Ultrahigh-energy neutrino follow-up of gravitational wave events GW150914 and GW151226 with the Pierre Auger Observatory

Aab, A.; Abreu, P.; Aglietta, M.; Al Samarai, I.; Albuquerque, I.  . f.  . m.; Allekotte, I.; Almela, A.; Alvarez Castillo, J.; Alvarez Muñiz, J.; Ambrosio, M.; Anastasi, G.  . a.; Anchordoqui, L.; Andrada, B.; Andringa, S.; Aramo, C.; Arqueros, F.; Arsene, N.; Asorey, H.; Assis, P.; Aublin, J.; Avila, G.; Badescu, A.  . m.; Balaceanu, A.; Barreira Luz, R.  . j.; Baus, C.; Beatty, J.  . j.; Becker, K.  . h.; Bellido, J.  . a.; Berat, C.; Bertaina, M.  . e.; Bertou, X.; Biermann, P.  . l.; Billoir, P.; Biteau, J.; Blaess, S.  . g.; Blanco, A.; Blazek, J.; Bleve, C.; Boháčová, M.; Boncioli, D.; Bonifazi, C.; Borodai, N.; Botti, A.  . m.; Brack, J.; Brancus, I.; Bretz, T.; Bridgeman, A.; Briechle, F.  . l.; Buchholz, P.; Bueno, A.; Buitink, S.; Buscemi, M.; Caballero Mora, K.  . s.; Caccianiga, L.; Cancio, A.; Canfora, F.; Caramete, L.; Caruso, R.; Castellina, A.; Cataldi, G.; Cazon, L.; Cester, R.; Chavez, A.  . g.; Chinellato, J.  . a.; Chudoba, J.; Clay, R.  . w.; Colalillo, Roberta; Coleman, A.; Collica, L.; Coluccia, M.  . r.; Conceição, R.; Contreras, F.; Cooper, M.  . j.; Coutu, S.; Covault, C.  . e.; Cronin, J.; D’Amico, S.; Daniel, B.; Dasso, S.; Daumiller, K.; Dawson, B.  . r.; de Almeida, R.  . m.; de Jong, S.  . j.; De Mauro, G.; de Mello Neto, J.  . r.  . t.; De Mitri, I.; de Oliveira, J.; de Souza, V.; Debatin, J.; Deligny, O.; Di Giulio, C.; Di Matteo, A.; Díaz Castro, M.  . l.; Diogo, F.; Dobrigkeit, C.; D’Olivo, J.  . c.; Dorofeev, A.; dos Anjos, R.  . c.; Dova, M.  . t.; Dundovic, A.; Ebr, J.; Engel, R.; Erdmann, M.; Erfani, M.; Escobar, C.  . o.; Espadanal, J.; Etchegoyen, A.; Falcke, H.; Fang, K.; Farrar, G.; Fauth, A.  . c.; Fazzini, N.; Fick, B.; Figueira, J.  . m.; Filipčič, A.; Fratu, O.; Freire, M.  . m.; Fujii, T.; Fuster, A.; Gaior, R.; García, B.; Garcia Pinto, D.; Gaté, F.; Gemmeke, H.; Gherghel Lascu, A.; Ghia, P.  . l.; Giaccari, U.; Giammarchi, M.; Giller, M.; Głas, D.; Glaser, C.; Glass, H.; Golup, G.; Gómez Berisso, M.; Gómez Vitale, P.  . f.; González, N.; Gookin, B.; Gorgi, A.; Gorham, P.; Gouffon, P.; Grillo, A.  . f.; Grubb, T.  . d.; Guarino, Fausto; Guedes, G.  . p.; Hampel, M.  . r.; Hansen, P.; Harari, D.; Harrison, T.  . a.; Harton, J.  . l.; Hasankiadeh, Q.; Haungs, A.; Hebbeker, T.; Heck, D.; Heimann, P.; Herve, A.  . e.; Hill, G.  . c.; Hojvat, C.; Holt, E.; Homola, P.; Hörandel, J.  . r.; Horvath, P.; Hrabovský, M.; Huege, T.; Hulsman, J.; Insolia, A.; Isar, P.  . g.; Jandt, I.; Jansen, S.; Johnsen, J.  . a.; Josebachuili, M.; Kääpä, A.; Kambeitz, O.; Kampert, K.  . h.; Kasper, P.; Katkov, I.; Keilhauer, B.; Kemp, E.; Kemp, J.; Kieckhafer, R.  . m.; Klages, H.  . o.; Kleifges, M.; Kleinfeller, J.; Krause, R.; Krohm, N.; Kuempel, D.; Kukec Mezek, G.; Kunka, N.; Kuotb Awad, A.; Lahurd, D.; Lauscher, M.; Lebrun, P.; Legumina, R.; Leigui de Oliveira, M.  . a.; Letessier Selvon, A.; Lhenry Yvon, I.; Link, K.; Lopes, L.; López, R.; López Casado, A.; Luce, Q.; Lucero, A.; Malacari, M.; Mallamaci, M.; Mandat, D.; Mantsch, P.; Mariazzi, A.  . g.; Mariş, I.  . c.; Marsella, G.; Martello, D.; Martinez, H.; Martínez Bravo, O.; Masías Meza, J.  . j.; Mathes, H.  . j.; Mathys, S.; Matthews, J.; Matthews, J.  . a.  . j.; Matthiae, G.; Mayotte, E.; Mazur, P.  . o.; Medina, C.; Medina Tanco, G.; Melo, D.; Menshikov, A.; Messina, S.; Micheletti, M.  . i.; Middendorf, L.; Minaya, I.  . a.; Miramonti, L.; Mitrica, B.; Mockler, D.; Molina Bueno, L.; Mollerach, S.; Montanet, F.; Morello, C.; Mostafá, M.; Müller, G.; Muller, M.  . a.; Müller, S.; Naranjo, I.; Nellen, L.; Neuser, J.; Nguyen, P.  . h.; Niculescu Oglinzanu, M.; Niechciol, M.; Niemietz, L.; Niggemann, T.; Nitz, D.; Nosek, D.; Novotny, V.; Nožka, H.; Núñez, L.  . a.; Ochilo, L.; Oikonomou, F.; Olinto, A.; Pakk Selmi Dei, D.; Palatka, M.; Pallotta, J.; Papenbreer, P.; Parente, G.; Parra, A.; Paul, T.; Pech, M.; Pedreira, F.; Pękala, J.; Pelayo, R.; Peña Rodriguez, J.; Pereira, L.  . a.  . s.; Perrone, L.; Peters, C.; Petrera, S.; Phuntsok, J.; Piegaia, R.; Pierog, T.; Pieroni, P.; Pimenta, M.; Pirronello, V.; Platino, M.; Plum, M.; Porowski, C.; Prado, R.  . r.; Privitera, P.; Prouza, M.; Quel, E.  . j.; Querchfeld, S.; Quinn, S.; Ramos Pollan, R.; Rautenberg, J.; Ravignani, D.; Reinert, D.; Revenu, B.; Ridky, J.; Risse, M.; Ristori, P.; Rizi, V.; Rodrigues de Carvalho, W.; Rodriguez Fernandez, G.; Rodriguez Rojo, J.; Rogozin, D.; Roth, M.; Roulet, E.; Rovero, A.  . c.; Saffi, S.  . j.; Saftoiu, A.; Salazar, H.; Saleh, A.; Salesa Greus, F.; Salina, G.; Sanabria Gomez, J.  . d.; Sánchez, F.; Sanchez Lucas, P.; Santos, E.  . m.; Santos, E.; Sarazin, F.; Sarkar, B.; Sarmento, R.; Sarmiento, C.  . a.; Sato, R.; Schauer, M.; Scherini, V.; Schieler, H.; Schimp, M.; Schmidt, D.; Scholten, O.; Schovánek, P.; Schröder, F.  . g.; Schulz, A.; Schulz, J.; Schumacher, J.; Sciutto, S.  . j.; Segreto, A.; Settimo, M.; Shadkam, A.; Shellard, R.  . c.; Sigl, G.; Silli, G.; Sima, O.; Śmiałkowski, A.; Šmída, R.; Snow, G.  . r.; Sommers, P.; Sonntag, S.; Sorokin, J.; Squartini, R.; Stanca, D.; Stanič, S.; Stasielak, J.; Stassi, P.; Strafella, F.; Suarez, F.; Suarez Durán, M.; Sudholz, T.; Suomijärvi, T.; Supanitsky, A.  . d.; Swain, J.; Szadkowski, Z.; Taboada, A.; Taborda, O.  . a.; Tapia, A.; Theodoro, V.  . m.; Timmermans, C.; Todero Peixoto, C.  . j.; Tomankova, L.; Tomé, B.; Torralba Elipe, G.; Torres Machado, D.; Torri, M.; Travnicek, P.; Trini, M.; Ulrich, R.; Unger, M.; Urban, M.; Valdés Galicia, J.  . f.; Valiño, I.; Valore, Laura; van Aar, G.; van Bodegom, P.; van den Berg, A.  . m.; van Vliet, A.; Varela, E.; Vargas Cárdenas, B.; Varner, G.; Vázquez, J.  . r.; Vázquez, R.  . a.; Veberič, D.; Vergara Quispe, I.  . d.; Verzi, V.; Vicha, J.; Villaseñor, L.; Vorobiov, S.; Wahlberg, H.; Wainberg, O.; Walz, D.; Watson, A.  . a.; Weber, M.; Weindl, A.; Wiencke, L.; Wilczyński, H.; Winchen, T.; Wittkowski, D.; Wundheiler, B.; Wykes, S.; Yang, L.; Yelos, D.; Yushkov, A.; Zas, E.; Zavrtanik, D.; Zavrtanik, M.; Zepeda, A.; Zimmermann, B.; Ziolkowski, M.; Zong, Z.; Zuccarello, F.

doi:10.1103/PhysRevD.94.122007

On September 14, 2015 the Advanced LIGO detectors observed their first gravitational wave (GW) transient GW150914. This was followed by a second GW event observed on December 26, 2015. Both events were inferred to have arisen from the merger of black holes in binary systems. Such a system may emit neutrinos if there are magnetic fields and disk debris remaining from the formation of the two black holes. With the surface detector array of the Pierre Auger Observatory we can search for neutrinos with energy Eν above 100 PeV from pointlike sources across the sky with equatorial declination from about −65° to +60°, and, in particular, from a fraction of the 90% confidence-level inferred positions in the sky of GW150914 and GW151226. A targeted search for highly inclined extensive air showers, produced either by interactions of downward-going neutrinos of all flavors in the atmosphere or by the decays of tau leptons originating from tau-neutrino interactions in the Earth’s crust (Earth-skimming neutrinos), yielded no candidates in the Auger data collected within ±500 s around or 1 day after the coordinated universal time (UTC) of GW150914 and GW151226, as well as in the same search periods relative to the UTC time of the GW candidate event LVT151012. From the nonobservation we constrain the amount of energy radiated in ultrahigh-energy neutrinos from such remarkable events.

Ultrahigh-energy neutrino follow-up of gravitational wave events GW150914 and GW151226 with the Pierre Auger Observatory / Aab, A.; Abreu, P.; Aglietta, M.; Al Samarai, I.; Albuquerque, I. . f. . m.; Allekotte, I.; Almela, A.; Alvarez Castillo, J.; Alvarez Muñiz, J.; Ambrosio, M.; Anastasi, G. . a.; Anchordoqui, L.; Andrada, B.; Andringa, S.; Aramo, C.; Arqueros, F.; Arsene, N.; Asorey, H.; Assis, P.; Aublin, J.; Avila, G.; Badescu, A. . m.; Balaceanu, A.; Barreira