Multi-messenger observations of a binary neutron star merger

Abbott, B. P. et al. (2017) Multi-messenger observations of a binary neutron star merger. Astrophysical Journal, 848(2), L12. (doi:10.3847/2041-8213/aa91c9)

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Abstract

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 ∼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 deg2 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 ∼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 ∼10 days. Following early non-detections, X-ray and radio emission were discovered at the transient's position ∼9 and ∼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. These observations support the hypothesis that GW170817 was produced by the merger of two neutron stars in NGC 4993 followed by a short gamma-ray burst (GRB 170817A) and a kilonova/macronova powered by the radioactive decay of r-process nuclei synthesized in the ejecta.

Item Type:Articles (Other)
Keywords:gravitational waves; stars: neutron
Status:Published
Refereed:Yes
Glasgow Author(s) Enlighten ID:TOLAND, Karl and Grant, Mr Alastair and Pearlstone, Brynley and Robie, Raymond and Messenger, Dr Christopher and Isa, Hafizah Noor Binti and Bell, Dr Angus and Williams, Mr Daniel and Pascucci, Daniela and Hammond, Professor Giles and Hild, Professor Stefan and Barr, Dr Bryan and Sorazu Lucio, Dr Borja and Lee, Kyung Ha and Keitel, David and Leavey, Mr Sean and Barclay, Sheena Elaine and Gabbard, Hunter Arthur and Steinlechner, Dr Jessica and Veitch, Dr John and Houston, Ewan and Phelps, Margot H and Heng, Professor Ik Siong and Dupej, Peter and van Veggel, Dr Marielle and Newton, Dr Gavin and Zhang, Teng and Graef, Dr Christian and Hendry, Professor Martin and Scott, Dr Jamie and Mangano, Valentina and Rowan, Professor Sheila and Martin, Dr Iain and Robertson, Professor Norna and Tornasi, Zeno and SPENCER, Andrew and Cumming, Dr Alan and Masso Herrera, Mariela and Hennig, Mr Jan-Simon and Cunningham, Dr Liam and Woan, Professor Graham and Tait, Simon and WRIGHT, Jennifer and Steinlechner, Dr Sebastian and Powell, Jade and Hough, Professor James and Bayley, Joseph and Huttner, Dr Sabina and Strain, Professor Kenneth and Jones, Mr Russell and DOUGLAS, Rebecca and Haughian, Dr Karen and HART, Martin and Chan, Man Leong and Pitkin, Dr Matthew and Murray, Dr Peter and Fletcher, Mr Mark
Authors: Abbott, B. P., Abbott, R., Abbott, T. D., Acernese, F., Ackley, K., Adams, C., Adams, T., Addesso, P., Adhikari, R. X., Adya, V. B., Affeldt, C., Afrough, M., Agarwal, B., Agathos, M., Agatsuma, K., Aggarwal, N., Aguiar, O. D., Aiello, L., Ain, A., Ajith, P., Allen, B., Allen, G., Allocca, A., Altin, P. A., Amato, A., Ananyeva, A., Anderson, S. B., Anderson, W. G., Angelova, S. V., Antier, S., Appert, S., Arai, K., Araya, M. C., Areeda, J. S., Arnaud, N., Arun, K. G., Ascenzi, S., Ashton, G., Ast, M., Aston, S. M., Astone, P., Atallah, D. V., Aufmuth, P., Aulbert, C., AultONeal, K., Austin, C., Avila-Alvarez, A., Babak, S., Bacon, P., Bader, M. K. M., Bae, S., Baker, P. T., Baldaccini, F., Ballardin, G., Ballmer, S. W., Banagiri, S., Barayoga, J. C., Barclay, S. E., Barish, B. C., Barker, D., Barkett, K., Barone, F., Barr, B., Barsotti, L., Barsuglia, M., Barta, D., Barthelmy, S. D., Bartlett, J., Bartos, I., Bassiri, R., Basti, A., Batch, J. C., Bawaj, M., Bayley, J. 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G., Grant, D., Griffith, Z., Haack, C., Hallgren, A., Halzen, F., Hanson, K., Hebecker, D., Heereman, D., Helbing, K., Hellauer, R., Hickford, S., Hignight, J., Hill, G. C., Hoffman, K. D., Hoffmann, R., Hokanson-Fasig, B., Hoshina, K., Huang, F., Huber, M., Hultqvist, K., Hünnefeld, M., In, S., Ishihara, A., Jacobi, E., Japaridze, G. S., Jeong, M., Jero, K., Jones, B. J. P., Kalaczynski, P., Kang, W., Kappes, A., Karg, T., Karle, A., Keivani, A., Kelley, J. L., Kheirandish, A., Kim, J., Kim, M., Kintscher, T., Kiryluk, J., Kittler, T., Klein, S. R., Kohnen, G., Koirala, R., Kolanoski, H., Köpke, L., Kopper, C., Kopper, S., Koschinsky, J. P., Koskinen, D. J., Kowalski, M., Krings, K., Kroll, M., Krückl, G., Kunnen, J., Kunwar, S., Kurahashi, N., Kuwabara, T., Kyriacou, A., Labare, M., Lanfranchi, J. L., Larson, M. J., Lauber, F., Lesiak-Bzdak, M., Leuermann, M., Liu, Q. R., Lu, L., Lünemann, J., Luszczak, W., Madsen, J., Maggi, G., Mahn, K. B. M., Mancina, S., Maruyama, R., Mase, K., Maunu, R., McNally, F., Meagher, K., Medici, M., Meier, M., Menne, T., Merino, G., Meures, T., Miarecki, S., Micallef, J., Momenté, G., Montaruli, T., Moore, R. W., Moulai, M., Nahnhauer, R., Nakarmi, P., Naumann, U., Neer, G., Niederhausen, H., Nowicki, S. C., Nygren, D. R., Pollmann, A. O., Olivas, A., O’Murchadha, A., Palczewski, T., Pandya, H., Pankova, D. V., Peiffer, P., Pepper, J. A., Pérez de los Heros, C., Pieloth, D., Pinat, E., Price, P. B., Przybylski, G. T., Raab, C., Rädel, L., Rameez, M., Rawlins, K., Rea, I. C., Reimann, R., Relethford, B., Relich, M., Resconi, E., Rhode, W., Richman, M., Robertson, S., Rongen, M., Rott, C., Ruhe, T., Ryckbosch, D., Rysewyk, D., Sälzer, T., Herrera, S. E. S., Sandrock, A., Sandroos, J., Santander, M., Sarkar, S., Sarkar, S., Satalecka, K., Schlunder, P., Schmidt, T., Schneider, A., Schoenen, S., Schöneberg, S., Schumacher, L., Seckel, D., Seunarine, S., Soedingrekso, J., Soldin, D., Song, M., Spiczak, G. M., Spiering, C., Stachurska, J., Stamatikos, M., Stanev, T., Stasik, A., Stettner, J., Steuer, A., Stezelberger, T., Stokstad, R. G., Stössl, A., Strotjohann, N. L., Stuttard, T., Sullivan, G. W., Sutherland, M., Taboada, I., Tatar, J., Tenholt, F., Ter-Antonyan, S., Terliuk, A., Tešić, G., Tilav, S., Toale, P. A., Tobin, M. N., Toscano, S., Tosi, D., Tselengidou, M