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| Schwarzschild black holes evolve toward their static configuration by emitting gravitational waves, which decay over time following a power law at fixed spatial positions. We derive this power law analytically for the second-order even gravitational perturbations, demonstrating that it is determined by the fact that the second-order source decays as the inverse square of the distance. Quadratic gravitational modes with multipole $\ell$ decay according to a law $\sim t^{-2\ell-1}$, in contrast to the linear Price law scaling $\sim t^{-2\ell-3}$. Consequently, nonlinear tails may persist longer than their linear counterparts. | シュワルツシルト ブラック ホールは、次のようにして静的配置に向かって進化します。 重力波を放出し、時間の経過とともにべき乗則に従って減衰します。 固定された空間位置。 このべき乗則を分析的に導出します。 二次偶数重力摂動、それがであることを示しています。 二次音源が逆関数として減衰するという事実によって決定されます。 距離の二乗。 多極子を持つ二次重力モード $\ell$ 線形価格とは対照的に、$\sim t^{-2\ell-1}$ の法則に従って減衰します。 法則スケーリング $\sim t^{-2\ell-3}$。 その結果、非線形テールが持続する可能性があります 直線的なものよりも長いです。 |
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| We consider the sEGB $4d$ gravitational model with a scalar field $\varphi\left(u\right)$, Einstein and Gauss-Bonnet terms. The model action contains a potential term $U\left(\varphi\right))$, a Gauss-Bonnet coupling function $f\left(\varphi\right)$ and a parameter $\varepsilon = \pm 1$, where $\varepsilon = 1$ corresponds to the usual scalar field, and $\varepsilon = -1$ to the phantom field. In this paper, the sEGB reconstruction procedure considered in our previous paper is applied to the metric of the Bronnikov-Ellis solution, which describes a massive wormhole in the model with a phantom field (and zero potential). For this metric, written in the Buchdal parameterization with a radial variable $u$, we find a solution of the master equation for $ f\left(\varphi\left(u\right)\right)$ with the integration (reconstruction) parameter $C_0$. We also find expressions for $U\left(\varphi\left(u\right)\right)$ and $\varepsilon \dot{\varphi} = h\left(u\right)$ for $\varepsilon = \pm 1$. We prove that for all non-trivial values of the parameter $C_0 \neq 0$ the function $h\left(u\right)$ is not of constant sign for all admissible $u \in \left(-\infty , +\infty\right)$. This means that for a fixed value of the parameter $\varepsilon = \pm 1$ there is no non-trivial sEGB reconstruction in which the scalar field is a purely ordinary field ($\varepsilon = 1$) or a purely phantom field ($\varepsilon = - 1$). | スカラー場をもつ sEGB $4d$ 重力モデルを考える $\varphi\left(u\right)$、アインシュタインとガウス・ボネットの用語。 モデルアクション 潜在的な項 $U\left(\varphi\right))$、ガウス-ボンネット結合が含まれています 関数 $f\left(\varphi\right)$ とパラメータ $\varepsilon = \pm 1$、ここで $\varepsilon = 1$ は通常のスカラー フィールドに対応し、$\varepsilon = -1$ は 幻のフィールドへ。 この論文では、sEGB 再構成手順 前回の論文で検討したことが、 ブロンニコフ-エリス解。 モデル内の大規模なワームホールを次のように記述します。 ファントムフィールド（そしてゼロポテンシャル）。 この指標については、Buchdal で記述されています。 ラジアル変数 $u$ を使用してパラメータ化すると、マスターの解が見つかります。 積分による $ f\left(\varphi\left(u\right)\right)$ の方程式 (再構築) パラメータ $C_0$。 という表現も見つかります。 $U\left(\varphi\left(u\right)\right)$ および $\varepsilon \dot{\varphi} = $\varepsilon = \pm 1$ の場合、h\left(u\right)$。 私たちは、自明ではないすべてのことについて、 パラメータ $C_0 \neq 0$ の値は関数 $h\left(u\right)$ ではありません 許容されるすべての $u \in \left(-\infty , +\infty\right)$ の定数記号。 これ パラメータ $\varepsilon = \pm 1$ の固定値に対して、 スカラー場が純粋に通常のものである非自明な sEGB 再構成 フィールド ($\varepsilon = 1$) または純粋なファントム フィールド ($\varepsilon = - 1$)。 |
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| The UltraViolet EXplorer (UVEX) is a wide-field ultraviolet space telescope selected as a NASA Medium-Class Explorer (MIDEX) mission for launch in 2030. UVEX will undertake deep, cadenced surveys of the entire sky to probe low mass galaxies and explore the ultraviolet (UV) time-domain sky, and it will carry the first rapidly deployable UV spectroscopic capability for a broad range of science applications. One of UVEX's prime objectives is to follow up gravitational wave (GW) binary neutron star mergers as targets of opportunity (ToOs), rapidly scanning across their localization regions to search for their kilonova (KN) counterparts. Early-time multiband ultraviolet light curves of KNe are key to explaining the interplay between jet and ejecta in binary neutron star mergers. Owing to high Galactic extinction in the ultraviolet and the variation of GW distance estimates over the sky, the sensitivity to kilonovae can vary significantly across the GW localization and even across the footprint of a single image given UVEX's large field of view. Good ToO observing strategies to trade off between area and depth are