Scinovex
article Open AccessTop 1% cited

The Electromagnetic Counterpart of the Binary Neutron Star Merger LIGO/Virgo GW170817. V. Rising X-Ray Emission from an Off-axis Jet

The Astrophysical Journal Letters · 2017 · Vol. 848(2) · pp. L20–L20
R. MarguttiE. BergerW. FongC. GuidorziK. D. AlexanderB. D. MetzgerP. K. BlanchardP. S. CowperthwaiteR. ChornockT. EftekhariM. NichollV. A. VillarP. K. G. WilliamsJ. AnnisD. A. BrownH. ChenZ. DoctorJ. A. FriemanD. E. HolzM. SakoM. Soares-Santos

Abstract

Abstract We report the discovery of rising X-ray emission from the binary neutron star merger event GW170817. This is the first detection of X-ray emission from a gravitational-wave (GW) source. Observations acquired with the Chandra X-ray Observatory ( CXO ) at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mi>t</mml:mi> <mml:mo>≈</mml:mo> <mml:mn>2.3</mml:mn> </mml:math> days post-merger reveal no significant emission, with <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>L</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>x</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>≲</mml:mo> <mml:mn>3.2</mml:mn> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mn>10</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>38</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mspace width="0.25em"/> <mml:mi>erg</mml:mi> <mml:mspace width="0.25em"/> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> (isotropic-equivalent). Continued monitoring revealed the presence of an X-ray source that brightened with time, reaching <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>L</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>x</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>≈</mml:mo> <mml:mn>9</mml:mn> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mn>10</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>38</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mspace width="0.25em"/> <mml:mi>erg</mml:mi> <mml:mspace width="0.25em"/> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mo>≈</mml:mo> <mml:mn>15.1</mml:mn> </mml:math> days post-merger. We interpret these findings in the context of isotropic and collimated relativistic outflows (both on- and off-axis). We find that the broadband X-ray to radio observations are consistent with emission from a relativistic jet with kinetic energy <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>E</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>k</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>∼</mml:mo> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mn>10</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>49</mml:mn> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>50</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mspace width="0.25em"/> <mml:mi>erg</mml:mi> </mml:math> , viewed off-axis with <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>θ</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>obs</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>∼</mml:mo> <mml:mn>20</mml:mn> <mml:mo>°</mml:mo> <mml:mo>–</mml:mo> <mml:mn>40</mml:mn> <mml:mo>°</mml:mo> </mml:math> . Our models favor a circumbinary density <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mi>n</mml:mi> <mml:mo>∼</mml:mo> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mn>10</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>4</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo>–</mml:mo> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mn>10</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mspace width="0.25em"/> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi>cm</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> , depending on the value of the microphysical parameter <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>ϵ</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>B</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mn>10</mml:mn> </mml:mrow>

Gamma-ray bursts and supernovaePulsars and Gravitational Waves ResearchAstrophysical Phenomena and ObservationsNeutron starJet (fluid)Context (archaeology)Collimated lightAstrophysical jetBinary numberEvent (particle physics)Neutron emissionKinetic energy

Funding

  • U.S. Department of Energy
  • Office of Science
  • High Energy Physics
Citations
389
FWCI
39.11
field-weighted impact
References
46
Percentile
100%
vs. same field & year
Citations per year
Citation Network

How this paper connects to the literature. Drag to explore, click any node to open that paper.

The Electromagnetic Counterpart of the Binary Neutron Star Merger LIGO/Virgo GW170817. V. Rising X-Ray Emission from an Off-axis Jet · Scinovex