A gravitational-wave measurement of the Hubble constant following the second observing run of Advanced LIGO and Virgo

Abbott, B. P., Abbott, R., Abbott, T. D., Abraham, S., Acernese, F., Ackley, K., Adams, C., Adhikari, R. X., Adya, V. B., Affeldt, C., Agathos, M., Agatsuma, K., Aggarwal, N., Aguiar, O. D., Aiello, L., Ain, A., Ajith, P., Allen, G., Allocca, A., Aloy, M. A., Altin, P. A., Amato, A., Anand, S., Ananyeva, A., Anderson, S. B., Anderson, W. G., Angelova, S. V., Antier, S., Appert, S., Arai, K., Araya, M. C., Areeda, J. S., Arène, M., Arnaud, N., Aronson, S. M., Arun, K. G., Ascenzi, S., Ashton, G., Aston, S. M., Astone, P., Aubin, F., Aufmuth, P., AultONeal, K., Austin, C., Avendano, V., Avila-Alvarez, A., Babak, S., Bacon, P., Badaracco, F., Bader, M. K. M., Bae, S., Baird, J., Baker, P. T., Baldaccini, F., Ballardin, G., Ballmer, S. W., Bals, A., Banagiri, S., Barayoga, J. C., Barbieri, C., Barclay, S. E., Barish, B. C., Barker, D., Barkett, K., Barnum, S., Barone, F., Barr, B., Barsotti, L., Barsuglia, M., Barta, D., Bartlett, J., Bartos, I., Bassiri, R., Basti, A., Bawaj, M., Bayley, J. C., Bazzan, M., Bécsy, B., Bejger, M., Belahcene, I., Bell, A. S., Beniwal, D., Benjamin, M. G., Berger, B. K., Bergmann, G., Bernuzzi, S., Berry, C. P. L., Bersanetti, D., Bertolini, A., Betzwieser, J., Bhandare, R., Bidler, J., Biggs, E., Bilenko, I. A., Bilgili, S. A., Billingsley, G., Birney, R., Birnholtz, O., Biscans, S., Bischi, M., Biscoveanu, S., Bisht, A., Bitossi, M., Bizouard, M. A., Blackburn, J. K., Blackman, J., Blair, C. D., Blair, D. G., Blair, R. M., Bloemen, S., Bobba, F., Bode, N., Boer, M., Boetzel, Y., Bogaert, G., Bondu, F., Bonnand, R., Booker, P., Boom, B. A., Bork, R., Boschi, V., Bose, S., Bossilkov, V., Bosveld, J., Bouffanais, Y., Bozzi, A., Bradaschia, C., Brady, P. R., Bramley, A., Branchesi, M., Brau, J. E., Breschi, M., Briant, T., Briggs, J. H., Brighenti, F., Brillet, A., Brinkmann, M., Brockill, P., Brooks, A. F., Brooks, J., Brown, D. D., Brunett, S., Buikema, A., Bulik, T., Bulten, H. J., Buonanno, A., Buskulic, D., Buy, C., Byer, R. L., Cabero, M., Cadonati, L., Cagnoli, G., Cahillane, C., Bustillo, J. Calderón, Callister, T. A., Calloni, E., Camp, J. B., Campbell, W. A., Canepa, M., Cannon, K. C., Cao, H., Cao, J., Carapella, G., Carbognani, F., Caride, S., Carney, M. F., Carullo, G., Diaz, J. Casanueva, Casentini, C., Caudill, S., Cavaglià, M., Cavalier, F., Cavalieri, R., Cella, G., Cerdá-Durán, P., Cesarini, E., Chaibi, O., Chakravarti, K., Chamberlin, S. J., Chan, M., Chao, S., Charlton, P., Chase, E. A., Chassande-Mottin, E., Chatterjee, D., Chaturvedi, M., Cheeseboro, B. D., Chen, H. Y., Chen, X., Chen, Y., Cheng, H.-P., Cheong, C. K., Chia, H. Y., Chiadini, F., Chincarini, A., Chiummo, A., Cho, G., Cho, H. S., Cho, M., Christensen, N., Chu, Q., Chua, S., Chung, K. W., Chung, S., Ciani, G., Cieślar, M., Ciobanu, A. A., Ciolfi, R., Cipriano, F., Cirone, A., Clara, F., Clark, J. A., Clearwater, P., Cleva, F., Coccia, E., Cohadon, P.