# Search for gravitational waves from Scorpius X-1 in the second Advanced   LIGO observing run with an improved hidden Markov model

**Authors:** The LIGO Scientific Collaboration, the Virgo Collaboration: B. P., Abbott, R. Abbott, T. D. Abbott, S. Abraham, F. Acernese, K. Ackley, C., Adams, R. X. Adhikari, V. B. Adya, C. Affeldt, M. Agathos, K. Agatsuma, N., Aggarwal, O. D. Aguiar, L. Aiello, A. Ain, P. Ajith, G. Allen, A. Allocca, M., A. Aloy, P. A. Altin, A. Amato, A. Ananyeva, S. B. Anderson, W. G. Anderson,, S. V. Angelova, S. Antier, S. Appert, K. Arai, M. C. Araya, J. S. Areeda, M., Ar\`ene, N. Arnaud, S. Ascenzi, G. Ashton, S. M. Aston, P. Astone, F. Aubin,, P. Aufmuth, K. AultONeal, C. Austin, V. Avendano, A. Avila-Alvarez, S. Babak,, P. Bacon, F. Badaracco, M. K. M. Bader, S. Bae, P. T. Baker, F. Baldaccini,, G. Ballardin, S. W. Ballmer, S. Banagiri, J. C. Barayoga, S. E. Barclay, B., C. Barish, D. Barker, K. Barkett, S. Barnum, F. Barone, B. Barr, L. Barsotti,, M. Barsuglia, D. Barta, J. Bartlett, I. Bartos, R. Bassiri, A. Basti, M., Bawaj, J. C. Bayley, M. Bazzan, B. B\'ecsy, M. Bejger, I. Belahcene, A. S., Bell, D. Beniwal, B. K. Berger, G. Bergmann, S. Bernuzzi, J. J. Bero, C. P., L. Berry, D. Bersanetti, A. Bertolini, J. Betzwieser, R. Bhandare, J. Bidler,, I. A. Bilenko, S. A. Bilgili, G. Billingsley, J. Birch, R. Birney, O., Birnholtz, S. Biscans, S. Biscoveanu, A. Bisht, M. Bitossi, M. A. Bizouard,, J. K. Blackburn, C. D. Blair, D. G. Blair, R. M. Blair, S. Bloemen, N. Bode,, M. Boer, Y. Boetzel, G. Bogaert, F. Bondu, E. Bonilla, R. Bonnand, P. Booker,, B. A. Boom, C. D. Booth, R. Bork, V. Boschi, S. Bose, K. Bossie, V., Bossilkov, J. Bosveld, Y. Bouffanais, A. Bozzi, C. Bradaschia, P. R. Brady,, A. Bramley, M. Branchesi, J. E. Brau, T. Briant, J. H. Briggs, F. Brighenti,, A. Brillet, M. Brinkmann, V. Brisson, P. Brockill, A. F. Brooks, D. D. Brown,, S. Brunett, 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., Calder\'on Bustillo, T. A. Callister, E. Calloni, J. B. Camp, W. A. Campbell,, M. Canepa, K. C. Cannon, H. Cao, J. Cao, E. Capocasa, F. Carbognani, S., Caride, M. F. Carney, G. Carullo, J. Casanueva Diaz, C. Casentini, S., Caudill, M. Cavagli\`a, F. Cavalier, R. Cavalieri, G. Cella, P., Cerd\'a-Dur\'an, G. Cerretani, E. Cesarini, O. Chaibi, K. Chakravarti, S. J., Chamberlin, M. Chan, S. Chao, P. Charlton, E. A. Chase, E. Chassande-Mottin,, D. Chatterjee, M. Chaturvedi, B. D. Cheeseboro, H. Y. Chen, X. Chen, Y. Chen,, H.-P. Cheng, C. K. Cheong, H. Y. Chia, A. Chincarini, A. Chiummo, G. Cho, H., S. Cho, M. Cho, N. Christensen, Q. Chu, S. Chua, K. W. Chung, S. Chung, G., Ciani, A. A. Ciobanu, R. Ciolfi, F. Cipriano, A. Cirone, F. Clara, J. A., Clark, P. Clearwater, F. Cleva, C. Cocchieri, E. Coccia, P.