skip to main content
OSTI.GOV title logo U.S. Department of Energy
Office of Scientific and Technical Information

Title: Gravitational-wave Constraints on the Equatorial Ellipticity of Millisecond Pulsars

Journal Article · · The Astrophysical Journal. Letters (Online)
; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; more »; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; « less

In this work, we present a search for continuous gravitational waves from five radio pulsars, comprising three recycled pulsars (PSR J0437-4715, PSR J0711-6830, and PSR J0737-3039A) and two young pulsars: the Crab pulsar (J0534+2200) and the Vela pulsar (J0835-4510). We use data from the third observing run of Advanced LIGO and Virgo combined with data from their first and second observing runs. For the first time, we are able to match (for PSR J0437-4715) or surpass (for PSR J0711-6830) the indirect limits on gravitational-wave emission from recycled pulsars inferred from their observed spin-downs, and constrain their equatorial ellipticities to be less than 10-8. For each of the five pulsars, we perform targeted searches that assume a tight coupling between the gravitational-wave and electromagnetic signal phase evolution. We also present constraints on PSR J0711-6830, the Crab pulsar, and the Vela pulsar from a search that relaxes this assumption, allowing the gravitational-wave signal to vary from the electromagnetic expectation within a narrow band of frequencies and frequency derivatives.

Research Organization:
Lawrence Berkeley National Lab. (LBNL), Berkeley, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC)
Contributing Organization:
LIGO Scientific Collaboration; Virgo Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-05CH11231
OSTI ID:
1762179
Journal Information:
The Astrophysical Journal. Letters (Online), Vol. 902, Issue 1; ISSN 2041-8213
Publisher:
Institute of Physics (IOP)Copyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (75)

