Predictions for the rates of compact binary coalescences observable by ground-based gravitational-wave detectors

Authors: J. Abadie, B. P. Abbott, R. Abbott, M. R. Abernathy, T. Accadia, F Acernese, C. Adams, R. X. Adhikari, P. Ajith, B. Allen, G. Allen, E. Amador Ceron, R. S. Amin, S. B. Anderson, W. G. Anderson, F. Antonucci, S Aoudia, Musfira Arain, M. C. Araya, M. Aronsson, K. G. Arun, Y. Aso, S Aston, P. Astone, Daniel Atkinson, P. Aufmuth, C. Aulbert, S. Babak, P. T. Baker, G. Ballardin, S. W. Ballmer, D. Barker, S. Barnum, F. Barone, B. Barr, P Barriga, L Barsotti, M. Barsuglia, M. A. Barton, I. Bartos, R. Bassiri, M. Bastarrika, J. Bauchrowitz, Th. S. Bauer, B. Behnke, M. G. Beker, M. Benacquista, A. Bertolini, J. Betzwieser, N. Beveridge, P. T. Beyersdorf, S. Bigotta, I. A. Bilenko, G Billingsley, J. Birch, S Birindelli, R. Biswas, M. Bitossi, M. A. Bizouard, E Black, J. K. Blackburn, Lindy Blackburn, D. G. Blair, B. Bland, M. Blom, A Blomberg, C Boccara, O Bock, T. P. Bodiya, R. Bondarescu, F. Bondu, L Bonelli, R. Bork, M. Born, S. Bose, L Bosi, Michael Boyle, S Braccini, C. Bradaschia, P. R. Brady, V. B. Braginsky, J. Brau, J. Breyer, D. O. Bridges, A Brillet, M. Brinkmann, V. Brisson, M. Britzger, A. F. Brooks, D. Brown, R. Budzyński, T. Bulik, H. J. Bulten, A. Buonanno, J. Burguet–Castell, O. Burmeister, D. Buskulic, Robert L. Byer, L. Cadonati, G. Cagnoli, E. Calloni, J. B. Camp, E. Campagna, Paul Campsie, J. K. Cannizzo, K. C. Cannon, B. Canuel, J. Cao, C. D. Capano, F. Carbognani, S. Caride, S. Caudill, M. Cavaglià, F Cavalier, R Cavalieri, G. Cella, C. Cepeda, E. Cesarini, T Chalermsongsak, E. Chalkley, P. Charlton, E. Chassande‐Mottin, S. Chelkowski, Y Chen, A. Chincarini, N. Christensen, M. Cieślar, C. T. Y. Chung, Daniel E. Clark, J. A. Clark, J. H. Clayton, F. Cleva, E. Coccia, C. N. Colacino, J. Colas, A. Colla, M. Colombini, R. Conte, D. Cook, T. R. Corbitt, Christian Corda, Neil J. Cornish, A. Corsi, C. A. Costa, J.-P. Coulon, D. M. Coward, D C Coyne, J. D. E. Creighton, J. D. E. Creighton, A. M. Cruise, R. M. Culter, A. Cumming, L. Cunningham, E. Cuoco, K. Dahl, S. L. Danilishin, R. Dannenberg, S. D’Antonio, K. Danzmann, A. Dari, K. Das, V. Dattilo, B. Daudert, M Davier, G. S. Davies, A. Davis, E. J. Daw, R. Day, T. Dayanga, R. De Rosa, D. DeBra, J. Degallaix, M. Del Prete, V. Dergachev, R. DeRosa, R. DeSalvo, P. Devanka, S Dhurandhar, L. Di Fiore, A. Di Lieto, I. Di Palma, M. Di Paolo Emilio, A. Di Virgilio, M. C. Díaz, A. Dietz, F. Donovan, K. L. Dooley, E. E. Doomes, S. Dorsher, Ewan S. Douglas, M. Drago, R. W. P. Drever, J. C. Driggers, J. Dueck, J.-C. Dumas, T. Eberle, M. Edgar, M. C. Edwards, A. Effler, P. Ehrens, R. Engel, T. Etzel, M. Evans, T. Evans, V. Fafone, S. Fairhurst, Y Fan, B. Farr, D. Fazi, H. Fehrmann, D. Feldbaum, I. Ferrante, F. Fidecaro, L. S. Finn, I. Fiori, R. Flaminio, Meghan E. Flanigan, Kurt Flasch, S. Foley, C. J. Forrest, E. Forsi, N. Fotopoulos, J.‐D. Fournier, J. Franc, Bartosz Fornal, F Frasconi, M Frede, M. Frei, Z. Frei, A. Freise, R. Frey, T. T. Fricke, Daniel Friedrich, P. Fritschel, V. V. Frolov, P. Fulda, M. Fyffe, L. Gammaitoni, J. A. Garofoli, F. Garufi, G. Gemme, E. Genin, A. Gennai, I. Gholami, S. Ghosh, J. A. Giaime, S. Giampanis, K. D. Giardina, A. Giazotto, C. Gill, E. Goetz, L. M. Goggin, G González, M. L. Gorodetsky, S. Goßler, R. Gouaty, C. Graef, M. Granata, A. Grant, S. Gras, C. Gray, R. J. S. Greenhalgh, A. M. Gretarsson, C. Greverie, R. Grosso, H. Grote, S. Grünewald, G. M. Guidi, E. K. Gustafson, R. Gustafson, B. Hage, P. Hall, J. M. Hallam, D. Hammer, G. Hammond, J