Prospects for Observing and Localizing Gravitational-Wave Transients with Advanced LIGO and Advanced Virgo

Abbott, B. P.; Abbott, R.; Abbott, T. D.; Abernathy, M. R.; Acernese, F.; Ackley, K.; Adams, C.; Adams, T.; Addesso, P.; Adhikari, R. X.; Adya, V. B.; Affeldt, C.; Agathos, M.; Agatsuma, K.; Aggarwal, N.; Aguiar, O. D.; Ain, A.; Ajith, P.; Allen, B.; Allocca, A.; Altin, P. A.; Amariutei, D. V.; Anderson, S. B.; Anderson, W. G.; Arai, K.; Araya, M. C.; Arceneaux, C. C.; Areeda, J. S.; Arnaud, N.; Arun, K. G.; Ashton, G.; Ast, M.; Aston, S. M.; Astone, P.; Aufmuth, P.; Aulbert, C.; Babak, S.; Baker, P. T.; Baldaccini, F.; Ballardin, G.; Ballmer, S. W.; Barayoga, J. C.; Barclay, S. E.; Barish, B. C.; Barker, D.; Barone, F.; Barr, B.; Barsotti, L.; Barsuglia, M.; Barta, D.; Bartlett, J.; Bartos, I.; Bassiri, R.; Basti, A.; Batch, J. C.; Baune, C.; Bavigadda, V.; Bazzan, M.; Behnke, B.; Bejger, M.; Belczynski, C.; Bell, A. S.; Bell, C. J.; Berger, B. K.; Bergman, J.; Bergmann, G.; Berry, C. P. L.; Bersanetti, D.; Bertolini, A.; Betzwieser, J.; Bhagwat, S.; Bhandare, R.; Bilenko, I. A.; Billingsley, G.; Birch, J.; Birney, R.; Biscans, S.; Bisht, A.; Bitossi, M.; Biwer, C.; Bizouard, M. A.; Blackburn, J. K.; Blair, C. D.; Blair, D.; Blair, R. M.; Bloemen, S.; Bock, O.; Bodiya, T. P.; Boer, M.; Bogaert, G.; Bogan, C.; Bohe, A.; Bojtos, P.; Bond, C.; Bondu, F.; Bonnand, R.; Bork, R.; Boschi, V.; Bose, S.; Bozzi, A.; Bradaschia, C.; Brady, P. R.; Braginsky, V. B.; Branchesi, Marica; Brau, J. E.; Briant, T.; Brillet, A.; Brinkmann, M.; Brisson, V.; Brockill, P.; Brooks, A. F.; Brown, D. A.; Brown, D. D.; Brown, N. M.; Buchanan, C. C.; Buikema, A.; Bulik, T.; Bulten, H. J.; Buonanno, A.; Buskulic, D.; Buy, C.; Byer, R. L.; Cadonati, L.; Cagnoli, G.; Cahillane, C.; Calder´on Bustillo, J.; Callister, T.; Calloni, E.; Camp, J. B.; Cannon, K. C.; Cao, J.; Capano, C. D.; Capocasa, E.; Carbognani, F.; Caride, S.; Casanueva Diaz, J.; Casentini, C.; Caudill, S.; Cavagli`a, M.; Cavalier, F.; Cavalieri, R.; Cella, G.; Cepeda, C.; CERBONI BAIARDI, Lorenzo; Cerretani, G.; Cesarini, E.; Chakraborty, R.; Chalermsongsak, T.; Chamberlin, S. J.; Chan, M.; Chao, S.; Charlton, P.; Chassande Mottin, E.; Chen, H. Y.; Chen, Y.; Cheng, C.; Chincarini, A.; Chiummo, A.; Cho, H. S.; Cho, M.; Chow, J. H.; Christensen, N.; Chu, Q.; Chua, S.; Chung, S.; Ciani, G.; Clara, F.; Clark, J. A.; Cleva, F.; Coccia, E.; Cohadon, P. F.; Colla, A.; Collette, C. G.; M. Constancio J. r.,; Conte, A.; Conti, L.; Cook, D.; Corbitt, T. R.; Cornish, N.; Corsi, A.; Cortese, S.; Costa, C. A.; Coughlin, M. W.; Coughlin, S. B.; Coulon, J. P.; Countryman, S. T.; Couvares, P.; Coward, D. M.; Cowart, M. J.; Coyne, D. C.; Coyne, R.; Craig, K.; Creighton, J. D. E.; Cripe, J.; Crowder, S. G.; Cumming, A.; Cunningham, L.; Cuoco, E.; Dal Canton, T.; Danilishin, S. L.; D’Antonio, S.; Danzmann, K.; Darman, N. S.; Dattilo, V.; Dave, I.; Daveloza, H. P.; Davier, M.; Davies, G. S.; Daw, E. J.; Day, R.; Debra, D.; Debreczeni, G.; Degallaix, J.; De