Search for neutrino counterparts to the gravitational wave sources from O3 catalogues with the ANTARES detector
A. Albert
(1, 2)
,
S. Alves
,
M. André
,
M. Ardid
,
S. Ardid
,
J.-J. Aubert
(3)
,
J. Aublin
(4)
,
B. Baret
(4)
,
S. Basa
(5)
,
Y. Becherini
(4)
,
B. Belhorma
,
M. Bendahman
(4)
,
F. Benfenati
,
V. Bertin
(3)
,
S. Biagi
,
M. Bissinger
,
J. Boumaaza
,
M. Bouta
,
M.C. Bouwhuis
,
H. Brânzaş
,
R. Bruijn
,
J. Brunner
(3)
,
J. Busto
(3)
,
B. Caiffi
,
D. Calvo
,
S. Campion
,
A. Capone
,
L. Caramete
,
F. Carenini
,
J. Carr
(3)
,
V. Carretero
,
S. Celli
,
L. Cerisy
(3)
,
M. Chabab
,
T.N. Chau
(4)
,
R. Cherkaoui El Moursli
,
T. Chiarusi
,
M. Circella
,
J.A.B. Coelho
(4)
,
A. Coleiro
(4)
,
R. Coniglione
,
P. Coyle
(3)
,
A. Creusot
(4)
,
A.S.M. Cruz
,
A.F. Díaz
,
B. de Martino
(3)
,
C. Distefano
,
I. Di Palma
,
A. Domi
,
C. Donzaud
(4, 6)
,
D. Dornic
(3)
,
D. Drouhin
(1, 2)
,
T. Eberl
,
T. van Eeden
,
D. van Eijk
,
S. El Hedri
(4)
,
N. El Khayati
,
A. Enzenhöfer
(3)
,
P. Fermani
,
G. Ferrara
,
F. Filippini
,
L. Fusco
,
S. Gagliardini
,
J. García
,
C. Gatius Oliver
,
P. Gay
(7, 4)
,
N. Geißelbrecht
,
H. Glotin
(8)
,
R. Gozzini
,
R. Gracia Ruiz
,
K. Graf
,
C. Guidi
,
L. Haegel
(4)
,
S. Hallmann
,
H. van Haren
,
A.J. Heijboer
,
Y. Hello
(9)
,
J.J. Hernández-Rey
,
J. Hößl
,
J. Hofestädt
,
F. Huang
(3)
,
G. Illuminati
,
C.W. James
,
B. Jisse-Jung
,
M. de Jong
,
P. de Jong
,
M. Kadler
,
O. Kalekin
,
U. Katz
,
A. Kouchner
(4)
,
I. Kreykenbohm
,
V. Kulikovskiy
,
R. Lahmann
,
M. Lamoureux
(4)
,
A. Lazo
,
D. Lefèvre
(10)
,
E. Leonora
,
G. Levi
,
S. Le Stum
(3)
,
D. Lopez-Coto
,
S. Loucatos
(11, 4)
,
L. Maderer
(4)
,
J. Manczak
,
M. Marcelin
(5)
,
A. Margiotta
,
A. Marinelli
,
J.A. Martínez-Mora
,
P. Migliozzi
,
A. Moussa
,
R. Muller
,
L. Nauta
,
S. Navas
,
E. Nezri
(5)
,
B.Ó. Fearraigh
,
A. Păun
,
G.E. Păvălaş
,
M. Perrin-Terrin
(3)
,
V. Pestel
,
P. Piattelli
,
C. Poirè
,
V. Popa
,
T. Pradier
(1)
,
N. Randazzo
,
D. Real
,
S. Reck
,
G. Riccobene
,
A. Romanov
,
A. Sánchez-Losa
,
A. Saina
,
F. Salesa Greus
,
D.F.E. Samtleben
,
M. Sanguineti
,
P. Sapienza
,
J. Schnabel
,
J. Schumann
,
F. Schüssler
(11)
,
J. Seneca
,
M. Spurio
,
Th. Stolarczyk
(11)
,
M. Taiuti
,
Y. Tayalati
,
S.J. Tingay
,
B. Vallage
(11, 4)
,
G. Vannoye
(3)
,
V. van Elewyck
(4, 12)
,
S. Viola
,
D. Vivolo
,
J. Wilms
,
S. Zavatarelli
,
A. Zegarelli
,
J.D. Zornoza
,
J. Zúñiga
1
IPHC -
Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien
2 Université de Haute-Alsace (UHA) - Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar
3 CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
4 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
5 LAM - Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
6 UP11 - Université Paris-Sud - Paris 11
7 LPC - Laboratoire de Physique de Clermont
8 LIS - Laboratoire d'Informatique et des Systèmes (LIS) (Marseille, Toulon)
9 GEOAZUR 7329 - Géoazur
10 MIO - Institut méditerranéen d'océanologie
11 IRFU - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
12 IUF - Institut universitaire de France
2 Université de Haute-Alsace (UHA) - Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar
3 CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
4 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