Hanks, C. Hanna, J. Hanson, J. Harms, I. W. Harry, I. W. Harry, E. D. Harstad, K. Haughian, K. Hayama, J. Heefner, H Heitmann, P Hello, I. S. Heng, A. Heptonstall, M Hewitson, S. Hild, Eiichi Hirose, D. Hoak, K. A. Hodge, K. Holt, David J. Hosken, J. Hough, E. J. Howell, D. Hoyland, D. Huet, B. Hughey, S. Husa, S. H. Huttner, T Huynh-Dinh, D. R. Ingram, R. Inta, T. Isogai, A. Ivanov, P. Jaranowski, W. W. Johnson, D. I. Jones, Gareth Jones, Lynne Jones, L. Ju, P. Kalmus, V. Kalogera, S. Kandhasamy, J. B. Kanner, E Katsavounidis, K Kawabe, Seiji Kawamura, F. Kawazoe, W. Kells, D G Keppel, A. Khalaidovski, F. Y. Khalili, Е. А. Хазанов, C Kim, H. Kim, Peter King, D. L. Kinzel, J. S. Kissel, S. Klimenko, V. Kondrashov, Ravi Kopparapu, S. Koranda, I. Kowalska, D. B. Kozak, Todd B. Krause, V Kringel, S. Krishnamurthy, B. Krishnan, A. Królak, G. Kuehn, J. Kullman, Rakesh Kumar, P. Kwee, M. Landry, M. Lang, B. Lantz, N. Lastzka, A. Lazzarini, P. Leaci, J. R. Leong, I. Leonor, N. Leroy, N Letendre, J. Li, T G F Li, Hao-Jie Lin, P. E. Lindquist, N. A. Lockerbie, D. Lodhia, M. Lorenzini, V. Loriette, M. Lormand, G. Losurdo, P. Lu, Jing Luan, M. Lubinski, Antonio Lucianetti, H. Lück, A. P. Lundgren, B. Machenschalk, M. MacInnis, Jean-Marie Mackowski, M. Mageswaran, K Mailand, E. Majorana, Cheuk Ming Mak, N. Man, Ilya Mandel, Vuk Mandic, M. Mantovani, F. Marchesoni, F. Marion, Szabolcs Márka, Z. Márka, E. Maros, J Marque, F Martelli, I. W. Martin, R. M. Martin, J. N. Marx, K. Mason, A. Masserot, F. Matichard, L. Matone, R. A. Matzner, N. Mavalvala, R. McCarthy, D. E. McClelland, S C McGuire, G McIntyre, G. McIvor, D. J. A. McKechan, G. D. Meadors, M. Mehmet, T. Meier, A. Melatos, A. C. Melissinos, G Mendell, D. F. Menéndez, R. A. Mercer, L. Merill, S. Meshkov, C. Messenger, M. S. Meyer, H. Miao, C. Michel, L. Milano, J. Miller, Y. Minenkov, Y. Mino, S. Mitra, O. Miyakawa, G. Mitselmakher, R Mittleman, B. Moe, Man Mohan, Soumya D. Mohanty, S. R. P. Mohapatra, D Moraru, J. Moreau, G. Moreno, N Morgado, A. Morgia, T. Morioka, K. Mors, S. Mosca, V. Moscatelli, K. Mossavi, B. Mours, C. M. Mow–Lowry, Guido Mueller, Suvodip Mukherjee, A. Mullavey, H. Müller‐Ebhardt, J Munch, P G Murray, T. Nash, R. Nawrodt, John H. Nelson, I. Neri, G. Newton, A. Nishizawa, F Nocera, D. Nolting, E. Ochsner, J. O’Dell, G. H. Ogin, R. G. Oldenburg, B. O’Reilly, R. O’Shaughnessy, C. Osthelder, D. J. Ottaway, R. S. Ottens, H Overmier, B. J. Owen, Amanda J. Page, G. Pagliaroli, L. Palladino, C. Palomba, Yijie Pan, C. Pankow, F. Paoletti, M. A. Papa, S Pardi, M. Pareja, M. Parisi, A. Pasqualetti, R. Passaquieti, D Passuello, P. Patel, M. Pedraza, L. Pekowsky, S. Penn, C. Peralta, A. Perreca, Gianluca Persichetti, M Pichot, M. Pickenpack, F. Piergiovanni, M. Piȩtka, L. Pinard, I. M. Pinto, M. Pitkin, H. J. Pletsch, M. V. Plissi, R. Poggiani, F. Postiglione, Mirko Prato, V Predoi, Larry R. Price, M. Prijatelj, M. Principe, S. Privitera, R Prix, G. A. Prodi, L. Prokhorov, O. Puncken, M. Punturo, P. Puppo, V. Quetschke, F. J. Raab, Olivier Rabaste, D. S. Rabeling, Thomas Radke, H. Radkins, P Raffai, M. Rakhmanov, B. Rankins, P. Rapagnani, V. Raymond, V Re, C. M. Reed, T. Reed, T Regimbau, S. Reid, D. H. Reitze, F Ricci, R. Riesen, K. Riles, Peter Roberts, N. A. Robertson, F. Robinet, C. Robinson, E. L. Robinson, A. Rocchi, S. Roddy, Christian Röver, S. Rogstad, L. Rolland, J. G. Rollins, Joseph