Abstract We present the Dark Energy Camera (DECam) discovery of the optical counterpart of the first binary neutron star merger detected through gravitational-wave emission, GW170817. Our observations commenced 10.5 hr post-merger, as soon as the localization region became accessible from Chile. We imaged 70 deg 2 in the i and z bands, covering 93% of the initial integrated localization probability, to a depth necessary to identify likely optical counterparts (e.g., a kilonova). At 11.4 hr post-merger we detected a bright optical transient located  from the nucleus of NGC 4993 at redshift z = 0.0098, consistent (for  km s −1 Mpc −1 ) with the distance of 40 ± 8 Mpc reported by the LIGO Scientific Collaboration and the Virgo Collaboration (LVC). At detection the transient had magnitudes of  and  , and thus an absolute magnitude of  , in the luminosity range expected for a kilonova. We identified 1500 potential transient candidates. Applying simple selection criteria aimed at rejecting background events such as supernovae, we find the transient associated with NGC 4993 as the only remaining plausible counterpart, and reject chance coincidence at the 99.5% confidence level. We therefore conclude that the optical counterpart we have identified near NGC 4993 is associated with GW170817. This discovery ushers in the era of multi-messenger astronomy with gravitational waves and demonstrates the power of DECam to identify the optical counterparts of gravitational-wave sources.

We present detailed observations of the bright short-hard gamma-ray burst GRB 090510 made with the Gamma-ray Burst Monitor (GBM) and Large Area Telescope (LAT) on board the Fermi observatory. GRB 090510 is the first burst detected by the LAT that shows strong evidence for a deviation from a Band spectral fitting function during the prompt emission phase. The time-integrated spectrum is fit by the sum of a Band function with $\Epeak = 3.9\pm 0.3$\,MeV, which is the highest yet measured, and a hard power-law component with photon index $-1.62\pm 0.03$ that dominates the emission below $\approx$\,20\,keV and above $\approx$\,100\,MeV. The onset of the high-energy spectral component appears to be delayed by $\sim$\,0.1\,s with respect to the onset of a component well fit with a single Band function. A faint GBM pulse and a LAT photon are detected 0.5\,s before the main pulse. During the prompt phase, the LAT detected a photon with energy $30.5^{+5.8}_{-2.6}$ GeV, the highest ever measured from a short GRB. Observation of this photon sets a minimum bulk outflow Lorentz factor, $\Gamma\ga$\,1200, using simple $\gamma\gamma$ opacity arguments for this GRB at redshift $z = 0.903$ and a variability time scale on the order of tens of ms for the $\approx$\,100\,keV--few MeV flux. Stricter high confidence estimates imply $\Gamma \ga 1000$ and still require that the outflows powering short GRBs are at least as highly relativistic as those of long duration GRBs. Implications of the temporal behavior and power-law shape of the additional component on synchrotron/synchrotron self-Compton (SSC), external-shock synchrotron, and hadronic models are considered.

Weakly interacting massive particles (WIMPs) are a theoretical class of particles that are excellent dark matter candidates. WIMP annihilation or decay may produce essentially monochromatic γ rays detectable by the Fermi Large Area Telescope (LAT) against the astrophysical γ-ray emission of the Galaxy. We have searched for spectral lines in the energy range 5–300 GeV using 3.7 years of data, reprocessed with updated instrument calibrations and an improved energy dispersion model compared to the previous Fermi-LAT Collaboration line searches. We searched in five regions selected to optimize sensitivity to different theoretically motivated dark matter density distributions. We did not find any globally significant lines in our a priori search regions and present 95% confidence limits for annihilation cross sections of self-conjugate WIMPs and decay lifetimes. Our most significant fit occurred at 133 GeV in our smallest search region and had a local significance of 3.3 standard deviations, which translates to a global significance of 1.5 standard deviations. We discuss potential systematic effects in this search, and examine the feature at 133 GeV in detail. We find that the use both of reprocessed data and of additional information in the energy dispersion model contributes to the reduction in significance of the linelike feature near 130 GeV relative to significances reported in other works. We also find that the feature is narrower than the LAT energy resolution at the level of 2 to 3 standard deviations, which somewhat disfavors the interpretation of the 133 GeV feature as a real WIMP signal.18 MoreReceived 23 May 2013DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevD.88.082002© 2013 American Physical Society