-F., Cohen, D., Colleoni, M., Collette, C. G., Collins, C., Colpi, M., Cominsky, L. R., Constancio, M., Conti, L., Cooper, S. J., Corban, P., Corbitt, T. R., Cordero-Carrión, I., Corezzi, S., Corley, K. R., Cornish, N., Corre, D., Corsi, A., Cortese, S., Costa, C. A., Cotesta, R., Coughlin, M. W., Coughlin, S. B., Coulon, J.-P., Countryman, S. T., Couvares, P., Covas, P. B., Cowan, E. E., Coward, D. M., Cowart, M. J., Coyne, D. C., Coyne, R., Creighton, J. D. E., Creighton, T. D., Cripe, J., Croquette, M., Crowder, S. G., Cullen, T. J., Cumming, A., Cunningham, L., Cuoco, E., Dal Canton, T., Dálya, G., D'Angelo, B., Danilishin, S. L., D'Antonio, S., Danzmann, K., Dasgupta, A., Da Silva Costa, C. F., Datrier, L. E. H., Dattilo, V., Dave, I., Davier, M., Davis, D., Daw, E. J., DeBra, D., Deenadayalan, M., Degallaix, J., De Laurentis, M., Deléglise, S., Pozzo, W. Del, DeMarchi, L. M., Demos, N., Dent, T., De Pietri, R., De Rosa, R., De Rossi, C., DeSalvo, R., de Varona, O., Dhurandhar, S., Díaz, M. C., Dietrich, T., Di Fiore, L., DiFronzo, C., Di Giorgio, C., Di Giovanni, F., Di Giovanni, M., Di Girolamo, T., Di Lieto, A., Ding, B., Di Pace, S., Di Palma, I., Di Renzo, F., Divakarla, A. K., Dmitriev, A., Doctor, Z., Donovan, F., Dooley, K. L. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1636-0233, Doravari, S., Dorrington, I., Downes, T. P., Drago, M., Driggers, J. C., Du, Z., Ducoin, J.-G., Dupej, P., Durante, O., Dwyer, S. E., Easter, P. J., Eddolls, G., Edo, T. B., Effler, A., Ehrens, P., Eichholz, J., Eikenberry, S. S., Eisenmann, M., Eisenstein, R. A., Errico, L., Essick, R. C., Estelles, H., Estevez, D., Etienne, Z. B., Etzel, T., Evans, M., Evans, T. M., Fafone, V., Fairhurst, S. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8480-1961, Fan, X., Farinon, S., Farr, B., Farr, W. M., Fauchon-Jones, E. J., Favata, M., Fays, M., Fazio, M., Fee, C., Feicht, J., Fejer, M. M., Feng, F., Fernandez-Galiana, A., Ferrante, I., Ferreira, E. C., Ferreira, T. A., Fidecaro, F., Fiori, I., Fiorucci, D., Fishbach, M., Fisher, R. P., Fishner, J. M., Fittipaldi, R., Fitz-Axen, M., Fiumara, V., Flaminio, R., Fletcher, M., Floden, E., Flynn, E., Fong, H., Font, J. A., Forsyth, P. W. F., Fournier, J.-D., Vivanco, Francisco Hernandez, Frasca, S., Frasconi, F., Frei, Z., Freise, A., Frey, R., Frey, V., Fritschel, P., Frolov, V. V., Fronzè, G., Fulda, P., Fyffe, M., Gabbard, H. A., Gadre, B. U., Gaebel, S. M., Gair, J. R., Gammaitoni, L., Gaonkar, S. G., García-Quirós, C., Garufi, F., Gateley, B., Gaudio, S., Gaur, G., Gayathri, V., Gemme, G., Genin, E., Gennai, A., George, D., George, J., Gergely, L., Ghonge, S., Ghosh, Abhirup, Ghosh, Archisman, Ghosh, S., Giacomazzo, B., Giaime, J. A., Giardina, K. D., Gibson, D. R., Gill, K., Glover, L., Gniesmer, J., Godwin, P., Goetz, E., Goetz, R., Goncharov, B., González, G., Gonzalez Castro, J. M., Gopakumar, A., Gossan, S. E., Gosselin, M., Gouaty, R., Grace, B., Grado, A., Granata, M., Grant, A., Gras, S., Grassia, P., Gray, C., Gray, R., Greco, G., Green, A. C., Green, R., Gretarsson, E. M., Grimaldi, A., Grimm, S. J., Groot, P., Grote, H. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0797-3943, Grunewald, S., Gruning, P., Guidi, G. M., Gulati, H. K., Guo, Y., Gupta, A., Gupta, Anchal, Gupta, P., Gustafson, E. K., Gustafson, R., Haegel, L., Halim, O., Hall, B. R., Hall, E. D., Hamilton, E. Z., Hammond, G., Haney, M., Hanke, M. M., Hanks, J., Hanna, C., Hannam, M. D. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5571-325X, Hannuksela, O. A., Hansen, T. J., Hanson, J., Harder, T., Hardwick, T., Haris, K., Harms, J., Harry, G. M., Harry, I. W., Hasskew, R. K., Haster, C. J., Haughian, K., Hayes, F. J., Healy, J., Heidmann, A., Heintze, M. C., Heitmann, H., Hellman, F., Hello, P., Hemming, G., Hendry, M., Heng, I. S., Hennig, J., Heurs, M., Hild, S., Hinderer, T., Hochheim, S., Hofman, D., Holgado, A. M., Holland, N. A., Holt, K., Holz, D. E., Hopkins, P. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1535-3848, Horst, C., Hough, J., Howell, E. J., Hoy, C. G., Huang, Y., Hübner, M. T., Huerta, E. A., Huet, D., Hughey, B., Hui, V., Husa, S., Huttner, S. H., Huynh-Dinh, T., Idzkowski, B., Iess, A., Inchauspe, H., Ingram, C., Inta, R., Intini, G., Irwin, B., Isa, H. N., Isac, J.-M., Isi, M., Iyer, B. R., Jacqmin, T., Jadhav, S. J., Jani, K., Janthalur, N. N., Jaranowski, P., Jariwala, D., Jenkins, A. C., Jiang, J., Johnson, D. S., Jones, A. W., Jones, D. I., Jones, J. D., Jones, R., Jonker, R. J. G., Ju, L., Junker, J., Kalaghatgi, C. V. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4688-867X, Kalogera, V., Kamai, B., Kandhasamy, S., Kang, G., Kanner, J. B., Kapadia, S. J., Karathanasis, C., Karki, S., Kashyap, R., Kasprzack, M., Katsanevas, S., Katsavounidis, E., Katzman, W., Kaufer, S., Kawabe, K., Keerthana, N. V., Kéfélian, F., Keitel, D., Kennedy, R., Key, J. S., Khalili, F. Y., Khan, I., Khan, S., Khazanov, E. A., Khetan, N., Khursheed, M., Kijbunchoo, N., Kim, Chunglee, Kim, J. C., Kim, K., Kim, W., Kim, W. S., Kim, Y.-M., Kimball, C., King, P. J., Kinley-Hanlon, M., Kirchhoff, R., Kissel, J. S., Kleybolte, L., Klika, J. H., Klimenko, S., Knowles, T. D., Koch, P., Koehlenbeck, S. M., Koekoek, G., Koley, S., Kondrashov, V., Kontos, A., Koper, N., Korobko, M., Korth, W. Z., Kovalam, M., Kozak, D. B., Krämer, C., Kringel, V., Krishnendu, N., Królak, A., Krupinski, N., Kuehn, G., Kumar, A., Kumar, P., Kumar, Rahul, Kumar, Rakesh, Kuo, L., Kutynia, A., Kwang, S., Lackey, B. D., Laghi, D., Lai, K. H., Lam, T. L., Landry, M., Lane, B. B., Lang, R. N., Lange, J., Lantz, B., Lanza, R. K., Lartaux-Vollard, A., Lasky, P. D., Laxen, M., Lazzarini, A., Lazzaro, C., Leaci, P., Leavey, S., Lecoeuche, Y. K., Lee, C. H., Lee, H. K., Lee, H. M., Lee, H. W., Lee, J., Lee, K., Lehmann, J., Lenon, A. K., Leroy, N., Letendre, N., Levin, Y., Li, A., Li, J., Li, K. J. L., Li, T. G. F., Li, X., Lin, F., Linde, F., Linker, S. D., Littenberg, T. B., Liu, J., Liu, X., Llorens-Monteagudo, M., Lo, R. K. L., London, L. T., Longo, A., Lorenzini, M., Loriette, V., Lormand, M., Losurdo, G., Lough, J. D., Lousto, C. O., Lovelace, G., Lower, M. E., Lück, H., Lumaca, D., Lundgren, A. P., Lynch, R., Ma, Y., Macas, R., Macfoy, S., MacInnis, M., Macleod, D. M. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1395-8694, Macquet, A., Hernandez, I. Magaña, Magaña-Sandoval, F., Magee, R. M., Majorana, E., Maksimovic, I., Malik, A., Man, N., Mandic, V., Mangano, V., Mansell, G. L., Manske, M., Mantovani, M., Mapelli, M., Marchesoni, F., Marion, F., Márka, S., Márka, Z., Markakis, C., Markosyan, A. S., Markowitz, A., Maros, E., Marquina, A., Marsat, S., Martelli, F., Martin, I. W., Martin, R. M., Martinez, V., Martynov, D. V., Masalehdan, H., Mason, K., Massera, E., Masserot, A., Massinger, T. J., Masso-Reid, M., Mastrogiovanni, S., Matas, A., Matichard, F., Matone, L., Mavalvala, N., McCann, J. J., McCarthy, R., McClelland, D. E., McCormick, S., McCuller, L., McGuire, S. C., McIsaac, C., McIver, J., McManus, D. J., McRae, T., McWilliams, S. T., Meacher, D., Meadors, G. D., Mehmet, M., Mehta, A. K., Meidam, J., Villa, E. Mejuto, Melatos, A., Mendell, G., Mercer, R. A., Mereni, L., Merfeld, K., Merilh, E. L., Merzougui, M., Meshkov, S., Messenger, C., Messick, C., Messina, F., Metzdorff, R., Meyers, P. M., Meylahn, F., Miani, A., Miao, H., Michel, C., Middleton, H., Milano, L., Miller, A. L., Millhouse, M., Mills, J. C. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0808-7804, Milovich-Goff, M. C., Minazzoli, O., Minenkov, Y., Mishkin, A., Mishra, C., Mistry, T., Mitra, S., Mitrofanov, V. 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E., Pagano, G., Page, M. A., Pagliaroli, G., Pai, A., Pai, S. A., Palamos, J. R., Palashov, O., Palomba, C., Pan, H., Panda, P. K., Pang, P. T. H., Pankow, C., Pannarale, F., Pant, B. C., Paoletti, F., Paoli, A., Parida, A., Parker, W., Pascucci, D., Pasqualetti, A., Passaquieti, R., Passuello, D., Patil, M., Patricelli, B., Payne, E., Pearlstone, B. L., Pechsiri, T. C., Pedersen, A. J., Pedraza, M., Pedurand, R., Pele, A., Penn, S., Perego, A., Perez, C. J., Périgois, C., Perreca, A., Petermann, J., Pfeiffer, H. P., Phelps, M., Phukon, K. S., Piccinni, O. J., Pichot, M., Piergiovanni, F., Pierro, V., Pillant, G., Pinard, L., Pinto, I. M., Pirello, M., Pitkin, M., Plastino, W., Poggiani, R., Pong, D. Y. T., Ponrathnam, S., Popolizio, P., Porter, E. K., Powell, J., Prajapati, A. K., Prasad, J., Prasai, K., Prasanna, R., Pratten, G., Prestegard, T., Principe, M., Prodi, G. A., Prokhorov, L., Punturo, M., Puppo, P., Pürrer, M., Qi, H., Quetschke, V., Quinonez, P. J., Raab, F. J., Raaijmakers, G., Radkins, H., Radulesco, N., Raffai, P., Raja, S., Rajan, C., Rajbhandari, B., Rakhmanov, M., Ramirez, K. E., Ramos-Buades, A., Rana, Javed, Rao, K., Rapagnani, P., Raymond, V. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0066-0095, Razzano, M., Read, J., Regimbau, T., Rei, L., Reid, S., Reitze, D. H., Rettegno, P., Ricci, F., Richardson, C. J., Richardson, J. W., Ricker, P. M., Riemenschneider, G., Riles, K., Rizzo, M., Robertson, N. A., Robinet, F., Rocchi, A., Rolland, L., Rollins, J. G., Roma, V. J., Romanelli, M., Romano, J., Romano, R., Romel, C. L., Romie, J. H., Rose, C. A., Rose, D., Rose, K., Rosi?ska, D., Rosofsky, S. G., Ross, M. P., Rowan, S., Rüdiger, A., Ruggi, P., Rutins, G., Ryan, K., Sachdev, S., Sadecki, T., Sakellariadou, M., Salafia, O. S., Salconi, L., Saleem, M., Samajdar, A., Sammut, L., Sanchez, E. J., Sanchez, L. E., Sanchis-Gual, N., Sanders, J. R., Santiago, K. A., Santos, E., Sarin, N., Sassolas, B., Sathyaprakash, B. S. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3845-7586, Sauter, O., Savage, R. L., Schale, P., Scheel, M., Scheuer, J., Schmidt, P., Schnabel, R., Schofield, R. M. S., Schönbeck, A., Schreiber, E., Schulte, B. W., Schutz, B. F. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9487-6983, Scott, J., Scott, S. M., Seidel, E., Sellers, D., Sengupta, A. S., Sennett, N., Sentenac, D., Sequino, V., Sergeev, A., Setyawati, Y., Shaddock, D. A., Shaffer, T., Shahriar, M. S., Shaner, M. B., Sharma, A., Sharma, P., Shawhan, P., Shen, H., Shink, R., Shoemaker, D. H., Shoemaker, D. M., Shukla, K., ShyamSundar, S., Siellez, K., Sieniawska, M., Sigg, D., Singer, L. P., Singh, D., Singh, N., Singhal, A., Sintes, A. M., Sitmukhambetov, S., Skliris, V., Slagmolen, B. J. J., Slaven-Blair, T. J., Smith, J. R., Smith, R. J. E., Somala, S., Son, E. J., Soni, S., Sorazu, B., Sorrentino, F., Souradeep, T., Sowell, E., Spencer, A. P., Spera, M., Srivastava, A. K., Srivastava, V., Staats, K., Stachie, C., Standke, M., Steer, D. A., Steinke, M., Steinlechner, J., Steinlechner, S., Steinmeyer, D., Stevenson, S. P., Stocks, D., Stone, R., Stops, D. J., Strain, K. A., Stratta, G., Strigin, S. E., Strunk, A., Sturani, R., Stuver, A. L., Sudhir, V., Summerscales, T. Z., Sun, L., Sunil, S., Sur, A., Suresh, J., Sutton, P. J. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1614-3922, Swinkels, B. L., Szczepa?czyk, M. J., Tacca, M., Tait, S. C., Talbot, C., Tanner, D. B., Tao, D., Tápai, M., Tapia, A., Tasson, J. D., Taylor, R., Tenorio, R., Terkowski, L., Thomas, M., Thomas, P., Thondapu, S. R., Thorne, K. A., Thrane, E., Tiwari, Shubhanshu, Tiwari, Srishti, Tiwari, V., Toland, K., Tonelli, M., Tornasi, Z., Torres-Forné, A., Torrie, C. I., Töyrä, D., Travasso, F., Traylor, G., Tringali, M. C., Tripathee, A., Trovato, A., Trozzo, L., Tsang, K. W., Tse, M., Tso, R., Tsukada, L., Tsuna, D., Tsutsui, T., Tuyenbayev, D., Ueno, K., Ugolini, D., Unnikrishnan, C. S., Urban, A. L., Usman, S. 