Gravitational Waves from Pulsars and Their Braking Indices: the role of a time Dependent Magnetic Ellipticity journal October 2016
The third generation of gravitational wave observatories and their science reach journal April 2010
Fitting Pulsar Wind Tori. II. Error Analysis and Applications journal January 2008
Coherent search of continuous gravitational wave signals: extension of the 5-vectors method to a network of detectors journal June 2012
Fourier Techniques for Very Long Astrophysical Time-Series Analysis journal September 2002
GW190425: Observation of a Compact Binary Coalescence with Total Mass ∼ 3.4 M journal March 2020
Advanced Virgo: a second-generation interferometric gravitational wave detector journal December 2014
Parameter choices and ranges for continuous gravitational wave searches for steadily spinning neutron stars journal August 2015
Timing analysis for 20 millisecond pulsars in the Parkes Pulsar Timing Array journal November 2015
GW170817: Measurements of Neutron Star Radii and Equation of State journal October 2018
All-sky search for continuous gravitational waves from isolated neutron stars using Advanced LIGO O2 data journal July 2019
Upgraded antennas for pulsar observations in the Argentine Institute of Radio astronomy journal January 2020
Searches for Continuous Gravitational Waves from 15 Supernova Remnants and Fomalhaut b with Advanced LIGO journal April 2019
Fitting Pulsar Wind Tori journal January 2004
Tests of general relativity with the binary black hole signals from the LIGO-Virgo catalog GWTC-1 journal November 2019
45 years of rotation of the Crab pulsar journal November 2014
Breaking properties of neutron star crust journal August 2018
Asymmetric accretion and thermal ‘mountains’ in magnetized neutron star crusts journal February 2020
Erratum: “Searches for Gravitational Waves from Known Pulsars at Two Harmonics in 2015–2017 LIGO Data” (2019, ApJ, 879, 10) journal August 2020
Deformations of accreting neutron star crusts and gravitational wave emission: Crustal quadrupole moments journal December 2000
Temporal variations in scattering and dispersion measure in the Crab Pulsar and their effect on timing precision journal July 2018
Parameter estimation for compact binaries with ground-based gravitational-wave observations using the LALInference software library journal February 2015
Gravitational waves from freely precessing neutron stars journal March 2002
Prospects for observing and localizing gravitational-wave transients with Advanced LIGO, Advanced Virgo and KAGRA journal April 2018
The LIGO Open Science Center journal May 2015
Gravitational waves from magnetically induced thermal neutron star mountains journal March 2020
A new Electron-Density Model for Estimation of Pulsar and frb Distances journal January 2017
Breaking Strain of Neutron Star Crust and Gravitational Waves journal May 2009
temponest: a Bayesian approach to pulsar timing analysis journal December 2013
The largest glitch observed in the Crab pulsar journal May 2018
GWTC-1: A Gravitational-Wave Transient Catalog of Compact Binary Mergers Observed by LIGO and Virgo during the First and Second Observing Runs journal September 2019
A method for detection of known sources of continuous gravitational wave signals in non-stationary data journal September 2010
Searching for gravitational waves from known pulsars using the {\cal F} and {\cal G} statistics journal September 2010
Revisiting Field Burial by Accretion onto Neutron Stars journal September 2017
First narrow-band search for continuous gravitational waves from known pulsars in advanced detector data journal December 2017
Beating the Spin-Down Limit on Gravitational wave Emission from the vela Pulsar journal August 2011
Gravitational wave emission from oscillating millisecond pulsars journal December 2014
GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral journal October 2017
Beating the Spin-Down Limit on Gravitational Wave Emission from the Crab Pulsar journal July 2008
Gravitational wave emission from rotating superfluid neutron stars journal March 2010
An improved algorithm for narrow-band searches of continuous gravitational waves journal June 2017
Evidence for a Minimum Ellipticity in Millisecond Pulsars journal August 2018
A Precise Proper Motion for the Crab Pulsar, and the Difficulty of Testing Spin‐Kick Alignment for Young Neutron Stars journal April 2008
A Standard Siren Measurement of the Hubble Constant from GW170817 without the Electromagnetic Counterpart journal January 2019
Bayesian estimation of pulsar parameters from gravitational wave data journal November 2005
Continuous frequency spectrum of the global hydromagnetic oscillations of a magnetically confined mountain on an accreting neutron star journal June 2009
The UTMOST: A Hybrid Digital Signal Processor Transforms the Molonglo Observatory Synthesis Telescope journal January 2017
Gravitational waves from pulsars in the context of magnetic ellipticity journal May 2017
Gravitational waves from rotating and precessing rigid bodies: Simple models and applications to pulsars journal July 1979
Gravitational Radiation and Rotation of Accreting Neutron Stars journal July 1998
The Australia Telescope National Facility Pulsar Catalogue journal April 2005
Bayesian coherent analysis of in-spiral gravitational wave signals with a detector network journal March 2010
Implications of a VLBI Distance to the Double Pulsar J0737-3039A/B journal March 2009
Hungary rewards highly cited scientists with bonus grants journal November 2017
Searches for Gravitational Waves from Known Pulsars at Two Harmonics in 2015–2017 LIGO Data journal June 2019
Updated gravitational-wave upper limits on the internal magnetic field strength of recycled pulsars: GW upper limits on MSP magnetic fields journal February 2012
Maximum Elastic Deformations of Compact Stars with Exotic Equations of State journal November 2005
First results and future prospects for dual-harmonic searches for gravitational waves from spinning neutron stars journal September 2015
A new data analysis framework for the search of continuous gravitational wave signals journal December 2018
First Search for Gravitational Waves from Known Pulsars with Advanced LIGO journal April 2017
Increasing the Astrophysical Reach of the Advanced Virgo Detector via the Application of Squeezed Vacuum States of Light journal December 2019
Data analysis of gravitational-wave signals from spinning neutron stars: The signal and its detection journal August 1998
The Vela Pulsar’s Proper Motion and Parallax Derived from VLBI Observations journal October 2003
Quantum-Enhanced Advanced LIGO Detectors in the Era of Gravitational-Wave Astronomy journal December 2019
Matplotlib: A 2D Graphics Environment journal January 2007
The Parkes Pulsar Timing Array Project journal January 2013
Probing dynamical gravity with the polarization of continuous gravitational waves journal August 2017
Gravitational Waves from Known Pulsars: Results from the Initial Detector era journal April 2014
Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger journal October 2017
The contrasting magnetic fields of superconducting pulsars and magnetars journal November 2013
tempo2, a new pulsar-timing package - I. An overview: tempo2, a new pulsar-timing package - I. Overview journal May 2006
Neutron starquakes and pulsar speedup journal August 1971
The Parkes Pulsar Timing Array project: second data release journal January 2020
Characterization of the LIGO detectors during their sixth science run journal May 2015
Magnetic neutron star equilibria with stratification and type II superconductivity: Stratified and superconducting NS equilibria journal October 2011

Similar Records

Gravitational waves from known pulsars: Results from the initial detector era
Journal Article · Sun Apr 20 00:00:00 EDT 2014 · Astrophysical Journal · OSTI ID:1762179

Gravitational waves from rotating neutron stars: Current limits and prospects
Journal Article · Tue Sep 15 00:00:00 EDT 2015 · Physics of Particles and Nuclei · OSTI ID:1762179

SCINTILLATION ARCS IN LOW-FREQUENCY OBSERVATIONS OF THE TIMING-ARRAY MILLISECOND PULSAR PSR J0437–4715
Journal Article · Wed Feb 10 00:00:00 EST 2016 · Astrophysical Journal · OSTI ID:1762179