-F. Cohadon, D., Cohen, R. Colgan, M. Colleoni, C. G. Collette, C. Collins, L. R. Cominsky, M., Constancio Jr., L. Conti, S. J. Cooper, P. Corban, T. R. Corbitt, I., Cordero-Carri\'on, K. R. Corley, N. Cornish, A. Corsi, S. Cortese, C. A., Costa, R. Cotesta, 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,, M. Croquette, S. G. Crowder, T. J. Cullen, A. Cumming, L. Cunningham, E., Cuoco, T. Dal Canton, G. D\'alya, S. L. Danilishin, S. D'Antonio, K., Danzmann, A. Dasgupta, C. F. Da Silva Costa, L. E. H. Datrier, V. Dattilo, I., Dave, M. Davier, D. Davis, E. J. Daw, D. DeBra, M. Deenadayalan, J., Degallaix, M. De Laurentis, S. Del\'eglise, W. Del Pozzo, L. M. DeMarchi, N., Demos, T. Dent, R. De Pietri, J. Derby, R. De Rosa, C. De Rossi, R. DeSalvo,, O. de Varona, S. Dhurandhar, M. C. D\'iaz, T. Dietrich, L. Di Fiore, M. Di, Giovanni, T. Di Girolamo, A. Di Lieto, B. Ding, S. Di Pace, I. Di Palma, F., Di Renzo, A. Dmitriev, Z. Doctor, F. Donovan, K. L. Dooley, S. Doravari, I., Dorrington, T. P. Downes, M. Drago, J. C. Driggers, Z. Du, J.-G. Ducoin, P., Dupej, S. E. Dwyer, P. J. Easter, T. B. Edo, M. C. Edwards, A. Effler, P., Ehrens, J. Eichholz, S. S. Eikenberry, M. Eisenmann, R. A. Eisenstein, R. C., Essick, H. Estelles, D. Estevez, Z. B. Etienne, T. Etzel, M. Evans, T. M., Evans, V. Fafone, H. Fair, S. Fairhurst, X. Fan, S. Farinon, B. Farr, W. M., Farr, E. J. Fauchon-Jones, M. Favata, M. Fays, M. Fazio, C. Fee, J. Feicht,, M. M. Fejer, F. Feng, A. Fernandez-Galiana, I. Ferrante, E. C. Ferreira, T., A. Ferreira, F. Ferrini, F. Fidecaro, I. Fiori, D. Fiorucci, M. Fishbach, R., P. Fisher, J. M. Fishner, M. Fitz-Axen, R. Flaminio, M. Fletcher, E. Flynn,, H. Fong, J. A. Font, P. W. F. Forsyth, J.-D. Fournier, S. Frasca, F., Frasconi, Z. Frei, A. Freise, R. Frey, V. Frey, P. Fritschel, V. V. Frolov,, P. Fulda, M. Fyffe, H. A. Gabbard, B. U. Gadre, S. M. Gaebel, J. R. Gair, L., Gammaitoni, M. R. Ganija, S. G. Gaonkar, A. Garcia, C. Garc\'ia-Quir\'os, F., Garufi, B. Gateley, S. Gaudio, G. Gaur, V. Gayathri, G. Gemme, E. Genin, A., Gennai, D. George, J. George, L. Gergely, V. Germain, S. Ghonge, Abhirup, Ghosh, Archisman Ghosh, S. Ghosh, B. Giacomazzo, J. A. Giaime, K. D., Giardina, A. Giazotto, K. Gill, G. Giordano, L. Glover, P. Godwin, E. Goetz,, R. Goetz, B. Goncharov, G. Gonz\'alez, 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, P. Grassia, C. Gray, R. Gray, G. Greco, A. C., Green, R. Green, E. M. Gretarsson, P. Groot, H. Grote, S. Grunewald, P., Gruning, G. M. Guidi, H. K. Gulati, Y. Guo, A. Gupta, M. K. Gupta, E. K., Gustafson, R. Gustafson, L. Haegel, O. Halim, B. R. Hall, E. D. Hall, E. Z., Hamilton, G. Hammond, M. Haney, M. M. Hanke, J. Hanks, C. Hanna, M. D., Hannam, O. A. Hannuksela, J. Hanson, T. Hardwick, K. Haris, J. Harms, G. M., Harry, I. W. Harry, C.