di buchi neri). Più recentemente, abbiamo iniziato a catturare le "particelle fantasma" che volano attraverso le pareti (neutrini ad alta energia).
Questo documento è il rapporto di un team di scienziati che ha cercato di catturare queste tre cose che accadevano esattamente nello stesso momento, dalla stessa sorgente, durante un periodo di osservazione specifico (la "Terza Corsa di Osservazione" o O3).
Ecco la suddivisione della loro ricerca, utilizzando analogie semplici:
1. L'Obiettivo: Trovare il "Trio Perfetto"
Gli scienziati volevano trovare un evento cosmico che emettesse contemporaneamente una onda gravitazionale (un'increspatura nello spazio), un neutrino ad alta energia (una particella fantasma) e potenzialmente un lampo di luce.
Pensate a questo come al tentativo di trovare uno spettacolo pirotecnico specifico che produce un forte boom (gravia), spara una scintilla luminosa (luce) e rilascia un profumo specifico (neutrino). Se catturate tutte e tre le cose dallo stesso punto, saprete esattamente che tipo di fuoco d'artificio era e come funzionava.
2. Gli Strumenti: Due Reti Giganti
Per catturare questi eventi, il team ha utilizzato due enormi "reti":
- La Rete della Gravità (LIGO e Virgo): Questi sono enormi rilevatori basati sul laser situati negli Stati Uniti e in Italia che ascoltano i "boati" dello spazio. Sono molto sensibili, ma spesso sentono "rumore statico" o "falsi allarmi" (come il rumore di un'auto che scoppietta che viene scambiato per un fuoco d'artificio).
- La Rete dei Neutrini (IceCube): Questo è un enorme rilevatore sepolto nel profondo del ghiaccio in Antartide. Cerca le "particelle fantasma" (neutrini) che attraversano la Terra. È come una rete che cattura pesci invisibili che nuotano in un lago ghiacciato.
3. La Strategia di Ricerca: Cercare Indizi "Sotto la Soglia"
Di solito, gli scienziati cercano solo i segnali più forti e chiari. Ma questo team ha deciso di guardare in tutto, anche nei segnali deboli e incerti che di solito vengono ignorati.
- L'Analogia: Immaginate di cercare una persona specifica in uno stadio affollato. Di solito, guardate solo le persone che sventolano bandiere giganti (segnali forti). Ma questo team ha deciso di guardare tutti, anche le persone che tamburellano appena i piedi o sussurrano (segnali sotto la soglia). Hanno ragionato sul fatto che se un leggero tamburellio e un leggero sussurro avvenissero esattamente nello stesso secondo dalla stessa poltrona, potrebbe trattarsi della persona che stavano cercando, anche se nessuno dei due segnali fosse stato abbastanza forte da essere notato da solo.
Hanno utilizzato un programma per computer molto intelligente chiamato LLAMA (Low-Latency Algorithm for Multimessenger Astrophysics). Pensate a LLAMA come a un detective super intelligente che prende una lista di "tamburellii sospetti" dalla rete dei neutrini e una lista di "boati sospetti" dalla rete della gravità e controlla se qualcuno di essi è avvenuto contemporaneamente e nella stessa direzione.
4. I Risultati: Il Silenzio
Dopo aver controllato migliaia di candidati dalla "Terza Corsa di Osservazione" (che è andata avanti dal 2019 al 2020), il risultato è stato: Nulla.
- Non hanno trovato alcun "trio perfetto".
- Non hanno trovato casi in cui un debole segnale gravitazionale e un debole segnale di neutrini si siano allineati perfettamente per dimostrare che provenivano dalla stessa sorgente.
- Il miglior match trovato era comunque una semplice coincidenza, come due persone in mezzo alla folla che tamburellano i piedi contemporaneamente per puro caso.
5. Cosa Hanno Imparato: Stabilire le Regole
Anche se non hanno trovato un nuovo evento cosmico, hanno imparato qualcosa di importante proprio dal fatto di non averne trovato uno.
- L'Analogia: Immaginate di cercare di capire quanto debba essere forte un fuoco d'artificio per essere annusato da un cane che si trova a valle. Preparate un cane e un fuoco d'artificio, ma il cane non sente odori. Non potete dire che "il fuoco d'artificio non è avvenuto", ma potete dire che, "se un fuoco d'artificio è avvenuto, non era abbastanza forte da essere annusato da questo cane".
