Prospects for observing and localizing gravitational-wave transients with Advanced LIGO, Advanced Virgo and KAGRA

著者: B. P. Abbott, R. Abbott, T. D. Abbott, M. R. Abernathy, F. Acernese, K. Ackley, C. Adams, T. Adams, P. Addesso, R. X. Adhikari, V. B. Adya, C. Affeldt, M. Agathos, K. Agatsuma, N. Aggarwal, O. D. Aguiar, L. Aiello, A. Ain, P. Ajith, T. Akutsu, B. Allen, A. Allocca, P. A. Altin, A. Ananyeva, S. B. Anderson, W. G. Anderson, Masaki Ando, S. Appert, K. Arai, A. Araya, M. C. Araya, J. S. Areeda, N. Arnaud, K. G. Arun, Hideki Asada, S. Ascenzi, G. Ashton, Y. Aso, M. Ast, S. M. Aston, P. Astone, S. Atsuta, P. Aufmuth, C. Aulbert, A. Avila-Alvarez, K. Awai, S. Babak, P. Bacon, M. K. M. Bader, Luca Baiotti, P. T. Baker, F. Baldaccini, G. Ballardin, S. W. Ballmer, J. C. Barayoga, S. E. Barclay, B. C. Barish, D. Barker, F. Barone, B. Barr, L. Barsotti, M. Barsuglia, D. Barta, J. Bartlett, M. A. Barton, I. Bartos, R. Bassiri, A. Basti, J. C. Batch, C. Baune, V. Bavigadda, M. Bazzan, B. Bécsy, C. Beer, M. Bejger, I. Belahcene, Mehmet Belgin, A. S. Bell, B. K. Berger, G. Bergmann, C. P. L. Berry, D. Bersanetti, A. Bertolini, J. Betzwieser, S. Bhagwat, R. Bhandare, I. A. Bilenko, G. Billingsley, C. R. Billman, J. Birch, R. Birney, O. Birnholtz, S. Biscans, A. Bisht, M. Bitossi, C. Biwer, M. A. Bizouard, J. K. Blackburn, Jonathan Blackman, C. D. Blair, D. G. Blair, R. M. Blair, S. Bloemen, O. Bock, M. Boër, G. Bogaert, A. Bohé, F. Bondu, R. Bonnand, B. A. Boom, R. Bork, V. Boschi, S. Bose, Y. Bouffanais, A. Bozzi, C. Bradaschia, P. R. Brady, V. B. Braginsky, M. Branchesi, J. E. Brau, T. Briant, A. Brillet, M. Brinkmann, V. Brisson, P. Brockill, J. E. Broida, A. F. Brooks, D. Brown, D. Brown, N. M. Brown, S. Brunett, C. C. Buchanan, A. Buikema, T. Bulik, H. J. Bulten, A. Buonanno, D. Buskulic, C. Buy, R. L. Byer, M. Cabero, L. Cadonati, G. Cagnoli, C. Cahillane, J. Calderón Bustillo, T. A. Callister, E. Calloni, J. B. Camp, K. C. Cannon, H. Cao, J. Cao, C. D. Capano, E. Capocasa, F. Carbognani, S. Caride, J. Casanueva Diaz, C. Casentini, S. Caudill, M. Cavaglià, F. Cavalier, R. Cavalieri, G. Cella, C. Cepeda, L. Cerboni Baiardi, G. Cerretani, E. Cesarini, S. J. Chamberlin, M. Chan, S. Chao, P. Charlton, E. Chassande‐Mottin, B. D. Cheeseboro, Yu‐Hung Chen, Yu‐Hung Chen, Hai‐Ping Cheng, A. Chincarini, A. Chiummo, T. Chmiel, H. S. Cho, M. Cho, J. H. Chow, N. Christensen, Q. Chu, Alvin J. K. Chua, S. Chua, S. Chung, G. Ciani, F. Clara, J. A. Clark, F. Cleva, C. Cocchieri, E. Coccia, P.