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

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. AkutsuB. Allen, A. Allocca, P. A. Altin, A. Ananyeva, W. G. Anderson, M. Ando, S. Appert, K. Arai, A. Araya, M. C. Araya, J. S. Areeda, N. Arnaud, K. G. Arun, H. 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, L. Baiotti, P. T. Baker, F. Baldaccini, G. Ballardin, S. W. Ballmer, J. C. Barayoga, 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. Becsy, C. Beer, M. Bejger, I. Belahcene, M. Belgin, 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, J. Blackman, C. D. Blair, D. G. Blair, R. M. Blair, S. Bloemen, O. Bock, M. Boer, G. Bogaert, A. Bohe, 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. A. Brown, D. 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. Calderon 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. Cavaglia, F. Cavalier, R. Cavalieri, G. Cella, C. B. Cepeda, L. Cerboni Baiardi, G. Cerretani, E. Cesarini, S. J. Chamberlin, M. Chan, S. Chao, P. Charlton, E. Chassande-Mottin, B. D. Cheeseboro, H. Y. Chen, Y. Chen, H. -P. Cheng, A. Chincarini, A. Chiummo, T. Chmiel, H. S. Cho, M. Cho, J. H. Chow, N. Christensen, Q. Chu, A. J. K. Chua, S. Chua, S. Chung, G. Ciani, F. Clara, F. Cleva, C. Cocchieri, E. Coccia, P. -F. Cohadon, A. Colla, C. G. Collette, L. Cominsky, M., Jr. Constancio, L. Conti, S. J. Cooper, T. R. Corbitt, N. 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, T. D. 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, A. Dasgupta, C. F. Da Silva Costa, V. Dattilo, I. Dave, M. Davier, G. S. Davies, D. Davis, E. J. Daw, B. Day, R. Day, S. De, D. DeBra, G. Debreczeni, J. Degallaix, M. De Laurentis, S. Deleglise, W. Del Pozzo, T. Denker, T. Dent, V. Dergachev, R. De Rosa, R. T. DeRosa, R. DeSalvo, R. C. Devine, S. Dhurandhar, M. C. Diaz, L. Di Fiore, M. Di Giovanni, T. Di Girolamo, A. Di Lieto, S. Di Pace, I. Di Palma, A. Di Virgilio, Z. Doctor, K. Doi, V. Dolique, F. Donovan, K. L. Dooley, S. Doravari, I. Dorrington, R. Jones, M. Dovale Alvarez, T. P. Downes, M. Drago, R. W. P. Drever, J. C. Driggers, Z. Du, M. Ducrot, S. E. Dwyer, K. 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. Etienne, T. Etzel, T. M. Evans, R. Everett, M. Factourovich, V. Fafone, H. Fair, S. Fairhurst, X. Fan, S. Farinon, B. Farr, W. M. Farr, E. J. Fauchon-Jones, M. Favata, M. Fays, H. Fehrmann, M. M. Fejer, A. Fernandez Galiana, I. Ferrante, E. C. Ferreira, F. Ferrini, F. Fidecaro, I. Fiori, D. Fiorucci, R. P. Fisher, R. Flaminio, H. Fong, S. S. Forsyth, J. -D. Fournier, S. Frasca, F. Frasconi, Z. Frei, A. Freise, R. Frey, V. Frey, E. M. Fries, P. Fritschel, V. V. Frolov, Y. 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, R. Goetz, L. Gondan, G. Gonzalez, 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, G. Greco, P. Groot, H. Grote, S. Grunewald, G. M. Guidi, A. Gupta, M. K. Gupta, K. E. Gushwa, E. K. Gustafson, R. Gustafson, J. J. Hacker, A. Hagiwara, B. R. Hall, E. D. Hall, G. Hammond, M. Haney, M. M. Hanke, J. Hanks, C. Hanna, M. D. Hannam, J. Hanson, T. Hardwick, J. Harms, G. M. 