Luz, R. . j.; Baus, C.; Beatty, J. . j.; Becker, K. . h.; Bellido, J. . a.; Berat, C.; Bertaina, M. . e.; Bertou, X.; Biermann, P. . l.; Billoir, P.; Biteau, J.; Blaess, S. . g.; Blanco, A.; Blazek, J.; Bleve, C.; Boháčová, M.; Boncioli, D.; Bonifazi, C.; Borodai, N.; Botti, A. . m.; Brack, J.; Brancus, I.; Bretz, T.; Bridgeman, A.; Briechle, F. . l.; Buchholz, P.; Bueno, A.; Buitink, S.; Buscemi, M.; Caballero Mora, K. . s.; Caccianiga, L.; Cancio, A.; Canfora, F.; Caramete, L.; Caruso, R.; Castellina, A.; Cataldi, G.; Cazon, L.; Cester, R.; Chavez, A. . g.; Chinellato, J. . a.; Chudoba, J.; Clay, R. . w.; Colalillo, Roberta; Coleman, A.; Collica, L.; Coluccia, M. . r.; Conceição, R.; Contreras, F.; Cooper, M. . j.; Coutu, S.; Covault, C. . e.; Cronin, J.; D’Amico, S.; Daniel, B.; Dasso, S.; Daumiller, K.; Dawson, B. . r.; de Almeida, R. . m.; de Jong, S. . j.; De Mauro, G.; de Mello Neto, J. . r. . t.; De Mitri, I.; de Oliveira, J.; de Souza, V.; Debatin, J.; Deligny, O.; Di Giulio, C.; Di Matteo, A.; Díaz Castro, M. . l.; Diogo, F.; Dobrigkeit, C.; D’Olivo, J. . c.; Dorofeev, A.; dos Anjos, R. . c.; Dova, M. . t.; Dundovic, A.; Ebr, J.; Engel, R.; Erdmann, M.; Erfani, M.; Escobar, C. . o.; Espadanal, J.; Etchegoyen, A.; Falcke, H.; Fang, K.; Farrar, G.; Fauth, A. . c.; Fazzini, N.; Fick, B.; Figueira, J. . m.; Filipčič, A.; Fratu, O.; Freire, M. . m.; Fujii, T.; Fuster, A.; Gaior, R.; García, B.; Garcia Pinto, D.; Gaté, F.; Gemmeke, H.; Gherghel Lascu, A.; Ghia, P. . l.; Giaccari, U.; Giammarchi, M.; Giller, M.; Głas, D.; Glaser, C.; Glass, H.; Golup, G.; Gómez Berisso, M.; Gómez Vitale, P. . f.; González, N.; Gookin, B.; Gorgi, A.; Gorham, P.; Gouffon, P.; Grillo, A. . f.; Grubb, T. . d.; Guarino, Fausto; Guedes, G. . p.; Hampel, M. . r.; Hansen, P.; Harari, D.; Harrison, T. . a.; Harton, J. . l.; Hasankiadeh, Q.; Haungs, A.; Hebbeker, T.; Heck, D.; Heimann, P.; Herve, A. . e.; Hill, G. . c.; Hojvat, C.; Holt, E.; Homola, P.; Hörandel, J. . r.; Horvath, P.; Hrabovský, M.; Huege, T.; Hulsman, J.; Insolia, A.; Isar, P. . g.; Jandt, I.; Jansen, S.; Johnsen, J. . a.; Josebachuili, M.; Kääpä, A.; Kambeitz, O.; Kampert, K. . h.; Kasper, P.; Katkov, I.; Keilhauer, B.; Kemp, E.; Kemp, J.; Kieckhafer, R. . m.; Klages, H. . o.; Kleifges, M.; Kleinfeller, J.; Krause, R.; Krohm, N.; Kuempel, D.; Kukec Mezek, G.; Kunka, N.; Kuotb Awad, A.; Lahurd, D.; Lauscher, M.; Lebrun, P.; Legumina, R.; Leigui de Oliveira, M. . a.; Letessier Selvon, A.; Lhenry Yvon, I.; Link, K.; Lopes, L.; López, R.; López Casado, A.; Luce, Q.; Lucero, A.; Malacari, M.; Mallamaci, M.; Mandat, D.; Mantsch, P.; Mariazzi, A. . g.; Mariş, I. . c.; Marsella, G.; Martello, D.; Martinez, H.; Martínez Bravo, O.; Masías Meza, J. . j.; Mathes, H. . j.; Mathys, S.; Matthews, J.; Matthews, J. . a. . j.; Matthiae, G.; Mayotte, E.; Mazur, P. . o.; Medina, C.; Medina Tanco, G.; Melo, D.; Menshikov, A.; Messina, S.; Micheletti, M. . i.; Middendorf, L.; Minaya, I. . a.; Miramonti, L.; Mitrica, B.; Mockler, D.; Molina