neither simple nor obvious. We present an optimal strategy for GW follow-up with UVEX in which exposure time is adjusted dynamically for each field individually to maximize the overall probability of detection. We model the scheduling problem using the expressive and powerful mathematical framework of mixed integer linear programming (MILP), and employ a state-of-the-art MILP solver to automatically generate observing plan timelines that achieve high probabilities of kilonova detection. We have implemented this strategy in an open-source astronomical scheduling software package called the Multi-Mission Multi-Messenger Observation Planning Toolkit (M4OPT), on GitHub at https://github.com/m4opt/m4opt. | UltraViolet EXplorer (UVEX) は広視野紫外線宇宙望遠鏡です。 2030年打ち上げ予定のNASA中級探査機（MIDEX）ミッションに選ばれた。 UVEX は、低質量を探るために全天の深く定期的な調査を実施します 銀河を探索し、紫外線 (UV) 時間領域の空を探索すると、 広範囲の紫外線に迅速に展開できる初の UV 分光機能 科学の応用。 UVEX の主な目的の 1 つはフォローアップです。 機会の標的としての重力波 (GW) 連星中性子星の合体 (ToO)、ローカリゼーション領域全体を迅速にスキャンして、 キロノバ (KN) の対応物。 初期のマルチバンド紫外光曲線 KNe は、バイナリでのジェットと噴出物の相互作用を説明する鍵となります 中性子星の合体。 紫外線による高い銀河消滅と、 上空の GW 距離推定値の変動、感度 キロノバエは、GW の局在化全体、さらには世界全体で大きく異なる可能性があります。 UVEX の広い視野を考慮した単一画像のフットプリント。 良いですね 面積と深さをトレードオフする観察戦略は単純ではなく、 明らか。 UVEXによるGWフォローの最適戦略をご提案します。 露光時間はフィールドごとに個別に動的に調整され、最大化されます。 全体的な検出確率。 を使用してスケジューリング問題をモデル化します。 混合整数線形の表現力豊かで強力な数学的フレームワーク プログラミング (MILP) を実行し、最先端の MILP ソルバーを採用して自動的に キロノバの高い確率を達成する観測計画のタイムラインを生成する 検出。 私たちはこの戦略をオープンソースの天文学的なプログラムに実装しました。 Multi-Mission Multi-Messenger と呼ばれるスケジュール ソフトウェア パッケージ 観測計画ツールキット (M4OPT) (GitHub 上) https://github.com/m4opt/m4opt。 |
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| We elucidate that a distinctive resonant excitation between quasinormal modes (QNMs) of black holes emerges as a universal phenomenon at an avoided crossing near the exceptional point through high-precision numerical analysis and theory of QNMs based on the framework of non-Hermitian physics. This resonant phenomenon not only allows us to decipher a long-standing mystery concerning the peculiar behaviors of QNMs but also stands as a novel beacon for characterizing black hole spacetime geometry. Our findings pave the way for rigorous examinations of black holes and the exploration of new physics in gravity. | 準正規モード間の特有の共鳴励起が存在することを解明します。 ブラックホールの(QNM)は回避された交差点で普遍的な現象として現れる 高精度の数値解析と理論により異常点に近い状態を実現 非エルミート物理学の枠組みに基づいた QNM の研究。 この共鳴音 この現象は、私たちに長年の謎を解読させるだけでなく、 QNM の特異な動作だけでなく、QNM の新しいビーコンとしても機能します。 ブラック ホールの時空幾何学を特徴づけます。 私たちの発見は次の道を切り開きます ブラックホールの厳密な検査と新しい物理学の探求 重力。 |
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| We prove the timelike Brunn-Minkowski inequality $\mathsf{TBM}(K,N)$ implies a timelike lower bound on the Bakry-\'Emery-Ricci curvature on weighted globally hyperbolic spacetimes. This result, together with the well-known equivalence between timelike Bakry-\'Emery-Ricci lower bounds and the $\mathsf{TCD}(K,N)$ condition, and the fact that $\mathsf{TCD}(K,N)$ spaces support the timelike Brunn-Minkowski inequality, draws an equivalence between $\mathsf{TBM}(K,N)$ and $\mathsf{TCD}(K,N)$ in the smooth setting. | 時間的なブルン・ミンコフスキー不等式 $\mathsf{TBM}(K,N)$ が意味することを証明します 重み付けされた Bakry-\'Emery-Ricci 曲率の時間的な下限 地球規模の双曲時空。 この結果は、よく知られているものと合わせて、 時間的なバクリ-\'エメリー-リッチの下限と $\mathsf{TCD}(K,N)$ 条件と $\mathsf{TCD}(K,N)$ がスペースであるという事実 時間的なブルン・ミンコフスキー不等式を支持し、以下の等価性を導き出します。 スムーズ設定の $\mathsf{TBM}(K,N)$ と $\mathsf{TCD}(K,N)$。 |
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| While the simplest inflationary models predict a power-law form of the primordial power spectrum (PPS), various UV complete scenarios predict features on top of the standard power law that leave characteristic imprints in the late-time distribution of matter, encoded in the galaxy power spectrum. In this work, we assess the validity of the Effective Field Theory of Large Scale Structure (EFTofLSS) and the IR-resummation scheme of PyBird in the context of primordial (oscillatory) features. We find an excellent agreement at the level of the matter power spectrum between N-body simulations and the one-loop EFT predictions, for models commonly studied in the literature. We then apply the EFTofLSS to the galaxy power spectrum measurements from BOSS LRG and eBOSS QSO to constrain specific global and local features in the PPS. We demonstrate that while such features can improve the fit to cosmic microwave background (CMB) data, they may result in a poorer fit to clustering measurements at low redshift. The resulting constraints on the amplitude of the primordial oscillations are competitive with those obtained from CMB data, despite the well-known damping of oscillations due to non-linear structure formation processes. For the first time in this context, we jointly analyze the galaxy power spectrum (monopole and quadrupole) in combination with Planck CMB data to derive strong constraints on the amplitude of primordial features. This work highlights the EFTofLSS as a powerful tool for testing early universe scenarios on scales that complement CMB observations. | 最も単純なインフレモデルは、べき乗則形式を予測しますが、 原初パワースペクトル (PPS)、さまざまな UV 完全シナリオによる特徴の予測 標準的なべき乗則に加えて、特徴的な痕跡を残します。 