Prospects for Observing and Localizing Gravitational-Wave Transients with Advanced LIGO and Advanced Virgo - IN2P3 - Institut national de physique nucléaire et de physique des particules
Article Dans Une Revue Living Reviews in Relativity Année : 2016

Prospects for Observing and Localizing Gravitational-Wave Transients with Advanced LIGO and Advanced Virgo

B. P. Abbott , R. Abbott , T. D. Abbott , M. Abernathy , T. Accadia (1) , F. Acernese , C. Adams , T. Adams , P. Addesso , R. X. Adhikari , C. Affeldt , M. Agathos , O. D. Aguiar , P. Ajith , B. Allen , A. Allocca , E. Amador Ceron , D. Amariutei , S. B. Anderson , W. G. Anderson , K. Arai , M. C. Araya , C. Arceneaux , S. Ast , S. M. Aston , P. Astone , D. Atkinson , P. Aufmuth , C. Aulbert , L. Austin , B. E. Aylott , S. Babak (2) , P. Baker , G. Ballardin , S. Ballmer , Y. Bao , J. C. Barayoga , D. Barker , F. Barone , B. Barr , L. Barsotti , M. Barsuglia (2) , M. A. Barton , I. Bartos , R. Bassiri , M. Bastarrika , A. Basti , J. Batch , J. Bauchrowitz , Th. S. Bauer , M. Bebronne (1) , B. Behnke , M. Bejger (2) , M. G. Beker , A. S. Bell , C. Bell , G. Bergmann , J. M. Berliner , A. Bertolini , J. Betzwieser , N. Beveridge , P. T. Beyersdorf , T. Bhadbade , I. A. Bilenko , G. Billingsley , J. Birch , S. Biscans , M. Bitossi , M. A. Bizouard (3) , E. Black , J. K. Blackburn , L. Blackburn , D. Blair , B. Bland , M. Blom , O. Bock , T. P. Bodiya , C. Bogan , C. Bond , François Bondu (4) , L. Bonelli , R. Bonnand (5) , R. Bork , M. Born , V. Boschi , S. Bose , L. Bosi , B. Bouhou , J. Bowers , C. Bradaschia , P. R. Brady , V. B. Braginsky , M. Branchesi , J. E. Brau , J. Breyer , T. Briant , D. O. Bridges , A. Brillet (6) , M. Brinkmann , V. Brisson (3) , M. Britzger , A. F. Brooks , D. A. Brown , F. Brueckner , K. Buckland , T. Bulik , H. J. Bulten , A. Buonanno , J. Burguet-Castell , D. Buskulic (1) , Christelle Lesvigne-Buy (2) , R. L. Byer , L. Cadonati , G. Cagnoli (5) , E. Calloni , J. B. Camp , P. Campsie , K. Cannon , B. Canuel , J. Cao , C. D. Capano , F. Carbognani , L. Carbone , S. Caride , A. D. Castiglia , S. Caudill , M. Cavaglià , F. Cavalier (3) , R. Cavalieri , G. Cella , C. Cepeda , E. Cesarini , T. Chalermsongsak , S. Chao , P. Charlton , E. Chassande-Mottin (2) , X. Chen , Y. Chen , A. Chincarini , A. Chiummo , H. S. Cho , J. Chow , N. Christensen , Q. Chu , S. S. Y. Chua , C. T. Y. Chung , G. Ciani , F. Clara , D. E. Clark , John A. Clark , F. Cleva (6) , E. Coccia , P. -F. Cohadon , C. N. Colacino , A. Colla , M. Colombini , M. Constancio Jr , A. Conte , D. Cook , T. R. Corbitt , M. Cordier , N. Cornish , A. Corsi (7) , C. A. Costa , M. Coughlin , J. -P. Coulon (6) , S. Countryman , P. Couvares , D. M. Coward , M. Cowart , D. C. Coyne , K. Craig , J. D. E. Creighton , T. D. Creighton , A. Cumming , L. Cunningham , E. Cuoco , K. Dahl , M. Damjanic , S. L. Danilishin , S. d'Antonio , K. Danzmann , V. Dattilo , B. Daudert , H. Daveloza , M. Davier (3) , G. S. Davies , E. J. Daw , T. Dayanga , R. de Rosa , G. Debreczeni , J. Degallaix (5) , W. del Pozzo , E. Deleeuw , T. Denker , T. Dent , V. Dergachev , R. Derosa , R. Desalvo , S. Dhurandhar , L. Di Fiore , A. Di Lieto , I. Di Palma , A. Di Virgilio , M. Díaz , A. Dietz (1) , F. Donovan , K. L. Dooley , S. Doravari , M. Drago , S. Drasco , R. W. P. Drever , J. C. Driggers , Z. Du , J. -C. Dumas , S. Dwyer , T. Eberle , M. Edwards , A. Effler , P. Ehrens , S. S. Eikenberry , G. Endröczi , R. Engel , R. Essick , T. Etzel , K. Evans , M. Evans , T. Evans , M. Factourovich , V. Fafone , S. Fairhurst , Q. Fang , B. F. Farr , W. Farr , M. Favata , D. Fazi , H. Fehrmann , D. Feldbaum , I. Ferrante , F. Ferrini , F. Fidecaro , L. S. Finn , I. Fiori , R. P. Fisher , R. Flaminio (5) , S. Foley , E. Forsi , L. A. Forte , N. Fotopoulos , J. -D. Fournier (6) , J. Franc (5) , S. Franco , S. Frasca , F. Frasconi , M. Frede , M. A. Frei , Z. Frei , A. Freise , R. Frey , T. T. Fricke , D. Friedrich , P. Fritschel , V. V. Frolov , M. -K. Fujimoto , P. J. Fulda , M. Fyffe , J. Gair , M. Galimberti (5) , L. Gammaitoni , J. Garcia , F. Garufi , M. E. Gáspár , N. Gehrels , G. Gelencser , G. Gemme , E. Genin , A. Gennai , L. Á. Gergely , S. Ghosh , J. A. Giaime , S. Giampanis , K. D. Giardina , A. Giazotto , S. Gil-Casanova , C. Gill , J. Gleason , E. Goetz , G. González , N. Gordon , M. L. Gorodetsky , S. Gossan , S. Gossler , R. Gouaty (1) , C. Graef , P. B. Graff , M. Granata (5) , A. Grant , S. Gras , C. Gray , R. J. S. Greenhalgh , A. M. Gretarsson , C. Griffo , H. Grote , K. Grover , S. Grunewald , G. M. Guidi , C. Guido , E. K. Gustafson , R. Gustafson , D. Hammer , G. Hammond , J. Hanks , C. Hanna , J. Hanson , K. Haris , J. Harms , G. M. Harry , I. W. Harry , E. D. Harstad , M. T. Hartman , K. Haughian , K. Hayama , J. Heefner , A. Heidmann , M. C. Heintze , H. Heitmann (6) , P. Hello (3) , G. Hemming , M. A. Hendry , I. S. Heng , A. W. Heptonstall , M. Heurs , M. Hewitson , S. Hild , D. Hoak , K. A. Hodge , K. Holt , M. Holtrop , T. Hong , S. Hooper , J. Hough , E. J. Howell , V. Huang , E. A. Huerta , B. Hughey , S. H. Huttner , M. Huynh , T. Huynh-Dinh , D. R. Ingram , R. Inta , T. Isogai , A. Ivanov , B. R. Iyer , K. Izumi , M. Jacobson , E. James , H. Jang , Y. J. Jang , P. Jaranowski , E. Jesse , W. W. Johnson , D. I. Jones , R. Jones , R. J. G. Jonker , L. Ju , P. Kalmus , V. Kalogera , S. Kandhasamy , G. Kang , J. B. Kanner , M. Kasprzack , R. Kasturi , E. Katsavounidis , W. Katzman , H. Kaufer , K. Kawabe , S. Kawamura , F. Kawazoe , D. Keitel , D. Kelley , W. Kells , D. G. Keppel , A. Khalaidovski , F. Y. Khalili , E. A. Khazanov , B. K. Kim , C. Kim , K. Kim , N. Kim , Y. M. Kim , P. J. King , D. L. Kinzel , J. S. Kissel , S. Klimenko , J. Kline , K. Kokeyama , V. Kondrashov , S. Koranda , W. Z. Korth , I. Kowalska , D. Kozak , C. Kozameh , A. Kremin , V. Kringel , B. Krishnan , A. Królak , C. Kucharczyk , G. Kuehn , P. Kumar , R. Kumar , B. J. Kuper , R. Kurdyumov , P. Kwee , M. Landry , B. Lantz , P. D. Lasky , C. Lawrie , A. Lazzarini , A. Le Roux , P. Leaci , C. H. Lee , H. K. Lee , J. Lee , J. R. Leong , N. Leroy (3) , N. Letendre (1) , B. Levine , V. Lhuillier , T. G. F. Li , A. C. Lin , V. Litvine , Yehan Liu , Z. Liu , N. A. Lockerbie , D. Lodhia , K. Loew , J. Logue , A. L. Lombardi , M. Lorenzini , V. Loriette (8) , M. Lormand , G. Losurdo , J. Lough , M. Lubinski , H. Lück , A. P. Lundgren , J. Macarthur , E. Macdonald , B. Machenschalk , M. Macinnis , D. M. Macleod , F. Magana-Sandoval , M. Mageswaran , K. Mailand , E. Majorana , I. Maksimovic (8) , V. Malvezzi , N. Man (6) , G. Manca , I. Mandel , V. Mandic , M. Mantovani , F. Marchesoni , F. Marion (1) , S. Márka , Z. Márka , A. Markosyan , E. Maros , J. Marque , F. Martelli , I. W. Martin , R. M. Martin , D. Martonov , J. N. Marx , K. Mason , A. Masserot (1) , F. Matichard , L. Matone , R. A. Matzner , N. Mavalvala , G. May , G. Mazzolo , K. Mcauley , R. Mccarthy , D. E. Mcclelland , S. C. Mcguire , G. Mcintyre , J. Mciver , G. D. Meadors , M. Mehmet , J. Meidam , T. Meier , A. Melatos , G. Mendell , R. A. Mercer , S. Meshkov , C. Messenger , M. S. Meyer , H. Miao , Christine Michel , L. Milano , J. Miller , Y. Minenkov , C. M. F. Mingarelli , Subhabrata Mitra , V. P. Mitrofanov , G. Mitselmakher , R. Mittleman , B. Moe , M. Mohan , S. R. P. Mohapatra , F. Mokler , D. Moraru , G. Moreno , N. Morgado (5) , T. Mori , S. R. Morriss , K. Mossavi , B. Mours (1) , C. M. Mow-Lowry , C. L. Mueller , G. Mueller , S. Mukherjee , A. Mullavey , J. Munch , D. Murphy , P. G. Murray , A. Mytidis , D. Nanda Kumar , T. Nash , L. Naticchioni , R. Nayak , V. Necula , I. Neri , G. Newton , T. Nguyen , E. Nishida , A. Nishizawa , A. Nitz , F. Nocera , D. Nolting , M. E. Normandin , L. Nuttall , E. Ochsner , J. O'Dell , E. Oelker , G. H. Ogin , J. J. Oh , S. H. Oh , F. Ohme , P. Oppermann , B. O'Reilly , R. O'Shaughnessy , C. Osthelder , C. D. Ott , D. J. Ottaway , R. S. Ottens , J. Ou , H. Overmier , B. J. Owen , C. Padilla , A. Page , A. Pai , L. Palladino , C. Palomba , Y. Pan , C. Pankow , F. Paoletti , R. Paoletti , M. A. Papa , H. Paris , M. Parisi , W. Parkinson , A. Pasqualetti , R. Passaquieti , D. Passuello , M. Pedraza , S. Penn , C. Peralta , A. Perreca , M. Phelps , M. Pichot (6) , M. Pickenpack , F. Piergiovanni , V. Pierro , L. Pinard , I. M. Pinto , M. Pitkin , H. J. Pletsch , R. Poggiani , J. Pöld , F. Postiglione , C. Poux , V. Predoi , T. Prestegard , L. R. Price , M. Prijatelj , S. Privitera , G. A. Prodi , L. G. Prokhorov , O. Puncken , M. Punturo , P. Puppo , V. Quetschke , E. Quintero , R. Quitzow-James , F. J. Raab , D. S. Rabeling , I. Rácz , H. Radkins , P. Raffai , S. Raja , M. Rakhmanov , C. Ramet , P. Rapagnani , V. Raymond , V. Re , C. M. Reed , T. Reed , T. Regimbau (6) , S. Reid , D. H. Reitze , F. Ricci , R. Riesen , K. Riles , M. Roberts , N. A. Robertson , F. Robinet (3) , E. L. Robinson , A. Rocchi , S. Roddy , C. Rodriguez , L. Rodriguez , M. Rodruck , L. Rolland (1) , J. G. Rollins , J. D. Romano , R. Romano , J. H. Romie , D. Rosińska , C. Röver , S. Rowan , A. Rüdiger , P. Ruggi , K. Ryan , F. Salemi , L. Sammut , V. Sandberg , J. Sanders , S. Sankar , V. Sannibale , L. Santamaría , I. Santiago-Prieto , E. Saracco (5) , B. Sassolas (5) , B. S. Sathyaprakash , P. R. Saulson , R. L. Savage , R. Schilling , R. Schnabel , R. M. S. Schofield , D. Schuette , B. Schulz , B. F. Schutz , P. Schwinberg , J. Scott , S. M. Scott , F. Seifert , D. Sellers , A. S. Sengupta , D. Sentenac , A. Sergeev , D. A. Shaddock , S. Shah , M. Shaltev , Z. Shao , B. Shapiro , P. Shawhan , D. H. Shoemaker , T. L Sidery , X. Siemens , D. Sigg , D. Simakov , A. Singer , L. Singer , A. M. Sintes , G. R. Skelton , B. J. J. Slagmolen , J. Slutsky , J. R. Smith , M. R. Smith , R. J. E. Smith , N. D. Smith-Lefebvre , E. J. Son , B. Sorazu , T. Souradeep , L. Sperandio , M. Stefszky , E. Steinert , J. Steinlechner , S. Steinlechner , S. Steplewski , D. Stevens , A. Stochino , R. Stone , K. A. Strain , S. E. Strigin , A. S. Stroeer , R. Sturani , A. L. Stuver , T. Z. Summerscales , S. Susmithan , P. J. Sutton , B. Swinkels , G. Szeifert , M. Tacca , L. Taffarello , D. Talukder , D. B. Tanner , S. P. Tarabrin , R. Taylor , A. P. M. ter Braack , M. Thomas , P. Thomas , K. A. Thorne , E. Thrane , V. Tiwari , K. V. Tokmakov , C. Tomlinson , A. Toncelli , M. Tonelli , O. Torre , C. V. Torres , C. I. Torrie , E. Tournefier (1) , F. Travasso , G. Traylor , M. Tse , D. Ugolini , C. S. Unnikrishnan , H. Vahlbruch , G. Vajente , M. Vallisneri , J. F. J. van Den Brand , C. van Den Broeck , S. van Der Putten , M. V. van Der Sluys , A. A. van Veggel , S. Vass , M. Vasuth , R. Vaulin , M. Vavoulidis (3) , A. Vecchio , G. Vedovato , J. Veitch , K. Venkateswara , D. Verkindt (1) , S. Verma , F. Vetrano , A. Viceré , R. Vincent-Finley , J. -Y. Vinet (6) , S. Vitale , T. Vo , H. Vocca , C. Vorvick , W. D. Vousden , S. P. Vyatchanin , A. Wade , L. Wade , M. Wade , S. J. Waldman , L. Wallace , Y. Wan , J. Wang , M. Wang , X. Wang , A. Wanner , R.L. Ward (9) , M. Was (3) , M. Weinert , A. J. Weinstein , R. Weiss , T. Welborn , L. Wen , P. Wessels , M. West , T. Westphal , K. Wette , J. T. Whelan , D. J. White , B. F. Whiting , K. Wiesner , C. Wilkinson , P. A. Willems , L. Williams , R. Williams , T. Williams , J. L. Willis , B. Willke , M. Wimmer , L. Winkelmann , W. Winkler , C. C. Wipf , A. G. Wiseman , H. Wittel , G. Woan , R. Wooley , J. Worden , J. Yablon , I. Yakushin , H. Yamamoto , C. C. Yancey , H. Yang (7) , D. Yeaton-Massey , S. Yoshida , H. Yum , M. Yvert (1) , A. Zadrożny , M. Zanolin , J. -P. Zendri , F. Zhang , L. Zhang , C. Zhao , H. Zhu , X. J. Zhu , N. Zotov , M. E. Zucker , J. Zweizig
B. P. Abbott
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R. Abbott
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T. D. Abbott
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M. Abernathy
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F. Acernese
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C. Adams
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T. Adams
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P. Addesso
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R. X. Adhikari
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C. Affeldt
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M. Agathos
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O. D. Aguiar
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P. Ajith
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B. Allen
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A. Allocca
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E. Amador Ceron
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D. Amariutei
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S. B. Anderson
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W. G. Anderson
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K. Arai
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M. C. Araya
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C. Arceneaux
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S. Ast
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S. M. Aston
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P. Astone
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D. Atkinson
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P. Aufmuth
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C. Aulbert
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L. Austin
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B. E. Aylott
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S. Babak
P. Baker
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G. Ballardin
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S. Ballmer
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Y. Bao
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J. C. Barayoga
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D. Barker
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F. Barone
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B. Barr
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L. Barsotti
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M. A. Barton
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I. Bartos
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R. Bassiri
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M. Bastarrika
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A. Basti
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J. Batch
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J. Bauchrowitz
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Th. S. Bauer
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B. Behnke
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M. G. Beker
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A. S. Bell
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C. Bell
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G. Bergmann
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J. M. Berliner
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A. Bertolini
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J. Betzwieser
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N. Beveridge
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P. T. Beyersdorf
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T. Bhadbade
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I. A. Bilenko
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G. Billingsley
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J. Birch
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S. Biscans
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M. Bitossi
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E. Black
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J. K. Blackburn
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L. Blackburn
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D. Blair
