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U.S. Department of Energy
Office of Scientific and Technical Information

Search for High-energy Neutrinos from Binary Neutron Star Merger GW170817 with ANTARES, IceCube, and the Pierre Auger Observatory

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The Advanced LIGO and Advanced Virgo observatories recently discovered gravitational waves from a binary neutron star inspiral. A short gamma-ray burst (GRB) that followed the merger of this binary was also recorded by the Fermi Gamma-ray Burst Monitor (Fermi-GBM), and the Anti-Coincidence Shield for the Spectrometer for the International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL), indicating particle acceleration by the source. The precise location of the event was determined by optical detections of emission following the merger. We searched for high-energy neutrinos from the merger in the GeV–EeV energy range using the Antares, IceCube, and Pierre Auger Observatories. No neutrinos directionally coincident with the source were detected within ±500 s around the merger time. Additionally, no MeV neutrino burst signal was detected coincident with the merger. We further carried out an extended search in the direction of the source for high-energy neutrinos within the 14 day period following the merger, but found no evidence of emission. We used these results to probe dissipation mechanisms in relativistic outflows driven by the binary neutron star merger. The non-detection is consistent with model predictions of short GRBs observed at a large off-axis angle.
Research Organization:
ABC Federal U.; APC, Paris; ARTEMIS, Nice; ASTRON, Dwingeloo; Aachen, Tech. Hochsch.; Abilene Christian U.; Adelaide U.; Aix-Marseille U., MIO; Alabama U.; Alaska U., Anchorage; Alberta U.; American U.; Andrews U.; Annecy, LAPP; Australian Natl. U., Canberra; Balearic Islands U.; Balseiro Inst., San Carlos de Bariloche; Bangalore, Indian Inst. Sci.; Barcelona, Polytechnic U.; Bhat, Inst. Plasma Res.; Bialystok U.; Birmingham U.; Bohr Inst.; Bonn, Max Planck Inst., Radioastron.; Brussels U.; Bucharest U.; Bucharest, IFIN-HH; Bucharest, Inst. Space Science; Buenos Aires U.; Buenos Aires, CONICET; Buenos Aires, IAFE; CAFPE, Granada; CEFET, Rio de Janeiro; CINVESTAV, IPN; CNESTEN, Rabat; Cal State, Fullerton; Cal State, L.A.; Caltech; Cambridge U. (main); Campinas State U.; Canadian Inst. Theor. Astrophys.; Canterbury U.; Capodimonte Observ.; Cardiff U.; Carleton Coll.; Case Western Reserve U.; Catania U.; Centro Atomico Bariloche; Charles Sturt U.; Charles U.; Chennai Math. Inst.; Chiapas Autonoma U.; Chiba U.; Chicago U.; Chicago U., EFI; City Coll., N.Y.; Clark Atlanta U.; Clermont-Ferrand U.; Colorado School of Mines; Colorado State U.; Columbia U.; Cracow, INP; DESY, Zeuthen; Delaware U., Bartol Inst.; Dortmund U.; Drexel U.; EGO, Pisa; ERI, Tokyo; ESPCI, Paris; Embry-Riddle Aeronautical U.; Enrico Fermi Ctr., Rome; Eotvos U.; Erlangen - Nuremberg U., ECAP; Erlangen - Nurnberg U., Astron. Inst.; FOTON, Lannion; Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL), Batavia, IL (United States); Florida U.; GSSI, Aquila; Geneva U.; Genoa U.; Gent U.; Geoazur, Nice; Georgia Tech; Glasgow U.; Gran Sasso; Granada U., Theor. Phys. Astrophys.; Groningen U.; Groningen, KVI; Gujarat U., KIRC; Hamburg U.; Hamburg U., Inst. Theor. Phys. II; Hannover U.; Hannover, Max Planck Inst. Grav.; Hanyang U.; Haute Alsace U., GRPHE; Hillsdale Coll.; Hobart - William Smith Coll.; Hong Kong, Chinese U.; Horntje, NIOZ; Humboldt