., Tung, C. F., Turcati, A., Turley, C. F., Ty, B., Unger, E., Usner, M., Vandenbroucke, J., Driessche, W. V., Eijndhoven, N. v., Vanheule, S., Santen, J. v., Vehring, M., Vogel, E., Vraeghe, M., Walck, C., Wallace, A., Wallraff, M., Wandler, F. D., Wandkowsky, N., Waza, A., Weaver, C., Weiss, M. J., Wendt, C., Werthebach, J., Whelan, B. J., Wiebe, K., Wiebusch, C. H., Wille, L., Williams, D. R., Wills, L., Wolf, M., Wood, T. R., Woolsey, E., Woschnagg, K., Xu, D. L., Xu, X. W., Xu, Y., Yanez, J. P., Yodh, G., Yoshida, S., Yuan, T., Zoll, M., Balasubramanian, A., Mate, S., Bhalerao, V., Bhattacharya, D., Vibhute, A., Dewangan, G. C., Rao, A. R., Vadawale, S. V., Svinkin, D. S., Hurley, K., Aptekar, R. L., Frederiks, D. D., Golenetskii, S. V., Kozlova, A. V., Lysenko, A. L., Oleynik, P. P., Tsvetkova, A. E., Ulanov, M. V., Cline, T., Li, T. P., Xiong, S. L., Zhang, S. N., Lu, F. J., Song, L. M., Cao, X. L., Chang, Z., Chen, G., Chen, L., Chen, T. X., Chen, Y., Chen, Y. B., Chen, Y. P., Cui, W., Cui, W. W., Deng, J. K., Dong, Y. W., Du, Y. Y., Fu, M. X., Gao, G. H., Gao, H., Gao, M., Ge, M. Y., Gu, Y. D., Guan, J., Guo, C. C., Han, D. W., Hu, W., Huang, Y., Huo, J., Jia, S. M., Jiang, L. H., Jiang, W. C., Jin, J., Jin, Y. J., Li, B., Li, C. K., Li, G., Li, M. S., Li, W., Li, X., Li, X. B., Li, X. F., Li, Y. G., Li, Z. J., Li, Z. W., Liang, X. H., Liao, J. Y., Liu, C. Z., Liu, G. Q., Liu, H. W., Liu, S. Z., Liu, X. J., Liu, Y., Liu, Y. N., Lu, B., Lu, X. F., Luo, T., Ma, X., Meng, B., Nang, Y., Nie, J. Y., Ou, G., Qu, J. L., Sai, N., Sun, L., Tan, Y., Tao, L., Tao, W. H., Tuo, Y. L., Wang, G. F., Wang, H. Y., Wang, J., Wang, W. S., Wang, Y. S., Wen, X. Y., Wu, B. B., Wu, M., Xiao, G. C., Xu, H., Xu, Y. P., Yan, L. L., Yang, J. W., Yang, S., Yang, Y. J., Zhang, A. M., Zhang, C. L., Zhang, C. M., Zhang, F., Zhang, H. M., Zhang, J., Zhang, Q., Zhang, S., Zhang, T., Zhang, W., Zhang, W. C., Zhang, W. Z., Zhang, Y., Zhang, Y., Zhang, Y. F., Zhang, Y. J., Zhang, Z., Zhang, Z. L., Zhao, H. S., Zhao, J. L., Zhao, X. F., Zheng, S. J., Zhu, Y., Zhu, Y. X., Zou, C. L., Albert, A., André, M., Anghinolfi, M., Ardid, M., Aubert, J.-J., Aublin, J., Avgitas, T., Baret, B., Barrios-Martí, J., Basa, S., Belhorma, B., Bertin, V., Biagi, S., Bormuth, R., Bourret, S., Bouwhuis, M. C., Brânzaş, H., Bruijn, R., Brunner, J., Busto, J., Capone, A., Caramete, L., Carr, J., Celli, S., Cherkaoui El Moursli, R., Chiarusi, T., Circella, M., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Coniglione, R., Costantini, H., Coyle, P., Creusot, A., Díaz, A. F., Deschamps, A., Bonis, G. D., Distefano, C., Palma, I. D., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Drouhin, D., Eberl, T., El Bojaddaini, I., El