Gli scienziati hanno usato la loro ricerca "vuota" per stabilire dei limiti. Hanno calcolato che, se questi eventi cosmici stanno accadendo, non stanno emettendo abbastanza neutrini da essere rilevati da IceCube, a meno che l'esplosione non sia incredibilmente energetica (rilasciando più energia di quanta il nostro Sole ne rilasci in tutta la sua vita, concentrata in neutrini).
Riassunto
Il documento è un rapporto che dice: "Abbiamo ascoltato con molta attenzione i segnali più forti e più deboli dell'universo usando le nostre migliori reti. Non abbiamo trovato un singolo evento in cui le onde gravitazionali e le particelle fantasma provenissero dalla stessa sorgente. Questo ci dice che, se questi eventi stanno accadendo, sono o molto rari, o non emettono abbastanza particelle fantasma per poterle catturare con le tecnologie attuali."
Il team conclude che, per trovare questi "trio perfetti" in futuro, avremo bisogno di reti ancora più grandi (rilevatori migliori) per catturare i segnali più deboli.
Sintesi Tecnica: Ricerca Profonda per Sorgenti Congiunte di Onde Gravitazionali e Neutrini ad Alta Energia con IceCube durante la Terza Corsa di Osservazione di LIGO e Virgo
Problema e Motivazione
La scoperta di sorgenti congiunte di neutrini ad alta energia (HEN) e onde gravitazionali (GW) rimane un obiettivo primario per l'astrofisica multi-messaggera. Sebbene la rilevazione della fusione di una binaria di stelle di neutroni (BNS) GW170817 abbia stabilito connessioni con le emissioni elettromagnetiche, l'emissione di HEN prevista da tali eventi non è stata osservata. I modelli teorici prevedono che i HEN siano prodotti in getti relativistici a seguito di fusioni di oggetti compatti o collassi stellari, trasportando informazioni sui meccanismi di accelerazione adronica. Tuttavia, la mancanza di una conferma di rilevazione congiunta ha lasciato la connessione tra le sorgenti GW e i HEN non verificata. Questo articolo affronta la necessità di cercare sorgenti comuni di GW e HEN utilizzando gli estesi dataset della terza corsa di osservazione (O3) di Advanced LIGO e Advanced Virgo, combinati con i dati continui dell'Osservatorio di Neutrini IceCube. La ricerca mira a vincolare le densità di tasso delle sorgenti congiunte e l'emissione isotropa di neutrini dalle sorgenti GW, concentrandosi in particolare sugli eventi sub-soglia che sono stati precedentemente esclusi dai cataloghi di rilevazione certa.
Metodologia
L'analisi utilizza i dati del rivelatore IceCube (specificamente lo stream a bassa latenza di follow-up dei raggi gamma, o GFU, di tracce di muoni) e i dati O3 della collaborazione LIGO-Virgo-KAGRA (LVK). Lo studio comprende 2.210 candidati di coalescenza di binarie compatte (CBC) e 481 candidati generici di burst dal ricercatore all-sky coente Wave Burst (cWB). Fondamentalmente, il dataset include eventi sub-soglia con tassi di falsa allarme superiori a quelli nei cataloghi standard.
Il nucleo dell'analisi impiega la pipeline Low-Latency Algorithm for Multimessenger Astrophysics (LLAMA). La metodologia è divisa in due parti:
- Analisi del Singolo Evento: Per ogni candidato GW, l'algoritmo calcola una statistica di test (TS) basata sul rapporto di probabilità bayesiano tra un'ipotesi di segnale (GW e almeno un HEN dalla stessa sorgente) e molteplici ipotesi di background (solo rumore, solo GW o solo HEN). L'analisi incorpora prior sui parametri della sorgente (distanza di luminosità, posizione nel cielo, tempo ed energie di emissione in GW e HEN). L'ipotesi di segnale assume uno spettro di neutrini a legge di potenza (E−2) ed energie di emissione comparabili a quelle dei burst di raggi gamma brevi (1046–1051 erg). La finestra temporale per la coincidenza è impostata a ±500 secondi.
- Analisi della Popolazione: Per valutare la presenza di un segnale attraverso l'intero dataset, viene costruita una statistica di test di popolazione (TSpop) come somma delle statistiche di test individuali. Questo approccio aumenta la potenza statistica per rilevare un eccesso di eventi ad alta significatività che potrebbero non essere significativi individualmente. La significatività del risultato della popolazione è valutata rispetto a una distribuzione di background generata tramite lo scrambling dei trigger di neutrini e GW.