Laurentis, M.; Del´eglise, S.; Del Pozzo, W.; Denker, T.; Dent, T.; Dereli, H.; Dergachev, V.; Derosa, R.; De Rosa, R.; Desalvo, R.; Dhurandhar, S.; D´ıaz, M. C.; Di Fiore, L.; Di Giovanni, M.; Di Lieto, A.; Di Palma, I.; Di Virgilio, A.; Dojcinoski, G.; Dolique, V.; Donovan, F.; Dooley, K. L.; Doravari, S.; Douglas, R.; Downes, T. P.; Drago, M.; Drever, R. W. P.; Driggers, J. C.; Du, Z.; Ducrot, M.; Dwyer, S. E.; Edo, T. B.; Edwards, M. C.; Effler, A.; Eggenstein, H. B.; Ehrens, P.; Eichholz, J. M.; Eikenberry, S. S.; Engels, W.; Essick, R. C.; Etzel, T.; Evans, M.; Evans, T. M.; Everett, R.; Factourovich, M.; Fafone, V.; Fair, H.; Fairhurst, S.; Fan, X.; Fang, Q.; Farinon, S.; Farr, B.; Farr, W. M.; Favata, M.; Fays, M.; Fehrmann, H.; Fejer, M. M.; Ferrante, I.; Ferreira, E. C.; Ferrini, F.; Fidecaro, F.; Fiori, I.; Fisher, R. P.; Flaminio, R.; Fletcher, M.; Fournier, J. D.; Franco, S.; Frasca, S.; Frasconi, F.; Frei, Z.; Freise, A.; Frey, R.; Fricke, T. T.; Fritschel, P.; Frolov, V. V.; Fulda, P.; Fyffe, M.; Gabbard, H. A. G.; Gair, J. R.; Gammaitoni, L.; Gaonkar, S. G.; Garufi, F.; Gatto, A.; Gaur, G.; Gehrels, N.; Gemme, G.; Gendre, B.; Genin, E.; Gennai, A.; George, J.; Gergely, L.; Germain, V.; Ghosh, A.; Ghosh, S.; Giaime, J. A.; Giardina, K. D.; Giazotto, A.; Gill, K.; Glaefke, A.; Goetz, E.; Goetz, R.; Gondan, L.; Gonz´alez, G.; Gonzalez Castro, J. M.; Gopakumar, A.; Gordon, N. A.; Gorodetsky, M. L.; Gossan, S. E.; Gosselin, M.; Gouaty, R.; Graef, C.; Graff, P. B.; Granata, M.; Grant, A.; Gras, S.; Gray, C.; Greco, Giuseppe; Green, A. C.; Groot, P.; Grote, H.; Grunewald, S.; Guidi, GIANLUCA MARIA; Guo, X.; Gupta, A.; Gupta, M. K.; Gushwa, K. E.; Gustafson, E. K.; Gustafson, R.; Hacker, J. J.; Hall, B. R.; Hall, E. D.; Hammond, G.; Haney, M.; Hanke, M. M.; Hanks, J.; Hanna, C.; Hannam, M. D.; Hanson, J.; Hardwick, T.; Harms, Jan; Harry, G. M.; Harry, I. W.; Hart, M. J.; Hartman, M. T.; Haster, C. J.; Haughian, K.; Heidmann, A.; Heintze, M. C.; Heitmann, H.; Hello, P.; Hemming, G.; Hendry, M.; Heng, I. S.; Hennig, J.; Heptonstall, A. W.; Heurs, M.; Hild, S.; Hoak, D.; Hodge, K. A.; Hofman, D.; Hollitt, S. E.; Holt, K.; Holz, D. E.; Hopkins, P.; Hosken, D. J.; Hough, J.; Houston, E. A.; Howell, E. J.; Y. M., Hu; Huang, S.; Huerta, E. A.; Huet, D.; Hughey, B.; Husa, S.; Huttner, S. H.; Huynh Dinh, T.; Idrisy, A.; Indik, N.; Ingram, D. R.; Inta, R.; Isa, H. N.; Isac, J. M.; Isi, M.; Islas, G.; Isogai, T.; Iyer, B. R.; Izumi, K.; Jacqmin, T.; Jang, H.; Jani, K.; Jaranowski, P.; Jawahar, S.; Jim´enez