‐F. Cohadon, A. Colla, Christophe Collette, L. Cominsky, M. Constancio, L. Conti, S. J. Cooper, T. R. Corbitt, Neil J. Cornish, A. Corsi, S. Cortese, C. A. Costa, M. W. Coughlin, S. B. Coughlin, J.‐P. Coulon, S. T. Countryman, P. Couvares, P. B. Covas, E. E. Cowan, D. M. Coward, M. J. Cowart, D. C. Coyne, R. Coyne, J. D. E. Creighton, J. D. E. Creighton, J. Cripe, S. G. Crowder, T. J. Cullen, A. Cumming, L. Cunningham, E. Cuoco, T. Dal Canton, S. L. Danilishin, S. D’Antonio, K. Danzmann, Arnab Dasgupta, C. F. Da Silva Costa, V. Dattilo, I. Dave, M. Davier, G. S. Davies, D. Davis, E. J. Daw, B. Day, R. Day, D. DeBra, D. DeBra, G. Debreczeni, J. Degallaix, M. De Laurentis, S. Deléglise, W. Del Pozzo, T. Denker, T. Dent, V. Dergachev, R. De Rosa, R. T. DeRosa, R. DeSalvo, R. C. Devine, S. Dhurandhar, M. C. Díaz, L. Di Fiore, M. Di Giovanni, T. Di Girolamo, A. Di Lieto, S. Di Pace, I. Di Palma, A. Di Virgilio, Z. Doctor, Katsumi Doi, V. Dolique, F. Donovan, K. L. Dooley, S. Doravari, I. Dorrington, R. Douglas, M. Dovale Álvarez, T. P. Downes, M. Drago, R. W. P. Drever, J. C. Driggers, Zhihui Du, M. Ducrot, S. E. Dwyer, Kazunari Eda, T. B. Edo, M. C. Edwards, A. Effler, H.-B. Eggenstein, P. Ehrens, J. Eichholz, S. S. Eikenberry, R. A. Eisenstein, R. C. Essick, Z. B. Etienne, T. Etzel, M. Evans, T. M. Evans, R. Everett, M. Factourovich, V. Fafone, H. Fair, S. Fairhurst, X. Fan, S. Farinon, B. Farr, Will M. Farr, E. J. Fauchon-Jones, M. Favata, M. Fays, H. Fehrmann, M. M. Fejer, A. Fernández Galiana, I. Ferrante, E. C. Ferreira, F. Ferrini, F. Fidecaro, I. Fiori, D. Fiorucci, R. P. Fisher, R. Flaminio, M. Fletcher, H. Fong, S. S. Forsyth, J.-D. Fournier, S. Frasca, F. Frasconi, Z. Frei, A. Freise, R. Frey, R. Frey, E. M. Fries, P. Fritschel, V. V. Frolov, Yoshinori Fujii, M.-K. Fujimoto, P. Fulda, M. Fyffe, H. Gabbard, B. U. Gadre, S. M. Gaebel, J. R. Gair, L. Gammaitoni, S. G. Gaonkar, F. Garufi, G. Gaur, V. Gayathri, N. Gehrels, G. Gemme, E. Genin, A. Gennai, J. George, L. Gergely, V. Germain, S. Ghonge, Abhirup Ghosh, Archisman Ghosh, S. Ghosh, J. A. Giaime, K. D. Giardina, A. Giazotto, K. Gill, A. Glaefke, E. Goetz, E. Goetz, L. Gondán, G. González, J. M. Gonzalez Castro, A. Gopakumar, M. L. Gorodetsky, S. E. Gossan, M. Gosselin, R. Gouaty, A. Grado, C. Graef, M. Granata, A. Grant, S. Gras, C. Gray, G. Greco, A. C. Green, P. Groot, H. Grote, S. Grünewald, G. M. Guidi, X. Guo, A. Gupta, Manoj Gupta, K. E. Gushwa, E. K. Gustafson, R. Gustafson, J. J. Hacker, Masatoshi Hagiwara, E. D. Hall, E. D. Hall, G. Hammond, M. Haney, M. M. Hanke, J. Hanks, C. Hanna, M. D. Hannam, J. Hanson, T. Hardwick, J. Harms, I. W. Harry, I. W. Harry, M. J. Hart, M. T. Hartman, C.