5 LAM - Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
6 UP11 - Université Paris-Sud - Paris 11
7 LPC - Laboratoire de Physique de Clermont
8 LIS - Laboratoire d'Informatique et des Systèmes (LIS) (Marseille, Toulon)
9 GEOAZUR 7329 - Géoazur
10 MIO - Institut méditerranéen d'océanologie
11 IRFU - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
12 IUF - Institut universitaire de France
A. Albert
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1159516
- IdHAL : arnauld-albert
- ORCID : 0000-0002-3556-1452
- IdRef : 060741724
S. Alves
- Fonction : Auteur
M. André
- Fonction : Auteur
M. Ardid
- Fonction : Auteur
S. Ardid
- Fonction : Auteur
J. Aublin
- Fonction : Auteur
- PersonId : 835874
- ORCID : 0000-0001-7642-6225
- IdRef : 111138078
B. Baret
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1373043
- ORCID : 0000-0001-6064-3858
- IdRef : 083524258
Y. Becherini
- Fonction : Auteur
- PersonId : 932592
- ORCID : 0000-0002-2115-2930
- IdRef : 25614138X
B. Belhorma
- Fonction : Auteur
F. Benfenati
- Fonction : Auteur
S. Biagi
- Fonction : Auteur
M. Bissinger
- Fonction : Auteur
J. Boumaaza
- Fonction : Auteur
M. Bouta
- Fonction : Auteur
M.C. Bouwhuis
- Fonction : Auteur
H. Brânzaş
- Fonction : Auteur
R. Bruijn
- Fonction : Auteur
B. Caiffi
- Fonction : Auteur
D. Calvo
- Fonction : Auteur
S. Campion
- Fonction : Auteur
A. Capone
- Fonction : Auteur
L. Caramete
- Fonction : Auteur
F. Carenini
- Fonction : Auteur
V. Carretero
- Fonction : Auteur
S. Celli
- Fonction : Auteur
M. Chabab
- Fonction : Auteur
R. Cherkaoui El Moursli
- Fonction : Auteur
T. Chiarusi
- Fonction : Auteur
M. Circella
- Fonction : Auteur
R. Coniglione
- Fonction : Auteur
A.S.M. Cruz
- Fonction : Auteur
A.F. Díaz
- Fonction : Auteur
C. Distefano
- Fonction : Auteur
I. Di Palma
- Fonction : Auteur
A. Domi
- Fonction : Auteur
D. Drouhin
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1049747
- IdHAL : doriane-drouhin
- ORCID : 0000-0002-9719-2277
- IdRef : 070755523
T. Eberl
- Fonction : Auteur
T. van Eeden
- Fonction : Auteur
D. van Eijk
- Fonction : Auteur
S. El Hedri
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1293029
- IdHAL : sonia-elhedri
- ORCID : 0000-0002-1728-8843
N. El Khayati
- Fonction : Auteur
P. Fermani
- Fonction : Auteur
G. Ferrara
- Fonction : Auteur
F. Filippini
- Fonction : Auteur
L. Fusco
- Fonction : Auteur
S. Gagliardini
- Fonction : Auteur
J. García
- Fonction : Auteur
C. Gatius Oliver
- Fonction : Auteur
N. Geißelbrecht
- Fonction : Auteur
R. Gozzini
- Fonction : Auteur
R. Gracia Ruiz
- Fonction : Auteur
K. Graf
- Fonction : Auteur
C. Guidi
- Fonction : Auteur
S. Hallmann
- Fonction : Auteur
H. van Haren
- Fonction : Auteur
A.J. Heijboer
- Fonction : Auteur
J.J. Hernández-Rey
- Fonction : Auteur
J. Hößl
- Fonction : Auteur
J. Hofestädt
- Fonction : Auteur
G. Illuminati
- Fonction : Auteur
C.W. James
- Fonction : Auteur
B. Jisse-Jung
- Fonction : Auteur
M. de Jong
- Fonction : Auteur
P. de Jong
- Fonction : Auteur
M. Kadler
- Fonction : Auteur
O. Kalekin
- Fonction : Auteur
U. Katz
- Fonction : Auteur
I. Kreykenbohm
- Fonction : Auteur
V. Kulikovskiy
- Fonction : Auteur
R. Lahmann
- Fonction : Auteur
A. Lazo
- Fonction : Auteur
E. Leonora
- Fonction : Auteur
