Abstract
On 2017 August 17 the merger of two compact objects with masses consistent with two neutron stars was discovered through gravitational-wave (GW170817), gamma-ray (GRB 170817A), and optical (SSS17a/AT 2017gfo) observations. The optical source was associated with the early-type galaxy NGC 4993 at a distance of just ∼40 Mpc, consistent with the gravitational-wave measurement, and the merger was localized to be at a projected distance of ∼2 kpc away from the galaxy's center. We use this minimal set of facts and the mass posteriors of the two neutron stars to derive the first constraints on the progenitor of GW170817 at the time of the second supernova (SN). We generate simulated progenitor populations and follow the three-dimensional kinematic evolution from binary neutron star (BNS) birth to the merger time, accounting for pre-SN galactic motion, for considerably different input distributions of the progenitor mass, pre-SN semimajor axis, and SN-kick velocity. Though not considerably tight, we find these constraints to be comparable to those for Galactic BNS progenitors. The derived constraints are very strongly influenced by the requirement of keeping the binary bound after the second SN and having the merger occur relatively close to the center of the galaxy. These constraints are insensitive to the galaxy's star formation history, provided the stellar populations are older than 1 Gyr.
| Original language | English |
|---|---|
| Article number | L40 |
| Journal | Astrophysical Journal Letters |
| Volume | 850 |
| Issue number | 2 |
| DOIs | |
| State | Published - Dec 1 2017 |
| Externally published | Yes |
Funding
and the Conselleria d’Educació i Universitat del Govern de les Illes Balears, the Conselleria d’Educació Investigació Cultura i Esport de la Generalitat Valenciana, the National Science Centre of Poland, the Swiss National Science Foundation (SNSF), the Russian Foundation for Basic Research, the Russian Science Foundation, the European Commission, the European Regional Development Funds (ERDF), the Royal Society, the Scottish Funding Council, the Scottish Universities Physics Alliance, the Hungarian Scientific Research Fund (OTKA), the Lyon Institute of Origins (LIO), the National Research, Development and Innovation Office Hungary (NKFI), the National Research Foundation of Korea, Industry Canada and the Province of Ontario through the Ministry of Economic Development and Innovation, the Natural Science and Engineering Research Council Canada, the Canadian Institute for Advanced Research, the Brazilian Ministry of Science, Technology, Innovations, and Communications, the International Center for Theoretical Physics South American Institute for Fundamental Research (ICTP-SAIFR), the Research Grants Council of Hong Kong, the National Natural Science Foundation of China (NSFC), the Leverhulme Trust, The authors gratefully acknowledge the support of the United States National Science Foundation (NSF) for the construction and operation of the LIGO Laboratory and Advanced LIGO as well as the Science and Technology Facilities Council (STFC) of the United Kingdom, the Max-Planck-Society (MPS), and the State of Niedersachsen/ Germany for support of the construction of Advanced LIGO and construction and operation of the GEO600 detector. Additional support for Advanced LIGO was provided by the Australian Research Council. The authors gratefully acknowledge the Italian Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), the French Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) and the Foundation for Fundamental Research on Matter supported by the Netherlands Organisation for Scientific Research, for the construction and operation of the Virgo detector and the creation and support of the EGO consortium. The authors also gratefully acknowledge research support from these agencies as well as by the Council of Scientific and Industrial Research of India, the Department of Science and Technology, India, the Science & Engineering Research Board (SERB), India, the Ministry of Human Resource Development, India, the Spanish Agencia Estatal de Investigación, the Vicepresidència i Conselleria d’Innovació Recerca i Turisme the Research Corporation, the Ministry of Science and Technology (MOST), Taiwan and the Kavli Foundation. The authors gratefully acknowledge the support of the NSF, STFC, MPS, INFN, CNRS, and the State of Niedersachsen/Germany for provision of computational resources.