‐J. Haster, K. Haughian, K. Hayama, J. Healy, A. Heidmann, M. C. Heintze, H. Heitmann, P. Hello, G. Hemming, M. Hendry, I. S. Heng, J. Hennig, J. Henry, A. W. Heptonstall, M. Heurs, S. Hild, E. Hirose, D. Hoak, D. Hofman, K. Holt, D. E. Holz, P. Hopkins, J. Hough, E. A. Houston, E. J. Howell, Yi-Ming Hu, E. A. Huerta, D. Huet, B. Hughey, S. Husa, S. H. Huttner, T. Huynh–Dinh, N. Indik, D. R. Ingram, R. Inta, Kunihito Ioka, H. N. Isa, J.-M. Isac, M. Isi, T. Isogai, Y. Itoh, B. R. Iyer, K. Izumi, T. Jacqmin, K. Jani, P. Jaranowski, S. Jawahar, F. Jiménez‐Forteza, W. W. Johnson, D. I. Jones, R. W. L. Jones, R. J. G. Jonker, L. Ju, J. Junker, T. Kagawa, T. Kajita, M. Kakizaki, C. V. Kalaghatgi, V. Kalogera, M. Kamiizumi, Nobuyuki Kanda, S. Kandhasamy, Shinya Kanemura, Masato Kaneyama, G. Kang, J. B. Kanner, S. Karki, K. S. Karvinen, M. Kasprzack, Y. Kataoka, E. Katsavounidis, W. Katzman, S. Kaufer, T. Kaur, K. Kawabe, N. Kawai, Seiji Kawamura, F. Kéfélian, D. Keitel, D. B. Kelley, R. Kennedy, J. S. Key, F. Y. Khalili, I. Khan, S. Khan, Z. Khan, Е. А. Хазанов, N. Kijbunchoo, C. Kim, H. Kim, J. C. Kim, J. Kim, W. Kim, Y.‐M. Kim, S. J. Kimbrell, N. Kimura, E. J. King, Peter King, R. Kirchhoff, J. S. Kissel, Bernd Klein, L. Kleybolte, S. Klimenko, Patrick M. Koch, S. M. Koehlenbeck, Y. Kojima, K. Kokeyama, S. Koley, K. Komori, V. Kondrashov, A. Kontos, M. Korobko, W. Z. Korth, Kei Kotake, I. Kowalska, D. B. Kozak, C. Krämer, V. Kringel, B. Krishnan, A. Królak, A. Królak, P. Kumar, Rahul Kumar, Rakesh Kumar, L. Kuo, K. Kuroda, A. Kutynia, Yuya Kuwahara, B. D. Lackey, M. Landry, R. N. Lang, J. Lange, B. Lantz, R. K. Lanza, A. Lartaux-Vollard, P. D. Lasky, M. Laxen, A. Lazzarini, C. Lazzaro, P. Leaci, S. Leavey, E. O. Lebigot, Chang‐Hwan Lee, H. K. Lee, Hyung Mok Lee, H. W. Lee, K. Lee, J. Lehmann, A. Lenon, M. Leonardi, J. R. Leong, N. Leroy, N. Letendre, Y. Levin, Tjonnie G. F. Li, A. Libson, T. B. Littenberg, J. Liu, N. A. Lockerbie, A. L. Lombardi, L. T. London, J. E. Lord, M. Lorenzini, V. Loriette, M. Lormand, G. Losurdo, J. D. Lough, C. O. Loustó, Geoffrey Lovelace, H. Lück, A. P. Lundgren, Ryan S. Lynch, Y. Ma, S. Macfoy, B. Machenschalk, M. MacInnis, D. M. Macleod, F. Magaña‐Sandoval, E. Majorana, I. Maksimovic, V. Malvezzi, N. Man, V. Mandic, V. Mangano, Shuhei