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B. Bland
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M. Blom
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O. Bock
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T. P. Bodiya
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C. Bogan
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C. Bond
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François Bondu
L. Bonelli
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R. Bork
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M. Born
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V. Boschi
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S. Bose
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L. Bosi
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B. Bouhou
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J. Bowers
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C. Bradaschia
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P. R. Brady
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V. B. Braginsky
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M. Branchesi
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J. E. Brau
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J. Breyer
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T. Briant
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D. O. Bridges
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M. Brinkmann
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M. Britzger
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A. F. Brooks
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D. A. Brown
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K. Buckland
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T. Bulik
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H. J. Bulten
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A. Buonanno
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J. Burguet-Castell
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Christelle Lesvigne-Buy
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R. L. Byer
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L. Cadonati
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E. Calloni
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J. B. Camp
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P. Campsie
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K. Cannon
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B. Canuel
J. Cao
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C. D. Capano
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F. Carbognani
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L. Carbone
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S. Caride
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A. D. Castiglia
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S. Caudill
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M. Cavaglià
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R. Cavalieri
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G. Cella
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C. Cepeda
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E. Cesarini
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T. Chalermsongsak
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S. Chao
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P. Charlton
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E. Chassande-Mottin
X. Chen
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Y. Chen
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A. Chincarini
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A. Chiummo
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H. S. Cho
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J. Chow
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N. Christensen
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Q. Chu
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S. S. Y. Chua
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C. T. Y. Chung
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G. Ciani
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F. Clara
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D. E. Clark
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John A. Clark
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E. Coccia
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P. -F. Cohadon
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C. N. Colacino
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A. Colla
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M. Colombini
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M. Constancio Jr
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A. Conte
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D. Cook
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T. R. Corbitt
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M. Cordier
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N. Cornish
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C. A. Costa
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M. Coughlin
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S. Countryman
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P. Couvares