銀河のパワースペクトルにエンコードされた物質の遅い時間の分布。 この中で 研究では、大規模有効場理論の妥当性を評価します。 のコンテキストにおける PyBird の構造 (EFTofLSS) と IR-再開スキーム 原始的な（振動的な）特徴。 レベルで素晴らしい一致が見つかりました N 体シミュレーションと 1 ループ EFT の間の物質パワー スペクトルの 文献で一般的に研究されているモデルの予測。 次に、 BOSS LRG および eBOSS QSO からの銀河パワースペクトル測定への EFTofLSS PPS 内の特定のグローバルおよびローカル機能を制限します。 私たちはそれを実証します 一方、このような機能により、宇宙マイクロ波背景放射 (CMB) への適合性が向上します。 データが低い場合、クラスタリング測定への適合性が低下する可能性があります。 赤方偏移。 その結果、原始波の振幅に制約が生じます。 振動は、CMB データから得られた振動と競合します。 非線形構造形成によるよく知られた振動の減衰 プロセス。 この文脈で初めて、私たちは銀河を共同分析します。 プランク CMB データと組み合わせたパワー スペクトル (単極および四重極) 原始特徴の振幅に対する強い制約を導き出します。 この作品 初期の宇宙シナリオをテストするための強力なツールとして EFTofLSS を強調します CMB の観察を補完するスケールで。 |
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| At the extreme densities in neutron stars, a phase transition to deconfined quark matter is anticipated. Yet masses, radii and tidal deformabilities offer only indirect measures of a first-order phase transition, requiring many detections to resolve or being ineffective observables if the discontinuity exists at lower densities. We report on a smoking-gun gravitational-wave signature of a first-order transition: the resonant tidal excitation of an interface mode. Using relativistic perturbation theory with an equation-of-state family informed by chiral effective field theory, we show that such a resonance may be detectable with next-generation interferometers and possibly already with LIGO A+ for sufficiently loud events. | 中性子星の極度の密度では、非閉じ込め状態への相転移が起こる クォーク物質が期待されています。 しかし、質量、半径、潮汐変形能力により、 一次相転移の間接的な測定のみであり、多くの時間を必要とする 不連続な場合は、検出が解決されるか、無効になる可能性があります。 より低い密度で存在します。 私たちは決定的な重力波について報告します 一次遷移の特徴: 潮汐の共鳴励起 インターフェースモード。 相対論的摂動理論を使用して、 カイラル有効場理論に基づいた状態方程式群を示します。 このような共鳴は次世代の干渉計で検出できる可能性がある 十分な音量のイベントにはすでに LIGO A+ を使用している可能性があります。 |
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| In previous work we have shown that the dipole in the low redshift supernovae of the Pantheon+SH0ES data does not agree with the one inferred from the velocity of the solar system as obtained from CMB data. We interpreted this as the presence of significant bulk velocities. In this paper we study the monopole, dipole and quadrupole in the Pantheon+SH0ES data. We find that in addition to the dipole also both, the monopole and the quadrupole are detected with high significance. They are of similar amplitudes as the bulk flow. While the monopole is only significant at very low redshift, the quadrupole even increases with redshift. | 以前の研究で、私たちは低赤方偏移超新星の双極子が Pantheon+SH0ES データのは、から推測されたデータと一致しません。 CMBデータから得られた太陽系の速度。 私たちはこれを次のように解釈しました 大きなバルク速度の存在。 この論文では、 Pantheon+SH0ES データの単極子、双極子、四重極。 それは次のとおりです。 双極子に加えて、単極子と四重極子の両方も検出されます 重要性が高い。 それらの振幅はバルクフローと同様です。 その間 単極子は赤方偏移が非常に低い場合にのみ重要であり、四極子は 赤方偏移とともに増加します。 |
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| We consider a self-interacting, massive, real scalar field on a four-dimensional globally hyperbolic spacetime and the associated stress-energy tensor. Using techniques proper of the algebraic approach to perturbative quantum field theory, we study the associated, Wick-ordered, quantum observable. In particular we generalize a construction, first developed in the free field theory scenario by Moretti in [Mor03], aimed at exploiting the existing freedoms in the definition of the classical stress-energy tensor, in order to define a quantum counterpart which is divergence free. We focus on Minkowski spacetime proving that this procedure can be adapted also to cubic or quartic self-interactions, at least up to order $\mathcal{O}(\lambda^3)$ in perturbation theory. We remark that this result can be extended to arbitrary globally hyperbolic spacetimes, although, in this case one needs to exploit the existing regularization freedom in the construction of the Wick ordered stress-energy tensor. | 私たちは、自己相互作用する大規模な実数スカラー場を次のように考えます。 4 次元のグローバル双曲時空とそれに関連する応力エネルギー テンソル。 摂動論に対する代数的アプローチに適した手法を使用する 場の量子理論では、関連するウィック秩序の量子を研究します。 観察可能な。 特に、最初に開発された構造を一般化します。 [Mor03] の Moretti による自由場理論のシナリオ。 古典的な応力エネルギーテンソルの定義における既存の自由度、 発散のない対応する量子を定義するためです。 私たちは以下に焦点を当てます ミンコフスキー時空は、この手順が三次または三次にも適用できることを証明しています。 4 次の自己相互作用、少なくとも次数 $\mathcal{O}(\lambda^3)$ まで 摂動理論。 この結果は任意に拡張できることに注意してください。 ただし、この場合は、グローバルな双曲時空を利用する必要があります。 命令されたウィックの構築における既存の正則化の自由 応力エネルギーテンソル。 |