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, Y. M. Hu, E. A. Huerta, D. Huet, B. Hughey, S. Husa, S. H. Huttner, T. Huynh-Dinh, N. Indik, D. R. Ingram, R. Inta, K. 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. Jimenez-Forteza, W. W. Johnson, D. I. Jones, R. Jones, R. J. G. Jonker, L. Ju, J. Junker, T. Kagawa, T. Kajita, M. Kakizaki, C. V. Kalaghatgi, V. Kalogera, M. Kamiizumi, N. Kanda, S. Kandhasamy, S. Kanemura, M. 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, S. Kawamura, F. Kefelian, D. Keitel, D. B. Kelley, R. Kennedy, J. S. Key, F. Y. Khalili, I. Khan, S. Khan, Z. Khan, E. A. Khazanov, N. Kijbunchoo, C. Kim, H. Kim, J. Kim, J. Kim, W. Kim, Y. -M. Kim, S. J. Kimbrell, N. Kimura, E. J. King, P. J. King, R. Kirchhoff, J. S. Kissel, B. Klein, L. Kleybolte, S. Klimenko, P. Koch, S. M. Koehlenbeck, Y. Kojima, K. Kokeyama, S. Koley, K. Komori, V. Kondrashov, A. Kontos, M. Korobko, W. Z. Korth, K. Kotake, I. Kowalska, D. B. Kozak, C. Kraemer, V. Kringel, B. Krishnan, A. Krolak, G. Kuehn, P. Kumar, Rahul Kumar, Rakesh Kumar, L. Kuo, K. Kuroda, A. Kutynia, Y. 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, C. H. Lee, K. Lee, H. M. Lee, H. W. Lee, K. Lee, J. Lehmann, A. Lenon, M. Leonardi, J. R. Leong, N. Leroy, N. Letendre, Y. Levin, T. 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. Lousto, G. Lovelace, H. Lueck, A. P. Lundgren, R. Lynch, Y. Ma, S. Macfoy, B. Machenschalk, M. MacInnis, D. M. Macleod, F. Magana-Sandoval, E. Majorana, I. Maksimovic, V. Malvezzi, N. Man, V. Mandic, V. Mangano, S. Mano, G. L. Mansell, M. Manske, M. Mantovani, F. Marchesoni, M. Marchio, F. Marion, S. Marka, Z. Marka, A. S. Markosyan, E. Maros, F. Martelli, L. Martellini, I. W. Martin, D. V. Martynov, K. Mason, A. Masserot, T. J. Massinger, M. Masso-Reid, S. Mastrogiovanni, F. Matichard, L. Matone, N. Matsumoto, F. Matsushima, N. Mavalvala, N. Mazumder, R. McCarthy, D. E. McClelland, S. McCormick, C. 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, Y. Michimura, H. Middleton, E. E. Mikhailov, L. Milano, A. Miller, A. Miller, B. B. Miller, M. Millhouse, Y. Minenkov, J. Ming, S. Mirshekari, C. Mishra, V. P. Mitrofanov, G. Mitselmakher, R. Mittleman, O. Miyakawa, A. Miyamoto, T. 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. Munch, E. A. M. Muniz, P. G. Murray, A. Mytidis, S. Nagano, K. Nakamura, T. Nakamura, H. Nakano, Masaya Nakano, Masayuki Nakano, K. Nakao, K. Napier, I. Nardecchia, T. Narikawa, L. Naticchioni, G. Nelemans, T. J. N. Nelson, M. Neri, M. Nery, A. Neunzert, J. M. Newport, G. Newton, T. T. Nguyen, W. -T. Ni, A. B. Nielsen, S. Nissanke, A. Nitz, A. Noack, F. Nocera, D. Nolting, M. E. N. Normandin, J. Oberling, E. Ochsner, E. Oelker, G. H. Ogin, J. J. Oh, S. H. Oh, M. Ohashi, N. Ohishi, M. Ohkawa, F. Ohme, K. Okutomi, M. Oliver, K. 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. Pena Arellano, S. Penn, C. J. Perez, A. Perreca, L. M. Perri, H. P. 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. G. Prokhorov, O. Puncken, M. Punturo, P. Puppo, M. Puerrer, 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, J. G. Rollins, V. J. Roma, R. Romano, J. H. Romie, D. Rosinska, S. Rowan, A. Ruediger, P. Ruggi, K. Ryan, S. Sachdev, T. Sadecki, L. Sadeghian, N. Sago, M. Saijo, Y. Saito, K. Sakai, M. 