The first direct gravitational-wave detection was made by the Advanced Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory on September 14, 2015. The GW150914 signal was strong enough to be apparent, without using any waveform model, in the filtered detector strain data. Here, features of the signal visible in the data are analyzed using concepts from Newtonian physics and general relativity, accessible to anyone with a general physics background. The simple analysis presented here is consistent with the fully general-relativistic analyses published elsewhere, in showing that the signal was produced by the inspiral and subsequent merger of two black holes. The black holes were each of approximately inline image, still orbited each other as close as ∼350 km apart and subsequently merged to form a single black hole. Similar reasoning, directly from the data, is used to roughly estimate how far these black holes were from the Earth, and the energy that they radiated in gravitational waves.

The basic physics of the binary black hole merger GW150914

BRANCHESI, MARICA;CERBONI BAIARDI, LORENZO;GRECO, GIUSEPPE;GUIDI, GIANLUCA MARIA;MONTANI, MATTEO;PIERGIOVANNI, FRANCESCO;VICERE', ANDREA;
2017

Abstract

The first direct gravitational-wave detection was made by the Advanced Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory on September 14, 2015. The GW150914 signal was strong enough to be apparent, without using any waveform model, in the filtered detector strain data. Here, features of the signal visible in the data are analyzed using concepts from Newtonian physics and general relativity, accessible to anyone with a general physics background. The simple analysis presented here is consistent with the fully general-relativistic analyses published elsewhere, in showing that the signal was produced by the inspiral and subsequent merger of two black holes. The black holes were each of approximately inline image, still orbited each other as close as ∼350 km apart and subsequently merged to form a single black hole. Similar reasoning, directly from the data, is used to roughly estimate how far these black holes were from the Earth, and the energy that they radiated in gravitational waves.
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.; Anderson, S. B.; Anderson, W. G.; Arai, K.; Araya, M. C.; Arceneaux, C. C.; Areeda, J. S.; Arnaud, N.; Arun, K. G.; Ascenzi, S.; Ashton, G.; Ast, M.; Aston, S. M.; Astone, P.; Aufmuth, P.; Aulbert, C.; Babak, S.; Bacon, P.; Bader, M. K. M.; 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.; Bejger, M.; Bell, A. S.; 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.; Birnholtz, O.; Biscans, S.; Bisht, A.; Bitossi, M.; Biwer, C.; Bizouard, M. A.; Blackburn, J. K.; Blair, C. D.; Blair, D. G.; Blair, R. M.; Bloemen, S.; Bock, O.; Boer, M.; Bogaert, G.; Bogan, C.; Bohe, A.; Bond, C.; Bondu, F.; Bonnand, R.; Boom, B. A.; Bork, R.; Boschi, V.; Bose, S.; Bouffanais, Y.; Bozzi, A.; Bradaschia, C.; 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.; Bustillo, J. Calderón; 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.; 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.; 