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| In this article, we investigate the gravitational baryogenesis mechanism in the framework of Extended Proca-Nuevo (EPN) gravity, a theory where a massive vector field is non-minimally coupled to the curvature. This analysis is carried out for an early universe, encompassing three separate cosmological scenarios defined by power-law, exponential, and modified exponential scale factors. By deriving the modified field equations from the EPN action, we obtain precise solutions for each scale factor, including the influence of the vector field. We compute the baryon-to-entropy ratio using the gravitational baryogenesis formalism, where the baryon asymmetry arises from a dynamical coupling of the baryon current with the derivative of the Ricci scalar. Our findings demonstrate that the baryon-to-entropy ratio is consistent with observational constraints in all scenarios, highlighting the potential of EPN gravity as a viable theory to explain the matter-antimatter asymmetry in the early universe. The study further stresses the contribution of anisotropy and vector field dynamics to the cosmological evolution within modified gravity models. | この記事では、重力によるバリオ発生メカニズムを調査します。 Extended Proca-Nuevo (EPN) 重力の枠組み。 ベクトル場は曲率と最小限に結合していません。 この分析は、 3 つの別々の宇宙論を含む初期宇宙に対して実行されました。 べき乗則、指数関数、および修正指数関数スケールによって定義されるシナリオ 要因。 EPN アクションから修正されたフィールド方程式を導出することで、 の影響を含む、各スケール係数の正確なソリューションを取得します。 ベクトルフィールド。 重力を使用してバリオン対エントロピー比を計算します。 バリオジェネシス形式主義、バリオンの非対称性は力学的な関係から生じる。 バリオン電流とリッチ スカラーの導関数の結合。 私たちの 調査結果は、バリオン対エントロピー比が以下と一致していることを示しています。 すべてのシナリオにおける観測上の制約により、EPN の可能性が強調されます。 重力は、物質と反物質の非対称性を説明する実行可能な理論として、 初期の宇宙。 この研究では、異方性と 修正された重力内での宇宙論的進化へのベクトル場のダイナミクス モデル。 |
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| We develop a formalism for computing the scattering amplitudes in maximally symmetric de Sitter spacetime with compact spatial dimensions. We describe quantum states by using the representation theory of de Sitter symmetry group and link the Hilbert space to geodesic observers. The positive and negative ``energy'' wavefunctions are uniquely determined by the requirement that in observer's neighborhood, short wavelengths propagate as plane waves with positive and negative frequencies, respectively; they define a unique ``Euclidean'' (a.k.a.\ Bunch-Davies) de Sitter invariant vacuum, common to all inertial observers. By following the same steps as in Minkowski spacetime, we show that the scattering amplitudes are given by a generalized Dyson's formula. Compared to the flat case, they describe the scattering of wavepackets with the frequency spectrum determined by geometry. The frequency spread shrinks as the masses and/or momenta become larger than the curvature scale. Asymptotically, de Sitter amplitudes agree with the amplitudes evaluated in Minkowski spacetime. | 散乱振幅を最大限に計算するための形式主義を開発します。 コンパクトな空間次元を備えた対称的なド・ジッター時空。 説明します ド・ジッター対称群の表現理論を用いた量子状態の解明 そしてヒルベルト空間を測地観測者にリンクします。 ポジティブとネガティブ 「エネルギー」の波動関数は、次の要件によって一意に決定されます。 観測者の近くでは、短波長は平面波として伝播します。 それぞれ正と負の周波数。 彼らは独自の 「ユークリッド」（別名バンチデイヴィス）ド・シッター不変真空、すべてに共通 慣性観測者。 ミンコフスキー時空と同じ手順を踏むことで、 散乱振幅が一般化されたダイソンの公式によって与えられることを示しています。 平坦な場合と比較して、これらは波束の散乱を次のように記述します。 周波数スペクトルは形状によって決まります。 周波数スプレッドは、次のように縮小します。 質量や運動量が曲率スケールよりも大きくなります。 漸近的に、 de Sitter の振幅は Minkowski で評価された振幅と一致します。 時空。 |
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| Black hole quasinormal mode frequencies can be very close to each other ("avoided crossings") or even completely degenerate ("exceptional points") when the system is characterized by more than one parameter. We investigate this resonant behavior and demonstrate that near exceptional points, the two modes are just different covers of the same complex function on a Riemann surface. We also study the characteristic time domain signal due to the resonance in the frequency domain, illustrating the analogy between black hole signals at resonance and harmonic oscillators driven by a resonant external force. We carry out a numerical study of resonances between the fundamental mode and the first overtone in a specific toy model. We find that quasinormal mode frequencies will not be accurately constrained unless we take into account the effect of resonances. | ブラック ホール準正規モードの周波数は互いに非常に近くなる可能性があります （「回避された交差点」）、または完全に退化した（「例外ポイント」）場合さえあります。 システムは複数のパラメータによって特徴付けられます。 これを調査します 共振動作を示し、例外点近くで 2 つのモードが存在することを示します。 は、リーマン面上の同じ複素関数の異なるカバーにすぎません。 私たちは また、内部の共振による特徴的な時間領域信号も研究します。 周波数領域。 ブラック ホール信号間の類似性を示します。 共振外力によって駆動される共振振動子および調和振動子。 私たちは 基本モードと共振モードの間の共振の数値研究を実行します。 特定の玩具モデルの最初の倍音。 準正規モードが見つかる を考慮しない限り、周波数は正確に制限されません。 共鳴の影響。 |
