Abstract
The discovery of the gravitational-wave (GW) source GW150914 with the Advanced LIGO detectors provides the first observational evidence for the existence of binary black hole (BH) systems that inspiral and merge within the age of the universe. Such BH mergers have been predicted in two main types of formation models, involving isolated binaries in galactic fields or dynamical interactions in young and old dense stellar environments. The measured masses robustly demonstrate that relatively "heavy" BHs (≳25 M⊙) can form in nature. This discovery implies relatively weak massive-star winds and thus the formation of GW150914 in an environment with a metallicity lower than about 1/2 of the solar value. The rate of binary-BH (BBH) mergers inferred from the observation of GW150914 is consistent with the higher end of rate predictions (≳1 Gpc-3yr?1) from both types of formation models. The low measured redshift (z ≃ 0.1) of GW150914 and the low inferred metallicity of the stellar progenitor imply either BBH formation in a low-mass galaxy in the local universe and a prompt merger, or formation at high redshift with a time delay between formation and merger of several Gyr. This discovery motivates further studies of binary-BH formation astrophysics. It also has implications for future detections and studies by Advanced LIGO and Advanced Virgo, and GW detectors in space.
| Original language | English |
|---|---|
| Article number | L22 |
| Journal | Astrophysical Journal Letters |
| Volume | 818 |
| Issue number | 2 |
| DOIs | |
| State | Published - 20 Feb 2016 |
| Externally published | Yes |
Keywords
- gravitational waves
- stars: black holes
- stars: massive
Fingerprint
Dive into the research topics of 'ASTROPHYSICAL IMPLICATIONS of the BINARY BLACK HOLE MERGER GW150914'. Together they form a unique fingerprint.Cite this
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In: Astrophysical Journal Letters, Vol. 818, No. 2, L22, 20.02.2016.
Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
TY - JOUR
T1 - ASTROPHYSICAL IMPLICATIONS of the BINARY BLACK HOLE MERGER GW150914
AU - Abbott, B. P.
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AU - Singh, R.
AU - Singhal, A.
AU - Sintes, A. M.
AU - Slagmolen, B. J.J.
AU - Smith, J. R.
AU - Smith, N. D.
AU - Smith, R. J.E.
AU - Son, E. J.
AU - Sorazu, B.
AU - Sorrentino, F.
AU - Souradeep, T.
AU - Srivastava, A. K.
AU - Staley, A.
AU - Steinke, M.
AU - Steinlechner, J.
AU - Steinlechner, S.
AU - Steinmeyer, D.
AU - Stephens, B. C.
AU - Stevenson, S. P.
AU - Stone, R.
AU - Strain, K. A.
AU - Straniero, N.
AU - Stratta, G.
AU - Strauss, N. A.
AU - Strigin, S.
AU - Sturani, R.
AU - Stuver, A. L.
AU - Summerscales, T. Z.
AU - Sun, L.
AU - Sutton, P. J.
AU - Swinkels, B. L.
AU - Szczepańczyk, M. J.
AU - Tacca, M.
AU - Talukder, D.
AU - Tanner, D. B.
AU - Tápai, M.
AU - Tarabrin, S. P.
AU - Taracchini, A.
AU - Taylor, R.
AU - Theeg, T.
AU - Thirugnanasambandam, M. P.
AU - Thomas, E. G.
AU - Thomas, M.
AU - Thomas, P.
AU - Thorne, K. A.
AU - Thorne, K. S.
AU - Thrane, E.
AU - Tiwari, S.
AU - Tiwari, V.
AU - Tokmakov, K. V.
AU - Tomlinson, C.
AU - Tonelli, M.
AU - Torres, C. V.
AU - Torrie, C. I.
AU - Töyrä, D.
AU - Travasso, F.
AU - Traylor, G.
AU - Trifirò, D.
AU - Tringali, M. C.
AU - Trozzo, L.
AU - Tringali, M. C.
AU - Tse, M.
AU - Turconi, M.
AU - Tuyenbayev, D.
AU - Ugolini, D.
AU - Unnikrishnan, C. S.
AU - Urban, A. L.
AU - Usman, S. A.
AU - Vahlbruch, H.
AU - Vajente, G.
AU - Valdes, G.
AU - Van Bakel, N.
AU - Van Beuzekom, M.
AU - Van Den Brand, J. F.J.
AU - Van Den Broeck, C.
AU - Vander-Hyde, D. C.
AU - Van Der Schaaf, L.
AU - Van Heijningen, J. V.
AU - Van Veggel, A. A.
AU - Vardaro, M.
AU - Vass, S.
AU - Vasúth, M.
AU - Vaulin, R.
AU - Vecchio, A.
AU - Vedovato, G.
AU - Veitch, J.
AU - Veitch, P. J.
AU - Venkateswara, K.
AU - Verkindt, D.
AU - Vetrano, F.
AU - Viceré, A.
AU - Vinciguerra, S.