| Funders | Funder number |
|---|---|
| Not added | ST/I006285/1, ST/N000064/1 |
| Brazilian Ministry of Science, Technology, Innovations, and Communications | |
| Department of Science and Technology | |
| European Regional Development Funds | |
| International Center for Theoretical Physics South American Institute for Fundamental Research | |
| National Research Foundation of Korea, Industry Canada | |
| National Science Centre of Poland | |
| Natural Science and Engineering Research Council Canada | |
| Research Grants Council of Hong Kong | |
| Science & Engineering Research Board | |
| State of Niedersachsen | |
| Vicepresidència i Conselleria d’Innovació Recerca i Turisme | |
| National Science Foundation | 1607709, 1707965, 1104371, 1458952, 1707835, 1708081, 1607520, 1607585, 1455090, 1450006, 1404139, 1125897, 1606654, 1242090, 1607336 |
| National Science Foundation | |
| Directorate for Mathematical and Physical Sciences | |
| Kavli Foundation | |
| Research Corporation for Science Advancement | |
| National Kidney Foundation of Iowa | |
| Canadian Institute for Advanced Research | |
| Centre Eau Terre Environnement, Institut National de la Recherche Scientifique | |
| Ontario Ministry of Economic Development and Innovation | |
| Science and Technology Facilities Council | ST/N00003X/1, ST/J000019/1, ST/P000258/1, ST/H002006/1, ST/L000954/1, ST/M005844/1, PP/F001118/1, ST/J000345/1, PP/F00110X/1, ST/I000887/1, ST/J000302/1, 1653071, ST/N000072/1, ST/N005481/1, ST/I006277/1, ST/L000911/1, ST/N005422/1, ST/N005716/1, PPA/G/S/2002/00652, ST/J000361/1, ST/N005406/1, Gravitational Waves, ST/G504284/1, ST/K000845/1, ST/L003465/1, ST/I006242/1, PP/F001096/1, ST/M006735/1, ST/I006269/1, ST/N000080/1, ST/I001085/1, ST/L000946/1, ST/N000633/1, ST/I001026/1, ST/J00166X/1, ST/N005430/1 |
| Science and Technology Facilities Council | |
| Leverhulme Trust | |
| Royal Society | |
| Scottish Funding Council | |
| Scottish Universities Physics Alliance | |
| European Commission | |
| Australian Research Council | |
| Council of Scientific and Industrial Research, India | |
| Schweizerischer Nationalfonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung | 159922 |
| Schweizerischer Nationalfonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung | |
| National Natural Science Foundation of China | |
| Russian Foundation for Basic Research | |
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| Centre National de la Recherche Scientifique | |
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| Russian Science Foundation | |
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| Istituto Nazionale di Fisica Nucleare | |
| ICTP South American Institute for Fundamental Research | |
| National Research, Development and Innovation Office |
Keywords
- binaries: general
- gravitational waves
- stars: kinematics and dynamics
- stars: neutron
Fingerprint
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In: Astrophysical Journal Letters, Vol. 850, No. 2, L40, 01.12.2017.
Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
TY - JOUR
T1 - On the Progenitor of Binary Neutron Star Merger GW170817
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AU - Mason, K.
AU - Massera, E.
AU - Masserot, A.
AU - Massinger, T. J.
AU - Masso-Reid, M.
AU - Mastrogiovanni, S.
AU - Matas, A.
AU - Matichard, F.
AU - Matone, L.
AU - Mavalvala, N.
AU - Mazumder, N.
AU - McCarthy, R.
AU - McClelland, D. E.
AU - McCormick, S.
AU - McCuller, L.
AU - McGuire, S. C.
AU - McIntyre, G.
AU - McIver, J.
AU - McManus, D. J.
AU - McNeill, L.
AU - McRae, T.
AU - McWilliams, S. T.
AU - Meacher, D.
AU - Meadors, G. D.
AU - Mehmet, M.
AU - Meidam, J.
AU - Mejuto-Villa, E.
AU - Melatos, A.
AU - Mendell, G.
AU - Mercer, R. A.
AU - Merilh, E. L.
AU - Merzougui, M.
AU - Meshkov, S.
AU - Messenger, C.
AU - Messick, C.
AU - Metzdorff, R.
AU - Meyers, P. M.
AU - Miao, H.
AU - Michel, C.