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.; Cominsky, L.; Constancio, M.; Conte, A.; Conti, L.; Cook, D.; Corbitt, T. R.; Corsi, A.; Cortese, S.; Costa, C. A.; Coughlin, M. W.; Coughlin, S. B.; Coulon, J. P.; Countryman, S. T.; Couvares, P.; Cowan, E. E.; 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.; Dasgupta, A.; Da Silva Costa, C. F.; Dattilo, V.; Dave, I.; Davier, M.; Davies, G. S.; Daw, E. J.; 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.; Devine, R. C.; Dhurandhar, S.; Díaz, M. C.; Fiore, L. Di; Giovanni, M. Di; Girolamo, T. Di; Lieto, A. Di; Pace, S. Di; Palma, I. Di; Virgilio, A. Di; Dolique, V.; Donovan, F.; Dooley, K. L.; Doravari, S.; Douglas, R.; Downes, T. P.; Drago, M.; Drever, R. W. P.; Driggers, J. C.; Ducrot, M.; Dwyer, S. E.; Edo, T. B.; Edwards, M. C.; Effler, A.; Eggenstein, H. B.; Ehrens, P.; Eichholz, J.; 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.; Fenyvesi, E.; Ferrante, I.; Ferreira, E. C.; Ferrini, F.; Fidecaro, F.; Fiori, I.; Fiorucci, D.; Fisher, R. P.; Flaminio, R.; Fletcher, M.; Fournier, J. D.; Frasca, S.; Frasconi, F.; Frei, Z.; Freise, A.; Frey, R.; Frey, V.; Fritschel, P.; Frolov, V. V.; Fulda, P.; Fyffe, M.; Gabbard, H. A. G.; Gair, J. R.; Gammaitoni, L.; Gaonkar, S. G.; Garufi, F.; Gaur, G.; Gehrels, N.; Gemme, G.; Geng, P.; Genin, E.; Gennai, A.; George, J.; Gergely, L.; Germain, V.; 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.; Gordon, N. A.; Gorodetsky, M. L.; Gossan, S. E.; Gosselin, M.; Gouaty, R.; Grado, A.; 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.; 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.; Hu, Y. M.; Huang, S.; 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.; Jang, H.; Jani, K.; Jaranowski, P.; Jawahar, S.; Jian, L.; Jiménez Forteza, F.; Johnson, W. W.; Jones, D. I.; Jones, R.; Jonker, R. J. G.; Ju, L.; K, Haris; Kalaghatgi, C. V.; Kalogera, V.; Kandhasamy, S.; Kang, G.; Kanner, J. B.; Kapadia, S. J.; Karki, S.; Karvinen, K. S.; Kasprzack, M.; Katsavounidis, E.; Katzman, W.; Kaufer, S.; Kaur, T.; Kawabe, K.; Kéfélian, F.; Kehl, M. S.; Keitel, D.; Kelley, D. B.; Kells, W.; Kennedy, R.; Key, J. S.; Khalili, F. Y.; Khan, I.; Khan, S.; Khan, Z.; Khazanov, E. A.; Kijbunchoo, N.; Kim, Chi Woong; Kim, Chunglee; Kim, J.; Kim, K.; Kim, N.; Kim, W.; Kim, Y. M.; Kimbrell, S. J.; King, E. J.; King, P. J.; Kissel, J. S.; Klein, B.; Kleybolte, L.; Klimenko, S.; Koehlenbeck, S. M.; Koley, S.; Kondrashov, V.; Kontos, A.; Korobko, M.; Korth, W. Z.; Kowalska, I.; Kozak, D. B.; Kringel, V.; Krishnan, B.; Królak, A.; Krueger, C.; Kuehn, G.; Kumar, P.; Kumar, R.; Kuo, L.; Kutynia, A.; Lackey, B. D.; Landry, M.; Lange, J.; Lantz, B.; 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.; Lenon, A.; Leonardi, M.; Leong, J. R.; Leroy, N.; Letendre, N.; Levin, Y.; Lewis, J. B.; Li, T. G. F.; Libson, A.; Littenberg, T. B.; Lockerbie, N. A.; Lombardi, A. L.; London, L. T.; Lord, J. E.; Lorenzini, M.; Loriette, V.; Lormand, M.; Losurdo, G.; Lough, J. D.; Lück, H.; Lundgren, A. P.; Lynch, R.; Ma, Y.; Machenschalk, B.; Macinnis, M.; Macleod, D. M.; Magaña Sandoval, F.; Zertuche, L. Magaña; Magee, R. M.; 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.; Marx, J. N.; Mason, K.; Masserot, A.; Massinger, T. J.; Masso Reid, M.; Mastrogiovanni, S.; Matichard, F.; Matone, L.; Mavalvala, N.; Mazumder, N.; Mccarthy, R.; Mcclelland, D. E.; Mccormick, S.; Mcguire, S. C.; Mcintyre, G.; Mciver, J.; Mcmanus, D. J.; Mcrae, T.; Meacher, D.; Meadors, G. D.; Meidam, J.; Melatos, A.; Mendell, G.; 