We describe the observation of GW170104, a gravitational-wave signal produced by the coalescence of a pair of stellar-mass black holes. The signal was measured on January 4, 2017 at 10∶11:58.6 UTC by the twin advanced detectors of the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory during their second observing run, with a network signal-to-noise ratio of 13 and a false alarm rate less than 1 in 70 000 years. The inferred component black hole masses are 31.2_{-6.0}^{+8.4}M_{⊙} and 19.4_{-5.9}^{+5.3}M_{⊙} (at the 90% credible level). The black hole spins are best constrained through measurement of the effective inspiral spin parameter, a mass-weighted combination of the spin components perpendicular to the orbital plane, χ_{eff}=-0.12_{-0.30}^{+0.21}. This result implies that spin configurations with both component spins positively aligned with the orbital angular momentum are disfavored. The source luminosity distance is 880_{-390}^{+450} Mpc corresponding to a redshift of z=0.18_{-0.07}^{+0.08}. We constrain the magnitude of modifications to the gravitational-wave dispersion relation and perform null tests of general relativity. Assuming that gravitons are dispersed in vacuum like massive particles, we bound the graviton mass to m_{g}≤7.7×10^{-23} eV/c^{2}. In all cases, we find that GW170104 is consistent with general relativity.

On 2017 August 17 a binary neutron star coalescence candidate (later designated GW170817) with merger time 12:41:04 UTC was observed through gravitational waves by the Advanced LIGO and Advanced Virgo detectors. The Fermi Gamma-ray Burst Monitor independently detected a gamma-ray burst (GRB 170817A) with a time delay of $\sim$1.7 s with respect to the merger time. From the gravitational-wave signal, the source was initially localized to a sky region of 31 deg$^2$ at a luminosity distance of $40^{+8}_{-8}$ Mpc and with component masses consistent with neutron stars. The component masses were later measured to be in the range 0.86 to 2.26 Msun. An extensive observing campaign was launched across the electromagnetic spectrum leading to the discovery of a bright optical transient (SSS17a, now with the IAU identification of AT 2017gfo) in NGC 4993 (at $\sim$40 Mpc) less than 11 hours after the merger by the One-Meter, Two Hemisphere (1M2H) team using the 1 m Swope Telescope. The optical transient was independently detected by multiple teams within an hour. Subsequent observations targeted the object and its environment. Early ultraviolet observations revealed a blue transient that faded within 48 hours. Optical and infrared observations showed a redward evolution over $\sim$10 days. Following early non-detections, X-ray and radio emission were discovered at the transient's position $\sim$9 and $\sim$16 days, respectively, after the merger. Both the X-ray and radio emission likely arise from a physical process that is distinct from the one that generates the UV/optical/near-infrared emission. No ultra-high-energy gamma-rays and no neutrino candidates consistent with the source were found in follow-up searches. (Abridged)

The gravitational-wave signal GW190521 is consistent with a binary black hole merger source at redshift 0.8 with unusually high component masses, $85^{+21}_{-14}\,M_{\odot}$ and $66^{+17}_{-18}\,M_{\odot}$, compared to previously reported events, and shows mild evidence for spin-induced orbital precession. The primary falls in the mass gap predicted by (pulsational) pair-instability supernova theory, in the approximate range $65 - 120\,M_{\odot}$. The probability that at least one of the black holes in GW190521 is in that range is 99.0%. The final mass of the merger $(142^{+28}_{-16}\,M_{\odot})$ classifies it as an intermediate-mass black hole. Under the assumption of a quasi-circular binary black hole coalescence, we detail the physical properties of GW190521's source binary and its post-merger remnant, including component masses and spin vectors. Three different waveform models, as well as direct comparison to numerical solutions of general relativity, yield consistent estimates of these properties. Tests of strong-field general relativity targeting the merger-ringdown stages of coalescence indicate consistency of the observed signal with theoretical predictions. We estimate the merger rate of similar systems to be $0.13^{+0.30}_{-0.11}\,{\rm Gpc}^{-3}\,\rm{yr}^{-1}$. We discuss the astrophysical implications of GW190521 for stellar collapse, and for the possible formation of black holes in the pair-instability mass gap through various channels: via (multiple) stellar coalescence, or via hierarchical merger of lower-mass black holes in star clusters or in active galactic nuclei. We find it to be unlikely that GW190521 is a strongly lensed signal of a lower-mass black hole binary merger. We also discuss more exotic possible sources for GW190521, including a highly eccentric black hole binary, or a primordial black hole binary.

We search for gravitational-wave transients associated with fast radio bursts (FRBs) detected by the Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment Fast Radio Burst Project (CHIME/FRB), during the first part of the third observing run of Advanced LIGO and Advanced Virgo (1 April 2019 15:00 UTC-1 Oct 2019 15:00 UTC). Triggers from 22 FRBs were analyzed with a search that targets compact binary coalescences with at least one neutron star component. A targeted search for generic gravitational-wave transients was conducted on 40 FRBs. We find no significant evidence for a gravitational-wave association in either search. Given the large uncertainties in the distances of the FRBs inferred from the dispersion measures in our sample, however, this does not conclusively exclude any progenitor models that include emission of a gravitational wave of the types searched for from any of these FRB events. We report $90\%$ confidence lower bounds on the distance to each FRB for a range of gravitational-wave progenitor models. By combining the inferred maximum distance information for each FRB with the sensitivity of the gravitational-wave searches, we set upper limits on the energy emitted through gravitational waves for a range of emission scenarios. We find values of order $10^{51}$-$10^{57}$ erg for a range of different emission models with central gravitational wave frequencies in the range 70-3560 Hz. Finally, we also found no significant coincident detection of gravitational waves with the repeater, FRB 20200120E, which is the closest known extragalactic FRB.