AU - Middleton, H.
AU - Mikhailov, E. E.
AU - Milano, L.
AU - Miller, A. L.
AU - Miller, B. B.
AU - Miller, J.
AU - Millhouse, M.
AU - Milovich-Goff, M. C.
AU - Minazzoli, O.
AU - Minenkov, Y.
AU - Ming, J.
AU - Mishra, C.
AU - Mitra, S.
AU - Mitrofanov, V. P.
AU - Mitselmakher, G.
AU - Mittleman, R.
AU - Moffa, D.
AU - Moggi, A.
AU - Mogushi, K.
AU - Mohan, M.
AU - Mohapatra, S. R.P.
AU - Montani, M.
AU - Moore, C. J.
AU - Moraru, D.
AU - Moreno, G.
AU - Morriss, S. R.
AU - Mours, B.
AU - Mow-Lowry, C. M.
AU - Mueller, G.
AU - Muir, A. W.
AU - Mukherjee, Arunava
AU - Mukherjee, D.
AU - Mukherjee, S.
AU - Mukund, N.
AU - Mullavey, A.
AU - Munch, J.
AU - Muñiz, E. A.
AU - Muratore, M.
AU - Murray, P. G.
AU - Napier, K.
AU - Nardecchia, I.
AU - Naticchioni, L.
AU - Nayak, R. K.
AU - Neilson, J.
AU - Nelemans, G.
AU - Nelson, T. J.N.
AU - Nery, M.
AU - Neunzert, A.
AU - Nevin, L.
AU - Newport, J. M.
AU - Newton, G.
AU - Ng, K. K.Y.
AU - Nguyen, T. T.
AU - Nichols, D.
AU - Nielsen, A. B.
AU - Nissanke, S.
AU - Nitz, A.
AU - Noack, A.
AU - Nocera, F.
AU - Nolting, D.
AU - North, C.
AU - Nuttall, L. K.
AU - Oberling, J.
AU - O'Dea, G. D.
AU - Ogin, G. H.
AU - Oh, J. J.
AU - Oh, S. H.
AU - Ohme, F.
AU - Okada, M. A.
AU - Oliver, M.
AU - Oppermann, P.
AU - Oram, Richard J.
AU - O'Reilly, B.
AU - Ormiston, R.
AU - Ortega, L. F.
AU - O'Shaughnessy, R.
AU - Ossokine, S.
AU - Ottaway, D. J.
AU - Overmier, H.
AU - Owen, B. J.
AU - Pace, A. E.
AU - Page, J.
AU - Page, M. A.
AU - Pai, A.
AU - Pai, S. A.
AU - Palamos, J. R.
AU - Palashov, O.
AU - Palomba, C.
AU - Pal-Singh, A.
AU - Pan, Howard
AU - Pan, Huang Wei
AU - Pang, B.
AU - Pang, P. T.H.
AU - Pankow, C.
AU - Pannarale, F.
AU - Pant, B. C.
AU - Paoletti, F.
AU - Paoli, A.
AU - Papa, M. A.
AU - Parida, A.
AU - Parker, W.
AU - Pascucci, D.
AU - Pasqualetti, A.
AU - Passaquieti, R.
AU - Passuello, D.
AU - Patil, M.
AU - Patricelli, B.
AU - Pearlstone, B. L.
AU - Pedraza, M.
AU - Pedurand, R.
AU - Pekowsky, L.
AU - Pele, A.
AU - Penn, S.
AU - Perez, C. J.
AU - Perreca, A.
AU - Perri, L. M.
AU - Pfeiffer, H. P.
AU - Phelps, M.
AU - Piccinni, O. J.
AU - Pichot, M.
AU - Piergiovanni, F.
AU - Pierro, V.
AU - Pillant, G.
AU - Pinard, L.
AU - Pinto, I. M.
AU - Pirello, M.
AU - Pitkin, M.
AU - Poe, M.
AU - Poggiani, R.
AU - Popolizio, P.
AU - Porter, E. K.
AU - Post, A.
AU - Powell, J.
AU - Prasad, J.