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| The photon sphere defines the unstable circular orbit of photons in a black hole spacetime. Photons emitted by a source located inside the photon sphere can be gravitationally lensed by the black hole and have time delays when reaching the observer. These delays may lead to light echoes produced in the light curve if an accretion event in the vicinity of the horizon can be observed. In this work, we present fully analytical formulas with high accuracy to describe the change of the azimuthal angle and the travel time of those photons. By employing the analytical approaches, we find that the time delay between photons emitted from the interior of the photon sphere has a typical time scale of $2(\pi - \phi_\mathrm{S}) u_\mathrm{m}$ with $\phi_\mathrm{S}$ and $u_\mathrm{m}$ being respectively the azimuthal angle of the source and the impact parameter evaluated at the photon sphere, which can provide some clues on the future search for gravitational lensing signatures in the accretion inflow event. | 光子球は、黒い光子の不安定な円軌道を定義します。 穴の時空。 光子球内にある光源から放出される光子 ブラックホールによる重力レンズ効果があり、時間遅れが生じる可能性があります。 観察者に届く。 これらの遅延により、光エコーが発生する可能性があります。 地平線付近で降着現象が発生した場合の光度曲線 観察された。 この研究では、高精度の完全な分析式を提示します。 方位角の変化とその移動時間を説明する 光子。 分析的アプローチを採用することにより、時間遅延が 光子球の内部から放出される光子間には、典型的な $\phi_\mathrm{S}$ を使用した $2(\pi - \phi_\mathrm{S}) u_\mathrm{m}$ の時間スケール $u_\mathrm{m}$ はそれぞれソースの方位角と 光子球で評価された衝撃パラメータ。 これによりいくつかの手がかりが得られます。 降着における重力レンズの痕跡の将来の探索について 流入イベント。 |
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| String field theory motivated infinite-derivative models lead to non-local gravity modifications which form a promising class of quantum gravity candidates. In this paper we investigate effects of non-locality on the three-point function (the bi-spectrum) during cosmic inflation. The study is done in an Einstein frame with an infinite-derivative scalar field Lagrangian minimally coupled to the Einstein-Hilbert term. A non-local generalization of the Mukhanov-Sasaki equation is derived. Infinite-derivative operators present in this equation lead to an appearance of infinitely many new background induced states in the perturbation spectrum during inflation with complex masses on top of a usual nearly massless inflaton. On contrary to a flat background such states can be classically stable in a de Sitter space-time. This helps preserving observational constraints on the scalar power-spectrum. We proceed by studying a particular configuration assuming that the generalized Mukhanov-Sasaki equation gives rise to an inflaton and one pair of new states with complex conjugate masses as perturbative degrees of freedom. The corresponding scalar bi-spectrum is computed numerically in squeezed and equilateral limits. We use the latest observational constraints on amplitude of the bi-spectrum $f_{NL}$ from Planck 2018 dataset as a guideline for possible values of masses of new emerging states. We find that $f_{NL}$ is non-trivially sensitive to the values of complex masses and this can reduce the parameter space of gravity modifications. In particular we find that the amplitude of the squeezed limit gets easily enhanced while of the equilateral limit can stay like in a local single-field model of inflation. We end up discussing open questions relevant for this class of models of inflation. | 弦場理論を動機とする無限微分モデルは非局所的な問題を引き起こす 量子重力の有望なクラスを形成する重力の修正 候補者たち。 この論文では、非局所性が与える影響を調査します。 宇宙のインフレーション中の 3 点関数 (バイスペクトル)。 研究というのは、 無限導関数スカラー場のラグランジアンを使用したアインシュタイン フレームで実行されます。 アインシュタイン・ヒルベルト項との結合は最小限に抑えられています。 非ローカルな一般化 ムハノフ・佐々木方程式が導出されます。 無限微分演算子が存在する この方程式では、無限に多くの新しい背景が出現することになります 複雑な膨張中に摂動スペクトルに誘発される状態 通常のほぼ質量のないインフレトンの上に質量が存在します。 アパートとは逆に 背景として、そのような状態はド・ジッター時空において古典的に安定し得る。 これは、スカラー パワー スペクトルに対する観測上の制約を維持するのに役立ちます。 一般化されたものであると仮定して、特定の構成を検討していきます。 ムハノフ・佐々木方程式はインフレトンと 1 組の新しい状態を生じます 摂動的な自由度として複素共役質量を持ちます。 の 対応するスカラー バイスペクトルは、スクイーズドおよびスクイーズドで数値的に計算されます。 等辺限界。 振幅に関して最新の観測上の制約を使用します。 Planck 2018 データセットのバイスペクトル $f_{NL}$ をガイドラインとして使用 新興国の大衆の価値観。 $f_{NL}$ は自明ではないことがわかりました 複素質量の値に敏感であり、これによりパラメータが減少する可能性があります 重力空間の変更。 特に、 圧縮限界は容易に強化されますが、等辺限界はそのまま維持できます インフレのローカル単一フィールド モデルのようなものです。 結局オープンに議論することになる このクラスのインフレモデルに関連する質問。 |
