Observational constraints on the optical and near-infrared emission from the neutron star-black hole binary merger S190814bv - Le Mans Université Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Astronomy and Astrophysics - A&A Année : 2020

Observational constraints on the optical and near-infrared emission from the neutron star-black hole binary merger S190814bv

F. d'Ammando (1) , P. d'Avanzo (2) , V. d'Elia , A. Nicuesa Guelbenzu , P. T. O'Brien , A. Sagués Carracedo , L. Wyrzykowski , K. Ackley , L. Amati (3) , C. Barbieri (3) , F. E. Bauer (4) , S. Benetti , M. G. Bernardini , K. Bhirombhakdi , M. T. Botticella , M. Branchesi , E. Brocato , S. H. Bruun , M. Bulla , S. Campana , E. Cappellaro , A. J. Castro-Tirado (5) , K. C. Chambers , S. Chaty (6, 7) , T. -W. Chen , R. Ciolfi , A. Coleiro (7) , C. M. Copperwheat , S. Covino (8) , R. Cutter , F. D’ammando , P. D’avanzo , G. de Cesare (9) , V. D’elia , M. Della Valle (10) , L. Denneau , M. de Pasquale , V. S. Dhillon (11) , M. J. Dyer , N. Elias-Rosa , P. A. Evans , R. A. J. Eyles-Ferris , A. Fiore (12) , M. Fraser (13) , A. S. Fruchter (14) , J. P. U. Fynbo (15) , L. Galbany (16) , C. Gall , D. K. Galloway (17) , F. I. Getman , G. Ghirlanda (2) , J. H. Gillanders , A. Gomboc (18) , B. P. Gompertz , C. González-Fernández , S. González-Gaitán , A. Grado , G. Greco , M. Gromadzki , P. J. Groot , C. P. Gutiérrez , T. Heikkilä , K. E. Heintz , J. Hjorth (15) , Y. -D. Hu , M. E. Huber (19) , C. Inserra (20) , L. Izzo (21) , J. Japelj (18) , A. Jerkstrand (22) , Z. P. Jin , P. G. Jonker (23) , E. Kankare (24) , D. A. Kann (5) , M. Kennedy , S. Kim , S. Klose , E. C. Kool , R. Kotak (24) , H. Kuncarayakti (25) , G. P. Lamb , G. Leloudas (15) , A. J. Levan , F. Longo , T. B. Lowe , J. D. Lyman , E. Magnier (26) , K. Maguire , E. Maiorano , I. Mandel , M. Mapelli , S. Mattila , O. R. Mcbrien , A. Melandri (2) , M. J. Michałowski (27) , B. Milvang-Jensen (15) , S. Moran , L. Nicastro , M. Nicholl , A. Nicuesa Guelbenzu , L. Nuttal , S. R. Oates , P. O’brien , F. Onori , E. Palazzi , B. Patricelli , A. Perego (28) , M. A. P. Torres (29) , D. A. Perley , E. Pian (30) , G. Pignata , S. Piranomonte (31) , S. Poshyachinda , A. Possenti (32) , M. L. Pumo , J. Quirola-Vásquez , F. Ragosta , G. Ramsay , A. Rau (33) , A. Rest , T. M. Reynolds , S. S. Rosetti , A. Rossi (34) , S. Rosswog , N. B. Sabha , A. Sagués Carracedo , O. S. Salafia (35) , L. Salmon (36) , R. Salvaterra (37) , S. Savaglio (38) , L. Sbordone , P. Schady (33) , P. Schipani (39) , A. S. B. Schultz , T. Schweyer , S. J. Smartt , K. W. Smith (40) , M. Smith (41) , J. Sollerman (22) , S. Srivastav , E. R. Stanway , R. L. C. Starling , D. Steeghs , G. Stratta (42) , C. W. Stubbs , N. R. Tanvir , V. Testa , E. Thrane (43) , J. L. Tonry , M. Turatto (44) , K. Ulaczyk (45) , A. J. van Der Horst (46) , S. D. Vergani (47) , N. A. Walton (48) , D. Watson , K. Wiersema (49) , K. Wiik , Ł. Wyrzykowski , S. Yang (50) , S. -X. Yi , D. R. Young
1 INFN, Sezione di Perugia - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
2 OAB - INAF - Osservatorio Astronomico di Brera
3 LAM - Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
4 Departamento de Astronomía y Astrofísica [Santiago]
5 IAA - Instituto de Astrofísica de Andalucía
6 AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112) - Astrophysique Interprétation Modélisation
7 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
8 Uninsubria - Universitá degli Studi dell’Insubria = University of Insubria [Varese]
9 EPFL - Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
10 IRFU - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
11 University of Sheffield [Sheffield]
12 COBRA Research Institute, Eindhoven University of Technology
13 Aberystwyth University
14 AUTRES
15 DARK - Dark Cosmology Centre
16 Department of Physics [Pittsburgh]
17 USGS - United States Geological Survey [Reston]
18 FMF - Faculty of Mathematics and Physics [Ljubljana]
19 Department of Physics [Denver]
20 LAUM - Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Mans
21 UNIROMA - Università degli Studi di Roma "La Sapienza" = Sapienza University [Rome]
22 Oskar Klein Centre [Stockholm]
23 SRON - SRON Netherlands Institute for Space Research
24 ARC - Astrophysics Research Centre [Belfast]
25 FINCA - Finnish Centre for Astronomy with ESO
26 ILV - Institut Lavoisier de Versailles
27 SUPA - Scottish Universities Physics Alliance, Institute for Astronomy
28 Department of Agricultural and Environmental Sciences – Production, Landscape, Agroenergy
29 UNER - Universidad Nacional de Entre Ríos [Argentine]
30 IASF-MI - Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica - Milano
31 OAR - INAF - Osservatorio Astronomico di Roma
32 OAC - INAF - Osservatorio Astronomico di Cagliari
33 MPE - Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik
34 Bioénergétique fondamentale et appliquée
35 UNIMIB - Università degli Studi di Milano-Bicocca = University of Milano-Bicocca
36 UCD - University College Dublin [Dublin]
37 INAF-IASF Milano
38 Unical - Università della Calabria [Arcavacata di Rende]
39 OAC - INAF - Osservatorio Astronomico di Capodimonte
40 WHOI - Woods Hole Oceanographic Institution
41 NIWA - National Institute of Water and Atmospheric Research [Wellington]
42 CESR - Centre d'étude spatiale des rayonnements
43 UMN - University of Minnesota System
44 OAPD - INAF - Osservatorio Astronomico di Padova
45 Astronomical Observatory [Warsaw]
46 AI PANNEKOEK - Astronomical Institute Anton Pannekoek
47 GEPI - Galaxies, Etoiles, Physique, Instrumentation
48 Institute of Astronomy [Cambridge]
49 Department of Physics and Astronomy [Leicester]
50 UniVersity, Nano Science and Technology Program, Department of Chemistry, The Hong Kong UniVersity of Science and Technology, Clear Water Bay, Kowloon, Hong Kong,
V. d'Elia
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A. Nicuesa Guelbenzu
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P. T. O'Brien
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A. Sagués Carracedo
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L. Wyrzykowski
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K. Ackley
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S. Benetti
M. G. Bernardini
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K. Bhirombhakdi
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M. T. Botticella
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M. Branchesi
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E. Brocato
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S. H. Bruun
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M. Bulla
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S. Campana
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E. Cappellaro
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K. C. Chambers
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C. M. Copperwheat
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R. Cutter
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F. D’ammando
P. D’avanzo
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V. D’elia
L. Denneau
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M. J. Dyer
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P. A. Evans
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J. H. Gillanders
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B. P. Gompertz
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D. Steeghs
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N. R. Tanvir
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V. Testa
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J. L. Tonry
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M. Turatto
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K. Wiik
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Ł. Wyrzykowski
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S. -X. Yi
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D. R. Young
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Résumé

