Deep Search for Joint Sources of Gravitational Waves and High-Energy Neutrinos with IceCube During the Third Observing Run of LIGO and Virgo
本論文は、LIGO、Virgo、およびIceCube観測所による第3次観測運転中のデータを用いた重力波と高エネルギーニュートリノの共同源の探索を提示するものであり、有意な検出は見られなかったものの、そのような源からの率密度および等方的なニュートリノ放射に関する制約を確立した。
原著者: 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. Díaz-Vélez, S. DiKerby, T. Ding, M. Dittmer, A. Domi, L. Draper, L. Dueser, D. Durnford, K. Dutta, M. A. DuVernois, T. Ehrhardt, L. Eidenschink, A. Eimer, C. Eldridge, P. Eller, E. Ellinger, D. Elsässer, R. Engel, H. Erpenbeck, W. Esmail, S. Eulig, J. Evans, P. A. Evenson, K. L. Fan, K. Fang, K. Farrag, A. R. Fazely, A. Fedynitch, N. Feigl, C. Finley, L. Fischer, D. Fox, A. Franckowiak, S. Fukami, P. Fürst, J. Gallagher, E. Ganster, A. Garcia, M. Garcia, G. Garg, E. Genton, L. Gerhardt, A. Ghadimi, C. Glaser, T. Glüsenkamp, J. G. Gonzalez, S. Goswami, A. Granados, D. Grant, S. J. Gray, S. Griffin, S. Griswold, K. M. Groth, D. Guevel, C. Günther, P. Gutjahr, C. Ha, C. Haack, A. Hallgren, L. Halve, F. Halzen, L. Hamacher, M. Ha Minh, M. Handt, K. Hanson, J. Hardin, A. A. Harnisch, P. Hatch, A. Haungs, J. Häußler, K. Helbing, J. Hellrung, B. Henke, L. Hennig, F. Henningsen, L. Heuermann, R. Hewett, N. Heyer, S. Hickford, A. Hidvegi, C. Hill, G. C. Hill, R. Hmaid, K. D. 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. Marten, I. Martinez-Soler, R. Maruyama, J. Mauro, F. Mayhew, F. McNally, K. Meagher, S. Mechbal, A. Medina, M. Meier, Y. Merckx, L. Merten, J. Mitchell, L. Molchany, S. Mondal, T. Montaruli, R. W. Moore, Y. Morii, A. Mosbrugger, M. Moulai, D. Mousadi, E. Moyaux, T. Mukherjee, R. Naab, M. Nakos, U. Naumann, J. Necker, L. Neste, M. Neumann, H. Niederhausen, M. U. Nisa, K. Noda, A. Noell, A. Novikov, A. Obertacke, V. O'Dell, A. Olivas, A. S. Oliveira, R. Orsoe, J. Osborn, E. O'Sullivan, V. Palusova, H. Pandya, A. Parenti, N. Park, V. Parrish, E. N. Paudel, L. Paul, C. Pérez de los Heros, T. Pernice, T. C. Petersen, J. Peterson, M. Plum, A. Pontén, V. Poojyam, Y. Popovych, M. Prado Rodriguez, B. Pries, R. Procter-Murphy, G. T. Przybylski, L. Pyras, C. Raab, J. Rack-Helleis, N. Rad, M. Ravn, K. Rawlins, Z. Rechav, A. Rehman, I. Reistroffer, E. Resconi, S. Reusch, C. D. Rho, W. Rhode, L. Ricca, B. Riedel, A. Rifaie, E. J. Roberts, M. Rongen, A. Rosted, C. Rott, T. Ruhe, L. Ruohan, D. 