General Relativity and Quantum Cosmology; astro-ph.HE; High Energy Physics - Theory
Abstract :
[en] The ever-increasing number of detections of gravitational waves (GWs) from compact binaries by the Advanced LIGO and Advanced Virgo detectors allows us to perform ever-more sensitive tests of general relativity (GR) in the dynamical and strong-field regime of gravity. We perform a suite of tests of GR using the compact binary signals observed during the second half of the third observing run of those detectors. We restrict our analysis to the 15 confident signals that have false alarm rates $\leq 10^{-3}\, {\rm yr}^{-1}$. In addition to signals consistent with binary black hole (BH) mergers, the new events include GW200115_042309, a signal consistent with a neutron star--BH merger. We find the residual power, after subtracting the best fit waveform from the data for each event, to be consistent with the detector noise. Additionally, we find all the post-Newtonian deformation coefficients to be consistent with the predictions from GR, with an improvement by a factor of ~2 in the -1PN parameter. We also find that the spin-induced quadrupole moments of the binary BH constituents are consistent with those of Kerr BHs in GR. We find no evidence for dispersion of GWs, non-GR modes of polarization, or post-merger echoes in the events that were analyzed. We update the bound on the mass of the graviton, at 90% credibility, to $m_g \leq 2.42 \times 10^{-23} \mathrm{eV}/c^2$. The final mass and final spin as inferred from the pre-merger and post-merger parts of the waveform are consistent with each other. The studies of the properties of the remnant BHs, including deviations of the quasi-normal mode frequencies and damping times, show consistency with the predictions of GR. In addition to considering signals individually, we also combine results from the catalog of GW signals to calculate more precise population constraints. We find no evidence in support of physics beyond GR.
Disciplines :
Physics
Author, co-author :
LIGO Scientific Collaboration, The
Virgo Collaboration, the
KAGRA Collaboration, the
Abbott, R.
Abe, H.
Acernese, F.
Ackley, K.
Adhikari, N.
Adhikari, R. X.
Adkins, V. K.
Adya, V. B.
Affeldt, C.
Agarwal, D.
Agathos, M.
Agatsuma, K.
Aggarwal, N.
Aguiar, O. D.
Aiello, L.
Ain, A.
Ajith, P.
Akutsu, T.
de Alarcón, P. F.
Albanesi, S.
Alfaidi, R. A.
Allocca, A.
Altin, P. A.
Amato, A.
Anand, C.
Anand, S.
Ananyeva, A.
Anderson, S. B.
Anderson, W. G.
Ando, M.
Andrade, T.
Andres, N.
Andrés-Carcasona, M.
Andrić, T.
Angelova, S. V.
Ansoldi, S.
Antelis, J. M.
Antier, S.
Apostolatos, T.
Appavuravther, E. Z.
Appert, S.
Apple, S. K.
Arai, K.
Araya, A.
Araya, M. C.
Areeda, J. S.
Arène, M.
Aritomi, N.
Arnaud, N.
Arogeti, M.
Aronson, S. M.
Arun, K. G.
Asada, H.
Asali, Y.
Ashton, G.
Aso, Y.
Assiduo, M.
Assis de Souza Melo, S.
Aston, S. M.
Astone, P.
Aubin, F.
AultONeal, K.
Austin, C.
Babak, S.
Badaracco, F.
M. K. M. Bader
Badger, C.
Bae, S.
Bae, Y.
Baer, A. M.
Bagnasco, S.
Bai, Y.
Baird, J.
Bajpai, R.
Baka, T.
Ball, M.
Ballardin, G.
Ballmer, S. W.
Balsamo, A.
Baltus, G.
Banagiri, S.
Banerjee, B.
Bankar, D.
Barayoga, J. C.
Barbieri, C.
Barish, B. C.
Barker, D.
Barneo, P.
Barone, F.
Barr, B.
Barsotti, L.
Barsuglia, M.
Barta, D.
Bartlett, J.
Barton, M. A.
Bartos, I.
Basak, S.
Bassiri, R.
Basti, A.
Bawaj, M.
Bayley, J. C.
Bazzan, M.
Becher, B. R.
Bécsy, B.
Bedakihale, V. M.
Beirnaert, F.
Bejger, M.
Belahcene, I.
Benedetto, V.
Beniwal, D.
Benjamin, M. G.
Bennett, T. F.
Bentley, J. D.
BenYaala, M.
Bera, S.
Berbel, M.
Bergamin, F.
Berger, B. K.
Bernuzzi, S.
C. P. L. Berry
Bersanetti, D.
Bertolini, A.
Betzwieser, J.
Beveridge, D.
Bhandare, R.
Bhandari, A. V.
Bhardwaj, U.
Bhatt, R.
Bhattacharjee, D.
Bhaumik, S.
Bianchi, A.
Bilenko, I. A.
Billingsley, G.
Bini, S.
Birney, R.
Birnholtz, O.
Biscans, S.
Bischi, M.
Biscoveanu, S.
Bisht, A.
Biswas, B.
Bitossi, M.
Bizouard, M. -A.
Blackburn, J. K.
Blair, C. D.
Blair, D. G.
Blair, R. M.
Bobba, F.
Bode, N.
Boër, M.
Bogaert, G.
Boldrini, M.
Bolingbroke, G. N.
Bonavena, L. D.
Bondu, F.
Bonilla, E.
Bonnand, R.
Booker, P.
Boom, B. A.
Bork, R.
Boschi, V.
Bose, N.
Bose, S.
Bossilkov, V.
Boudart, V.
Bouffanais, Y.
Bozzi, A.
Bradaschia, C.
Brady, P. R.
Bramley, A.
Branch, A.
Branchesi, M.
Brau, J. E.
Breschi, M.
Briant, T.
Briggs, J. H.
Brillet, A.
Brinkmann, M.
Brockill, P.
Brooks, A. F.
Brooks, J.
Brown, D. D.
Brunett, S.
Bruno, G.
Bruntz, R.
Bryant, J.
Bucci, F.
Bulik, T.
Bulten, H. J.
Buonanno, A.
Burtnyk, K.
Buscicchio, R.
Buskulic, D.
Buy, C.
Byer, R. L.
Cabourn Davies, G. S.
Cabras, G.
Cabrita, R.
Cadonati, L.
Caesar, M.
Cagnoli, G.
Cahillane, C.
Calderón Bustillo, J.
Callaghan, J. D.
Callister, T. A.
Calloni, E.
Cameron, J.
Camp, J. B.
Canepa, M.
Canevarolo, S.
Cannavacciuolo, M.
Cannon, K. C.
Cao, H.
Cao, Z.
Capocasa, E.
Capote, E.
Carapella, G.
Carbognani, F.
Carlassara, M.
Carlin, J. B.
Carney, M. F.
Carpinelli, M.
Carrillo, G.
Carullo, G.
Carver, T. L.
Casanueva Diaz, J.
Casentini, C.
Castaldi, G.
Caudill, S.
Cavaglià, M.
Cavalier, F.
Cavalieri, R.
Cella, G.
Cerdá-Durán, P.
Cesarini, E.
Chaibi, W.
Chalathadka Subrahmanya, S.
Champion, E.
Chan, C. -H.
Chan, C.
Chan, C. L.
Chan, K.
Chan, M.
Chandra, K.
Chang, I. P.
Chanial, P.
Chao, S.
Chapman-Bird, C.
Charlton, P.
Chase, E. A.
Chassande-Mottin, E.
Chatterjee, C.
Chatterjee, Debarati
Chatterjee, Deep
Chaturvedi, M.
Chaty, S.
Chatziioannou, K.
Chen, C.
Chen, D.
Chen, H. Y.
Chen, J.
Chen, K.
Chen, X.
Chen, Y. -B.
Chen, Y. -R.
Chen, Z.
Cheng, H.
Cheong, C. K.
Cheung, H. Y.
Chia, H. Y.
Chiadini, F.
Chiang, C-Y.
Chiarini, G.
Chierici, R.
Chincarini, A.
Chiofalo, M. L.
Chiummo, A.
Choudhary, R. K.
Choudhary, S.
Christensen, N.
Chu, Q.
Chu, Y-K.
S. S. Y. Chua
Chung, K. W.
Ciani, G.
Ciecielag, P.
Cieślar, M.
Cifaldi, M.
Ciobanu, A. A.
Ciolfi, R.
Cipriano, F.
Clara, F.
Clark, J. A.
Clearwater, P.
Clesse, S.
Cleva, F.
Coccia, E.
Codazzo, E.