Mano, G. L. Mansell, M. Manske, M. Mantovani, F. Marchesoni, M. Marchio, F. Marion, Szabolcs Márka, Z. Márka, A. S. Markosyan, E. Maros, F. Martelli, Lionel Martellini, I. W. Martin, Д. В. Мартынов, K. Mason, A. Masserot, T. J. Massinger, M. Masso‐Reid, S. Mastrogiovanni, F. Matichard, L. Matone, Nobuyuki Matsumoto, Fusakazu Matsushima, N. Mavalvala, N. Mazumder, R. McCarthy, D. E. McClelland, S. McCormick, Casey McGrath, S. C. McGuire, G. McIntyre, J. McIver, D. J. McManus, T. McRae, S. T. McWilliams, D. Meacher, G. D. Meadors, J. Meidam, A. Melatos, G. Mendell, D. Mendoza-Gandara, R. A. Mercer, E. L. Merilh, M. Merzougui, S. Meshkov, C. Messenger, C. Messick, R. Metzdorff, P. M. Meyers, F. Mezzani, H. Miao, C. Michel, Yuta Michimura, H. Middleton, Е. Е. Михайлов, L. Milano, A. L. Miller, A. L. Miller, B. B. Miller, J. Miller, M. Millhouse, Y. Minenkov, J. Ming, S. Mirshekari, C. Mishra, O. Miyakawa, G. Mitselmakher, R. Mittleman, O. Miyakawa, A. Miyamoto, Takuya Miyamoto, S. Miyoki, A. Moggi, M. Mohan, S. R. P. Mohapatra, M. Montani, B. C. Moore, C. J. Moore, D. Moraru, G. Moreno, W. Morii, S. Morisaki, Y. Moriwaki, S. R. Morriss, B. Mours, C. M. Mow–Lowry, G. Mueller, A. W. Muir, Arunava Mukherjee, D. Mukherjee, S. Mukherjee, N. Mukund, A. Mullavey, J. Münch, E. A. Muñiz, P. G. Murray, A. Mytidis, S. Nagano, K. Nakamura, T. Nakamura, Hiroyuki Nakano, Masaya Nakano, Masayuki Nakano, K.-i. Nakao, K. Napier, I. Nardecchia, T. Narikawa, L. Naticchioni, G. Nelemans, T. J. N. Nelson, M. Néri, M. Nery, A. Neunzert, J. M. Newport, G. Newton, T. Nguyen, Wei-Tou Ni, A. B. Nielsen, S. Nissanke, A. Nitz, A. Noack, F. Nocera, D. Nolting, M. E. N. Normandin, L. K. Nuttall, J. Oberling, E. Ochsner, E. Oelker, G. H. Ogin, J. J. Oh, S. H. Oh, M. Ohashi, N. Ohishi, Masashi Ohkawa, F. Ohme, K. Okutomi, M. Oliver, Kanta Ono, Y. Ono, K. Oohara, P. Oppermann, Richard J. Oram, B. O’Reilly, R. O’Shaughnessy, D. J. Ottaway, H. Overmier, B. J. Owen, A. E. Pace, J. Page, A. Pai, S. A. Pai, J. R. Palamos, O. Palashov, C. Palomba, A. Pal‐Singh, H. Pan, C. Pankow, F. Pannarale, B. C. Pant, F. Paoletti, A. Paoli, M. A. Papa, H. R. Paris, W. Parker, D. Pascucci, A. Pasqualetti, R. Passaquieti, D. Passuello, B. Patricelli, B. L. Pearlstone, M. Pedraza, R. Pedurand, L. Pekowsky, A. Pele, F. E. Peña Arellano, S. Penn, C. J. Perez, A. Perreca, L. M. Perri, Harald