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. Bryant, F. Bucci, J. Buchanan, O. Bulashenko, T. Bulik, H. J. Bulten, A. Buonanno, K. Burtnyk, R. Buscicchio, D. Buskulic, C. Buy, R. L. Byer, G. S. Cabourn Davies, G. Cabras, R. Cabrita, V. Cáceres-Barbosa, L. Cadonati, G. Cagnoli, C. Cahillane, J. Calderón Bustillo, T. A. Callister, E. Calloni, J. B. Camp, G. Caneva Santoro, K. C. Cannon, H. Cao, L. A. Capistran, E. Capocasa, E. Capote, G. Carapella, F. Carbognani, M. Carlassara, J. B. Carlin, M. Carpinelli, G. Carrillo, J. J. Carter, G. Carullo, J. Casanueva Diaz, C. Casentini, S. Y. Castro-Lucas, S. Caudill, M. CavagliÃ, R. Cavalieri, G. Cella, P. Cerdá-Durán, W. Chaibi, P. Chakraborty, S. Chalathadka Subrahmanya, J. C. L. Chan, M. Chan, K. Chandra, R. -J. Chang, S. Chao, E. L. Charlton, P. Charlton, E. Chassande-Mottin, C. Chatterjee, Debarati Chatterjee, Deep Chatterjee, M. Chaturvedi, S. Chaty, A. Chen, A. H. -Y. Chen, D. Chen, H. Chen, H. Y. Chen, J. Chen, K. H. Chen, Y. Chen, Yanbei Chen, Yitian Chen, H. P. Cheng, P. Chessa, H. T. Cheung, S. Y. Cheung, F. Chiadini, G. Chiarini, R. Chierici, A. Chincarini, M. L. Chiofalo, A. Chiummo, C. Chou, S. Choudhary, N. Christensen, S. S. Y. Chua, P. Chugh, G. Ciani, P. Ciecielag, M. Cieślar, M. Cifaldi, R. Ciolfi, F. Clara, J. A. Clark, J. Clarke, T. A. Clarke, P. Clearwater, S. Clesse, E. Coccia, E. Codazzo, P. -F. Cohadon, S. Colace, M. Colleoni, C. G. Collette, J. Collins, S. Colloms, A. Colombo, M. Colpi, C. M. Compton, G. Connolly, L. Conti, T. R. Corbitt, I. Cordero-Carrión, S. Corezzi, N. J. Cornish, A. Corsi, S. Cortese, C. A. Costa, R. Cottingham, M. W. Coughlin, A. Couineaux, J. -P. Coulon, S. T. Countryman, J. -F. Coupechoux, P. Couvares, D. M. Coward, M. J. Cowart, R. Coyne, K. Craig, R. Creed, J. D. E. Creighton, T. D. Creighton, P. Cremonese, A. W. Criswell, J. C. G. Crockett-Gray, S. Crook, R. Crouch, J. Csizmazia, J. R. Cudell, T. J. Cullen, A. Cumming, E. Cuoco, M. Cusinato, P. Dabadie, T. Dal Canton, S. Dall'Osso, S. Dal Pra, G. Dálya, B. 