Cohadon, P. -F.
Cohen, D. E.
Colleoni, M.
Collette, C. G.
Colombo, A.
Colpi, M.
Compton, C. M.
Constancio, M.
Conti, L.
Cooper, S. J.
Corban, P.
Corbitt, T. R.
Cordero-Carrión, I.
Corezzi, S.
Corley, K. R.
Cornish, N. J.
Corre, D.
Corsi, A.
Cortese, S.
Costa, C. A.
Cotesta, R.
Cottingham, R.
Coughlin, M. W.
Coulon, J. -P.
Countryman, S. T.
Cousins, B.
Couvares, P.
Coward, D. M.
Cowart, M. J.
Coyne, D. C.
Coyne, R.
J. D. E. Creighton
Creighton, T. D.
Criswell, A. W.
Croquette, M.
Crowder, S. G.
Cudell, J. R.
Cullen, T. J.
Cumming, A.
Cummings, R.
Cunningham, L.
Cuoco, E.
Curyło, M.
Dabadie, P.
Dal Canton, T.
Dall'Osso, S.
Dálya, G.
Dana, A.
D'Angelo, B.
Danilishin, S.
D'Antonio, S.
Danzmann, K.
Darsow-Fromm, C.
Dasgupta, A.
L. E. H. Datrier
Datta, Sayak
Datta, Sayantani
Dattilo, V.
Dave, I.
Davier, M.
Davis, D.
Davis, M. C.
Daw, E. J.
Dean, R.
DeBra, D.
Deenadayalan, M.
Degallaix, J.
De Laurentis, M.
Deléglise, S.
Del Favero, V.
De Lillo, F.
De Lillo, N.
Dell'Aquila, D.
Del Pozzo, W.
DeMarchi, L. M.
De Matteis, F.
D'Emilio, V.
Demos, N.
Dent, T.
Depasse, A.
De Pietri, R.
De Rosa, R.
De Rossi, C.
DeSalvo, R.
De Simone, R.
Dhurandhar, S.
Díaz, M. C.
Didio, N. A.
Dietrich, T.
Di Fiore, L.
Di Fronzo, C.
Di Giorgio, C.
Di Giovanni, F.
Di Giovanni, M.
Di Girolamo, T.
Di Lieto, A.
Di Michele, A.
Ding, B.
Di Pace, S.
Di Palma, I.
Di Renzo, F.
Divakarla, A. K.
Divyajyoti
Dmitriev, A.
Doctor, Z.
Donahue, L.
D'Onofrio, L.
Donovan, F.
Dooley, K. L.
Doravari, S.
Drago, M.
Driggers, J. C.
Drori, Y.
Ducoin, J. -G.
Dupej, P.
Dupletsa, U.
Durante, O.
D'Urso, D.
Duverne, P. -A.
Dwyer, S. E.
Eassa, C.
Easter, P. J.
Ebersold, M.
Eckhardt, T.
Eddolls, G.
Edelman, B.
Edo, T. B.
Edy, O.
Effler, A.
Eguchi, S.
Eichholz, J.
Eikenberry, S. S.
Eisenmann, M.
Eisenstein, R. A.
Ejlli, A.
Engelby, E.
Enomoto, Y.
Errico, L.
Essick, R. C.
Estellés, H.
Estevez, D.
Etienne, Z.
Etzel, T.
Evans, M.
Evans, T. M.
Evstafyeva, T.
Ewing, B. E.
Fabrizi, F.
Faedi, F.
Fafone, V.
Fair, H.
Fairhurst, S.
Fan, P. C.
Farah, A. M.
Farinon, S.
Farr, B.
Farr, W. M.
Fauchon-Jones, E. J.
Favaro, G.
Favata, M.
Fays, M.
Fazio, M.
Feicht, J.
Fejer, M. M.
Fenyvesi, E.
Ferguson, D. L.
Fernandez-Galiana, A.
Ferrante, I.
Ferreira, T. A.
Fidecaro, F.
Figura, P.
Fiori, A.
Fiori, I.
Fishbach, M.
Fisher, R. P.
Fittipaldi, R.
Fiumara, V.
Flaminio, R.
Floden, E.
Fong, H. K.
Font, J. A.
Fornal, B.
P. W. F. Forsyth
Franke, A.
Frasca, S.
Frasconi, F.
Freed, J. P.