AU - Pratt, J. W.W.
AU - Pratten, G.
AU - Predoi, V.
AU - Prestegard, T.
AU - Prijatelj, M.
AU - Principe, M.
AU - Privitera, S.
AU - Prodi, G. A.
AU - Prokhorov, L. G.
AU - Puncken, O.
AU - Punturo, M.
AU - Puppo, P.
AU - Pürrer, M.
AU - Qi, H.
AU - Quetschke, V.
AU - Quintero, E. A.
AU - Quitzow-James, R.
AU - Rabeling, D. S.
AU - Radkins, H.
AU - Raffai, P.
AU - Raja, S.
AU - Rajan, C.
AU - Rajbhandari, B.
AU - Rakhmanov, M.
AU - Ramirez, K. E.
AU - Ramos-Buades, A.
AU - Rapagnani, P.
AU - Raymond, V.
AU - Razzano, M.
AU - Read, J.
AU - Regimbau, T.
AU - Rei, L.
AU - Reid, S.
AU - Reitze, D. H.
AU - Ren, W.
AU - Reyes, S. D.
AU - Ricci, F.
AU - Ricker, P. M.
AU - Rieger, S.
AU - Riles, K.
AU - Rizzo, M.
AU - Robertson, N. A.
AU - Robie, R.
AU - Robinet, F.
AU - Rocchi, A.
AU - Rolland, L.
AU - Rollins, J. G.
AU - Roma, V. J.
AU - Romano, R.
AU - Romel, C. L.
AU - Romie, J. H.
AU - Rosińska, D.
AU - Ross, M. P.
AU - Rowan, S.
AU - Rüdiger, A.
AU - Ruggi, P.
AU - Rutins, G.
AU - Ryan, K.
AU - Sachdev, S.
AU - Sadecki, T.
AU - Sadeghian, L.
AU - Sakellariadou, M.
AU - Salconi, L.
AU - Saleem, M.
AU - Salemi, F.
AU - Samajdar, A.
AU - Sammut, L.
AU - Sampson, L. M.
AU - Sanchez, E. J.
AU - Sanchez, L. E.
AU - Sanchis-Gual, N.
AU - Sandberg, V.
AU - Sanders, J. R.
AU - Sassolas, B.
AU - Sathyaprakash, B. S.
AU - Sauter, O.
AU - Savage, R. L.
AU - Sawadsky, A.
AU - Schale, P.
AU - Scheel, M.
AU - Scheuer, J.
AU - Schmidt, J.
AU - Schmidt, P.
AU - Schnabel, R.
AU - Schofield, R. M.S.
AU - Schönbeck, A.
AU - Schreiber, E.
AU - Schuette, D.
AU - Schulte, B. W.
AU - Schutz, B. F.
AU - Schwalbe, S. G.
AU - Scott, J.
AU - Scott, S. M.
AU - Seidel, E.
AU - Sellers, D.
AU - Sengupta, A. S.
AU - Sentenac, D.
AU - Sequino, V.
AU - Sergeev, A.
AU - Shaddock, D. A.
AU - Shaffer, T. J.
AU - Shah, A. A.
AU - Shahriar, M. S.
AU - Shaner, M. B.
AU - Shao, L.
AU - Shapiro, B.
AU - Shawhan, P.
AU - Sheperd, A.
AU - Shoemaker, D. H.
AU - Shoemaker, D. M.
AU - Siellez, K.
AU - Siemens, X.
AU - Sieniawska, M.
AU - Sigg, D.
AU - Silva, A. D.
AU - Singer, L. P.
AU - Singh, A.
AU - Singhal, A.
AU - Sintes, A. M.
AU - Slagmolen, B. J.J.
AU - Smith, B.
AU - Smith, J. R.
AU - Smith, R. J.E.
AU - Somala, S.
AU - Son, E. J.
AU - Sonnenberg, J. A.
AU - Sorazu, B.
AU - Sorrentino, F.
AU - Souradeep, T.
AU - Spencer, A. P.
AU - Srivastava, A. K.
AU - Staats, K.
AU - Staley, A.