Per derivare i vincoli, gli autori eseguono simulazioni di iniezione. Simulano segnali multi-messaggera iniettando eventi GW (basati sulle proprietà della popolazione O3 per BNS, NSBH e BBH) e corrispondenti neutrini dalla stessa posizione della sorgente. Queste simulazioni permettono il calcolo delle probabilità di rilevamento sia per i GW che per i neutrini in funzione di distanza e declinazione, consentendo la derivazione di limiti superiori sulla densità di tasso dei sistemi emittenti congiunti.
Contributi Chiave
- Dataset Esteso: Questo lavoro rappresenta la ricerca offline più sensibile per l'emissione congiunta di HEN e GW ad oggi, utilizzando un dataset significativamente più ampio che include candidati GW sub-soglia dall'intero periodo O3.
- Quadro Statistico Migliorato: L'analisi perfeziona la pipeline LLAMA per gestire i trigger GW sub-soglia incorporando la probabilità di origine terrestre (pterr) e utilizzando le distribuzioni del rapporto segnale-rumore in modo più rigoroso rispetto alle precedenti ricerche basate solo su eventi certi.
- Vincoli di Popolazione: L'articolo fornisce i primi vincoli sull'emissione di neutrini ad alta energia dalla popolazione di coalescenze di binarie compatte, affrontando specificamente la densità di tasso dei sistemi congiunti per diversi tipi di sorgente (BBH, BNS, NSBH).
Risultati
- Nessuna Rilevazione Significativa: La ricerca non ha identificato alcuna sorgente congiunta significativa. Il p-value individuale più basso per un candidato CBC era 3.8×10−4 (post-trials $0.84$), e per un candidato cWB era 4.3×10−4 (post-trials $0.21$). La distribuzione cumulativa dei p-value per entrambi i candidati CBC e cWB è coerente con una distribuzione uniforme attesa dal rumore di fondo.
- Limiti di Popolazione: L'analisi della popolazione ha prodotto p-value di 0.22 per i trigger CBC e 0.18 per i trigger cWB, indicando nessuna evidenza di un segnale congiunto nel dataset.
- Limiti Superiori sulla Densità di Tasso: Lo studio deriva i limiti superiori frequentisti al 90% sulla densità di tasso degli eventi multi-messaggera. Questi limiti vincolano l'emissione isotropa di neutrini dalle sorgenti GW solo per energie totali di emissione di neutrini molto elevate (>1052–1054 erg). Per le emissioni con focalizzazione (con un fattore di beaming di ∼100) o energie totali di neutrini inferiori (tipiche dei GRB brevi), i limiti superiori sulla densità di tasso delle sorgenti congiunte si trovano al di sopra delle densità di tasso stimate per le sorgenti GW, il che significa che non vincolano attualmente l'emissione congiunta di queste sorgenti.
- Capacità di Rilevamento: I risultati indicano che i limiti attuali sono determinati principalmente dalle capacità di rilevamento dei rivelatori di neutrini piuttosto che dai rivelatori GW, specialmente per le emissioni di energia inferiore.
Significatività e Rivendicazioni
L'articolo afferma che, sebbene non sia stata effettuata alcuna rilevazione congiunta, l'analisi espande significativamente il dataset analizzato e fornisce i primi vincoli sull'emissione di neutrini ad alta energia dalla popolazione di coalescenze di binarie compatte. Gli autori dichiarano che questi risultati vincolano l'emissione isotropa di neutrini dalle sorgenti di onde gravitazionali solo per valori molto elevati di energia totale emessa in neutrini. L'assenza di una rilevazione implica che la rilevazione congiunta di GW e HEN è attualmente limitata dalle capacità di rilevamento dei neutrini. Di conseguenza, il lavoro motiva lo sviluppo di rivelatori di neutrini di prossima generazione (come IceCube-Gen2 e KM3NeT) e rivelatori GW (Einstein Telescope, Cosmic Explorer) per aumentare le possibilità di future scoperte congiunte. Il lavoro funge da ricerca archivistica completa che integra gli sforzi precedenti e stabilisce una linea di base per futuri studi multi-messaggera utilizzando l'attuale corsa di osservazione O4.
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