Forteza, F.; Johnson, W. W.; Jones, D. I.; Jones, R.; Jonker, R. J. G.; Ju, L.; Haris, K; Kalaghatgi, C. V.; Kalogera, V.; Kandhasamy, S.; Kang, G.; Kanner, J. B.; Karki, S.; Kasprzack, M.; Katsavounidis, E.; Katzman, W.; Kaufer, S.; Kaur, T.; Kawabe, K.; Kawazoe, F.; K´ef´elian, F.; Kehl, M. S.; Keitel, D.; Kelley, D. B.; Kells, W.; Kennedy, R.; Key, J. S.; Khalaidovski, A.; Khalili, F. Y.; Khan, S.; Khan, Z.; Khazanov, E. A.; Kijbunchoo, N.; Kim, C.; Kim, J.; Kim, K.; Kim, N.; Kim, N.; Kim, Y. M.; King, E. J.; King, P. J.; Kinzel, D. L.; Kissel, J. S.; Kleybolte, L.; Klimenko, S.; Koehlenbeck, S. M.; Kokeyama, K.; Koley, S.; Kondrashov, V.; Kontos, A.; Korobko, M.; Korth, W. Z.; Kowalska, I.; Kozak, D. B.; Kringel, V.; Krishnan, B.; Kr´olak, A.; Krueger, C.; Kuehn, G.; Kumar, P.; Kuo, L.; Kutynia, A.; Lackey, B. D.; Landry, M.; Lange, J.; Lantz, B.; Lasky, P. D.; Lazzarini, A.; Lazzaro, C.; Leaci, P.; Leavey, S.; Lebigot, E.; Lee, C. H.; Lee, H. K.; Lee, H. M.; Lee, K.; Lenon, A.; Leonardi, M.; Leong, J. R.; Leroy, N.; Letendre, N.; Levin, Y.; Levine, B. M.; T. G. F., Li; Libson, A.; Littenberg, T. B.; Lockerbie, N. A.; Logue, J.; Lombardi, A. L.; Lord, J. E.; Lorenzini, M.; Loriette, V.; Lormand, M.; Losurdo, G.; Lough, J. D.; L¨uck, H.; Lundgren, A. P.; Luo, J.; Lynch, R.; Ma, Y.; Macdonald, T.; Machenschalk, B.; Macinnis, M.; Macleod, D. M.; Maga˜na Sandoval, F.; Magee, R. M.; Mageswaran, M.; Majorana, E.; Maksimovic, I.; Malvezzi, V.; Man, N.; Mandel, I.; Mandic, V.; Mangano, V.; Mansell, G. L.; Manske, M.; Mantovani, M.; Marchesoni, F.; Marion, F.; M´arka, S.; M´arka, Z.; Markosyan, A. S.; Maros, E.; Martelli, Filippo; Martellini, L.; Martin, I. W.; Martin, R. M.; Martynov, D. V.; Marx, J. N.; Mason, K.; Masserot, A.; Massinger, T. J.; Masso Reid, M.; Matichard, F.; Matone, L.; Mavalvala, N.; Mazumder, N.; Mazzolo, G.; Mccarthy, R.; Mcclelland, D. E.; Mccormick, S.; Mcguire, S. C.; Mcintyre, G.; Mciver, J.; Mcmanus, D. J.; Mcwilliams, S. T.; Meacher, D.; Meadors, G. D.; Meidam, J.; Melatos, A.; Mendell, G.; Mendoza Gandara, D.; Mercer, R. A.; Merilh, E.; Merzougui, M.; Meshkov, S.; Messenger, C.; Messick, C.; Meyers, P. M.; Mezzani, F.; Miao, H.; Michel, C.; Middleton, H.; Mikhailov, E. E.; Milano, L.; Miller, J.; Millhouse, M.; Minenkov, Y.; Ming, J.; Mirshekari, S.; Mishra, C.; Mitra, S.; Mitrofanov, V. P.; Mitselmakher, G.; Mittleman, R.; Moggi, A.; Mohan, M.; Mohapatra, S. R. P.; Montani, Matteo; Moore, B. C.; Moore, C. J.; Moraru, D.; Moreno, G.; Morriss, S. R.; Mossavi, K.; Mours, B.; Mow Lowry, C. M.; Mueller, C. L.; Mueller, G.; Muir, A. W.; Mukherjee, Arunava; Mukherjee, D.; Mukherjee, S.; Mullavey, A.; Munch, J.; Murphy, D. J.; Murray, P. G.; Mytidis, A.; Nardecchia, I.; Naticchioni, L.; Nayak, R. K.; Necula, V.; Nedkova, K.; Nelemans, G.; Neri, M.; Neunzert, A.; Newton, G.; Nguyen, T. T.; Nielsen, A. B.; Nissanke, S.; Nitz, A.; Nocera, F.; Nolting, D.; Normandin, M. E. N.; Nuttall, L. K.; Oberling, J.; Ochsner, E.; O’Dell, J.; Oelker, E.; Ogin, G. H.; J. J., Oh; S. H., Oh; Ohme, F.; Oliver, M.; Oppermann, P.; Oram, R. J.; O’Reilly, B.; O’Shaughnessy, R.; Ott, C. D.; Ottaway, D. J.; Ottens, R. S.; Overmier, H.; Owen, B. J.; Pai, A.; Pai, S. A.; Palamos, J. R.; Palashov, O.; Palomba, C.; Pal