AU - Vine, D. J.
AU - Vinet, J. Y.
AU - Vitale, S.
AU - Vo, T.
AU - Vocca, H.
AU - Vorvick, C.
AU - Voss, D.
AU - Vousden, W. D.
AU - Vyatchanin, S. P.
AU - Wade, A. R.
AU - Wade, L. E.
AU - Wade, M.
AU - Walker, M.
AU - Wallace, L.
AU - Walsh, S.
AU - Wang, G.
AU - Wang, H.
AU - Wang, M.
AU - Wang, X.
AU - Wang, Y.
AU - Ward, R. L.
AU - Warner, J.
AU - Was, M.
AU - Weaver, B.
AU - Wei, L. W.
AU - Weinert, M.
AU - Weinstein, A. J.
AU - Weiss, R.
AU - Welborn, T.
AU - Wen, L.
AU - Weßels, P.
AU - Westphal, T.
AU - Wette, K.
AU - Whelan, J. T.
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AU - Whiting, B. F.
AU - Williams, R. D.
AU - Williamson, A. R.
AU - Willis, J. L.
AU - Willke, B.
AU - Wimmer, M. H.
AU - Winkler, W.
AU - Wipf, C. C.
AU - Wittel, H.
AU - Woan, G.
AU - Worden, J.
AU - Wright, J. L.
AU - Wu, G.
AU - Yablon, J.
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AU - Yamamoto, H.
AU - Yancey, C. C.
AU - Yap, M. J.
AU - Yu, H.
AU - Yvert, M.
AU - Zadrożny, A.
AU - Zangrando, L.
AU - Zanolin, M.
AU - Zendri, J. P.
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AU - Zhang, F.
AU - Zhang, L.
AU - Zhang, M.
AU - Zhang, Y.
AU - Zhao, C.
AU - Zhou, M.
AU - Zhou, Z.
AU - Zhu, X. J.
AU - Zucker, M. E.
AU - Zuraw, S. E.
AU - Zweizig, J.
N1 - Publisher Copyright: © 2016. The American Astronomical Society. All rights reserved.
PY - 2016/2/20
Y1 - 2016/2/20
N2 - The discovery of the gravitational-wave (GW) source GW150914 with the Advanced LIGO detectors provides the first observational evidence for the existence of binary black hole (BH) systems that inspiral and merge within the age of the universe. Such BH mergers have been predicted in two main types of formation models, involving isolated binaries in galactic fields or dynamical interactions in young and old dense stellar environments. The measured masses robustly demonstrate that relatively "heavy" BHs (≳25 M⊙) can form in nature. This discovery implies relatively weak massive-star winds and thus the formation of GW150914 in an environment with a metallicity lower than about 1/2 of the solar value. The rate of binary-BH (BBH) mergers inferred from the observation of GW150914 is consistent with the higher end of rate predictions (≳1 Gpc-3yr?1) from both types of formation models. The low measured redshift (z ≃ 0.1) of GW150914 and the low inferred metallicity of the stellar progenitor imply either BBH formation in a low-mass galaxy in the local universe and a prompt merger, or formation at high redshift with a time delay between formation and merger of several Gyr. This discovery motivates further studies of binary-BH formation astrophysics. It also has implications for future detections and studies by Advanced LIGO and Advanced Virgo, and GW detectors in space.
AB - The discovery of the gravitational-wave (GW) source GW150914 with the Advanced LIGO detectors provides the first observational evidence for the existence of binary black hole (BH) systems that inspiral and merge within the age of the universe. Such BH mergers have been predicted in two main types of formation models, involving isolated binaries in galactic fields or dynamical interactions in young and old dense stellar environments. The measured masses robustly demonstrate that relatively "heavy" BHs (≳25 M⊙) can form in nature. This discovery implies relatively weak massive-star winds and thus the formation of GW150914 in an environment with a metallicity lower than about 1/2 of the solar value. The rate of binary-BH (BBH) mergers inferred from the observation of GW150914 is consistent with the higher end of rate predictions (≳1 Gpc-3yr?1) from both types of formation models. The low measured redshift (z ≃ 0.1) of GW150914 and the low inferred metallicity of the stellar progenitor imply either BBH formation in a low-mass galaxy in the local universe and a prompt merger, or formation at high redshift with a time delay between formation and merger of several Gyr. This discovery motivates further studies of binary-BH formation astrophysics. It also has implications for future detections and studies by Advanced LIGO and Advanced Virgo, and GW detectors in space.
KW - gravitational waves
KW - stars: black holes
KW - stars: massive
UR - https://www.scopus.com/pages/publications/84959307199
U2 - 10.3847/2041-8205/818/2/L22
DO - 10.3847/2041-8205/818/2/L22
M3 - Article
AN - SCOPUS:84959307199
SN - 2041-8205
VL - 818
JO - Astrophysical Journal Letters
JF - Astrophysical Journal Letters
IS - 2
M1 - L22
ER -