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D. M. Coward
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M. Cowart
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D. C. Coyne
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K. Craig
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J. D. E. Creighton
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K. Dahl
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M. Damjanic
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S. L. Danilishin
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S. d'Antonio
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K. Danzmann
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B. Daudert
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G. S. Davies
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J. Degallaix
W. del Pozzo
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E. Deleeuw
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T. Denker
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T. Dent
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R. Derosa
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R. Desalvo
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S. Dhurandhar
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L. Di Fiore
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M. Drago
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S. Drasco
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P. Ehrens
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S. S. Eikenberry
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G. Endröczi
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R. Essick
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K. Evans
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M. Evans
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T. Evans
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M. Factourovich
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V. Fafone
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S. Fairhurst
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Q. Fang
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B. F. Farr
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W. Farr
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H. Fehrmann
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D. Feldbaum
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I. Ferrante
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F. Ferrini
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F. Fidecaro
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L. S. Finn
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I. Fiori
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S. Foley
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E. Forsi
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N. Fotopoulos
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S. Franco
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M. Frede
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Z. Frei
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T. T. Fricke
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D. Friedrich
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P. Fritschel
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M. Fyffe
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L. Gammaitoni
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J. Garcia
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F. Garufi
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M. E. Gáspár
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N. Gehrels
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G. Gelencser
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G. Gemme
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  • Fonction : Auteur
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  • Fonction : Auteur
M. Zanolin
  • Fonction : Auteur
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  • Fonction : Auteur
F. Zhang
L. Zhang
  • Fonction : Auteur
C. Zhao
  • Fonction : Auteur
H. Zhu
  • Fonction : Auteur
X. J. Zhu
  • Fonction : Auteur
N. Zotov
  • Fonction : Auteur
M. E. Zucker
  • Fonction : Auteur
J. Zweizig
  • Fonction : Auteur

Résumé

We present a possible observing scenario for the Advanced LIGO and Advanced Virgo 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 determine the expected 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 considered the most promising 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 deg2 to 20 deg2 will require at least three detectors of sensitivity within a factor of ∼ 2 of each other and with a broad frequency bandwidth. Should the third LIGO detector be relocated to India as expected, a significant fraction of gravitational-wave signals will be localized to a few square degrees by gravitational-wave observations alone.
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Citer

B. P. Abbott, R. Abbott, T. D. Abbott, M. Abernathy, T. Accadia, et al.. Prospects for Observing and Localizing Gravitational-Wave Transients with Advanced LIGO and Advanced Virgo. Living Reviews in Relativity, 2016, 19 (1), pp.1. ⟨10.1007/lrr-2016-1⟩. ⟨in2p3-00807196⟩
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