Khayati, N., Elsässer, D., Enzenhöfer, A., Ettahiri, A., Fassi, F., Felis, I., Fusco, L. A., Gay, P., Giordano, V., Glotin, H., Grégoire, T., Ruiz, R. G., Graf, K., Hallmann, S., Haren, H. v., Heijboer, A. J., Hello, Y., Hernández-Rey, J. J., Hössl, J., Hofestädt, J., Hugon, C., Illuminati, G., James, C. W., Jong, M. d., Jongen, M., Kadler, M., Kalekin, O., Katz, U., Kiessling, D., Kouchner, A., Kreter, M., Kreykenbohm, I., Kulikovskiy, V., Lachaud, C., Lahmann, R., Lefèvre, D., Leonora, E., Lotze, M., Loucatos, S., Marcelin, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Martínez-Mora, J. A., Mele, R., Melis, K., Michael, T., Migliozzi, P., Moussa, A., Navas, S., Nezri, E., Organokov, M., Păvălaş, G. E., Pellegrino, C., Perrina, C., Piattelli, P., Popa, V., Pradier, T., Quinn, L., Racca, C., Riccobene, G., Sánchez-Losa, A., Saldaña, M., Salvadori, I., Samtleben, D. F. E., Sanguineti, M., Sapienza, P., Sieger, C., Spurio, M., Stolarczyk, T., Taiuti, M., Tayalati, Y., Trovato, A., Turpin, D., Tönnis, C., Vallage, B., Elewyck, V. V., Versari, F., Vivolo, D., Vizzoca, A., Wilms, J., Zornoza, J. D., Zúñiga, J., Beardmore, A. P., Breeveld, A. A., Burrows, D. N., Cenko, S. B., Cusumano, G., D’Aì, A., de Pasquale, M., Emery, S. W. K., Evans, P. A., Giommi, P., Gronwall, C., Kennea, J. A., Krimm, H. A., Kuin, N. P. M., Lien, A., Marshall, F. E., Melandri, A., Nousek, J. A., Oates, S. R., Osborne, J. P., Pagani, C., Page, K. L., Palmer, D. M., Perri, M., Siegel, M. H., Sbarufatti, B., Tagliaferri, G., Tohuvavohu, A., Tavani, M., Verrecchia, F., Bulgarelli, A., Evangelista, Y., Pacciani, L., Feroci, M., Pittori, C., Giuliani, A., Monte, E. D., Donnarumma, I., Argan, A., Trois, A., Ursi, A., Cardillo, M., Piano, G., Longo, F., Lucarelli, F., Munar-Adrover, P., Fuschino, F., Labanti, C., Marisaldi, M., Minervini, G., Fioretti, V., Parmiggiani, N., Gianotti, F., Trifoglio, M., Persio, G. D., Antonelli, L. A., Barbiellini, G., Caraveo, P., Cattaneo, P. W., Costa, E., Colafrancesco, S., D’Amico, F., Ferrari, A., Morselli, A., Paoletti, F., Picozza, P., Pilia, M., Rappoldi, A., Soffitta, P., Vercellone, S., Foley, R. J., Coulter, D. A., Kilpatrick, C. D., Drout, M. R., Piro, A. L., Shappee, B. J., Siebert, M. R., Simon, J. D., Ulloa, N., Kasen, D., Madore, B. F., Murguia-Berthier, A., Pan, Y.-C., Prochaska, J. X., Ramirez-Ruiz, E., Rest, A., Rojas-Bravo, C., Berger, E., Soares-Santos, M., Annis, J., Alexander, K. D., Allam, S., Balbinot, E., Blanchard, P., Brout, D., Butler, R. E., Chornock, R., Cook, E. R., Cowperthwaite, P., Diehl, H. T., Drlica-Wagner, A., Drout, M. R., Durret, F., Eftekhari, T., Finley, D. A., Fong, W., Frieman, J. A., Fryer, C. L., García-Bellido, J., Gruendl, R. A., Hartley, W., Herner, K., Kessler, R., Lin, H., Lopes, P. A. A., Lourenço, A. C. C., Margutti, R., Marshall, J. L., Matheson, T., Medina, G. E., Metzger, B. D., Muñoz, R. R., Muir, J., Nicholl, M., Nugent, P., Palmese, A., Paz-Chinchón, F., Quataert, E., Sako, M., Sauseda, M., Schlegel, D. J., Scolnic, D., Secco, L. F., Smith, N., Sobreira, F., Villar, V. A., Vivas, A. K., Wester, W., Williams, P. K. G., Yanny, B., Zenteno, A., Zhang, Y., Abbott, T. M. C., Banerji, M., Bechtol, K., Benoit-Lévy, A., Bertin, E., Brooks, D., Buckley-Geer, E., Burke, D. L., Capozzi, D., Rosell, A. C., Kind, M. C., Castander, F. J., Crocce, M., Cunha, C. E., D’Andrea, C. B., da