Pfeiffer, M. Phelps, O. J. Piccinni, M. Pichot, F. Piergiovanni, V. Pierro, G. Pillant, L. Pinard, I. M. Pinto, M. Pitkin, M. Poe, R. Poggiani, P. Popolizio, A. Post, J. Powell, J. Prasad, J. W. W. Pratt, V. Predoi, T. Prestegard, M. Prijatelj, M. Principe, S. Privitera, G. A. Prodi, L. Prokhorov, O. Puncken, M. Punturo, P. Puppo, M. Pürrer, H. Qi, J. Qin, S. Qiu, V. Quetschke, E. A. Quintero, R. Quitzow-James, F. J. Raab, D. S. Rabeling, H. Radkins, P. Raffai, S. Raja, C. Rajan, M. Rakhmanov, P. Rapagnani, V. Raymond, M. Razzano, V. Re, J. Read, T. Regimbau, L. Rei, S. Reid, D. H. Reitze, H. Rew, S. D. Reyes, E. Rhoades, F. Ricci, K. Riles, M. Rizzo, N. A. Robertson, R. Robie, F. Robinet, A. Rocchi, L. Rolland, J. G. Rollins, V. J. Roma, R. Romano, J. H. Romie, D. Rosińska, S. Rowan, A. Rüdiger, P. Ruggi, K. Ryan, S. Sachdev, T. Sadecki, L. Sadeghian, N. Sago, Motoyuki Saijo, Y. Saito, K. Sakai, Mairi Sakellariadou, L. Salconi, M. Saleem, F. Salemi, A. Samajdar, L. Sammut, L. M. Sampson, E. J. Sanchez, V. Sandberg, J. R. Sanders, Y. Sasaki, B. Sassolas, B. S. Sathyaprakash, S. Sato, Takashi Sato, P. R. Saulson, O. Sauter, R. L. Savage, A. Sawadsky, P. Schale, Jacob Scheuer, E. E. Schmidt, P. Schmidt, P. Schmidt, R. Schnabel, R. M. S. Schofield, A. Schönbeck, E. Schreiber, D. Schuette, B. F. Schutz, S. G. Schwalbe, J. Scott, S. M. Scott, T. Sekiguchi, Yuichiro Sekiguchi, D. Sellers, A. S. Sengupta, D. Sentenac, V. Sequino, A. Sergeev, Y. Setyawati, D. A. Shaddock, Thomas Shaffer, M. S. Shahriar, B. Shapiro, P. Shawhan, A. Sheperd, M. Shibata, Yutaka Shikano, T. Shimoda, A. Shoda, D. H. Shoemaker, D. M. Shoemaker, K. Siellez, X. Siemens, M. Sieniawska, D. Sigg, A. D. Silva, A. Singer, L. P. Singer, A. Singh, R. Singh, A. Singhal, A. M. Sintes, B. J. J. Slagmolen, J. R. Smith, J. R. Smith, R. J. E. Smith, K. Somiya, E. J. Son, B. Sorazu, F. Sorrentino, T. Souradeep, A. P. Spencer, A. K. Srivastava, A. Staley, M. Steinke, J. Steinlechner, S. Steinlechner, D. Steinmeyer, B. C. Stephens, S. P. Stevenson, R. Stone, K. A. Strain, N. Straniero, G. Stratta, S. E. Strigin, R. Sturani, A. L. Stuver, Yuta Sugimoto, T. Z. Summerscales, L. Sun, L. Sun, P. J. Sutton, T. Suzuki, B. L. Swinkels, M. J. Szczepańczyk, M. Tacca, Hideyuki Tagoshi, S. Takada, Hirotaka Takahashi, Ryutaro Takahashi, A. Takamori, D. Talukder, Hiroki Tanaka, K. Tanaka, Takahiro Tanaka, D. B. Tanner, M. Tápai, A. Taracchini, D Tatsumi, R. Taylor, S. Telada, T. Theeg, E. G. Thomas, M. Thomas, P. Thomas, K. A. Thorne, E. Thrane, T. Tippens, Shubhanshu