U., Berlin; IASF, Palermo; IFM-UMSNH, Michoacan; IISER, Kolkata; INFM, Camerino; INFN, Bari; INFN, Bologna; INFN, Catania; INFN, Florence; INFN, Genoa; INFN, LNS; INFN, Lecce; INFN, Milan; INFN, Naples; INFN, Padua; INFN, Parma; INFN, Perugia; INFN, Pisa; INFN, Rome; INFN, Rome2; INFN, Turin; IRFU, SPP, Saclay; ITeDA, Buenos Aires; IUCAA, Pune; IUF, Paris; Indian Inst. Tech., Gandhinagar; Indian Inst. Tech., Hyderabad; Indian Inst. Tech., Madras; Indian Inst. Tech., Mumbai; Inje U.; Itajuba Federal U.; KASI, DaeJeon; KISTI, Daejeon; KIT, Karlsruhe, EKP; KIT, Karlsruhe, IKP; KIT, Karlsruhe, IPE; Kansas U.; Kenyon Coll.; King's Coll. London; L'Aquila U.; LIDAR CITEFA; LIGO Hanford Observ.; LIGO Lab., Caltech; LIGO Livingston Obs.; LIP, Lisbon; LPSC, Grenoble; LSIS, Marseille; La Plata U.; Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States); Leeds U.; Leiden U.; Lisbon, IST; Lodz U.; Los Alamos National Lab. (LANL), Los Alamos, NM (United States); Louisiana State U.; Lyon U.; Lyon, LMA; MIT, Cambridge, Dept. Phys.; MIT, MKI; Mainz U., Inst. Phys.; Marquette U.; Marseille, CPPM; Marseille, Lab. Astrophys.; Maryland U.; Melbourne U.; Mexico U.; Michigan State U.; Michigan Tech. U.; Michigan U.; Milan Polytechnic; Milan U.; Minnesota U.; Mississippi U.; Monash U.; Montana State U.; Montclair State U.; Moscow State U.; Munich, Tech. U.; Munster U.; NASA, Goddard; NASA, Marshall; NCBJ, Swierk; NCSA, Urbana; NIKHEF, Amsterdam; NIMS, Daejeon; Naples U.; Natl. Astron. Observ. of Japan; Natl. Tech. U., San Rafael; Nebraska U.; New York U.; Nijmegen U., IMAPP; Nizhnii Novgorod, IAP; Northeastern U.; Northwestern U.; Nova Gorica U.; OATo, Turin; Ohio State U.; Ohio State U., CCAPP; Ohio State U., Dept. Astron.; Oregon U.; Orsay; Orsay, IPN; Orsay, LAL; Oujda U.; Oxford U.; Padua Observ.; Padua U.; Paisley U.; Palacky U.; Parana U.; Paris U., VI-VII; Paris, Lab. Kastler Brossel; Parma U.; Penn State U.; Penn State U., Astron. Astrophys.; Perugia U.; Pierre Auger Observ.; Pisa U.; Pisa, Scuola Normale Superiore; Potsdam, Max Planck Inst.; Prague, Inst. Phys.; Puebla U., Mexico; Pusan Natl. U.; Rabat U.; Raja Ramanna Ctr.; Rio Grande do Norte U.; Rio de Janeiro Federal U.; Rio de Janeiro, CBPF; Rochester Inst. Tech.; Rochester U.; Rome U.; Rome U., Tor Vergata; Ruhr U., Astron. Inst.; SINP, Moscow; SNOLAB, Lively; STI Optronics, Bellevue; SUBATECH, Nantes; SUNY, Stony Brook; Salento U.; Salento U., DII; Salerno U.; Sannio U.; Santander Industrial U.; Santiago de Compostela U.; Sao Jose, INPE; Sao Paulo U.; Sao Paulo U., Sao Carlos; Seoul Natl. U.; Sheffield U.; Siegen U.; Siena U., CGT; Sonoma State U.; South Dakota Sch. Mines Tech.; Southampton U.; Southern U.; Stanford U., Phys. Dept.; Stefan Inst., Ljubljana; Stockholm U.; Stockholm U., OKC; Strasbourg, IPHC; Strathclyde U.; Sungkyunkwan U.; Swinburne U., Ctr. Astrophys. Supercomput.; Syracuse U.; Szeged U.; TIFPA-INFN, Trento; Taiwan, Natl. Tsing Hua U.; Tata Inst.; Texas Tech.; Texas U., Arlington; Texas U., Brownsville, CGWA; Tokyo U., RESCEU; Trento U.; Trinity U., San Antonio; Tsinghua U., Beijing; Turin U.; U. Bologna, DIFA; U. Edinburgh, Higgs Ctr. Theor. Phys.; U. Mons; U. Tech. Natl., Argentina; UC, Berkeley; UC, Irvine; UEFS, Feira de Santana; UFRJ, Rio de Janeiro; UPII, IPN; Unlisted, MC; Uppsala U.; Urbino U.; Valencia U.; Valencia U., IFIC; Valencia, Polytechnic U.; Vicosa Federal U.; Vrije U., Amsterdam; Vrije U., Brussels; Walla Walla Coll.; Warsaw U. Observ.; Warsaw, Copernicus Astron. Ctr.; Warsaw, Inst. Math.; Washington State U.; Washington U., Seattle; West Virginia U.; Western Australia U.; Wigner RCP, Budapest; William-Mary Coll.; Wisconsin U., Madison; Wisconsin U., Madison, Astron.; Wisconsin U., Milwaukee; Wisconsin U., River Falls; Wuppertal U.; Wurzburg U.; Yale U.; Zielonogorski U.; Zurich U.
