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This content will become publicly available on October 16, 2018

Title: A gravitational-wave standard siren measurement of the Hubble constant

On 17 August 2017, the Advanced LIGO and Virgo detectors observed the gravitational-wave event GW170817—a strong signal from the merger of a binary neutron-star system. Less than two seconds after the merger, a γ-ray burst (GRB 170817A) was detected within a region of the sky consistent with the LIGO–Virgo-derived location of the gravitational-wave source. This sky region was subsequently observed by optical astronomy facilities, resulting in the identificationof an optical transient signal within about ten arcseconds of the galaxy NGC 4993. This detection of GW170817 in both gravitational waves and electromagnetic waves represents the first ‘multi-messenger’ astronomical observation. Such observations enable GW170817 to be used as a ‘standard siren’ (meaning that the absolute distance to the source can be determined directly from the gravitational-wave measurements) to measure the Hubble constant. This quantity represents the local expansion rate of the Universe, sets the overall scale of the Universe and is of fundamental importance to cosmology. Here we report a measurement of the Hubble constant that combines the distance to the source inferred purely from the gravitational-wave signal with the recession velocity inferred from measurements of the redshift using the electromagnetic data. In contrast to previous measurements, ours does not require themore » use of a cosmic ‘distance ladder’: the gravitational-wave analysis can be used to estimate the luminosity distance out to cosmological scales directly, without the use of intermediate astronomical distance measurements. We determine the Hubble constant to be about 70 kilometres per second per megaparsec. Furthermore, this value is consistent with existing measurements, while being completely independent of them. Additional standard siren measurements from future gravitational-wave sources will enable the Hubble constant to be constrained to high precision.« less
Authors:
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Publication Date:
Report Number(s):
LIGO-P1700296; arXiv:1710.05835; FERMILAB-PUB-17-472-A-AE
Journal ID: ISSN 0028-0836; 105762
Grant/Contract Number:
AC05-00OR22725; AC02-76SF00515; AC02-07CH11359
Type:
Accepted Manuscript
Journal Name:
Nature (London)
Additional Journal Information:
Journal Name: Nature (London); Journal Volume: 551; Journal Issue: 7678; Journal ID: ISSN 0028-0836
Publisher:
Nature Publishing Group
Research Org:
Oak Ridge National Lab. (ORNL), Oak Ridge, TN (United States); SLAC National Accelerator Lab., Menlo Park, CA (United States); Fermi National Accelerator Lab. (FNAL), Batavia, IL (United States); Los Alamos National Lab. (LANL), Los Alamos, NM (United States); Lawrence Berkeley National Lab. (LBNL), Berkeley, CA (United States)
Sponsoring Org:
USDOE Office of Science (SC), Advanced Scientific Computing Research (ASCR) (SC-21); USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP) (SC-25)
Contributing Orgs:
The MASTER Collaboration; LIGO Scientific; Virgo; 1M2H; Dark Energy Camera GW-E; DES; DLT40; Las Cumbres Observatory; VINROUGE; MASTER
Country of Publication:
United States
Language:
English
Subject:
79 ASTRONOMY AND ASTROPHYSICS
OSTI Identifier:
1409246
Alternate Identifier(s):
OSTI ID: 1410542; OSTI ID: 1436724