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. Fyffe, B. Gadre, J. R. Gair, S. Galaudage, V. Galdi, H. Gallagher, S. Gallardo, B. Gallego, R. Gamba, A. Gamboa, D. Ganapathy, A. Ganguly, B. Garaventa, J. García-Bellido, C. García Núñez, C. García-Quirós, J. W. Gardner, K. A. Gardner, J. Gargiulo, A. Garron, F. Garufi, C. Gasbarra, B. Gateley, V. Gayathri, G. Gemme, A. Gennai, V. Gennari, J. George, R. George, O. Gerberding, L. Gergely, Archisman Ghosh, Sayantan Ghosh, Shaon Ghosh, Shrobana Ghosh, Suprovo Ghosh, Tathagata Ghosh, L. Giacoppo, J. A. Giaime, K. D. Giardina, D. R. Gibson, D. T. Gibson, C. Gier, P. Giri, F. Gissi, S. Gkaitatzis, J. Glanzer, F. Glotin, J. Godfrey, P. Godwin, N. L. Goebbels, E. Goetz, J. Golomb, S. Gomez Lopez, B. Goncharov, Y. Gong, G. González, P. Goodarzi, S. Goode, A. W. Goodwin-Jones, M. Gosselin, A. S. Göttel, R. Gouaty, D. W. Gould, K. Govorkova, S. Goyal, B. Grace, A. Grado, V. Graham, A. E. Granados, M. Granata, V. Granata, S. Gras, P. Grassia, A. Gray, C. Gray, R. Gray, G. Greco, A. C. Green, S. 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
原論文は CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) でライセンスされています。 ✨ これは以下の論文のAI生成解説です。著者が執筆または承認したものではありません。技術的な正確性については原論文を参照してください。 免責事項の全文を読む
宇宙を、巨大で混沌としたコンサートホールだと想像してみてください。長い間、私たちはその音楽(星や銀河からの光)を聞くことしかできませんでした。その後、私たちは床の振動(衝突するブラックホールによる重力波)を感じる方法を学びました。そして最近では、壁を通り抜けてくる「ゴースト粒子」(高エネルギーニュートリノ)を捕まえ始めました。
この論文は、これら3つの事象が、特定の観測期間(「第3次観測ラン」またはO3)において、全く同じ場所で、同時に発生しているところを捉えようと試みた科学者チームによる報告書です。
以下に、シンプルな比喩を用いた彼らの探索の解説をまとめます。
1. 目標: 「完璧なトリオ」を見つけること
科学者たちは、重力波(空間のさざなみ)、高エネルギーニュートリノ(ゴースト粒子)、そしておそらく光のバースト(閃光)を、すべて同時に送り出すような宇宙のイベントを見つけたいと考えていました。
これは、特定の花火大会を探すようなものです。その花火は、大きな「ドーン」という音(重力)を立て、明るい「火花」(光)を放ち、そして特定の「香り」(ニュートリノ)を放出します。もしこれら3つを同じ場所から同時に捉えることができれば、それがどのような種類の花火であり、どのように機能したのかを正確に知ることができるのです。
2. 道具: 2つの巨大な網
これらのイベントを捕まえるために、チームは2つの巨大な「網」を使用しました。
- 重力の網(LIGOとVirgo): これらはアメリカとイタリアにある、レーザーを用いた巨大な検出器で、宇宙の「ドーン」という音を聞き取ります。非常に敏感ですが、「ノイズ」や「誤報」(車のバックファイアが花火の音のように聞こえるようなもの)もしばしば発生します。
- ニュートリノの網(IceCube): これは南極の氷の下深くにある巨大な検出器です。地球を通り抜けてくる「ゴースト粒子」(ニュートリノ)を探します。これは、凍った湖の中を泳ぐ目に見えない魚を捕まえる網のようなものです。
3. 探索戦略: 「サブスレッショルド(閾値下)」の手がかりを探す
通常、科学者は最も大きく、最も明確な信号のみを探します。しかし、このチームは、通常は無視されてしまうような、微弱で不安定な信号も含めたあらゆるものを見ることに決めました。