Bueno, L.; Mollerach, S.; Montanet, F.; Morello, C.; Mostafá, M.; Müller, G.; Muller, M. . a.; Müller, S.; Naranjo, I.; Nellen, L.; Neuser, J.; Nguyen, P. . h.; Niculescu Oglinzanu, M.; Niechciol, M.; Niemietz, L.; Niggemann, T.; Nitz, D.; Nosek, D.; Novotny, V.; Nožka, H.; Núñez, L. . a.; Ochilo, L.; Oikonomou, F.; Olinto, A.; Pakk Selmi Dei, D.; Palatka, M.; Pallotta, J.; Papenbreer, P.; Parente, G.; Parra, A.; Paul, T.; Pech, M.; Pedreira, F.; Pękala, J.; Pelayo, R.; Peña Rodriguez, J.; Pereira, L. . a. . s.; Perrone, L.; Peters, C.; Petrera, S.; Phuntsok, J.; Piegaia, R.; Pierog, T.; Pieroni, P.; Pimenta, M.; Pirronello, V.; Platino, M.; Plum, M.; Porowski, C.; Prado, R. . r.; Privitera, P.; Prouza, M.; Quel, E. . j.; Querchfeld, S.; Quinn, S.; Ramos Pollan, R.; Rautenberg, J.; Ravignani, D.; Reinert, D.; Revenu, B.; Ridky, J.; Risse, M.; Ristori, P.; Rizi, V.; Rodrigues de Carvalho, W.; Rodriguez Fernandez, G.; Rodriguez Rojo, J.; Rogozin, D.; Roth, M.; Roulet, E.; Rovero, A. . c.; Saffi, S. . j.; Saftoiu, A.; Salazar, H.; Saleh, A.; Salesa Greus, F.; Salina, G.; Sanabria Gomez, J. . d.; Sánchez, F.; Sanchez Lucas, P.; Santos, E. . m.; Santos, E.; Sarazin, F.; Sarkar, B.; Sarmento, R.; Sarmiento, C. . a.; Sato, R.; Schauer, M.; Scherini, V.; Schieler, H.; Schimp, M.; Schmidt, D.; Scholten, O.; Schovánek, P.; Schröder, F. . g.; Schulz, A.; Schulz, J.; Schumacher, J.; Sciutto, S. . j.; Segreto, A.; Settimo, M.; Shadkam, A.; Shellard, R. . c.; Sigl, G.; Silli, G.; Sima, O.; Śmiałkowski, A.; Šmída, R.; Snow, G. . r.; Sommers, P.; Sonntag, S.; Sorokin, J.; Squartini, R.; Stanca, D.; Stanič, S.; Stasielak, J.; Stassi, P.; Strafella, F.; Suarez, F.; Suarez Durán, M.; Sudholz, T.; Suomijärvi, T.; Supanitsky, A. . d.; Swain, J.; Szadkowski, Z.; Taboada, A.; Taborda, O. . a.; Tapia, A.; Theodoro, V. . m.; Timmermans, C.; Todero Peixoto, C. . j.; Tomankova, L.; Tomé, B.; Torralba Elipe, G.; Torres Machado, D.; Torri, M.; Travnicek, P.; Trini, M.; Ulrich, R.; Unger, M.; Urban, M.; Valdés Galicia, J. . f.; Valiño, I.; Valore, Laura; van Aar, G.; van Bodegom, P.; van den Berg, A. . m.; van Vliet, A.; Varela, E.; Vargas Cárdenas, B.; Varner, G.; Vázquez, J. . r.; Vázquez, R. . a.; Veberič, D.; Vergara Quispe, I. . d.; Verzi, V.; Vicha, J.; Villaseñor, L.; Vorobiov, S.; Wahlberg, H.; Wainberg, O.; Walz, D.; Watson, A. . a.; Weber, M.; Weindl, A.; Wiencke, L.; Wilczyński, H.; Winchen, T.; Wittkowski, D.; Wundheiler, B.; Wykes, S.; Yang, L.; Yelos, D.; Yushkov, A.; Zas, E.; Zavrtanik, D.; Zavrtanik, M.; Zepeda, A.; Zimmermann, B.; Ziolkowski, M.; Zong, Z.; Zuccarello, F.. - In: PHYSICAL REVIEW D. - ISSN 2470-0010. - 94:12(2016). [10.1103/PhysRevD.94.122007]