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| Recently, DESI has released baryon acoustic oscillation (BAO) data, and DES has also published its five-year supernova (SN) data. These observations, combined with cosmic microwave background (CMB) data, support a dynamically evolving dark energy at a high confidence level. When using cosmological observations to weigh neutrinos, the results of weighing neutrinos will be significantly affected by the measurement of dark energy due to the degeneracy between neutrino mass and the dark-energy equation of state. Therefore, we need to understand how the dynamical evolution of dark energy in the current situation will affect the measurement of neutrino mass. In this work, we utilize these latest observations and other additional distance measurements to discuss the mutual influence between neutrinos and dark energy, then calculate the Bayes factor to compare models. We consider three neutrino mass hierarchies including degenerate hierarchy (DH), normal hierarchy (NH), and inverted hierarchy (IH), as well as three dark energy models including $\Lambda \rm CDM$, $w\rm CDM$, and $w_0w_a \rm CDM$ models. Cosmological data combined with the prior of particle physics experiments can provide strong to decisive evidence favoring the $w_0w_a {\rm CDM}+\sum m_\nu$ model with NH. In the $w_0w_a \rm CDM$ model, using the CMB+DESI+DESY5 data, we obtain constraints on the total neutrino mass, $\sum m_\nu<0.171\ \rm eV,\ 0.204\ \rm eV,\ 0.220\ \rm eV$, for DH, NH, and IH, respectively. Furthermore, taking into account the neutrino hierarchy or incorporating additional distance measurements results in a more pronounced deviation from the $\Lambda$CDM model for dark energy. The latter, particularly, exhibits a deviation at a confidence level that surpasses $4\sigma$. | 最近、DESI はバリオン音響振動 (BAO) データを公開しました。 は、5 年間の超新星 (SN) データも公開しています。 こうした観察結果は、 宇宙マイクロ波背景放射 (CMB) データと組み合わせて、動的にサポートします。 高い信頼性レベルで進化するダーク エネルギー。 宇宙論を使用する場合 ニュートリノの重さを量る観測を行うと、ニュートリノの重さを量った結果は次のようになります。 縮退によるダークエネルギーの測定に大きな影響を受ける ニュートリノの質量と暗黒エネルギーの状態方程式の間。 したがって、必要なのは、 現在のダークエネルギーがどのように動的に進化するかを理解する この状況はニュートリノ質量の測定に影響を及ぼします。 この作品で私たちは、 これらの最新の観測とその他の追加の距離測定を利用して、 ニュートリノと暗黒エネルギーの相互影響を議論し、計算する モデルを比較するためのベイズ係数。 3 つのニュートリノ質量階層を考慮します。 縮退階層 (DH)、通常階層 (NH)、および反転を含む 階層 (IH)、および $\Lambda \rm を含む 3 つのダーク エネルギー モデル CDM$、$w\rm CDM$、および $w_0w_a \rm CDM$ モデル。 宇宙論的データと組み合わせた 素粒子物理学実験の前に、強力な結果から決定的な結果を得ることができます。 NH による $w_0w_a {\rm CDM}+\sum m_\nu$ モデルを支持する証拠。 で $w_0w_a \rm CDM$ モデルでは、CMB+DESI+DESY5 データを使用して、次の制約を取得します。 ニュートリノの総質量、 $\sum m_\nu<0.171\ \rm eV,\ 0.204\ \rm eV,\ 0.220\ \rm eV$、それぞれ DH、NH、IH の場合。 さらに、 ニュートリノ階層、または追加の距離測定結果を組み込むと、 ダークエネルギーの $\Lambda$CDM モデルからのより顕著な逸脱。 の 特に後者は、信頼レベルでの偏差を示し、 $4\シグマ$。 |
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| Recently, two models of quantum-corrected Schwarzschild-like black holes were developed within Effective Quantum Gravity, and the spectra of bosonic perturbations have been analyzed in several recent studies. In this work, we investigate the quasinormal modes of a massless Dirac field perturbations around these black holes. By employing the higher-order WKB method and time-domain integration, we achieved consistency between the two approaches within their common range of validity. This concordance enables us to distinguish the two quantum-corrected black hole models from each other and from their Schwarzschild limit through their quasinormal spectra. In addition, we find approximate analytic expressions for quasinormal modes and grey-body factors in the form of expansion beyond the eikonal limit. | 最近、量子補正されたシュワルツシルト型ブラック ホールの 2 つのモデルが発表されました。 有効量子重力内で開発され、ボソンのスペクトル 摂動はいくつかの最近の研究で分析されています。 この作品で私たちは、 無質量ディラック場の摂動の準正規モードを調査する このブラックホールの周り。 高次のWKB法を採用することで、 時間領域の統合により、2 つのアプローチ間の一貫性を実現しました 共通の有効範囲内で。 この一致により、次のことが可能になります。 2 つの量子補正されたブラック ホール モデルを互いに区別し、 シュワルツシルト限界から準正規スペクトルまで。 加えて、 準正規モードとグレーボディの近似解析式を見つけます。 エイコナルの限界を超える拡大という形での要因。 |
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| We explore spacetime torsion in a two-dimensional setting, wherein it corresponds to a vector field. Without invoking field equations of a particular gravitational theory, we develop visualization techniques for such torsion fields, consider a generalization of Killing vectors to the presence of torsion, and find explicit representations of such Killing vectors (and their generalized algebra) in the presence of constant torsion. We then utilize these structures to derive general properties of surface gravities of static black holes whose near-horizon region features approximately constant torsion fields. Under certain assumptions, the two-dimensional results can be lifted to four dimensions. | 私たちは二次元環境で時空のねじれを探索します。 ベクトル場に相当します。 特定の場の方程式を呼び出すことなく、 重力理論に基づいて、このようなねじれを可視化する技術を開発します。 フィールドでは、キリング ベクトルの存在に対する一般化を検討してください。 ねじれを調べ、そのような Killing ベクトル (およびそのベクトル) の明示的な表現を見つけます。 一般化代数)、一定のねじれが存在する場合。 次に、これらを活用します 静的な黒の表面重力の一般的な特性を導出する構造 地平線に近い領域がほぼ一定のねじれフィールドを特徴とするホール。 特定の仮定の下では、2 次元の結果は 4 つに引き上げられます。 寸法。 |