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L., Willke, B., Winkler, W., Wipf, C. C., Wittel, H., Woan, G., Woehler, J., Wofford, J. K., Wright, J. L., Wu, D. S., Wysocki, D. M., Xiao, S., Xu, R., Yamamoto, H., Yancey, C. C., Yang, L., Yang, Y., Yang, Z., Yap, M. J., Yazback, M., Yeeles, D. W., Yu, Hang, Yu, Haocun, Yuen, S. H. R., Zadro?ny, A. K., Zadro?ny, A., Zanolin, M., Zelenova, T., Zendri, J.-P., Zevin, M., Zhang, J., Zhang, L., Zhang, T., Zhao, C., Zhao, G., Zhou, M., Zhou, Z., Zhu, X. J., Zimmerman, A. B., Zucker, M. E. and Zweizig, J. 2021. A gravitational-wave measurement of the Hubble constant following the second observing run of Advanced LIGO and Virgo. Astrophysical Journal 909 (2) , 218. 10.3847/1538-4357/abdcb7

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Abstract

This paper presents the gravitational-wave measurement of the Hubble constant (H0) using the detections from the first and second observing runs of the Advanced LIGO and Virgo detector network. The presence of the transient electromagnetic counterpart of the binary neutron star GW170817 led to the first standard-siren measurement of H0. Here we additionally use binary black hole detections in conjunction with galaxy catalogs and report a joint measurement. Our updated measurement is H0 = ${69}_{-8}^{+16}$ km s−1 Mpc−1 (68.3% of the highest density posterior interval with a flat-in-log prior) which is an improvement by a factor of 1.04 (about 4%) over the GW170817-only value of ${69}_{-8}^{+17}$ km s−1 Mpc−1. A significant additional contribution currently comes from GW170814, a loud and well-localized detection from a part of the sky thoroughly covered by the Dark Energy Survey. With numerous detections anticipated over the upcoming years, an exhaustive understanding of other systematic effects are also going to become increasingly important. These results establish the path to cosmology using gravitational-wave observations with and without transient electromagnetic counterparts.

Item Type:	Article
Date Type:	Publication
Status:	Published
Schools:	Advanced Research Computing @ Cardiff (ARCCA) Physics and Astronomy
Additional Information:	This article has an Erratum: Erratum: "A Gravitational-wave Measurement of the Hubble Constant Following the Second Observing Run of Advanced LIGO and Virgo" B. P. Abbott et al 2021 ApJ 923 279.
Publisher:	American Astronomical Society
ISSN:	0004-637X
Related URLs:	https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac4267
Date of First Compliant Deposit:	14 April 2021
Date of Acceptance:	11 December 2020
Last Modified:	12 Jul 2024 14:42
URI:	https://orca.cardiff.ac.uk/id/eprint/140476

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