Tiwari, V. Tiwari, K. V. Tokmakov, K. Toland, T. Tomaru, C. Tomlinson, M. Tonelli, Z. Tornasi, C. I. Torrie, D. Töyrä, F. Travasso, G. Traylor, D. Trifirò, J. Trinastic, M. C. Tringali, L. Trozzo, M. Tse, R. Tso, K. Tsubono, Toshihiro Tsuzuki, M. Turconi, D. Tuyenbayev, Takashi Uchiyama, T. Uehara, Satoshi Ueki, K. Ueno, D. Ugolini, B. Krishnan, A. L. Urban, T. Ushiba, S. A. Usman, H. Vahlbruch, G. Vajente, G. Valdes, N. van Bakel, M. van Beuzekom, J. F. J. van den Brand, C. Van Den Broeck, D. C. Vander‐Hyde, L. van der Schaaf, J. V. van Heijningen, Maurice H. P. M. van Putten, A. A. van Veggel, M. Vardaro, Vijay Varma, S. Vass, M. Vasúth, A. Vecchio, G. Vedovato, J. Veitch, P. J. Veitch, K. Venkateswara, G. Venugopalan, D. Verkindt, F. Vetrano, A. Viceré, A. D. Viets, S. Vinciguerra, D. J. Vine, J.-Y. Vinet, S. Vitale, T. Vo, H. Vocca, C. Vorvick, D. V. Voss, W. D. Vousden, S. P. Vyatchanin, A. R. Wade, L. E. Wade, M. Wade, T. WAKAMATSU, M. Walker, L. Wallace, S. Walsh, G. Wang, H. Wang, M. Wang, Y. Wang, R. L. Ward, J. Warner, M. Wąs, J. Watchi, B. Weaver, L.‐W. Wei, M. Weinert, A. J. Weinstein, R. Weiss, L. Wen, P. Weßels, T. Westphal, K. Wette, J. T. Whelan, B. F. Whiting, C. Whittle, D. R. Williams, R. D. Williams, A. R. Williamson, J. L. Willis, B. Willke, M. H. Wimmer, W. Winkler, C. C. Wipf, H. Wittel, G. Woan, J. Woehler, J. Worden, J. L. Wright, D. S. Wu, Guanglei Wu, W. Yam, H. Yamamoto, Kazuhiro Yamamoto, K. Yamamoto, C. C. Yancey, K. Yano, M. J. Yap, Jun’ichi Yokoyama, T. Yokozawa, Tai Hyun Yoon, Hang Yu, Haocun Yu, H. Yuzurihara, M. Yvert, A. Zadrożny, L. Zangrando, M. Zanolin, S. Zeidler, J.‐P. Zendri, M. Zevin, L. Zhang, M. Zhang, T. Zhang, Ya Zhang, C. Zhao, M. Zhou, Z. Zhou, S. J. Zhu, X. J. Zhu, M. E. Zucker, J. Zweizig - Living Reviews in Relativity 2018 被引用: 1,166

We present possible observing scenarios for the Advanced LIGO, Advanced Virgo and KAGRA 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 estimate the 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 the most promising targets 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 [Formula: see text] 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-[Formula: see text] requires at least three detectors of sensitivity within a factor of [Formula: see text] of each other and with a broad frequency bandwidth. When all detectors, including KAGRA and the third LIGO detector in India, reach design sensitivity, a significant fraction of gravitational-wave signals will be localized to a few square degrees by gravitational-wave observations alone.