并合黑洞-中子星双星中磁场的多信使约束

LIGO-Virgo-KAGRA合作组近期探测到来自黑洞-中子星(BHNS)双星系统GW200105和GW200115并合产生的引力波(GWs)。未探测到同时的电磁(EM)对应体。尽管两个系统的质量比和黑洞自旋不足以在黑洞视界外潮汐瓦解中子星，但该 regime 下仍存在其他磁层机制产生EM辐射，且这些机制敏感依赖于中子星磁场强度。结合GW测量与EM流量上限，我们对中子星表面磁场强度给出了上限，超过该上限时磁层辐射模型将产生可观测的EM对应体。我们考虑由黑洞电池机制供能的火球模型，其能量在$\lesssim1$~秒内以伽马射线形式输出。与Fermi-GBM或INTEGRAL SPI-ACS未探测到结果的一致性，将中子星表面磁场限制为$\lesssim10^{15}$~G。因此，联合GW探测与EM上限排除了GW200105和GW200115中中子星以及GW190814中假定中子星在并合前保留$\gtrsim10^{15}$~G偶极磁场的理论可能性。它们也排除了强磁化磁星快速与黑洞并合的形成情景。作为替代，我们排除了这些系统中黑洞电池供能火球机制的运行。这是针对BHNS系统中中子星磁场的首次多信使约束，也是探测中子星演化此阶段磁场的新方法。这展示了BHNS并合的多信使分析对BHNS形成情景、中子星磁场演化以及BHNS磁层相互作用物理的约束能力。