Frei, Z.
Freise, A.
Freitas, O.
Frey, R.
Fritschel, P.
Frolov, V. V.
Fronzé, G. G.
Fujii, Y.
Fujikawa, Y.
Fujimoto, Y.
Fulda, P.
Fyffe, M.
Gabbard, H. A.
Gabella, W. E.
Gadre, B. U.
Gair, J. R.
Gais, J.
Galaudage, S.
Gamba, R.
Ganapathy, D.
Ganguly, A.
Gao, D.
Gaonkar, S. G.
Garaventa, B.
García Núñez, C.
García-Quirós, C.
Garufi, F.
Gateley, B.
Gayathri, V.
Ge, G. -G.
Gemme, G.
Gennai, A.
Gennari, V.
George, J.
Gerberding, O.
Gergely, L.
Gewecke, P.
Ghonge, S.
Ghosh, Abhirup
Ghosh, Archisman
Ghosh, Shaon
Ghosh, Shrobana
Ghosh, Tathagata
Giacomazzo, B.
Giacoppo, L.
Giaime, J. A.
Giardina, K. D.
Gibson, D. R.
Gier, C.
Giesler, M.
Giri, P.
Gissi, F.
Gkaitatzis, S.
Glanzer, J.
Gleckl, A. E.
Godwin, P.
Goetz, E.
Goetz, R.
Gohlke, N.
Golomb, J.
Goncharov, B.
González, G.
Gosselin, M.
Gouaty, R.
Gould, D. W.
Goyal, S.
Grace, B.
Grado, A.
Graham, V.
Granata, M.
Granata, V.
Grant, A.
Gras, S.
Grassia, P.
Gray, C.
Gray, R.
Greco, G.
Green, A. C.
Green, R.
Gretarsson, A. M.
Gretarsson, E. M.
Griffith, D.
Griffiths, W. L.
Griggs, H. L.
Grignani, G.
Grimaldi, A.
Grimes, E.
Grimm, S. J.
Grote, H.
Grunewald, S.
Gruning, P.
Gruson, A. S.
Guerra, D.
Guidi, G. M.
Guimaraes, A. R.
Guixé, G.
Gulati, H. K.
Gunny, A. M.
Guo, H. -K.
Guo, Y.
Gupta, Anchal
Gupta, Anuradha
Gupta, I. M.
Gupta, P.
Gupta, S. K.
Gustafson, R.
Guzman, F.
Ha, S.
I. P. W. Hadiputrawan
Haegel, L.
Haino, S.
Halim, O.
Hall, E. D.
Hamilton, E. Z.
Hammond, G.
Han, W. -B.
Haney, M.
Hanks, J.
Hanna, C.
Hannam, M. D.
Hannuksela, O.
Hansen, H.
Hansen, T. J.
Hanson, J.
Harder, T.
Haris, K.
Harms, J.
Harry, G. M.
Harry, I. W.
Hartwig, D.
Hasegawa, K.
Haskell, B.
Haster, C. -J.
Hathaway, J. S.
Hattori, K.
Haughian, K.
Hayakawa, H.
Hayama, K.
Hayes, F. J.
Healy, J.
Heidmann, A.
Heidt, A.
Heintze, M. C.
Heinze, J.
Heinzel, J.
Heitmann, H.
Hellman, F.
Hello, P.
Helmling-Cornell, A. F.
Hemming, G.
Hendry, M.
Heng, I. S.
Hennes, E.
Hennig, J.
Hennig, M. H.
Henshaw, C.
Hernandez, A. G.
Hernandez Vivanco, F.
Heurs, M.
Hewitt, A. L.
Higginbotham, S.
Hild, S.
Hill, P.
Himemoto, Y.
Hines, A. S.
Hirata, N.
Hirose, C.
Ho, T-C.
Hochheim, S.
Hofman, D.
Hohmann, J. N.
Holcomb, D. G.
Holland, N. A.
Hollows, I. J.
Holmes, Z. J.
Holt, K.
Holz, D. E.
Hong, Q.
Hough, J.
Hourihane, S.
Howell, E. J.
Hoy, C. G.
Hoyland, D.
Hreibi, A.
Hsieh, B-H.
Hsieh, H-F.
Hsiung, C.
Hsu, Y.
Huang, H-Y.
Huang, P.
Huang, Y-C.