AU - Steinke, M.
AU - Steinlechner, J.
AU - Steinlechner, S.
AU - Steinmeyer, D.
AU - Stevenson, S. P.
AU - Stone, R.
AU - Stops, D. J.
AU - Strain, K. A.
AU - Stratta, G.
AU - Strigin, S. E.
AU - Strunk, A.
AU - Sturani, R.
AU - Stuver, A. L.
AU - Summerscales, T. Z.
AU - Sun, L.
AU - Sunil, S.
AU - Suresh, J.
AU - Sutton, P. J.
AU - Swinkels, B. L.
AU - Szczepańczyk, M. J.
AU - Tacca, M.
AU - Tait, S. C.
AU - Talbot, C.
AU - Talukder, D.
AU - Tanner, D. B.
AU - Tápai, M.
AU - Taracchini, A.
AU - Tasson, J. D.
AU - Taylor, J. A.
AU - Taylor, R.
AU - Tewari, S. V.
AU - Theeg, T.
AU - Thies, F.
AU - Thomas, E. G.
AU - Thomas, M.
AU - Thomas, P.
AU - Thorne, K. A.
AU - Thrane, E.
AU - Tiwari, S.
AU - Tiwari, V.
AU - Tokmakov, K. V.
AU - Toland, K.
AU - Tonelli, M.
AU - Tornasi, Z.
AU - Torres-Forné, A.
AU - Torrie, C. I.
AU - Töyrä, D.
AU - Travasso, F.
AU - Traylor, G.
AU - Trinastic, J.
AU - Tringali, M. C.
AU - Trozzo, L.
AU - Tsang, K. W.
AU - Tse, M.
AU - Tso, R.
AU - Tsukada, L.
AU - Tsuna, D.
AU - Tuyenbayev, D.
AU - Ueno, K.
AU - Ugolini, D.
AU - Unnikrishnan, C. S.
AU - Urban, A. L.
AU - Usman, S. A.
AU - Vahlbruch, H.
AU - Vajente, G.
AU - Valdes, G.
AU - Van Bakel, N.
AU - Van Beuzekom, M.
AU - Van Den Brand, J. F.J.
AU - Van Den Broeck, C.
AU - Vander-Hyde, D. C.
AU - Van Der Schaaf, L.
AU - Van Heijningen, J. V.
AU - Van Veggel, A. A.
AU - Vardaro, M.
AU - Varma, V.
AU - Vass, S.
AU - Vasúth, M.
AU - Vecchio, A.
AU - Vedovato, G.
AU - Veitch, J.
AU - Veitch, P. J.
AU - Venkateswara, K.
AU - Venugopalan, G.
AU - Verkindt, D.
AU - Vetrano, F.
AU - Viceré, A.
AU - Viets, A. D.
AU - Vinciguerra, S.
AU - Vine, D. J.
AU - Vinet, J. Y.
AU - Vitale, S.
AU - Vo, T.
AU - Vocca, H.
AU - Vorvick, C.
AU - Vyatchanin, S. P.
AU - Wade, A. R.
AU - Wade, L. E.
AU - Wade, M.
AU - Walet, R.
AU - Walker, M.
AU - Wallace, L.
AU - Walsh, S.
AU - Wang, G.
AU - Wang, H.
AU - Wang, J. Z.
AU - Wang, W. H.
AU - Wang, Y. F.
AU - Ward, R. L.
AU - Warner, J.
AU - Was, M.
AU - Watchi, J.
AU - Weaver, B.
AU - Wei, L. W.
AU - Weinert, M.
AU - Weinstein, A. J.
AU - Weiss, R.
AU - Wen, L.
AU - Wessel, E. K.
AU - Weßels, P.
AU - Westerweck, J.
AU - Westphal, T.
AU - Wette, K.
AU - Whelan, J. T.
AU - Whiting, B. F.
AU - Whittle, C.
AU - Wilken, D.
AU - Williams, D.
AU - Williams, R. D.
AU - Williamson, A. R.
AU - Willis, J. L.
AU - Willke, B.
AU - Wimmer, M. H.