-J. Haster, K. Haughian, F. J. Hayes, J. Healy, A., Heidmann, M. C. Heintze, H. Heitmann, P. Hello, G. Hemming, M. Hendry, I. S., Heng, J. Hennig, A. W. Heptonstall, Francisco Hernandez Vivanco, M. Heurs, S., Hild, T. Hinderer, D. Hoak, S. Hochheim, D. Hofman, A. M. Holgado, N. A., Holland, K. Holt, D. E. Holz, P. Hopkins, C. Horst, J. Hough, E. J. Howell,, C. G. Hoy, A. Hreibi, E. A. Huerta, D. Huet, B. Hughey, M. Hulko, S. Husa, S., H. Huttner, T. Huynh-Dinh, B. Idzkowski, A. Iess, C. Ingram, R. Inta, G., Intini, B. Irwin, H. N. Isa, J.-M. Isac, M. Isi, B. R. Iyer, K. Izumi, T., Jacqmin, S. J. Jadhav, K. Jani, N. N. Janthalur, P. Jaranowski, A. C., Jenkins, J. Jiang, D. S. Johnson, A. W. Jones, D. I. Jones, R. Jones, R. J., G. Jonker, L. Ju, J. Junker, C. V. Kalaghatgi, V. Kalogera, B. Kamai, S., Kandhasamy, G. Kang, J. B. Kanner, S. J. Kapadia, S. Karki, K. S. Karvinen,, R. Kashyap, M. Kasprzack, S. Katsanevas, E. Katsavounidis, W. Katzman, S., Kaufer, K. Kawabe, N. V. Keerthana, F. K\'ef\'elian, D. Keitel, R. Kennedy,, J. S. Key, F. Y. Khalili, H. Khan, I. Khan, S. Khan, Z. Khan, E. A. Khazanov,, M. Khursheed, N. Kijbunchoo, Chunglee Kim, J. C. Kim, K. Kim, W. Kim, W. S., Kim, Y.-M. Kim, C. Kimball, E. J. King, P. J. King, M. Kinley-Hanlon, R., Kirchhoff, J. S. Kissel, L. Kleybolte, J. H. Klika, S. Klimenko, T. D., Knowles, P. Koch, S. M. Koehlenbeck, G. Koekoek, S. Koley, V. Kondrashov, A., Kontos, N. Koper, M. Korobko, W. Z. Korth, I. Kowalska, D. B. Kozak, V., Kringel, N. Krishnendu, A. Kr\'olak, G. Kuehn, A. Kumar, P. Kumar, R. Kumar,, S. Kumar, L. Kuo, A. Kutynia, S. Kwang, B. D. Lackey, K. H. Lai, T. L. Lam,, M. Landry, B. B. Lane, 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, Y. K. Lecoeuche, C. H. Lee, H. K. Lee, H. M. Lee, H. W. Lee, J., Lee, K. Lee, J. Lehmann, A. Lenon, N. Leroy, N. Letendre, Y. Levin, J. Li, K., J. L. Li, T. G. F. Li, X. Li, F. Lin, F. Linde, S. D. Linker, T. B., Littenberg, J. Liu, X. Liu, R. K. L. Lo, N. A. Lockerbie, L. T. London, A., Longo, M. Lorenzini, V. Loriette, M. Lormand, G. Losurdo, J. D. Lough, C. O., Lousto, G. Lovelace, M. E. Lower, H. L\"uck, D. Lumaca, A. P. Lundgren, R., Lynch, Y. Ma, R. Macas, S. Macfoy, M. MacInnis, D. M. Macleod, A. Macquet, F., Maga\~na-Sandoval, L. Maga\~na Zertuche, R. M. Magee, E. Majorana, I., Maksimovic, A. Malik, N. Man, V. Mandic, V. Mangano, G. L. Mansell, M., Manske, M. Mantovani, F. Marchesoni, F. Marion, S. M\'arka, Z. M\'arka, C., Markakis, A. S. Markosyan, A. Markowitz, E. Maros, A. Marquina, S. Marsat, F., Martelli, I. W. Martin, R. M. Martin, D. V. Martynov, K. Mason, E. Massera,, A. Masserot, T. J. Massinger, M. Masso-Reid, S. Mastrogiovanni, A. Matas, F., Matichard, L. Matone, N. Mavalvala, N. Mazumder, J. J. McCann, R. McCarthy,, D. E. McClelland, S. McCormick, L. McCuller, S. C. McGuire, J. McIver, D. J., McManus, T. McRae, S. T. McWilliams, D. Meacher, G. D. Meadors, M. Mehmet, A., K. Mehta, J. Meidam, A. Melatos, G. Mendell, R. A. Mercer, L. Mereni, E. L., Merilh, M. Merzougui, S. Meshkov, C. Messenger, C. Messick, R. Metzdorff, P., M. Meyers, H. Miao, C. Michel, H. Middleton, E. E. Mikhailov, L. Milano, A., L. Miller, A. Miller, M. Millhouse, J. C. Mills, M. C. Milovich-Goff, O., Minazzoli, Y. Minenkov, A. Mishkin, C. Mishra, T. Mistry, S. Mitra, V. P., Mitrofanov, G. Mitselmakher, R. Mittleman, G. Mo, D. Moffa, K. Mogushi, S. R., P. Mohapatra, M. Montani, C. J. Moore, D. Moraru, G. Moreno, S. Morisaki, B., Mours, C. M. Mow-Lowry, Arunava Mukherjee, D. Mukherjee, S. Mukherjee, N., Mukund, A. Mullavey, J. Munch, E. A. Mu\~niz, M. Muratore, P. G. Murray, A., Nagar, I. Nardecchia, L. Naticchioni, R. K. Nayak, J. Neilson, G. Nelemans,, T. J. N. Nelson, M. Nery, A. Neunzert, K. Y. Ng, S. Ng, P. Nguyen, D., Nichols, S. Nissanke, F. Nocera, C. North, L. K. Nuttall, M. Obergaulinger,, J. Oberling, B. D. O'Brien, G. D. O'Dea, G. H. Ogin, J. J. Oh, S. H. Oh, F., Ohme, H. Ohta, M. A. Okada, M. Oliver, P. Oppermann, Richard J. Oram, B., O'Reilly, R. G. Ormiston, L. F. Ortega, R. O'Shaughnessy, S. Ossokine, D. J., Ottaway, H. Overmier, B. J. Owen, A. E. Pace, G. Pagano, M. A. Page, A. Pai,, S. A. Pai, J. R. Palamos, O. Palashov, C. Palomba, A. Pal-Singh, Huang-Wei, Pan, B. Pang, P. T. H. Pang, C. Pankow, F. Pannarale, B. C. Pant, F., Paoletti, A. Paoli, A. Parida, W. Parker, D. Pascucci, A. Pasqualetti, R., Passaquieti, D. Passuello, M. Patil, B. Patricelli, B. L. Pearlstone, C., Pedersen, M. Pedraza, R. Pedurand, A. Pele, S. Penn, C. J. Perez, A. Perreca,, H. P. Pfeiffer, M. Phelps, K. S. Phukon, O. J. Piccinni, M. Pichot, F., Piergiovanni, G. Pillant, L. Pinard, M. Pirello, M. Pitkin, R. Poggiani, D., Y. T. Pong, S. Ponrathnam, P. Popolizio, E. K. Porter, J. Powell, A. K., Prajapati, J. Prasad, K. Prasai, R. Prasanna, G. Pratten, T. Prestegard, S., Privitera, G. A. Prodi, L. G. Prokhorov, O. Puncken, M. Punturo, P. Puppo, M., P\"urrer, H. Qi, V. Quetschke, P. J. Quinonez, E. A. Quintero, R., Quitzow-James, F. J. Raab, H. Radkins, N. Radulescu, P. Raffai, S. Raja, C., Rajan, B. Rajbhandari, M. Rakhmanov, K. E. Ramirez, A. Ramos-Buades, Javed, Rana, K. Rao, P. Rapagnani, V. Raymond, M. Razzano, J. Read, T. Regimbau, L., Rei, S. Reid, D. H. Reitze, W. Ren, F. Ricci, C. J. Richardson, J. W., Richardson, P. M. Ricker, K. Riles, M. Rizzo, N. A. Robertson, R. Robie, F., Robinet, A. Rocchi, L. Rolland, J. G. Rollins, V. J. Roma, M. Romanelli, R., Romano, C. L. Romel, J. H. Romie, K. Rose, D. Rosi\'nska, S. G. Rosofsky, M., P. Ross, S. Rowan, A. R\"udiger, P. Ruggi, G. Rutins, K. Ryan, S. Sachdev, T., Sadecki, M. Sakellariadou, L. Salconi, M. Saleem, A. Samajdar, L. Sammut, E., J. Sanchez, L. E. Sanchez, N. Sanchis-Gual, V. Sandberg, J. R. Sanders, K. A., Santiago, N. Sarin, B. Sassolas, P. R. Saulson, O. Sauter, R. L. Savage, P., Schale, M. Scheel, J. Scheuer, P. Schmidt, R. Schnabel, R. M. S. Schofield,, A. Sch\"onbeck, E. Schreiber, B. W. Schulte, B. F. Schutz, S. G. Schwalbe, J., Scott, S. M. Scott, E. Seidel, D. Sellers, A. S. Sengupta, N. Sennett, D., Sentenac, V. Sequino, A. Sergeev, Y. Setyawati, D. A. Shaddock, T. Shaffer,, M. S. Shahriar, M. B. Shaner, L. Shao, P. Sharma, P. Shawhan, H. Shen, R., Shink, D. H. Shoemaker, D. M. Shoemaker, S. ShyamSundar, K. Siellez, M., Sieniawska, D. Sigg, A. D. Silva, L. P. Singer, N. Singh, A. Singhal, A. M., Sintes, S. Sitmukhambetov, V. Skliris, B. J. J. Slagmolen, T. J., Slaven-Blair, J. R. Smith, R. J. E. Smith, S. Somala, E. J. Son, B. Sorazu,, F. Sorrentino, T. Souradeep, E. Sowell, A. P. Spencer, A. K. Srivastava, V., Srivastava, K. Staats, C. Stachie, M. Standke, D. A. Steer, M. Steinke, J., Steinlechner, S. Steinlechner, D. Steinmeyer, S. P. Stevenson, D. Stocks, R., Stone, D. J. Stops, K. A. Strain, G. Stratta, S. E. Strigin, A. Strunk, R., Sturani, A. L. Stuver, V. Sudhir, T. Z. Summerscales, L. Sun, S. Sunil, J., Suresh, P. J. Sutton, B. L. Swinkels, M. J. Szczepa\'nczyk, M. Tacca, S. C., Tait, C. Talbot, D. Talukder, D. B. Tanner, M. T\'apai, A. Taracchini, J. D., Tasson, R. Taylor, F. Thies, M. Thomas, P. Thomas, S. R. Thondapu, K. A., Thorne, E. Thrane, Shubhanshu Tiwari, Srishti Tiwari, V. Tiwari, K. Toland,, M. Tonelli, Z. Tornasi, A. Torres-Forn\'e, C. I. Torrie, D. T\"oyr\"a, F., Travasso, G. Traylor, M. C. Tringali, A. Trovato, L. Trozzo, R. Trudeau, K., W. Tsang, M. Tse, R. Tso, L. Tsukada, D. Tsuna, D. Tuyenbayev, K. Ueno, D., Ugolini, C. S. Unnikrishnan, A. L. Urban, 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, J. V. van Heijningen, L. van der Schaaf,, A. A. van Veggel, M. Vardaro, V. Varma, S. Vass, M. Vas\'uth, A. Vecchio, G., Vedovato, J. Veitch, P. J. Veitch, K. Venkateswara, G. Venugopalan, D., Verkindt, F. Vetrano, A. Vicer\'e, A. D. Viets, D. J. Vine, J.-Y. Vinet, S., Vitale, T. Vo, H. Vocca, C. Vorvick, S. P. Vyatchanin, A. R. Wade, L. E., Wade, M. Wade, R. Walet, M. Walker, L. Wallace, S. Walsh, G. Wang, H. Wang,, J. Z. Wang, W. H. Wang, Y. F. Wang, R. L. Ward, Z. A. Warden, J. Warner, M., Was, J. Watchi, B. Weaver, L.-W. Wei, M. Weinert, A. J. Weinstein, R. Weiss,, F. Wellmann, L. Wen, E. K. Wessel, P. We{\ss}els, J. W. Westhouse, K. Wette,, J. T. Whelan, B. F. Whiting, C. Whittle, D. M. Wilken, 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. K. Wofford, J. Worden, J. L. Wright, D. S., Wu, D. M. Wysocki, L. Xiao, H. Yamamoto, C. C. Yancey, L. Yang, M. J. Yap, M., Yazback, D. W. Yeeles, Hang Yu, Haocun Yu, S. H. R. Yuen, M. Yvert, A. K., Zadro\.zny, M. Zanolin, T. Zelenova, J.-P. Zendri, M. Zevin, J. Zhang, L., Zhang, T. Zhang, C. Zhao, M. Zhou, Z. Zhou, X. J. Zhu, M. E. Zucker, J., Zweizig, L. M. Dunn, S. Suvorova, R. J. Evans, W. Moran