Huang, Y. -J.
Huang, Yiting
Huang, Yiwen
Hübner, M. T.
Huddart, A. D.
Hughey, B.
D. C. Y. Hui
Hui, V.
Husa, S.
Huttner, S. H.
Huxford, R.
Huynh-Dinh, T.
Ide, S.
Idzkowski, B.
Iess, A.
Inayoshi, K.
Inoue, Y.
Iosif, P.
Isi, M.
Isleif, K.
Ito, K.
Itoh, Y.
Iyer, B. R.
JaberianHamedan, V.
Jacqmin, T.
Jacquet, P. -E.
Jadhav, S. J.
Jadhav, S. P.
Jain, T.
James, A. L.
Jan, A. Z.
Jani, K.
Janquart, J.
Janssens, K.
Janthalur, N. N.
Jaranowski, P.
Jariwala, D.
Jaume, R.
Jenkins, A. C.
Jenner, K.
Jeon, C.
Jia, W.
Jiang, J.
Jin, H. -B.
Johns, G. R.
Johnson-McDaniel, N. K.
Johnston, R.
Jones, A. W.
Jones, D. I.
Jones, P.
Jones, R.
Joshi, P.
Ju, L.
Jue, A.
Jung, P.
Jung, K.
Junker, J.
Juste, V.
Kaihotsu, K.
Kajita, T.
Kakizaki, M.
Kalaghatgi, C. V.
Kalogera, V.
Kamai, B.
Kamiizumi, M.
Kanda, N.
Kandhasamy, S.
Kang, G.
Kanner, J. B.
Kao, Y.
Kapadia, S. J.
Kapasi, D. P.
Karathanasis, C.
Karki, S.
Kashyap, R.
Kasprzack, M.
Kastaun, W.
Kato, T.
Katsanevas, S.
Katsavounidis, E.
Katzman, W.
Kaur, T.
Kawabe, K.
Kawaguchi, K.
Kéfélian, F.
Keitel, D.
Key, J. S.
Khadka, S.
Khalili, F. Y.
Khan, S.
Khanam, T.
Khazanov, E. A.
Khetan, N.
Khursheed, M.
Kijbunchoo, N.
Kim, A.
Kim, C.
Kim, J. C.
Kim, J.
Kim, K.
Kim, W. S.
Kim, Y. -M.
Kimball, C.
Kimura, N.
Kinley-Hanlon, M.
Kirchhoff, R.
Kissel, J. S.
Klimenko, S.
Klinger, T.
Knee, A. M.
Knowles, T. D.
Knust, N.
Knyazev, E.
Kobayashi, Y.
Koch, P.
Koekoek, G.
Kohri, K.
Kokeyama, K.
Koley, Soumen ; Université de Liège - ULiège > Département d'astrophysique, géophysique et océanographie (AGO) > Ondes gravitationnelles
NSF - National Science Foundation STFC - Science and Technology Facilities Council ARC - Australian Research Council CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek SERB - Science and Engineering Research Board Ministry of Education India AEI - Agencia Estatal de Investigación MICINN - Ministerio de Ciencia e Innovacion MICINN - Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades Generalitat de Catalunya NCN - Narodowe Centrum Nauki EC - European Commission ERDF - European Regional Development Fund SNF - Schweizerischer Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung RFBR - Russian Foundation for Basic Research RSF - Russian Science Foundation Royal Society SFC - Scottish Funding Council SUPA - Scottish Universities Physics Alliance F.R.S.-FNRS - Fonds de la Recherche Scientifique FWO - Fonds Wetenschappelijk Onderzoek Vlaanderen NKFIH - Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal NRF - National Research Foundation of Korea NSERC - Natural Sciences and Engineering Research Council CFI - Canada Foundation for Innovation MCTI - Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações ICTP-SAIFR - ICTP South American Institute for Fundamental Research NSCF - National Natural Science Foundation of China Leverhulme Trust RSCA - Research Corporation for Science Advancement DOE - United States. Department of Energy Kavli Foundation JSPS - Japan Society for the Promotion of Science Government of Western Australia Academia Sinica NAOJ - National Astronomical Observatory of Japan High Energy Accelerator Research Organization OTKA - Hungarian Scientific Research Fund Région Île-de-France
Commentary :
accepted in PRD; v3: fixed graviton mass bound in abstract