AU - Winkler, W.
AU - Wipf, C. C.
AU - Wittel, H.
AU - Woan, G.
AU - Woehler, J.
AU - Wofford, J.
AU - Wong, K. W.K.
AU - Worden, J.
AU - Wright, J. L.
AU - Wu, D. S.
AU - Wysocki, D. M.
AU - Xiao, S.
AU - Yamamoto, H.
AU - Yancey, C. C.
AU - Yang, L.
AU - Yap, M. J.
AU - Yazback, M.
AU - Yu, Hang
AU - Yu, Haocun
AU - Yvert, M.
AU - Zadrożny, A.
AU - Zanolin, M.
AU - Zelenova, T.
AU - Zendri, J. P.
AU - Zevin, M.
AU - Zhang, L.
AU - Zhang, M.
AU - Zhang, T.
AU - Zhang, Y. H.
AU - Zhao, C.
AU - Zhou, M.
AU - Zhou, Z.
AU - Zhu, S. J.
AU - Zhu, X. J.
AU - Zucker, M. E.
AU - Zweizig, J.
N1 - Publisher Copyright: © 2017. The American Astronomical Society.
PY - 2017/12/1
Y1 - 2017/12/1
N2 - On 2017 August 17 the merger of two compact objects with masses consistent with two neutron stars was discovered through gravitational-wave (GW170817), gamma-ray (GRB 170817A), and optical (SSS17a/AT 2017gfo) observations. The optical source was associated with the early-type galaxy NGC 4993 at a distance of just ∼40 Mpc, consistent with the gravitational-wave measurement, and the merger was localized to be at a projected distance of ∼2 kpc away from the galaxy's center. We use this minimal set of facts and the mass posteriors of the two neutron stars to derive the first constraints on the progenitor of GW170817 at the time of the second supernova (SN). We generate simulated progenitor populations and follow the three-dimensional kinematic evolution from binary neutron star (BNS) birth to the merger time, accounting for pre-SN galactic motion, for considerably different input distributions of the progenitor mass, pre-SN semimajor axis, and SN-kick velocity. Though not considerably tight, we find these constraints to be comparable to those for Galactic BNS progenitors. The derived constraints are very strongly influenced by the requirement of keeping the binary bound after the second SN and having the merger occur relatively close to the center of the galaxy. These constraints are insensitive to the galaxy's star formation history, provided the stellar populations are older than 1 Gyr.
AB - On 2017 August 17 the merger of two compact objects with masses consistent with two neutron stars was discovered through gravitational-wave (GW170817), gamma-ray (GRB 170817A), and optical (SSS17a/AT 2017gfo) observations. The optical source was associated with the early-type galaxy NGC 4993 at a distance of just ∼40 Mpc, consistent with the gravitational-wave measurement, and the merger was localized to be at a projected distance of ∼2 kpc away from the galaxy's center. We use this minimal set of facts and the mass posteriors of the two neutron stars to derive the first constraints on the progenitor of GW170817 at the time of the second supernova (SN). We generate simulated progenitor populations and follow the three-dimensional kinematic evolution from binary neutron star (BNS) birth to the merger time, accounting for pre-SN galactic motion, for considerably different input distributions of the progenitor mass, pre-SN semimajor axis, and SN-kick velocity. Though not considerably tight, we find these constraints to be comparable to those for Galactic BNS progenitors. The derived constraints are very strongly influenced by the requirement of keeping the binary bound after the second SN and having the merger occur relatively close to the center of the galaxy. These constraints are insensitive to the galaxy's star formation history, provided the stellar populations are older than 1 Gyr.
KW - binaries: general
KW - gravitational waves
KW - stars: kinematics and dynamics
KW - stars: neutron
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85037707770&partnerID=8YFLogxK
U2 - 10.3847/2041-8213/aa93fc
DO - 10.3847/2041-8213/aa93fc
M3 - Article
AN - SCOPUS:85037707770
SN - 2041-8205
VL - 850
JO - Astrophysical Journal Letters
JF - Astrophysical Journal Letters
IS - 2
M1 - L40
ER -