Article Dans Une Revue Astrophys.J. Année : 2021

H.E.S.S. follow-up observations of binary black hole coalescence events during the second and third gravitational-wave observing runs of advanced LIGO and advanced Virgo

H. Abdalla (1) , F. Aharonian (2, 3, 4) , F. Ait Benkhali (3) , E.O. Angüner (5, 6) , H. Ashkar (7) , M. Backes (1) , V. Baghmanyan (8) , V. Barbosa Martins (9) , R. Batzofin (10) , Y. Becherini (11) , D. Berge (9) , K. Bernlöhr (12) , B. Bi (13) , M. Böttcher (14) , C. Boisson (15) , J. Bolmont (16) , M. de Bony de Lavergne (17) , R. Brose (2) , F. Brun (7) , T. Bulik (18) , T. Bylund (11) , F. Cangemi (16) , S. Caroff (16) , S. Casanova (8) , T. Chand (14) , A. Chen (10) , G. Cotter (19) , J. Damascene Mbarubucyeye (9) , J. Devin (20) , A. Djannati-Ataï (21) , K. Egberts (22) , J.-P. Ernenwein (5) , S. Fegan (23) , A. Fiasson (17) , G. Fichet de Clairfontaine (15) , G. Fontaine (23) , S. Funk (24) , S. Gabici (21) , G. Giavitto (9) , L. Giunti (7, 21) , D. Glawion (24) , J.F. Glicenstein (7) , M.-H. Grondin (20) , J.A. Hinton (3) , M. Hörbe (19) , W. Hofmann (3) , T.L. Holch (9) , M. Holler (25) , Zhiqiu Huang (3) , D. Huber (25) , M. Jamrozy (26) , F. Jankowsky (27) , I. Jung-Richardt (24) , E. Kasai (1) , K. Katarzyński (28) , U. Katz (24) , B. Khélifi (21) , Nu. Komin (10) , R. Konno (9) , K. Kosack (7) , D. Kostunin (9) , A. Kundu (14) , G. Lamanna (17) , S. Le Stum (5) , A. Lemière (21) , M. Lemoine-Goumard (20) , J.-P. Lenain (16) , F. Leuschner (13) , T. Lohse (29) , A. Luashvili (15) , I. Lypova (27) , J. Mackey (30) , J. Majumdar , D. Malyshev , V. Marandon , P. Marchegiani , G. Martí-Devesa , R. Marx , G. Maurin (17) , P.J. Meintjes , A. Mitchell , L. Mohrmann , A. Montanari (7) , E. Moulin (7) , J. Muller (23) , T. Murach , M. de Naurois (23) , A. Nayerhoda , J. Niemiec , A. Priyana Noel , P. O'Brien , S. Ohm , L. Olivera-Nieto , E. de Ona Wilhelmi , M. Ostrowski , M. Panter , R.D. Parsons , G. Peron , V. Poireau (17) , D.A. Prokhorov , H. Prokoph , G. Pühlhofer , M. Punch (21) , A. Quirrenbach , P. Reichherzer (7) , M. Renaud (31) , F. Rieger , G. Rowell , B. Rudak , H. Rueda Ricarte (7) , E. Ruiz Velasco , V. Sahakian , S. Sailer , H. Salzmann , D.A. Sanchez (17) , A. Santangelo , M. Sasaki , F. Schüssler (7) , H.M. Schutte , U. Schwanke , M. Senniappan , J.N. S. Shapopi , A. Sinha (31) , H. Sol (15) , A. Specovius , S. Spencer , L. Stawarz , S. Steinmassl , C. Steppa , L. Sun , T. Takahashi , T. Tanaka , R. Terrier (21) , C. Thorpe-Morgan , M. Tsirou , N. Tsuji , Y. Uchiyama , C. van Eldik , J. Veh , J. Vink , S.J. Wagner , F. Werner , R. White , A. Wierzcholska , Yu Wun Wong , M. Zacharias (15) , D. Zargaryan , A.A. Zdziarski , A. Zech (15) , S.J. Zhu , S. Zouari (21) , N. Zywucka
1 UNAM - University of Namibia
2 DIT - Dublin Institute of Technology
3 MPIK - Max-Planck-Institut für Kernphysik
4 RAU - Russian-Armenian University
5 CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
6 IN2P3 - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS
7 IRFU - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
8 IFJ PAN - Henryk Niewodniczanski Institute of Nuclear Physics
9 DESY - Deutsches Elektronen-Synchrotron [Hamburg]
10 WITS - University of the Witwatersrand [Johannesburg]
11 Linnaeus University
12 MPIIB - Max Planck Institut für Infektionsbiologie
13 Eberhard Karls Universität Tübingen = University of Tübingen
14 NWU - North-West University [Potchefstroom]
15 LUTH (UMR_8102) - Laboratoire Univers et Théories
16 LPNHE (UMR_7585) - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
17 LAPP - Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules
18 UW - Uniwersytet Warszawski [Polska] = University of Warsaw [Poland] = Université de Varsovie [Pologne]
19 University of Oxford
20 CENBG - Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan
21 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
22 University of Potsdam = Universität Potsdam
23 LLR - Laboratoire Leprince-Ringuet
24 ECAP - Erlangen Centre for Astroparticle Physics
25 Leopold Franzens Universität Innsbruck - University of Innsbruck
26 UJ - Uniwersytet Jagielloński w Krakowie = Jagiellonian University = Université Jagellon de Cracovie
27 Universität Heidelberg [Heidelberg] = Heidelberg University
28 Nicolaus Copernicus University [Toruń]
29 HU Berlin - Humboldt-Universität zu Berlin = Humboldt University of Berlin = Université Humboldt de Berlin
30 DCU - Dublin City University [Dublin]
31 LUPM - Laboratoire Univers et Particules de Montpellier
M. Backes
Y. Becherini
M. Böttcher
T. Bylund
G. Cotter
M. Hörbe
  • Fonction : Auteur
B. Khélifi
J. Mackey
J. Majumdar
  • Fonction : Auteur
D. Malyshev
V. Marandon
P. Marchegiani
G. Martí-Devesa
R. Marx
P.J. Meintjes
  • Fonction : Auteur
A. Mitchell
L. Mohrmann
J. Muller
T. Murach
A. Nayerhoda
J. Niemiec
A. Priyana Noel
  • Fonction : Auteur
P. O'Brien
  • Fonction : Auteur
S. Ohm
L. Olivera-Nieto
E. de Ona Wilhelmi
  • Fonction : Auteur
M. Ostrowski
M. Panter
  • Fonction : Auteur
R.D. Parsons
  • Fonction : Auteur
G. Peron
D.A. Prokhorov
  • Fonction : Auteur
H. Prokoph
  • Fonction : Auteur
G. Pühlhofer
  • Fonction : Auteur
M. Punch
A. Quirrenbach
  • Fonction : Auteur
F. Rieger
G. Rowell
B. Rudak
E. Ruiz Velasco
  • Fonction : Auteur
V. Sahakian
  • Fonction : Auteur
S. Sailer
H. Salzmann
  • Fonction : Auteur
A. Santangelo
M. Sasaki
H.M. Schutte
  • Fonction : Auteur
U. Schwanke
M. Senniappan
J.N. S. Shapopi
  • Fonction : Auteur
A. Specovius
  • Fonction : Auteur
S. Spencer
L. Stawarz
  • Fonction : Auteur
S. Steinmassl
C. Steppa
L. Sun
  • Fonction : Auteur
T. Takahashi
  • Fonction : Auteur
T. Tanaka
R. Terrier
C. Thorpe-Morgan
  • Fonction : Auteur
M. Tsirou
  • Fonction : Auteur
N. Tsuji
Y. Uchiyama
  • Fonction : Auteur
C. van Eldik
J. Veh
  • Fonction : Auteur
J. Vink
S.J. Wagner
  • Fonction : Auteur
F. Werner
R. White
  • Fonction : Auteur
A. Wierzcholska
Yu Wun Wong
  • Fonction : Auteur
D. Zargaryan
A.A. Zdziarski
  • Fonction : Auteur
S.J. Zhu
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N. Zywucka
  • Fonction : Auteur