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| We adapt the precise definition of the flowing effective action in order to obtain a functional flow equation with simple properties close to physical intuition. The simplified flow equation is invariant under local gauge transformations and suitable for both euclidean and Minkowski signature and analytic continuation. The cutoff always removes fluctuations close to zeros of the inverse full propagator. A formulation of the simplified flow equation in terms of renormalized scale invariant fields permits direct access to scaling solutions and associated fixed points. Our setting is based on a particular choice of cutoff function which depends on the macroscopic fields. Corrections to the simplified flow equation involve a field-dependent modification of the cutoff for which we discuss a systematic expansion. Truncated solutions for a scalar field theory in four dimensions suggest a new fixed point with a field-dependent coefficient of the kinetic term. | 流れるような効果的なアクションを正確に定義して、 物理的な性質に近い単純な特性を持つ関数的な流れ方程式を取得します。 直感。 簡略化された流れ方程式は局所ゲージの下では不変です 変換し、ユークリッド署名とミンコフスキー署名の両方に適しています。 分析の継続。 カットオフは常にゼロに近い変動を除去します。 逆完全プロパゲータ。 簡略化された流れ方程式の定式化 繰り込みスケール不変フィールドの条件により、スケーリングへの直接アクセスが可能になります 解と関連する固定点。 私たちの設定は特定のことに基づいています 巨視的な領域に応じてカットオフ関数を選択します。 訂正 簡略化された流れ方程式には、場に依存した次の修正が含まれます。 このカットオフについては、体系的な拡張について議論します。 の切り詰められたソリューション 4 次元のスカラー場理論は、次のような新しい不動点を示唆します。 運動項の場に依存する係数。 |
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| Starobinsky inflation and non-minimally coupled Higgs inflation have been among the most favored models of the early universe, as their predictions for the scalar spectral index $n_s$ and tensor-to-scalar ratio $r$ fall comfortably within the constraints set by Planck and BICEP/Keck. However, new results from the Atacama Cosmology Telescope (ACT) suggest a preference for higher values of $n_s$, introducing tension with the simplest realizations of these models. In this work, being agnostic about the nature of the inflaton, we show that incorporating one-loop corrections to a Higgs-like inflationary scenario leads to a shift in the predicted value of $n_s$, which brings Higgs-like inflation into better agreement with ACT observations. Remarkably, we find that this can be achieved with non-minimal couplings $\xi < 1$, in contrast to the large values typically required in conventional Higgs inflation, thereby pushing any unitarity-violation scale above the Planck scale. The effect is even more significant when the model is formulated in the Palatini approach, where the modified field-space structure naturally enhances deviations from the metric case. These findings highlight the importance of quantum corrections and gravitational degrees of freedom in refining inflationary predictions in light of new data. | スタロビンスキーインフレと非最小結合ヒッグスインフレは、 彼らの予測では、初期宇宙の最も人気のあるモデルの一つです。 スカラースペクトルインデックス $n_s$ とテンソル対スカラー比 $r$ は快適に低下します Planck と BICEP/Keck によって設定された制約内で。 ただし、新たな結果が得られました アタカマ宇宙望遠鏡 (ACT) は、より高い値を優先することを示唆しています。 $n_s$ では、これらのモデルの最も単純な実現に緊張が生じます。 で この研究では、インフレトンの性質について不可知であるため、次のことを示します。 ヒッグスのようなインフレシナリオにワンループ修正を組み込むことで、 $n_s$ の予測値が変化し、ヒッグスのようなインフレが起こる ACT の観察とよりよく一致しています。 驚くべきことに、これにより次のことが可能であることがわかりました。 大きな結合とは対照的に、非最小結合 $\xi < 1$ で達成されます。 従来のヒッグスインフレで通常必要とされる値により、 プランクスケールを上回るユニタリティ違反スケール。 効果はさらに大きくなります モデルが Palatini アプローチで定式化される場合に重要です。 変更されたフィールド空間構造により、メトリクスからの逸脱が自然に強化されます 場合。 これらの発見は、量子補正と 光の中でインフレ予測を精緻化する際の重力自由度 新しいデータの。 |
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| We propose an experiment to test the non-classicality of the gravitational interaction. We consider two optomechanical systems that are perfectly isolated, except for a weak gravitational coupling. If a suitable resonance condition is satisfied, an optical signal can be transmitted from one system to the other over a narrow frequency band, a phenomenon that we call gravitationally induced transparency. In this framework, the challenging problem of testing the quantum nature of gravity is mapped to the easier task of determining the non-classicality of the gravitationally-induced optical channel: If the optical channel is not entanglement-breaking, then gravity must have a quantum nature. This approach is applicable without making any assumption on the, currently unknown, correct model of gravity in the quantum regime. In the second part of this work, we model gravity as a quadratic Hamiltonian interaction (e.g. a weak Newtonian force), resulting in a Gaussian thermal attenuator channel between the two systems. Depending on the strength of thermal noise, the system presents a sharp transition from an entanglement-breaking to a non-classical channel capable not only of entanglement preservation but also of asymptotically perfect quantum communication. | 重力の非古典性をテストする実験を提案します。 