- 比喩: 満員のスタジアムの中で、特定の人物を探している場面を想像してください。通常は、大きな旗を振っている人だけを見ます。しかし、このチームは、足を踏み鳴らしたり、ささやいたりしている人々さえも、全員を見ることにしました(サブスレッショルド信号)。彼らは、もし微かな足踏みと微かなささやきが、全く同じ瞬間に同じ席から発生したならば、たとえそれぞれの信号単体では気づかれないほど弱かったとしても、それは探している人物である可能性があると考えたのです。
彼らは、LLAMA(Low-Latency Algorithm for Multimessenger Astrophysics)と呼ばれるスマートなコンピュータプログラムを使用しました。LLAMAを、ニュートリノの網からの「怪しい足踏み」のリストと、重力の網からの「怪しいドーンという音」のリストを受け取り、それらが同じ時刻に、かつ同じ方向から発生したかどうかを照合する、超スマートな探偵だと考えてください。
4. 結果: 沈黙
「第3次観測ラン」(2019年から2020年にかけて実施)からの数千もの候補をチェックした結果は、**「何もなし」**でした。
- 彼らは「完璧なトリオ」を見つけることはできませんでした。
- 微かな重力信号と微かなニュートリノ信号が、同じソースから来たことを証明するために完璧に一致したケースも見つかりませんでした。
- 彼らが見つけた最高の結果は、単なる偶然に過ぎず、まるで群衆の中で二人の人が偶然同時に足を鳴らしたようなものでした。
5. 学んだこと: ルールを設定する
新しい宇宙イベントを発見できなかったとしても、彼らは「発見できなかったこと」によって重要なことを学びました。
- 比喩: 近所の犬に、花火の匂いがどれくらい強くなければならないかを調べようとしている場面を想像してください。犬と花火を用意しましたが、犬は何も感じ取りませんでした。あなたは「花火は起きなかった」とは言えませんが、「もし花火が起きたとしても、この犬が嗅ぎ取れるほど強くはなかった」と言うことはできます。
科学者たちは、この「空っぽの」探索結果を用いて、限界値を設定しました。彼らは、もしこれらの宇宙イベントが発生しているとしても、その爆発が(ニュートリノとして)信じられないほどエネルギッシュ(私たちの太陽が一生の間に放出する全エネルギーを上回るほどのエネルギー)でない限り、IceCubeによって検出されるほどのニュートリノを放出していないであろう、ということを計算しました。
まとめ
この論文は次のように報告しています。「私たちは、最高の網を使って、宇宙の最も大きな信号と最も静かな信号の両方に注意深く耳を傾けました。その結果、重力波とゴースト粒子が同じソースからやってきたイベントは一つも見つかりませんでした。このことは、もしこれらのイベントが起きているのだとしたら、それらは非常に稀であるか、あるいは、私たちがまだ捉えられるほど多くのゴースト粒子を放出していないことを示しています。」
チームは、将来これらの「完璧なトリオ」を見つけるためには、より微かな信号を捕まえるための、さらに大きな網(より優れた検出器)が必要になると結論付けています。
技術要約:LIGOおよびVirgoの第3観測ランにおける、IceCubeを用いた重力波と高エネルギーニュートリノの共同源のディープサーチ
問題と動機
高エネルギーニュートリノ(HEN)と重力波(GW)の共同源の発見は、マルチメッセンジャー天文学における主要なターゲットであり続けている。連星中性子星(BNS)の合体であるGW170817の発見は、GWと電磁放射の関連性を確立したが、期待されていたHEN放出は観測されなかった。理論モデルは、コンパクト天体の合体や恒星崩壊に伴う相対論的ジェットから、ハドロン加速メカニズムに関する情報を持つHENが生成されると予測している。しかし、確認された共同検出の欠如により、GW源とHENの関連性は未検証のままとなっている。本論文は、Advanced LIGOおよびAdvanced Virgoの第3観測ラン(O3)による広範なデータセットと、IceCubeニュートリノ観測所からの連続データを用いて、GWとHENの共通源を探索する必要性に取り組むものである。この探索は、以前は信頼できるカタログから除外されていたサブスレッショルド(閾値下)イベントにも焦点を当て、共同源のレート密度およびGW源からの等方的なニュートリノ放射を制約することを目的としている。
手法
解析には、IceCube検出器のデータ(具体的には低レイテンシのガンマ線フォローアップ、すなわちGFUストリームのミューオン・トラック)と、LIGO-Virgo-KAGRA(LVK)コラボレーションのO3データを利用する。本研究は、2,210個のコンパクト連星合体(CBC)候補と、全天コヒーレントWave Burst(cWB)探索による481個のジェネリック・バースト候補を対象としている。極めて重要な点として、本データセットには、標準的なカタログよりも高い偽アラーム率を持つサブスレッショルド・イベントが含まれている。
解析の中核には、LLAMA(Low-Latency Algorithm for Multimessenger Astrophysics)パイプラインを用いている。手法は以下の2つの部分に分かれる:
- 個別イベント解析: 各GW候補に対し、アルゴリズムは、信号仮説(GWおよび同一源からの少なくとも1つのHEN)と複数の背景仮説(ノイズのみ、GWのみ、またはHENのみ)の間のベイズ的オッズ比に基づくテスト統計量(TS)を計算する。解析には、ソースパラメータ(光度距離、天球上の位置、時刻、およびGWとHENにおける放射エネルギー)に関する事前分布が組み込まれている。信号仮説は、べき乗則ニュートリノスペクトル(E−2)と、ショートガンマ線バーストに匹敵する放射エネルギー(1046–1051 erg)を想定している。同時性の時間窓は±500秒に設定されている。
- 集団解析: データセット全体における信号の存在を評価するために、個々のテスト統計量の総和として集団テスト統計量(TSpop)を構築する。このアプローチは、個別のイベントとしては有意ではないものの、集団として過剰な高有意イベントを検出するための統計的検出力を向上させる。集団結果の有意性は、ニュートリノとGWのトリガーをスクランブルさせた背景分布に対して評価される。
制約を導出するために、著者らはインジェクション・シミュレーションを行う。GWイベント(BNS、NSBH、BBHのO3集団特性に基づく)と、対応する同一のソース位置からのニュートリノを注入することで、マルチメッセンジャー信号をシミュレートする。これらのシミュレーションにより、距離および赤緯の関数としての、GWおよびニュートリノの検出確率を算出することが可能となり、共同放射体のレート密度に関する上限を導出することができる。
主な貢献
- 拡張されたデータセット: 本研究は、O3ラン全体のサブスレッショルドGW候補を含む、より大規模なデータセットを利用した、現在までで最も感度の高い共同HENおよびGW放射のオフライン探索である。
- 改良された統計的枠組み: 地球起源である確率(pterr)を組み込み、信号対雑音比(SNR)の分布を従来の信頼できるイベントのみの探索よりも厳密に利用することで、サブスレッショルドGWトリガーを扱うためのLLAMAパイプラインを洗練させた。
- 集団制約: 本論文は、コンパクト連星合体の集団からの高エネルギーニュートリノ放射に関する初の制約を提供しており、特に異なるソースタイプ(BBH、BNS、NSBH)の共同放射体のレート密度に対処している。
結果
- 有意な検出なし: 探索において、有意な共同源は特定されなかった。CBC候補における最小の個別p値は3.8×10−4(試行後$0.84$)であり、cWB候補では4.3×10−4(試行後$0.21$)であった。CBCおよびcWB候補のp値の累積分布は、背景ノイズから予想される一様分布と一致している。
- 集団限界: 集団解析の結果、CBCトリガーで0.22、cWBトリガーで0.18のp値が得られ、データセット内に共同信号の証拠はないことが示された。
- レート密度の上限: 本研究は、マルチメッセンジャー・イベントのレート密度に関する90%頻度論的な上限を導出している。これらの上限は、非常に高い全ニュートリノ放射エネルギー(>1052–1054 erg)においてのみ、GW源からの等方的なニュートリノ放射を制約する。ビーム放射(ビームファクター∼100)または、より低い全ニュートリノエネルギー(ショートGRBに典型的)の場合、共同源のレート密度に関する上限は、推定されるGW源のレート密度を上回っており、現時点ではこれらのソースからの共同放射を制約できていない。
- 検出能力: 結果は、現在の限界が、特に低エネルギー放射において、GW検出器よりもむしろニュートリノ検出器の検出能力によって決定されていることを示している。
意義と主張
本論文は、共同検出は行われなかったものの、解析されたデータセットを大幅に拡大し、コンパクト連星合体の集団からの高エネルギーニュートリノ放射に関する初の制約を提供したと主張している。著者らは、これらの結果は、全ニュートリノ放射エネルギーが非常に高い値である場合にのみ、重力波源からの等方的なニュートリノ放射を制約すると述べている。共同検出の不在は、共同のGWとHENの検出が、現在はニュートリノ検出能力によって制限されていることを示唆している。したがって、本論文は、将来の共同発見の可能性を高めるための次世代ニュートリノ検出器(IceCube-Gen2やKM3NeTなど)および重力波検出器(Einstein TelescopeやCosmic Explorer)の開発を動機付けるものである。本研究は、継続中のO4観測ランを用いた将来のマルチメッセンジャー研究のための基準を確立し、これまでの取り組みを補完する包括的なアーカイブ探索として機能する。
自分の分野の論文に埋もれていませんか?
研究キーワードに一致する最新の論文のダイジェストを毎日受け取りましょう——技術要約付き、あなたの言語で。
毎週最高の astrophysics 論文をお届け。
スタンフォード、ケンブリッジ、フランス科学アカデミーの研究者に信頼されています。
受信トレイを確認して登録を完了してください。
問題が発生しました。もう一度お試しください。
スパムなし、いつでも解除可能。