arXiv: 1906.12040 · 2023-03-01

## TL;DR

This paper reports a highly sensitive search for continuous gravitational waves from Scorpius X-1 using an advanced hidden Markov model and improved data analysis techniques on LIGO's second observing run, setting new upper limits.

## Contribution

It introduces an improved HMM-based search method with the $$-statistic and applies it to LIGO O2 data, enhancing robustness against spin wandering and achieving the most sensitive limits to date.

## Key findings

- No gravitational waves detected in the searched frequency range.
- Set an upper limit of $h_0^{95\%} = 3.47 \times 10^{-25}$ at 194.6 Hz.
- The search is the most sensitive for Scorpius X-1 to date.

## Abstract

We present results from a semicoherent search for continuous gravitational waves from the low-mass X-ray binary Scorpius X-1, using a hidden Markov model (HMM) to track spin wandering. This search improves on previous HMM-based searches of LIGO data by using an improved frequency domain matched filter, the $\mathcal{J}$-statistic, and by analysing data from Advanced LIGO's second observing run. In the frequency range searched, from $60$ to $650\,\mathrm{Hz}$, we find no evidence of gravitational radiation. At $194.6\,\mathrm{Hz}$, the most sensitive search frequency, we report an upper limit on gravitational wave strain (at 95\% confidence) of $h_0^{95\%} = 3.47 \times 10^{-25}$ when marginalising over source inclination angle. This is the most sensitive search for Scorpius X-1, to date, that is specifically designed to be robust in the presence of spin wandering.

## Full text

_Full body text omitted from this summary view._ Fetch the complete paper as Markdown: https://tomesphere.com/paper/1906.12040/full.md

## Figures

7 figures with captions in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1906.12040/full.md

## References

71 references — full list in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1906.12040/full.md

---
Source: https://tomesphere.com/paper/1906.12040