D. Romano, R. Romano, J. H. Romie, D. Rosińska, S. Rowan, A. Rüdiger, P. Ruggi, Kyle Ryan, S. Sakata, M. Sakosky, F. Salemi, L. Sammut, L. Sancho de la Jordana, V. Sandberg, V. Sannibale, L. Santamaría, G. Santostasi, S. Saraf, B Sassolas, B. S. Sathyaprakash, S. Sato, M. Satterthwaite, P. R. Saulson, R. L. Savage, R. Schilling, Roman Schnabel, R. Schofield, B. Schulz, B. F. Schutz, P. Schwinberg, J. Scott, S. M. Scott, A. C. Searle, F. Seifert, James A. Sellers, A. S. Sengupta, D. Sentenac, A. Sergeev, D. A. Shaddock, B. Shapiro, P. Shawhan, D. H. Shoemaker, A. Sibley, X. Siemens, D. Sigg, A Singer, A. M. Sintes, G. Skelton, B. J. J. Slagmolen, J. Slutsky, R. J. E. Smith, M R Smith, Nicholas D. Smith, K. Somiya, B. Sorazu, F. C. Speirits, A. J. Stein, Leo C. Stein, S. Steinlechner, S. Steplewski, A. Stochino, R. Stone, K. A. Strain, S. Strigin, A. Stroeer, R Sturani, A. L. Stuver, T. Z. Summerscales, M. Sung, S. Susmithan, P. J. Sutton, B. L. Swinkels, D. Talukder, D. B. Tanner, S. P. Tarabrin, J. R. Taylor, R Taylor, Patrick Thomas, K. A. Thorne, K. S. Thorne, E. Thrane, A. Thüring, C. Titsler, K. V. Tokmakov, A Toncelli, M. Tonelli, C. Torres, C. I. Torrie, E Tournefier, F. Travasso, G. Traylor, Miquel Trias, J. Trummer, K. Tseng, D Ugolini, Karel Urbánek, H Vahlbruch, B. Vaishnav, G. Vajente, M. Vallisneri, J. F. J. van den Brand, C Van Den Broeck, S. van der Putten, Marc van der Sluys, A. A. van Veggel, S Vass, R. Vaulin, M. Vavoulidis, A. Vecchio, G. Vedovato, J. Veitch, P. J. Veitch, C. Veltkamp, D Verkindt, F. Vetrano, A. Viceré, A. Villar, J-Y Vinet, H. Vocca, C Vorvick, S. P. Vyachanin, S. J. Waldman, L. Wallace, A. Wanner, R. L. Ward, M. Wąs, P. Wei, M. Weinert, A. J. Weinstein, R Weiss, L. Wen, S. Wen, P. Weßels, Matthew J. West, T Westphal, K. Wette, J. T. Whelan, S. E. Whitcomb, D. J. White, B. F. Whiting, C. Wilkinson, P. A. Willems, L. Williams, B. Willke, L. Winkelmann, W. Winkler, C C Wipf, A. G. Wiseman, G. Woan, R. Wooley, John R. Worden, I. Yakushin, H. Yamamoto, Kazuhiro Yamamoto, D. Yeaton-Massey, S. Yoshida, P. Yu, M. Yvert, M Zanolin, Liang Zhang, Zhibing Zhang, C. Zhao, N. Zotov, M. E. Zucker, J. Zweizig, Krzysztof Belczyński - Classical and Quantum Gravity 2010 cited by 1,155

We present an up-to-date, comprehensive summary of the rates for all types of compact binary coalescence sources detectable by the Initial and Advanced versions of the ground-based gravitational-wave detectors LIGO and Virgo. Astrophysical estimates for compact-binary coalescence rates depend on a number of assumptions and unknown model parameters, and are still uncertain. The most confident among these estimates are the rate predictions for coalescing binary neutron stars which are based on extrapolations from observed binary pulsars in our Galaxy. These yield a likely coalescence rate of 100 per Myr per Milky Way Equivalent Galaxy (MWEG), although the rate could plausibly range from 1 per Myr per MWEG to 1000 per Myr per MWEG. We convert coalescence rates into detection rates based on data from the LIGO S5 and Virgo VSR2 science runs and projected sensitivities for our Advanced detectors. Using the detector sensitivities derived from these data, we find a likely detection rate of 0.02 per year for Initial LIGO-Virgo interferometers, with a plausible range between 0.0002 and 0.2 per year. The likely binary neutron-star detection rate for the Advanced LIGO-Virgo network increases to 40 events per year, with a range between 0.4 and 400 per year.