Costa, L. N., Davis, C., DePoy, D. L., Desai, S., Dietrich, J. P., Eifler, T. F., Fernandez, E., Flaugher, B., Fosalba, P., Gaztanaga, E., Gerdes, D. W., Giannantonio, T., Goldstein, D. A., Gruen, D., Gschwend, J., Gutierrez, G., Honscheid, K., James, D. J., Jeltema, T., Johnson, M. W. G., Johnson, M. D., Kent, S., Krause, E., Kron, R., Kuehn, K., Lahav, O., Lima, M., Maia, M. A. G., March, M., Martini, P., McMahon, R. G., Menanteau, F., Miller, C. J., Miquel, R., Mohr, J. J., Nichol, R. C., Ogando, R. L. C., Plazas, A. A., Romer, A. K., Roodman, A., Rykoff, E. S., Sanchez, E., Scarpine, V., Schindler, R., Schubnell, M., Sevilla-Noarbe, I., Sheldon, E., Smith, M., Smith, R. C., Stebbins, A., Suchyta, E., Swanson, M. E. C., Tarle, G., Thomas, R. C., Troxel, M. A., Tucker, D. L., Vikram, V., Walker, A. R., Wechsler, R. H., Weller, J., Carlin, J. L., Gill, M. S. S., Li, T. S., Marriner, J., Neilsen, E., Haislip, J. B., Kouprianov, V. V., Reichart, D. E., Sand, D. J., Tartaglia, L., Valenti, S., Yang, S., Benetti, S., Brocato, E., Campana, S., Cappellaro, E., Covino, S., D’Avanzo, P., D’Elia, V., Getman, F., Ghirlanda, G., Ghisellini, G., Limatola, L., Nicastro, L., Palazzi, E., Pian, E., Piranomonte, S., Possenti, A., Rossi, A., Salafia, O. S., Tomasella, L., Amati, L., Antonelli, L. A., Bernardini, M. G., Bufano, F., Capaccioli, M., Casella, P., Dadina, M., Cesare, G. D., Paola, A. D., Giuffrida, G., Giunta, A., Israel, G. L., Lisi, M., Maiorano, E., Mapelli, M., Masetti, N., Pescalli, A., Pulone, L., Salvaterra, R., Schipani, P., Spera, M., Stamerra, A., Stella, L., Testa, V., Turatto, M., Vergani, D., Aresu, G., Bachetti, M., Buffa, F., Burgay, M., Buttu, M., Caria, T., Carretti, E., Casasola, V., Castangia, P., Carboni, G., Casu, S., Concu, R., Corongiu, A., Deiana, G. L., Egron, E., Fara, A., Gaudiomonte, F., Gusai, V., Ladu, A., Loru, S., Leurini, S., Marongiu, L., Melis, A., Melis, G., Migoni, C., Milia, S., Navarrini, A., Orlati, A., Ortu, P., Palmas, S., Pellizzoni, A., Perrodin, D., Pisanu, T., Poppi, S., Righini, S., and Saba, A.
Subjects:Q Science > QB Astronomy
Q Science > QC Physics
College/School:College of Science and Engineering > School of Physics and Astronomy
Research Group:Institute for Gravitational Research
Journal Name:Astrophysical Journal
Publisher:IOP Publishing
ISSN:0004-637X
ISSN (Online):1538-4357
Copyright Holders:Copyright © 2017 The Authors
First Published:First published in Astrophysical Journal 848(2):L12
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