Résumé

We report on the observations of four well-localized binary black hole (BBH) mergers by the High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) during the second and third observing runs of Advanced LIGO and Advanced Virgo, O2 and O3. H.E.S.S. can observe 20 deg$^{2}$ of the sky at a time and follows up gravitational-wave (GW) events by “tiling” localization regions to maximize the covered localization probability. During O2 and O3, H.E.S.S. observed large portions of the localization regions, between 35% and 75%, for four BBH mergers (GW170814, GW190512_180714, GW190728_064510, and S200224ca). For these four GW events, we find no significant signal from a pointlike source in any of the observations, and we set upper limits on the very high energy (>100 GeV) γ-ray emission. The 1–10 TeV isotropic luminosity of these GW events is below 10$^{45}$ erg s$^{−1}$ at the times of the H.E.S.S. observations, around the level of the low-luminosity GRB 190829A. Assuming no changes are made to how follow-up observations are conducted, H.E.S.S. can expect to observe over 60 GW events per year in the fourth GW observing run, O4, of which eight would be observable with minimal latency.

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hal-03500637 , version 1 (13-06-2023)

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Citer

H. Abdalla, F. Aharonian, F. Ait Benkhali, E.O. Angüner, H. Ashkar, et al.. H.E.S.S. follow-up observations of binary black hole coalescence events during the second and third gravitational-wave observing runs of advanced LIGO and advanced Virgo. Astrophys.J., 2021, 923 (1), pp.109. ⟨10.3847/1538-4357/ac2e04⟩. ⟨hal-03500637⟩
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