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Constraining the p-Mode-g-Mode tidal instability with GW170817

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Constraining the p-Mode-g-Mode tidal instability with GW170817. Physical Review Letters 122 (6) , -. 10.1103/PhysRevLett.122.061104

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Abstract

We analyze the impact of a proposed tidal instability coupling p modes and g modes within neutron stars on GW170817. This nonresonant instability transfers energy from the orbit of the binary to internal modes of the stars, accelerating the gravitational-wave driven inspiral. We model the impact of this instability on the phasing of the gravitational wave signal using three parameters per star: an overall amplitude, a saturation frequency, and a spectral index. Incorporating these additional parameters, we compute the Bayes factor (lnB pg !pg) comparing our p−g model to a standard one. We find that the observed signal is consistent with waveform models that neglect p−g effects, with lnB pg !pg=0.03 +0.70 −0.58 (maximum a posteriori and 90% credible region). By injecting simulated signals that do not include p−g effects and recovering them with the p−g model, we show that there is a ≃50% probability of obtaining similar lnB pg !pg even when p−g effects are absent. We find that the p−g amplitude for 1.4 M⊙ neutron stars is constrained to less than a few tenths of the theoretical maximum, with maxima a posteriori near one-tenth this maximum and p−g saturation frequency ∼70 Hz. This suggests that there are less than a few hundred excited modes, assuming they all saturate by wave breaking. For comparison, theoretical upper bounds suggest ≲103 modes saturate by wave breaking. Thus, the measured constraints only rule out extreme values of the p−g parameters. They also imply that the instability dissipates ≲1051 erg over the entire inspiral, i.e., less than a few percent of the energy radiated as gravitational waves.

Item Type: Article
Date Type: Publication
Status: Published
Schools: Physics and Astronomy
Advanced Research Computing @ Cardiff (ARCCA)
Publisher: American Physical Society
ISSN: 0031-9007
Date of First Compliant Deposit: 28 February 2019
Date of Acceptance: 13 February 2019
Last Modified: 20 Aug 2019 10:03
URI: http://orca-mwe.cf.ac.uk/id/eprint/120067

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