Sponsoring Organization:
National Science Foundation (NSF); US Department of Energy; USDOE Office of Science (SC)
Contributing Organization:
ANTARES Collaboration; IceCube Collaboration; LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration; The Pierre Auger Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-05CH11231; AC02-07CH11359; AC52-06NA25396; FG02-99ER41107; SC0011689
OSTI ID:
1416315
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1433105
OSTI ID: 1434945
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-17-471-ND-TD; LA-UR--17-29428; LIGO-P1700344
Journal Information:
The Astrophysical Journal. Letters, Journal Name: The Astrophysical Journal. Letters Journal Issue: 2 Vol. 850; ISSN 2041-8213
Publisher:
Institute of Physics (IOP)Copyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

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The Pierre Auger Cosmic Ray Observatory
  • No authors listed
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The physics of gamma-ray bursts & relativistic jets journal February 2015
The X-ray counterpart to the gravitational-wave event GW170817 journal October 2017
IceCube sensitivity for low-energy neutrinos from nearby supernovae journal November 2011
Planck 2015 results : XIII. Cosmological parameters journal September 2016
Off-Axis Afterglow Emission from Jetted Gamma-Ray Bursts journal May 2002
Short Gamma‐Ray Bursts with Extended Emission journal May 2006
Searches for Extended and Point-Like Neutrino Sources with four Years of Icecube data journal November 2014
Predictions for the rates of compact binary coalescences observable by ground-based gravitational-wave detectors journal July 2010
How gravitational-wave observations can shape the gamma-ray burst paradigm journal May 2013
Characterization of the LIGO detectors during their sixth science run journal May 2015
Advanced Virgo: a second-generation interferometric gravitational wave detector journal December 2014
Optical and X-ray early follow-up of ANTARES neutrino alerts journal February 2016
Results and prospects of IceCube’s real time alert capabilities journal May 2016
The IceCube Neutrino Observatory: instrumentation and online systems journal March 2017
The positioning system of the ANTARES Neutrino Telescope journal August 2012
Search for Point-Like Sources of Ultra-High Energy Neutrinos at the Pierre Auger Observatory and Improved Limit on the Diffuse flux of tau Neutrinos journal July 2012
Neutrino tomography of gamma ray bursts and massive stellar collapses journal October 2003
Probing the birth of fast rotating magnetars through high-energy neutrinos journal May 2009
Probing the structure of jet-driven core-collapse supernova and long gamma-ray burst progenitors with high-energy neutrinos journal October 2012
Interferometer design of the KAGRA gravitational wave detector journal August 2013
Possible high-energy neutrino and photon signals from gravitational wave bursts due to double neutron star mergers journal August 2013
Atmospheric and astrophysical neutrinos above 1 TeV interacting in IceCube journal January 2015
Parameter estimation for compact binaries with ground-based gravitational-wave observations using the LALInference software library journal February 2015
Improved limit to the diffuse flux of ultrahigh energy neutrinos from the Pierre Auger Observatory journal May 2015
High-energy neutrino follow-up search of gravitational wave event GW150914 with ANTARES and IceCube journal June 2016
High-energy neutrinos from the gravitational wave event GW150914 possibly associated with a short gamma-ray burst journal June 2016
