First direct probe of the polarisation of gravitation waves, better localisation of the black-hole merger and no electromagnetic or neutrino or any cosmic ray counterpart so far

Welcome to GW170814 and congratulation to the LIGO and Virgo collaboration*!

On August 14, 2017 at 10:30:43 UTC, the Advanced Virgo detector and the two Advanced LIGO detectors coherently observed a transient gravitational-wave signal produced by the coalescence of two stellar mass black holes, with a false-alarm-rate of <∼ 1 in 27000 years. The signal was observed with a three-detector network matched-filter signal-to-noise ratio of 18. The inferred masses of the initial black holes are 30.5 +5.7 −3.0 M_⊙ and 25.3 +2.8 −4.2 M_⊙ (at the 90% credible level). The luminosity distance of the source is 540+130 −210 Mpc, corresponding to a redshift of z =0.11+0.03 −0.04. A network of three detectors improves the sky localization of the source, reducing the area of the 90% credible region from 1160 deg2 using only the two LIGO detectors to 60 deg2 using all three detectors. For the first time, we can test the nature of gravitational wave polarizations from the antenna response of the LIGO-Virgo network, thus enabling a new class of phenomenological tests of gravity... 

The full parameter estimation further constrains the position to a 90% credible area of 60 deg2 centered at the maximum a posteriori position of right ascension R.A.=03h11m and declination Dec.=−44◦57m... As with the previous paragraph, the three-dimensional credible volume and number of possible host galaxies also decreases by an order of magnitude [67–69], from 71×10^6 Mpc3, to 3.4×10^6 Mpc3, to 2.1×10^6 Mpc3.

Follow-up observations of GW170814 were conducted by 25 facilities in neutrinos [70–72], gamma-rays [73–81], X-rays [82–85], and in optical and near-infrared [86–98]. No counterpart has been reported so far.

GW170814: A three-detector observation of gravitational waves from a binary black hole coalescence

The LIGO Scientific Collaboration, the Virgo Collaboration 

(Submitted on 27 Sep 2017)

GW170814 is the fourth published detection of gravitational waves. As was the case with the first three published detections, the waves were generated by the coalescence of a pair of stellar-mass black holes. When we compare its position reconstruction in the Universe with the previous events, the sky localization of GW170814 is the narrowest. This new and exciting result was reached through a triple-coincident detection, coordinated by a body of more than 1,000 international scientists forming the LIGO and Virgo Collaboration (LVC). The interactive skymap shows you the huge improvement of this detection in the context of multimessenger astronomy. (source: GW170814 Interactive Skymap)

This gravitational wave (GW) signal fits very well with the standard black hole merger model and has a priori nothing to do with the rumors of a potential GW signal from a neutron star merger with electromagnetic counterparts that may have been detected in the same region as GRB170817A, the most nearby short gamma ray burst ever discovered, possibly located in the galaxy NGC4993 at about 40 Mpc, a distance below the average detection horizon (for neutron star merger) of the two LIGO interferometers but above the VIRGO one during the scientific run O2.

*thanks to (amongst others) Allain Brillet, Rainer Weiss and Ron Drever!

A Orsay, le projet de détection d’ondes gravitationnelles (GW) date du second meeting Marcel Grossman à Trieste (1979), quand Alain Brillet (AB), qui présentait les résultats d’une expérience type Michelson et Morley évoluée, rencontra Ron Drever et les membres du groupe de Garching (A. Rüdiger et R. Schilling), qui rendaient compte de leurs petits prototypes. Ils avaient tous développé des barres de Weber pendant de nombreuses années, et commençaient à jouer avec de petits interféromètres : pendant que d’autres en Italie Australie et aux USA se mettaient à combattre le bruit thermique de leurs barres en les refroidissant, eux commençaient à manipuler des interféromètres. 

Leurs premiers résultats étaient encourageants, Ron avait beaucoup de nouvelles idées (le recyclage, entre autres), les allemands aussi (ils présentèrent leur premier filtre « mode cleaner », mais ils n’étaient pas experts en optique ni en lasers - et ce premier mode cleaner était une cavité Fabry Perrot confocale et dégénérée ! ). Leur recherche était fondamentale, excitante, et en lien direct avec nos activités précédentes en métrologie de fréquence laser : Jean Yves Vinet (JYV) après une thèse sur l’étude comparative de différents systèmes résonnants de détection d’ondes gravitationnelles, s’intéressait aux interféromètres et s’arrangea pour y travailler la moitié de son temps, et Nary Man (CNM), au milieu de son doctorat, souhaita s’y associer. Ainsi nous commençâmes à évaluer les limitations fondamentales des interféromètres, et essayer concevoir les difficultés techniques. R. Weiss joua un rôle très important dans cette décision. En 1973, il avait produit une étude détaillée des sources de bruit des interféromètres GW. Son équipe travaillait sur un petit prototype, mais la NSF ne fournissait pas encore un appui important à cette activité, et il était impliqué fortement dans des projets spatiaux (Iras, Cobe). Quand AB lui rendit visite pour la première fois, en 1981, R. Weiss fut très amical, prodiguant encouragement et aide : il passa deux jours entiers à expliquer ses vues sur les interféromètres, et fournit des copies de nombreux documents, y compris des calculs de bruit non publiés (ce qu’il avait aussi du faire avec l’équipe de Garching). Il poussait clairement pour une large collaboration internationale dans ce domaine, et il garda toujours par la suite cette attitude : il embaucha David Schoemaker après sa thèse à Orsay, et nous envoya en post-doc des étudiants remarquables (Dan Dewey, et plus tard Peter Fritschel), il partagea d’autres activités avec JYV (bruit dû à la lumière diffusée, mitigation), et encore aujourd’hui il s’attache à maintenir une collaboration active et amicale, plutôt qu’une compétition. Avec l’appui de quelques collègues connus, comme Thibaud Damour, Philippe Tourrenc, Christian Bordé, Claude Cohen-Tannoudji, nous pûmes commencer à travailler sur les lasers et l’optique d’un détecteur GW à partir du milieu des années 80, avec des fonds venant de différents départements du CNRS, et de militaires français. Les militaires étaient d’abord intéressés à savoir si les ondes gravitationnelles pouvaient être utilisées pour communiquer avec les sous-marins, puis au développement de nouveaux lasers de puissance.

A l'origine de Virgo

20 avril 2017