基于并合-铃鸣引力波观测对 Kerr-Newman 黑洞的约束

我们构建了一个模板，用于对存在残余 $U(1)$ 荷的双黑洞并合后阶段进行建模。我们包含了双黑洞并合过程中通常占主导地位的拟正规模式，$(\ell,m,n) = \{(2,2,0), (2,2,1)\}$，并给出了 Kerr-Newman 黑洞拟正规模式频率关于其自旋和荷的解析拟合，此处还包含了 $(3,3,0)$ 模式。除了天体物理电荷外，我们的模板还能适用于标准模型的扩展，如暗光子。将此模型应用于 LIGO-Virgo 的探测结果，我们发现仅从当前事件的后并合分析中，无法区分带电与不带电假设。然而，将质量和自旋限制为与完整信号分析相容的值时，对于最有利的 GW150914 事件，我们得到了黑洞荷质比的第 90 百分位界限 $\bar{q} < 0.33$。在类似假设下，通过模拟 LIGO-Virgo 网络在设计灵敏度下观测到的典型强信号，我们评估该模型仅对 $\bar{q} \gtrsim 0.5$ 的值才能提供荷质比的稳健测量；此处我们在创建模拟信号时还假设模式振幅与不带电情况相似。相反，在评估并合前与并合后辐射的一致性时，可以检测到低至 $\bar{q} \sim 0.3$ 的值。