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.; Mossavi, K.; Mours, B.; Mow Lowry, C. M.; Mueller, G.; Muir, A. W.; Mukherjee, Arunava; Mukherjee, D.; Mukherjee, S.; Mukund, N.; Mullavey, A.; Munch, J.; Murphy, D. J.; Murray, P. G.; Mytidis, A.; Nardecchia, I.; Naticchioni, L.; Nayak, R. K.; Nedkova, K.; Nelemans, G.; Nelson, T. J. N.; 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.; Oh, J. J.; Oh, S. H.; Ohme, F.; Oliver, M.; Oppermann, P.; Oram, Richard J.; O'Reilly, B.; O'Shaughnessy, R.; Ottaway, D. J.; 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.; Patricelli, B.; Patrick, Z.; Pearlstone, B. L.; Pedraza, M.; Pedurand, R.; Pekowsky, L.; Pele, A.; Penn, S.; Perreca, A.; Perri, L. M.; 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.; Predoi, V.; Prestegard, T.; Price, L. R.; Prijatelj, M.; Principe, M.; Privitera, S.; Prix, R.; Prodi, G. A.; Prokhorov, L.; 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.; Reed, C. M.; Regimbau, T.; Rei, L.; Reid, S.; Rew, H.; Reyes, S. D.; 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.; Romanov, G.; 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.; Sanchez, E. J.; Sandberg, V.; Sandeen, B.; Sanders, J. R.; Sassolas, B.; Saulson, P. R.; Sauter, O. E. S.; Savage, R. L.; Sawadsky, A.; Schale, P.; Schilling, R.; Schmidt, J.; Schmidt, P.; Schnabel, R.; Schofield, R. M. S.; Schönbeck, A.; Schreiber, E.; Schuette, D.; Schutz, B. F.; Scott, J.; Scott, S. M.; Sellers, D.; Sengupta, A. S.; Sentenac, D.; Sequino, V.; Sergeev, A.; Setyawati, Y.; Shaddock, D. A.; Shaffer, T.; Shahriar, M. S.; Shaltev, M.; 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, 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.; Sunil, S.; Sutton, P. J.; Swinkels, B. L.; Szczepańczyk, M. J.; Tacca, M.; Talukder, D.; Tanner, D. B.; Tápai, 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.; Toland, K.; Tomlinson, C.; Tonelli, M.; Tornasi, Z.; Torres, C. V.; Torrie, C. I.; Töyrä, 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 Heijningen, J. V.; van Veggel, A. A.; Vardaro, M.; Vass, S.; Vasúth, 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.; 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, X.; Wang, Y.; Ward, R. L.; Warner, J.; Was, M.; 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.; Williams, R. D.; Williamson, A. R.; Willis, J. L.; Willke, B.; Wimmer, M. H.; Winkler, W.; Wipf, C. C.; Wiseman, A. G.; Wittel, H.; Woan, G.; Woehler, J.; Worden, J.; Wright, J. L.; Wu, D. S.; Wu, G.; Yablon, J.; Yam, W.; Yamamoto, H.; Yancey, C. C.; Yu, H.; Yvert, M.; Zadrożny, A.; Zangrando, L.; Zanolin, M.; Zendri, J. P.; Zevin, M.; Zhang, L.; Zhang, M.; Zhang, Y.; Zhao, C.; Zhou, M.; Zhou, Z.; Zhu, X. J.; Zucker, M. E.; Zuraw, S. E.; Zweizig, J.
File in questo prodotto:
Eventuali allegati, non sono esposti

I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.

Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: http://hdl.handle.net/11585/866131
 Attenzione

Attenzione! I dati visualizzati non sono stati sottoposti a validazione da parte dell'ateneo

Citazioni
  • ???jsp.display-item.citation.pmc??? ND
  • Scopus 55
  • ???jsp.display-item.citation.isi??? 54
social impact