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Office of Scientific and Technical Information

Title: First Measurement of the Hubble Constant from a Dark Standard Siren using the Dark Energy Survey Galaxies and the LIGO/Virgo Binary–Black-hole Merger GW170814

Journal Article · · The Astrophysical Journal. Letters (Online)
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We present a multi-messenger measurement of the Hubble constant H0 using the binary-black-hole merger GW170814 as a standard siren, combined with a photometric redshift catalog from the Dark Energy Survey (DES). The luminosity distance is obtained from the gravitational wave signal detected by the LIGO/Virgo Collaboration (LVC) on 2017 August 14, and the redshift information is provided by the DES Year 3 data. Black-hole mergers such as GW170814 are expected to lack bright electromagnetic emission to uniquely identify their host galaxies and build an object-by-object Hubble diagram. However, they are suitable for a statistical measurement, provided that a galaxy catalog of adequate depth and redshift completion is available. Here we present the first Hubble parameter measurement using a black-hole merger. Our analysis results in $$H_0 = 75.2^{+39.5}_{-32.4}~{\rm km~s^{-1}~Mpc^{-1}}$$, which is consistent with both SN Ia and CMB measurements of the Hubble constant. The quoted 68% credible region comprises 60% of the uniform prior range [20,140] $${\rm km~s^{-1}~Mpc^{-1}}$$. This result shows that even a single dark siren can provide a constraint on the Hubble constant, albeit a weak one. Future combinations of many sirens will lead to improved constraints. Here, a multifold increase in the LVC event detection rate is expected in the coming years, and this bodes well since future combinations of many additional sirens will lead to improved constraints.

Research Organization:
Oak Ridge National Lab. (ORNL), Oak Ridge, TN (United States); Fermi National Accelerator Lab. (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Berkeley National Lab. (LBNL), Berkeley, CA (United States); SLAC National Accelerator Lab., Menlo Park, CA (United States); The Ohio State Univ., Columbus, OH (United States); Univ. of Michigan, Ann Arbor, MI (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP); USDOE Office of Science (SC), Advanced Scientific Computing Research (ASCR)
Contributing Organization:
DES; LIGO Scientific; Virgo; The DES Collaboration; The LIGO Scientific Collaboration and the Virgo Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359; SC0019193; AC02-76SF00515; AC05-00OR22725; AC02-05CH11231; SC0011726
OSTI ID:
1497094
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1526915; OSTI ID: 1531221; OSTI ID: 1550893; OSTI ID: 1602473; OSTI ID: 1725819
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-18-629-AE; arXiv:1901.01540; oai:inspirehep.net:1712453
Journal Information:
The Astrophysical Journal. Letters (Online), Vol. 876, Issue 1; ISSN 2041-8213
Publisher:
Institute of Physics (IOP)Copyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 103 works
Citation information provided by
Web of Science