Upper Limits on the Stochastic Gravitational-Wave Background from Advanced LIGO’s First Observing Run

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.; Aiello, L.; Ain, A.; Ajith, P.; Allen, B.; Allocca, A.; Altin, P.  . a.; Ananyeva, A.; Anderson, S.  . b.; Anderson, W.  . g.; Appert, S.; Arai, K.; Araya, M.  . c.; Areeda, J.  . s.; Arnaud, N.; Arun, K.  . g.; Ascenzi, S.; Ashton, G.; Ast, M.; Aston, S.  . m.; Astone, P.; Aufmuth, P.; Aulbert, C.; Avila Alvarez, A.; Babak, S.; Bacon, P.; Bader, M.  . k.  . m.; 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.; Beer, C.; Bejger, M.; Belahcene, I.; Belgin, M.; Bell, A.  . s.; Berger, B.  . k.; Bergmann, G.; Berry, C.  . p.  . l.; Bersanetti, D.; Bertolini, A.; Betzwieser, J.; Bhagwat, S.; Bhandare, R.; Bilenko, I.  . a.; Billingsley, G.; Billman, C.  . r.; Birch, J.; Birney, R.; Birnholtz, O.; Biscans, S.; Biscoveanu, A.  . s.; Bisht, A.; Bitossi, M.; Biwer, C.; Bizouard, M.  . a.; Blackburn, J.  . k.; Blackman, J.; Blair, C.  . d.; Blair, D.  . g.; Blair, R.  . m.; Bloemen, S.; Bock, O.; Boer, M.; Bogaert, G.; Bohe, A.; Bondu, F.; Bonnand, R.; Boom, B.  . a.; Bork, R.; Boschi, V.; Bose, S.; Bouffanais, Y.; 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.; Broida, J.  . e.; Brooks, A.  . f.; Brown, D.  . a.; Brown, D.  . d.; Brown, N.  . m.; Brunett, S.; Buchanan, C.  . c.; Buikema, A.; Bulik, T.; Bulten, H.  . j.; Buonanno, A.; Buskulic, D.; Buy, C.; Byer, R.  . l.; Cabero, M.; Cadonati, L.; Cagnoli, G.; Cahillane, C.; Calderón Bustillo, J.; Callister, T.  . a.; Calloni, E.; Camp, J.  . b.; Campbell, W.; Canepa, M.; Cannon, K.  . c.; Cao, H.; Cao, J.; Capano, C.  . d.; Capocasa, E.; Carbognani, F.; Caride, S.; Casanueva Diaz, J.; Casentini, C.; Caudill, S.; Cavaglià, M.; Cavalier, F.; Cavalieri, R.; Cella, G.; Cepeda, C.  . b.; CERBONI BAIARDI, Lorenzo; Cerretani, G.; Cesarini, E.; Chamberlin, S.  . j.; Chan, M.; Chao, S.; Charlton, P.; Chassande Mottin, E.; Cheeseboro, B.  . d.; Chen, H.  . y.; Chen, Y.; Cheng, H. P.; Chincarini, A.; Chiummo, A.; Chmiel, T.; Cho, H.  . s.; Cho, M.; Chow, J.  . h.; Christensen, N.; Chu, Q.; Chua, A.  . j.  . k.; Chua, S.; Chung, S.; Ciani, G.; Clara, F.; Clark, J.  . a.; Cleva, F.; Cocchieri, C.; Coccia, E.; Cohadon, P. F.; Colla, A.; Collette, C.  . g.; Cominsky, L.; Constancio, M.; Conti, L.; Cooper, S.  . j.; Corbitt, T.  . r.; Cornish, N.; Corsi, A.; Cortese, S.; Costa, C.  . a.; Coughlin, E.; Coughlin, M.  . w.; Coughlin, S.  . b.; Coulon, J. P.; Countryman, S.  . t.; Couvares, P.; Covas, P.  . b.; Cowan, E.  . e.; Coward, D.  . m.; Cowart, M.  . j.; Coyne, D.  . c.; Coyne, R.; Creighton, J.  . d.  . e.; Creighton, T.  . d.; Cripe, J.; Crowder, S.  . g.; Cullen, T.  . j.; Cumming, A.; Cunningham, L.; Cuoco, E.; Dal Canton, T.; Danilishin, S.  . l.; D’Antonio, S.; Danzmann, K.; Dasgupta, A.; Da Silva Costa, C.  . f.; Dattilo, V.; Dave, I.; Davier, M.; Davies, G.  . s.; Davis, D.; Daw, E.  . j.; Day, B.; Day, R.; De, S.; Debra, D.; Debreczeni, G.; Degallaix, J.; De Laurentis, M.; Deléglise, S.; Del Pozzo, W.; Denker, T.; Dent, T.; Dergachev, V.; De Rosa, R.; Derosa, R.  . t.; Desalvo, R.; Devenson, J.; Devine, R.  . c.; Dhurandhar, S.; Díaz, M.  . c.; Di Fiore, L.; Di Giovanni, M.; Di Girolamo, T.; Di Lieto, A.; Di Pace, S.; Di Palma, I.; Di Virgilio, A.; Doctor, Z.; Dolique, V.; Donovan, F.; Dooley, K.  . l.; Doravari, S.; Dorrington, I.; Douglas, R.; Dovale Álvarez, M.; 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.; Eikenberry, S.  . s.; Essick, R.  . c.; Etienne, Z.; Etzel, T.; Evans, M.; Evans, T.  . m.; Everett, R.; Factourovich, M.; Fafone, V.; Fair, H.; Fairhurst, S.; Fan, X.; Farinon, S.; Farr, B.; Farr, W.  . m.; Fauchon Jones, E.  . j.; Favata, M.; Fays, M.; Fehrmann, H.; Fejer, M.  . m.; Fernández Galiana, A.; Ferrante, I.; Ferreira, E.  . c.; Ferrini, F.; Fidecaro, F.; Fiori, I.; Fiorucci, D.; Fisher, R.  . p.; Flaminio, R.; Fletcher, M.; Fong, H.; Forsyth, S.  . s.; Fournier, J. D.; Frasca, S.; Frasconi, F.; Frei, Z.; Freise, A.; Frey, R.; Frey, V.; Fries, E.  . m.; Fritschel, P.; Frolov, V.  . v.; Fulda, P.; Fyffe, M.; Gabbard, H.; Gadre, B.  . u.; Gaebel, S.  . m.; Gair, J.  . r.; Gammaitoni, L.; Gaonkar, S.  . g.; Garufi, F.; Gaur, G.; Gayathri, V.; Gehrels, N.; Gemme, G.; Genin, E.; Gennai, A.; George, J.; Gergely, L.; Germain, V.; Ghonge, S.; Ghosh, Abhirup; Ghosh, Archisman; Ghosh, S.; Giaime, J.  . a.; Giardina, K.  . d.; Giazotto, A.; Gill, K.; Glaefke, A.; Goetz, E.; Goetz, R.; Gondan, L.; González, G.; Gonzalez Castro, J.  . m.; Gopakumar, A.; Gorodetsky, M.  . l.; Gossan, S.  . e.; Gosselin, M.; Gouaty, R.; Grado, A.; Graef, C.; 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.; Healy, J.; Heidmann, A.; Heintze, M.  . c.; Heitmann, H.; Hello, P.; Hemming, G.; Hendry, M.; Heng, I.  . s.; Hennig, J.; Henry, J.; Heptonstall, A.  . w.; Heurs, M.; Hild, S.; Hoak, D.; Hofman, D.; Holt, K.; Holz, D.  . e.; Hopkins, P.; Hough, J.; Houston, E.  . a.; Howell, E.  . j.; Y.  . m., Hu; Huerta, E.  . a.; Huet, D.; Hughey, B.; Husa, S.; Huttner, S.  . h.; Huynh Dinh, T.; Indik, N.; Ingram, D.  . r.; Inta, R.; Isa, H.  . n.; Isac, J. M.; Isi, M.; Isogai, T.; Iyer, B.  . r.; Izumi, K.; Jacqmin, T.; Jani, K.; Jaranowski, P.; Jawahar, S.; Jiménez Forteza, F.; Johnson, W.  . w.; Jones, D.  . i.; Jones, R.; Jonker, R.  . j.  . g.; Ju, L.; Junker, J.; Kalaghatgi, C.  . v.; Kalogera, V.; Kandhasamy, S.; Kang, G.; Kanner, J.  . b.; Karki, S.; Karvinen, K.  . s.; Kasprzack, M.; Katsavounidis, E.; Katzman, W.; Kaufer, S.; Kaur, T.; Kawabe, K.; Kéfélian, F.; Keitel, D.; Kelley, D.  . b.; Kennedy, R.; Key, J.  . s.; Khalili, F.  . y.; Khan, I.; Khan, S.; Khan, Z.; Khazanov, E.  . a.; Kijbunchoo, N.; Kim, Chunglee; Kim, J.  . c.; Kim, Whansun; Kim, W.; Kim, Y. M.; Kimbrell, S.  . j.; King, E.  . j.; King, P.  . j.; Kirchhoff, R.; Kissel, J.  . s.; Klein, B.; Kleybolte, L.; Klimenko, S.; Koch, P.; Koehlenbeck, S.  . m.; Koley, S.; Kondrashov, V.; Kontos, A.; Korobko, M.; Korth, W.  . z.; Kowalska, I.; Kozak, D.  . b.; Krämer, C.; Kringel, V.; Królak, A.; Kuehn, G.; Kumar, P.; Kumar, R.; Kuo, L.; Kutynia, A.; Lackey, B.  . d.; Landry, M.; Lang, R.  . n.; Lange, J.; Lantz, B.; Lanza, R.  . k.; Lartaux Vollard, A.; Lasky, P.  . d.; Laxen, M.; Lazzarini, A.; Lazzaro, C.; Leaci, P.; Leavey, S.; Lebigot, E.  . o.; Lee, C.  . h.; Lee, H.  . k.; Lee, H.  . m.; Lee, K.; Lehmann, J.; Lenon, A.; Leonardi, M.; Leong, J.  . r.; Leroy, N.; Letendre, N.; Levin, Y.; T.  . g.  . f., Li; Libson, A.; Littenberg, T.  . b.; Liu, J.; Lockerbie, N.  . a.; Lombardi, A.  . l.; London, L.  . t.; Lord, J.  . e.; Lorenzini, M.; Loriette, V.; Lormand, M.; Losurdo, G.; Lough, J.  . d.; Lovelace, G.; Lück, H.; Lundgren, A.  . p.; Lynch, R.; Ma, Y.; Macfoy, S.; Machenschalk, B.; Macinnis, M.; Macleod, D.  . m.; Magaña Sandoval, F.; Majorana, E.; Maksimovic, I.; Malvezzi, V.; Man, N.; Mandic, V.; Mangano, V.; Mansell, G.  . l.; Manske, M.; Mantovani, M.; Marchesoni, F.; Marion, F.; Márka, S.; Márka, Z.; Markosyan, A.  . s.; Maros, E.; Martelli, Filippo; Martellini, L.; Martin, I.  . w.; Martynov, D.  . v.; Mason, K.; Masserot, A.; Massinger, T.  . j.; Masso Reid, M.; Mastrogiovanni, S.; Matas, A.; Matichard, F.; Matone, L.; Mavalvala, N.; Mazumder, N.; Mccarthy, R.; Mcclelland, D.  . e.; Mccormick, S.; Mcgrath, C.; Mcguire, S.  . c.; Mcintyre, G.; Mciver, J.; Mcmanus, D.  . j.; Mcrae, T.; Mcwilliams, S.  . t.; Meacher, D.; Meadors, G.  . d.; Meidam, J.; Melatos, A.; Mendell, G.; Mendoza Gandara, D.; Mercer, R.  . a.; Merilh, E.  . l.; Merzougui, M.; Meshkov, S.; Messenger, C.; Messick, C.; Metzdorff, R.; Meyers, P.  . m.; Mezzani, F.; Miao, H.; Michel, C.; Middleton, H.; Mikhailov, E.  . e.; Milano, L.; Miller, A.  . l.; Miller, A.; Miller, B.  . b.; 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.; Mours, B.; Mow Lowry, C.  . m.; Mueller, G.; Muir, A.  . w.; Mukherjee, Arunava; Mukherjee, D.; Mukherjee, S.; Mukund, N.; Mullavey, A.; Munch, J.; Muniz, E.  . a.  . m.; Murray, P.  . g.; Mytidis, A.; Napier, K.; Nardecchia, I.; Naticchioni, L.; Nelemans, G.; Nelson, T.  . j.  . n.; Neri, M.; Nery, M.; Neunzert, A.; Newport, J.  . m.; Newton, G.; Nguyen, T.  . t.; Nielsen, A.  . b.; Nissanke, S.; Nitz, A.; Noack, A.; Nocera, F.; Nolting, D.; Normandin, M.  . e.  . n.; Nuttall, L.  . k.; Oberling, J.; Ochsner, E.; Oelker, E.; Ogin, G.  . h.; J.  . j., Oh; S.  . h., Oh; Ohme, F.; Oliver, M.; Oppermann, P.; Oram, Richard J.; O’Reilly, B.; O’Shaughnessy, R.; Ottaway, D.  . j.; Overmier, H.; Owen, B.  . j.; Pace, A.  . e.; Page, 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.; Patricelli, B.; Pearlstone, B.  . l.; Pedraza, M.; Pedurand, R.; Pekowsky, L.; Pele, A.; Penn, S.; Perez, C.  . j.; Perreca, A.; Perri, L.  . m.; Pfeiffer, H.  . p.; Phelps, M.; Piccinni, O.  . j.; Pichot, M.; Piergiovanni, Francesco; Pierro, V.; Pillant, G.; Pinard, L.; Pinto, I.  . m.; Pitkin, M.; Poe, M.; Poggiani, R.; Popolizio, P.; Post, A.; Powell, J.; Prasad, J.; Pratt, J.  . w.  . w.; Predoi, V.; Prestegard, T.; Prijatelj, M.; Principe, M.; Privitera, S.; Prodi, G.  . a.; Prokhorov, L.  . g.; Puncken, O.; Punturo, M.; Puppo, P.; Pürrer, M.; Qi, H.; Qin, J.; Qiu, S.; Quetschke, V.; Quintero, E.  . a.; Quitzow James, R.; Raab, F.  . j.; Rabeling, D.  . s.; Radkins, H.; Raffai, P.; Raja, S.; Rajan, C.; Rakhmanov, M.; Rapagnani, P.; Raymond, V.; Razzano, M.; Re, V.; Read, J.; Regimbau, T.; Rei, L.; Reid, S.; Reitze, D.  . h.; Rew, H.; Reyes, S.  . d.; Rhoades, E.; Ricci, F.; Riles, K.; Rizzo, M.; Robertson, N.  . a.; Robie, R.; Robinet, F.; Rocchi, A.; Rolland, L.; Rollins, J.  . g.; Roma, V.  . j.; Romano, J.  . d.; Romano, R.; Romie, J.  . h.; Rosińska, D.; Rowan, S.; Rüdiger, A.; Ruggi, P.; Ryan, K.; Sachdev, S.; Sadecki, T.; Sadeghian, L.; Sakellariadou, M.; Salconi, L.; Saleem, M.; Salemi, F.; Samajdar, A.; Sammut, L.; Sampson, L.  . m.; Sanchez, E.  . j.; Sandberg, V.; Sanders, J.  . r.; Sassolas, B.; Sathyaprakash, B.  . s.; Saulson, P.  . r.; Sauter, O.; Savage, R.  . l.; Sawadsky, A.; Schale, P.; Scheuer, J.; Schlassa, S.; Schmidt, E.; Schmidt, J.; Schmidt, P.; Schnabel, R.; Schofield, R.  . m.  . s.; Schönbeck, A.; Schreiber, E.; Schuette, D.; Schutz, B.  . f.; Schwalbe, S.  . g.; Scott, J.; Scott, S.  . m.; Sellers, D.; Sengupta, A.  . s.; Sentenac, D.; Sequino, V.; Sergeev, A.; Setyawati, Y.; Shaddock, D.  . a.; Shaffer, T.  . j.; Shahriar, M.  . s.; Shapiro, B.; Shawhan, P.; Sheperd, A.; Shoemaker, D.  . h.; Shoemaker, D.  . m.; Siellez, K.; Siemens, X.; Sieniawska, M.; Sigg, D.; Silva, A.  . d.; Singer, A.; Singer, L.  . p.; Singh, A.; Singh, R.; Singhal, A.; Sintes, A.  . m.; Slagmolen, B.  . j.  . j.; Smith, B.; Smith, J.  . r.; Smith, R.  . j.  . e.; Son, E.  . j.; Sorazu, B.; Sorrentino, F.; Souradeep, T.; Spencer, A.  . p.; Srivastava, A.  . k.; Staley, A.; Steinke, M.; Steinlechner, J.; Steinlechner, S.; Steinmeyer, D.; Stephens, B.  . c.; Stevenson, S.  . p.; Stone, R.; Strain, K.  . a.; Straniero, N.; Stratta, MARIA GIULIANA; Strigin, S.  . e.; Sturani, R.; Stuver, A.  . l.; Summerscales, T.  . z.; Sun, L.; Sunil, S.; Sutton, P.  . j.; Swinkels, B.  . l.; Szczepańczyk, M.  . j.; Tacca, M.; Talukder, D.; Tanner, D.  . b.; Tao, D.; Tápai, M.; Taracchini, A.; Taylor, R.; Theeg, T.; Thomas, E.  . g.; Thomas, M.; Thomas, P.; Thorne, K.  . a.; Thrane, E.; Tippens, T.; Tiwari, S.; Tiwari, V.; Tokmakov, K.  . v.; Toland, K.; Tomlinson, C.; Tonelli, M.; Tornasi, Z.; Torrie, C.  . i.; Töyrä, D.; Travasso, F.; Traylor, G.; Trifirò, D.; Trinastic, J.; Tringali, M.  . c.; Trozzo, L.; Tse, M.; Tso, R.; 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 Heijningen, J.  . v.; van Veggel, A.  . a.; Vardaro, M.; Varma, V.; Vass, S.; Vasúth, M.; Vecchio, A.; Vedovato, G.; Veitch, J.; Veitch, P.  . j.; Venkateswara, K.; Venugopalan, G.; Verkindt, D.; Vetrano, Flavio; Vicere', Andrea; Viets, A.  . d.; Vinciguerra, S.; Vine, D.  . j.; Vinet, J. Y.; Vitale, S.; Vo, T.; Vocca, H.; Vorvick, C.; Voss, D.  . v.; 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, Y.; Ward, R.  . l.; Warner, J.; Was, M.; Watchi, J.; Weaver, B.; Wei, L. W.; Weinert, M.; Weinstein, A.  . j.; Weiss, R.; Wen, L.; Weßels, P.; Westphal, T.; Wette, K.; Whelan, J.  . t.; Whiting, B.  . f.; Whittle, C.; Williams, D.; Williams, R.  . d.; Williamson, A.  . r.; Willis, J.  . l.; Willke, B.; Wimmer, M.  . h.; Winkler, W.; Wipf, C.  . c.; Wittel, H.; Woan, G.; Woehler, J.; Worden, J.; Wright, J.  . l.; D.  . s., Wu; Wu, G.; Yam, W.; Yamamoto, H.; Yancey, C.  . c.; Yap, M.  . j.; Hang, Yu; Haocun, Yu; Yvert, M.; Zadrożny, A.; Zangrando, L.; Zanolin, M.; Zendri, J. P.; Zevin, M.; Zhang, L.; Zhang, M.; Zhang, T.; Zhang, Y.; Zhao, C.; Zhou, M.; Zhou, Z.; Zhu, S.  . j.; Zhu, X.  . j.; Zucker, M.  . e.; Zweizig, J.

doi:10.1103/PhysRevLett.118.121101

A wide variety of astrophysical and cosmological sources are expected to contribute to a stochastic gravitational-wave background. Following the observations of GW150914 and GW151226, the rate and mass of coalescing binary black holes appear to be greater than many previous expectations. As a result, the stochastic background from unresolved compact binary coalescences is expected to be particularly loud. We perform a search for the isotropic stochastic gravitational-wave background using data from Advanced Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory’s (aLIGO) first observing run. The data display no evidence of a stochastic gravitational-wave signal. We constrain the dimensionless energy density of gravitational waves to be Ω0 < 1.7 × 10−7 with 95% confidence, assuming a flat energy density spectrum in the most sensitive part of the LIGO band (20–86 Hz). This is a factor of ∼33 times more sensitive than previous measurements. We also constrain arbitrary power-law spectra. Finally, we investigate the implications of this search for the background of binary black holes using an astrophysical model for the background.

Abbott, B. ., Abbott, R., Abbott, T. ., Abernathy, M. ., Acernese, F., Ackley, K., et al. (2017). Upper Limits on the Stochastic Gravitational-Wave Background from Advanced LIGO’s First Observing Run. PHYSICAL REVIEW LETTERS, 118(12), 121101-1-121101-12 [10.1103/PhysRevLett.118.121101].