On 2019 August 14, the LIGO and Virgo interferometers detected a high-significance event labelled S190814bv. Preliminary analysis of the GW data suggests that the event was likely due to the merger of a compact binary system formed by a BH and a NS. ElectromagNetic counterparts of GRAvitational wave sources at the VEry Large Telescope (ENGRAVE) collaboration members carried out an intensive multi-epoch, multi-instrument observational campaign to identify the possible optical/near infrared counterpart of the event. In addition, the ATLAS, GOTO, GRAWITA-VST, Pan-STARRS and VINROUGE projects also carried out a search on this event. Our observations allow us to place limits on the presence of any counterpart and discuss the implications for the kilonova (KN) possibly generated by this NS-BH merger, and for the strategy of future searches. Altogether, our observations allow us to exclude a KN with large ejecta mass $M\gtrsim 0.1\,\mathrm{M_\odot}$ to a high ($>90\%$) confidence, and we can exclude much smaller masses in a subsample of our observations. This disfavours the tidal disruption of the neutron star during the merger. Despite the sensitive instruments involved in the campaign, given the distance of S190814bv we could not reach sufficiently deep limits to constrain a KN comparable in luminosity to AT 2017gfo on a large fraction of the localisation probability. This suggests that future (likely common) events at a few hundreds Mpc will be detected only by large facilities with both high sensitivity and large field of view. Galaxy-targeted observations can reach the needed depth over a relevant portion of the localisation probability with a smaller investment of resources, but the number of galaxies to be targeted in order to get a fairly complete coverage is large, even in the case of a localisation as good as that of this event.
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hal-02904245 , version 1 (05-05-2023)

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Citer

F. d'Ammando, P. d'Avanzo, V. d'Elia, A. Nicuesa Guelbenzu, P. T. O'Brien, et al.. Observational constraints on the optical and near-infrared emission from the neutron star-black hole binary merger S190814bv. Astronomy and Astrophysics - A&A, 2020, 643, pp.A113. ⟨10.1051/0004-6361/202037669⟩. ⟨hal-02904245⟩
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