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GW190814: Gravitational Waves from the Coalescence of a 23 Solar Mass Black Hole with a 2.6 Solar Mass Compact Object

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DOI 10.3847/2041-8213/ab960f
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Abstract

We report the observation of a compact binary coalescence involving a 22.2–24.3 M ⊙ black hole and a compact object with a mass of 2.50–2.67 M ⊙ (all measurements quoted at the 90% credible level). The gravitational-wave signal, GW190814, was observed during LIGO’s and Virgo’s third observing run on 2019 August 14 at 21:10:39 UTC and has a signal-to-noise ratio of 25 in the three-detector network. The source was localized to 18.5 deg 2 at a distance of Mpc; no electromagnetic counterpart has been confirmed to date. The source has the most unequal mass ratio yet measured with gravitational waves, , and its secondary component is either the lightest black hole or the heaviest neutron star ever discovered in a double compact-object system. The dimensionless spin of the primary black hole is tightly constrained to ≤0.07. Tests of general relativity reveal no measurable deviations from the theory, and its prediction of higher-multipole emission is confirmed at high confidence. We estimate a merger rate density of 1–23 Gpc−3 yr−1 for the new class of binary coalescence sources that GW190814 represents. Astrophysical models predict that binaries with mass ratios similar to this event can form through several channels, but are unlikely to have formed in globular clusters. However, the combination of mass ratio, component masses, and the inferred merger rate for this event challenges all current models of the formation and mass distribution of compact-object binaries.

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Abbott, R., Abbott, T. D., Abraham, S., Acernese, F., Ackley, K., Adams, C., Adhikari, R. X., Adya, V. B., Affeldt, C., Agathos, M., Agatsuma, K., Aggarwal, N., Aguiar, O. D., Aich, A., Aiello, L., Ain, A., Ajith, P., Akcay, S., Allen, G., Allocca, A., Altin, P. A., Amato, A., Anand, S., Ananyeva, A., Anderson, S. B., Anderson, W. G., Angelova, S. V., Ansoldi, S., Antier, S., Appert, S., Arai, K., Araya, M. C., Areeda, J. S., Arène, M., Arnaud, N., Aronson, S. M., Arun, K. G., Asali, Y., Ascenzi, S., Ashton, G., Aston, S. M., Astone, P., Aubin, F., Aufmuth, P., AultONeal, K., Austin, C., Avendano, V., Babak, S., Bacon, P., Badaracco, F., Bader, M. K. M., Bae, S., Baer, A. M., Baird, J., Baldaccini, F., Ballardin, G., Ballmer, S. W., Bals, A., Balsamo, A., Baltus, G., Banagiri, S., Bankar, D., Bankar, R. S., Barayoga, J. C., Barbieri, C., Barish, B. 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Venue
The Astrophysical Journal Letters
Publisher
American Astronomical Society
Published
2020-06-01
Volume
896
Issue
2
Pages
L44
ISSN
  • 2041-8205 (ISSN-L)
  • 2041-8213
DOI
10.3847/2041-8213/ab960f
OpenAlex
W3036761016
Cited by
1,817
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3
FWCI
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Type
journal article
Language
en
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The paper
Abbott, R., Abbott, T. D., Abraham, S., Acernese, F., Ackley, K., Adams, C., Adhikari, R. X., Adya, V. B., Affeldt, C., Agathos, M., Agatsuma, K., Aggarwal, N., Aguiar, O. D., Aich, A., Aiello, L., Ain, A., Ajith, P., Akcay, S., Allen, G., . . . LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration. (2020). GW190814: Gravitational Waves from the Coalescence of a 23 Solar Mass Black Hole with a 2.6 Solar Mass Compact Object. The Astrophysical Journal Letters. https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab960f

Data sources

Bibliographic data: Semantic Scholar, OpenAlex, Crossref.

Contains information from the Semantic Scholar Academic Graph Datasets, made available under the ODC Attribution License (ODC-BY 1.0).

Semantic Scholar’s data is described in: Kinney, R., et al. (2023). The Semantic Scholar Open Data Platform. arXiv:2301.10140.