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, T. Sato, P. R. Saulson, O. Sauter, R. L. Savage, A. Sawadsky, P. Schale, J. Scheuer, E. Schmidt, J. Schmidt, P. Schmidt, R. Schnabel, R. M. S. Schofield, A. Schoenbeck, E. Schreiber, D. Schuette, B. F. Schutz, S. G. Schwalbe, S. M. Scott, T. Sekiguchi, Y. Sekiguchi, D. Sellers, A. S. Sengupta, D. Sentenac, V. Sequino, A. Sergeev, Y. Setyawati, D. A. Shaddock, T. J. Shaffer, M. S. Shahriar, B. Shapiro, P. Shawhan, A. Sheperd, M. Shibata, Y. 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, B. 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, Y. Sugimoto, T. Z. Summerscales, S. Sunil, P. J. Sutton, T. Suzuki, B. L. Swinkels, M. J. Szczepanczyk, M. Tacca, H. Tagoshi, S. Takada, H. Takahashi, R. Takahashi, A. Takamori, D. Talukder, H. Tanaka, K. Tanaka, T. Tanaka, D. B. Tanner, M. Tapai, A. Taracchini, D. Tatsumi, R. Taylor, S. Telada, T. Theeg, E. G. Thomas, P. Thomas, K. A. Thorne, E. Thrane, T. Tippens, S. Tiwari, V. Tiwari, K. V. Tokmakov, K. Toland, T. Tomaru, C. Tomlinson, M. Tonelli, Z. Tornasi, C. I. Torrie, D. Toeyrae, F. Travasso, G. Traylor, D. Trifiro, J. Trinastic, M. C. Tringali, L. Trozzo, M. Tse, R. Tso, K. Tsubono, T. Tsuzuki, M. Turconi, D. Tuyenbayev, T. Uchiyama, T. Uehara, S. Ueki, K. Ueno, D. Ugolini, C. S. Unnikrishnan, 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, M. H. P. M. van Putten, A. A. van Veggel, M. Vardaro, V. Varma, S. Vass, M. Vasuth, A. Vecchio, G. Vedovato, J. Veitch, P. J. Veitch, K. Venkateswara, G. Venugopalan, D. Verkindt, F. Vetrano, A. Vicere, 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., M. Wade, T. Wakamatsu, M. Walker, S. Walsh, G. Wang, M. Wang, Y. Wang, R. L. Ward, J. Warner, M. Was, 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. 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, G. Wu, W. Yam, H. Yamamoto, K. Yamamoto, T. Yamamoto, C. C. Yancey, K. Yano, M. J. Yap, J. Yokoyama, T. Yokozawa, T. H. Yoon, Hang Yu, Haocun Yu, H. Yuzurihara, M. Yvert, A. Zadrozny, L. Zangrando, M. Zanolin, S. Zeidler, J. -P. Zendri, M. Zevin, L. Zhang, M. Zhang, T. Zhang, Y. Zhang, C. Zhao, M. Zhou, Z. Zhou, S. J. Zhu, X. J. Zhu, M. E. Zucker, J. Zweizig

    Research output: Contribution to journalReview articlepeer-review

    845 Citations (Scopus)
    88 Downloads (Pure)

    Abstract

    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 90% 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 5–20 deg2 requires at least three detectors of sensitivity within a factor of ∼2 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.
    Original languageEnglish
    Number of pages57
    JournalLiving Reviews in Relativity
    Volume21
    DOIs
    Publication statusPublished - 26 Apr 2018

    Keywords

    • Gravitational waves
    • Gravitational-wave detectors
    • Electromagnetic counterparts
    • Data analysis

    Fingerprint

    Dive into the research topics of 'Prospects for observing and localizing gravitational-wave transients with Advanced LIGO, Advanced Virgo and KAGRA'. Together they form a unique fingerprint.

    Cite this