Singh, A.; Pan, H.; Pankow, C.; Pannarale, F.; Pant, B. C.; Paoletti, F.; Paoli, A.; Papa, M. A.; Paris, H. R.; Parker, W.; Pascucci, D.; Pasqualetti, A.; Passaquieti, R.; Passuello, D.; Patrick, Z.; Pearlstone, B. L.; Pedraza, M.; Pedurand, R.; Pekowsky, L.; Pele, A.; Penn, S.; Pereira, R.; Perreca, A.; Phelps, M.; Piccinni, O.; Pichot, M.; Piergiovanni, Francesco; Pierro, V.; Pillant, G.; Pinard, L.; Pinto, I. M.; Pitkin, M.; Poggiani, R.; Post, A.; Powell, J.; Prasad, J.; Predoi, V.; Premachandra, S. S.; Prestegard, T.; Price, L. R.; Prijatelj, M.; Principe, M.; Privitera, S.; Prodi, G. A.; Prokhorov, L.; Punturo, M.; Puppo, P.; P¨urrer, M.; Qi, H.; Qin, J.; Quetschke, V.; Quintero, E. A.; Quitzowjames, R.; Raab, F. J.; Rabeling, D. S.; Radkins, H.; Raffai, P.; Raja, S.; Rakhmanov, M.; Rapagnani, P.; Raymond, V.; Razzano, M.; Re, V.; Read, J.; Reed, C. M.; Regimbau, T.; Rei, L.; Reid, S.; Reitze, D. H.; Rew, H.; Ricci, F.; Riles, K.; Robertson, N. A.; Robie, R.; Robinet, F.; Rocchi, A.; Rolland, L.; Rollins, J. G.; Roma, V. J.; Romano, J. D.; Romano, R.; Romanov, G.; Romie, J. H.; Rosi´nska, D.; Rowan, S.; R¨udiger, A.; Ruggi, P.; Ryan, K.; Sachdev, S.; Sadecki, T.; Sadeghian, L.; Saleem, M.; Salemi, F.; Samajdar, A.; Sammut, L.; Sanchez, E. J.; Sandberg, V.; Sandeen, B.; Sanders, J. R.; Sassolas, B.; Sathyaprakash, B. S.; Saulson, P. R.; Sauter, O.; Savage, R. L.; Sawadsky, A.; Schale, P.; Schilling†, R.; Schmidt, J.; Schmidt, P.; Schnabel, R.; Schofield, R. M. S.; Sch¨onbeck, A.; Schreiber, E.; Schuette, D.; Schutz, B. F.; Scott, J.; Scott, S. M.; Sellers, D.; Sentenac, D.; Sequino, V.; Sergeev, A.; Serna, G.; Setyawati, Y.; Sevigny, A.; Shaddock, D. A.; Shah, S.; Shahriar, M. S.; Shaltev, M.; Shao, Z.; Shapiro, B.; Shawhan, P.; Sheperd, A.; Shoemaker, D. H.; Shoemaker, D. M.; Siellez, K.; Siemens, X.; Sigg, D.; Silva, A. D.; Simakov, D.; Singer, A.; Singer, L. P.; Singh, A.; Singh, R.; Sintes, A. M.; Slagmolen, B. J. J.; Smith, J. R.; Smith, N. D.; Smith, R. J. E.; Son, E. J.; Sorazu, B.; Sorrentino, F.; Souradeep, T.; Srivastava, A. K.; Staley, A.; Steinke, M.; Steinlechner, J.; Steinlechner, S.; Steinmeyer, D.; Stephens, B. C.; Stone, R.; Strain, K. A.; Straniero, N.; Stratta, MARIA GIULIANA; Strauss, N. A.; Strigin, S.; Sturani, R.; Stuver, A. L.; Summerscales, T. Z.; Sun, L.; Sutton, P. J.; Swinkels, B. L.; Szczepanczyk, M. J.; Tacca, M.; Talukder, D.; Tanner, D. B.; T´apai, M.; Tarabrin, S. P.; Taracchini, A.; Taylor, R.; Theeg, T.; Thirugnanasambandam, M. P.; Thomas, E. G.; Thomas, M.; Thomas, P.; Thorne, K. A.; Thorne, K. S.; Thrane, E.; Tiwari, S.; Tiwari, V.; Tokmakov, K. V.; Tomlinson, C.; Tonelli, M.; Torres‡, C. V.; Torrie, C. I.; T¨oyr¨a, D.; Travasso, F.; Traylor, G.; Trifirò, D.; Tringali, M. C.; Trozzo, L.; Tse, M.; Turconi, M.; Tuyenbayev, D.; Ugolini, D.; Unnikrishnan, C. S.; Urban, A. L.; Usman, S. A.; Vahlbruch, H.; Vajente, G.; Valdes, G.; van