G. Levi
- Fonction : Auteur
D. Lopez-Coto
- Fonction : Auteur
J. Manczak
- Fonction : Auteur
A. Margiotta
- Fonction : Auteur
A. Marinelli
- Fonction : Auteur
J.A. Martínez-Mora
- Fonction : Auteur
P. Migliozzi
- Fonction : Auteur
A. Moussa
- Fonction : Auteur
R. Muller
- Fonction : Auteur
L. Nauta
- Fonction : Auteur
S. Navas
- Fonction : Auteur
B.Ó. Fearraigh
- Fonction : Auteur
A. Păun
- Fonction : Auteur
G.E. Păvălaş
- Fonction : Auteur
V. Pestel
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1435717
- IdHAL : vpestel
- ORCID : 0000-0001-6168-0669
P. Piattelli
- Fonction : Auteur
C. Poirè
- Fonction : Auteur
V. Popa
- Fonction : Auteur
N. Randazzo
- Fonction : Auteur
D. Real
- Fonction : Auteur
S. Reck
- Fonction : Auteur
G. Riccobene
- Fonction : Auteur
A. Romanov
- Fonction : Auteur
A. Sánchez-Losa
- Fonction : Auteur
A. Saina
- Fonction : Auteur
F. Salesa Greus
- Fonction : Auteur
D.F.E. Samtleben
- Fonction : Auteur
M. Sanguineti
- Fonction : Auteur
P. Sapienza
- Fonction : Auteur
J. Schnabel
- Fonction : Auteur
J. Schumann
- Fonction : Auteur
J. Seneca
- Fonction : Auteur
M. Spurio
- Fonction : Auteur
M. Taiuti
- Fonction : Auteur
Y. Tayalati
- Fonction : Auteur
S.J. Tingay
- Fonction : Auteur
S. Viola
- Fonction : Auteur
D. Vivolo
- Fonction : Auteur
J. Wilms
- Fonction : Auteur
S. Zavatarelli
- Fonction : Auteur
A. Zegarelli
- Fonction : Auteur
J.D. Zornoza
- Fonction : Auteur
J. Zúñiga
- Fonction : Auteur
Résumé
Since 2015 the LIGO and Virgo interferometers have detected gravitational waves from almost one hundred coalescences of compact objects (black holes and neutron stars). This article presents the results of a search performed with data from the ANTARES telescope to identify neutrino counterparts to the gravitational wave sources detected during the third LIGO/Virgo observing run and reported in the catalogues GWTC-2, GWTC-2.1, and GWTC-3. This search is sensitive to all-sky neutrinos of all flavours and of energies $>100\,$GeV, thanks to the inclusion of both track-like events (mainly induced by $\nu_\mu$ charged-current interactions) and shower-like events (induced by other interaction types). Neutrinos are selected if they are detected within $\pm 500\,$s from the GW merger and with a reconstructed direction compatible with its sky localisation. No significant excess is found for any of the 80 analysed GW events, and upper limits on the neutrino emission are derived. Using the information from the GW catalogues and assuming isotropic emission, upper limits on the total energy $E_{\rm tot, \nu}$ and on the fraction of the total energy budget $f_\nu = E_{\rm tot, \nu}/E_{\rm rad}$ emitted as neutrinos of all flavours are also computed. Finally, a stacked analysis of all the 72 binary black hole mergers (respectively the 7 neutron star - black hole merger candidates) has been performed to constrain the typical neutrino emission within this population, leading to the limits: $E_{\rm tot, \nu} < 4.0 \times 10^{53}\,$erg and $f_\nu < 0.15$ (respectively, $E_{\rm tot, \nu} < 3.2 \times 10^{53}\,$erg and $f_\nu < 0.88$) for $E^{-2}$ spectrum and isotropic emission. Other assumptions including softer spectra and non-isotropic scenarios have also been tested.