Ultrahigh-energy neutrino follow-up of gravitational wave events GW150914 and GW151226 with the Pierre Auger Observatory journal December 2016
Search for high-energy neutrinos from gravitational wave event GW151226 and candidate LVT151012 with ANTARES and IceCube journal July 2017
First all-flavor neutrino pointlike source search with the ANTARES neutrino telescope journal October 2017
First Observation of PeV-Energy Neutrinos with IceCube journal July 2013
TeV–PeV Neutrinos from Low-Power Gamma-Ray Burst Jets inside Stars journal September 2013
Observation of High-Energy Astrophysical Neutrinos in Three Years of IceCube Data journal September 2014
GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral journal October 2017
High Energy Neutrinos from Cosmological Gamma-Ray Burst Fireballs journal March 1997
TeV Neutrinos from Successful and Choked Gamma-Ray Bursts journal October 2001
Short-duration gamma-ray bursts with extended emission from protomagnetar spin-down journal April 2008
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Illuminating gravitational waves: A concordant picture of photons from a neutron star merger journal October 2017
Swope Supernova Survey 2017a (SSS17a), the optical counterpart to a gravitational wave source journal October 2017
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High-energy Neutrino Emission from Short Gamma-Ray Bursts: Prospects for Coincident Detection with Gravitational Waves journal October 2017
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Neutrino fluence from gamma-ray bursts: off-axis view of structured jets journal October 2019
A multiwavelength analysis of a collection of short-duration GRBs observed between 2012 and 2015 journal February 2019
Using negative-latency gravitational wave alerts to detect prompt radio bursts from binary neutron star mergers with the Murchison Widefield Array journal August 2019
Bayesian multimessenger search method for common sources of gravitational waves and high-energy neutrinos journal October 2019
Observing cosmological binary mergers with next generation neutrino and gravitational wave detectors journal January 2020
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Prospects for observing and localizing gravitational-wave transients with Advanced LIGO, Advanced Virgo and KAGRA text January 2020
Multi-Messenger Physics With the Pierre Auger Observatory text January 2019
Search for Multimessenger Sources of Gravitational Waves and High-energy Neutrinos with Advanced LIGO during Its First Observing Run, ANTARES, and IceCube text January 2019
Ultra-high energy neutrinos searches with the Pierre Auger Observatory journal January 2019
Expected neutrino fluence from short Gamma-Ray Burst 170817A and off-axis angle constraints text January 2018
Monitoring and Multi-Messenger Astronomy with IceCube journal March 2019
ANTARES and KM3NeT: The Latest Results of the Neutrino Telescopes in the Mediterranean journal February 2019
Search for Multimessenger Sources of Gravitational Waves and High-energy Neutrinos with Advanced LIGO during Its First Observing Run, ANTARES, and IceCube journal January 2019
A Search for Cosmic Neutrino and Gamma-Ray Emitting Transients in 7.3 yr of ANTARES and Fermi LAT Data journal November 2019
Search for Neutrinos in Super-Kamiokande Associated with the GW170817 Neutron-star Merger journal April 2018
Upscattered Cocoon Emission in Short Gamma-Ray Bursts as High-energy Gamma-Ray Counterparts to Gravitational Waves journal December 2019

Figures / Tables (2)


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Journal Article · Fri Oct 20 00:00:00 EDT 2017 · Astrophysical Journal Letters · OSTI ID:22654367