Bakel, N.; van Beuzekom, M.; van den Brand, J. F. J.; van den Broeck, C.; Vander Hyde, D. C.; van der Schaaf, L.; van der Sluys, M. V.; van Heijningen, J. V.; van Veggel, A. A.; Vardaro, M.; Vass, S.; Vas´uth, M.; Vaulin, R.; Vecchio, A.; Vedovato, G.; Veitch, J.; Veitch, P. J.; Venkateswara, K.; Verkindt, D.; Vetrano, Flavio; Vicere', Andrea; Vinciguerra, S.; Vine, D. J.; Vinet, J. Y.; Vitale, S.; Vo, T.; Vocca, H.; Vorvick, C.; Vousden, W. D.; Vyatchanin, S. P.; Wade, A. R.; Wade, L. E.; Wade, M.; Walker, M.; Wallace, L.; Walsh, S.; Wang, G.; Wang, H.; Wang, M.; Wang, X.; Wang, Y.; Ward, R. L.; Warner, J.; Was, M.; Weaver, B.; Wei, L. W.; Weinert, M.; Weinstein, A. J.; Weiss, R.; Welborn, T.; Wen, L.; Weßels, P.; Westphal, T.; Wette, K.; Whelan, J. T.; White, D. J.; Whiting, B. F.; Williams, R. D.; Williamson, A. R.; Willis, J. L.; Willke, B.; Wimmer, M. H.; Winkler, W.; Wipf, C. C.; Wittel, H.; Woan, G.; Worden, J.; Wright, J. L.; Wu, G.; Yablon, J.; Yam, W.; Yamamoto, H.; Yancey, C. C.; Yap, M. J.; Yu, H.; Yvert, M.; Zadro˙zny, A.; Zangrando, L.; Zanolin, M.; Zendri, J. P.; Zevin, M.; Zhang, F.; Zhang, L.; Zhang, M.; Zhang, Y.; Zhao, C.; Zhou, M.; Zhou, Z.; Zhu, X. J.; Zucker, M. E.; Zuraw, S. E.; Zweizig, J.

doi:10.1007/lrr-2016-1

We present a possible observing scenario for the Advanced LIGO and Advanced Virgo gravitational-wave detectors over the next decade, with the intention of providing information to the astronomy community to facilitate planning for multi-messenger astronomy with gravitational waves. We determine the expected sensitivity of the network to transient gravitational-wave signals, and study the capability of the network to determine the sky location of the source. We report our findings for gravitational-wave transients, with particular focus on gravitational-wave signals from the inspiral of binary neutron-star systems, which are considered the most promising for multi-messenger astronomy. The ability to localize the sources of the detected signals depends on the geographical distribution of the detectors and their relative sensitivity, and 90% credible regions can be as large as thousands of square degrees when only two sensitive detectors are operational. Determining the sky position of a significant fraction of detected signals to areas of 5 deg^2 to 20 deg^2 will require at least three detectors of sensitivity within a factor of ~2 of each other and with a broad frequency bandwidth. Should the third LIGO detector be relocated to India as expected, a significant fraction of gravitational-wave signals will be localized to a few square degrees by gravitational-wave observations alone.

Abbott, B.P., Abbott, R., Abbott, T.D., Abernathy, M.R., Acernese, F., Ackley, K., et al. (2016). Prospects for Observing and Localizing Gravitational-Wave Transients with Advanced LIGO and Advanced Virgo. LIVING REVIEWS IN RELATIVITY, 19, 1-39 [10.1007/lrr-2016-1].