交流。 私たちは、完全に一致する 2 つの光学機械システムを検討します。 弱い重力結合を除いて、孤立しています。 適切な共振があれば 条件が満たされると、あるシステムから別のシステムに光信号を送信できます。 もう一方は狭い周波数帯域で、と呼ばれる現象です。 重力によって引き起こされる透明性。 この枠組みでは、課題は、 重力の量子的性質をテストする問題は、より簡単なタスクにマッピングされます 重力誘起光学の非古典性の決定 チャネル: 光チャネルがもつれを解消しない場合は、重力が必要です。 量子の性質を持っています。 このアプローチは、何も作成せずに適用できます。 現在知られていない、量子における重力の正しいモデルに関する仮定 政権。 この研究の 2 番目の部分では、重力を二次方程式としてモデル化します。 ハミルトニアン相互作用 (例: 弱いニュートン力)、結果としてガウス 2 つのシステム間の熱減衰器チャネル。 強さにもよりますが 熱雑音の影響により、システムは次の状態から急激な移行を示します。 非古典的なチャネルへのもつれを解消するだけでなく、 もつれの保存だけでなく、漸近的に完全な量子も保存 コミュニケーション。 |
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| In this work, we investigate wormhole geometries with multiple throats and anti-throats in general relativity. The existence of these structures is identified through the analysis of minima and maxima in the area of the solution. Using embedding diagrams, we visualize the geometry and demonstrate that these objects exhibit a complex structure, distinct from standard single-throat wormholes. We further analyze the geodesic motion in such spacetimes. The solutions are derived from Einstein's equations by coupling a phantom scalar field to nonlinear electrodynamics, and we show that distinct scalar field profiles can generate the same spacetime geometry. Additionally, we examine the energy conditions and demonstrate that, for specific parameter choices, all energy conditions can be partially satisfied in certain regions of spacetime. | この研究では、複数の喉を備えたワームホールの形状を調査し、 一般相対性理論におけるアンチスロート。 こういった構造物の存在は、 の領域の最小値と最大値の分析を通じて特定されます。 解決。 埋め込み図を使用して、ジオメトリを視覚化し、デモンストレーションします。 これらのオブジェクトは標準とは異なる複雑な構造を示していること 単一喉のワームホール。 このような場合の測地線運動をさらに分析します。 時空。 解は、アインシュタインの方程式から以下を結合することによって導出されます。 ファントム スカラー場を非線形電気力学に変換し、異なることを示します。 スカラー フィールド プロファイルは、同じ時空ジオメトリを生成できます。 さらに、 エネルギー条件を調べて、特定のパラメーターについてそれを実証します。 選択を行うと、すべてのエネルギー条件が特定の領域で部分的に満たされる可能性があります。 時空。 |
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| The recent announcement of evidence for a stochastic background of gravitational waves (GWB) in pulsar timing array (PTA) data has piqued interest across the scientific community. A combined analysis of all currently available data holds the promise of confirming the announced evidence as a solid detection of a GWB. However, the complexity of individual pulsar noise models and the variety of modeling tools used for different types of pulsars present significant challenges for a truly unified analysis. In this work we propose a novel approach to the analysis of PTA data: first a posterior distribution over Fourier modes is produced for each pulsar individually. Then, in a global analysis of all pulsars these posterior distributions can be re-used for a GWB search, which retains all information regarding the signals of interest without the added complexity of the underlying noise models or implementation differences. This approach facilitates combining radio and gamma-ray pulsar data, while reducing the complexity of the model and of its implementations when carrying out a GWB search with PTA data. | 最近の確率的背景の証拠の発表は、 パルサー タイミング アレイ (PTA) データ内の重力波 (GWB) が興味をそそる 科学コミュニティ全体で。 現在利用可能なすべての情報を組み合わせた分析 データは、発表された証拠が確かなものであることを裏付ける約束を持っています GWBの検出。 ただし、個々のパルサー ノイズ モデルの複雑さ 存在するさまざまなタイプのパルサーに使用されるさまざまなモデリング ツール 真に統合された分析には大きな課題があります。 この取り組みでは、 PTA データの分析への新しいアプローチ: まず、全体の事後分布 フーリエ モードはパルサーごとに個別に生成されます。 次に、グローバルで すべてのパルサーの解析これらの事後分布は GWB に再利用できます 検索。 関心のある信号に関するすべての情報を保存します。 基礎となるノイズモデルまたは実装の複雑さの増加 違い。 このアプローチにより、電波パルサーとガンマ線パルサーの組み合わせが容易になります。 モデルとその実装の複雑さを軽減しながら、データを収集します。 PTA データを使用して GWB 検索を実行する場合。 |
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| The Hamilton-Jacobi approach is a powerful tool to describe super-Hubble dynamics during cosmological inflation in a non-linear way. A key assumption of this framework is to neglect anisotropic perturbations on large scales. We show that neglecting the anisotropic sector in the momentum constraint corresponds to discarding the non-adiabatic mode of scalar-field perturbations at large scales. Consequently, the Hamilton-Jacobi approach cannot be used to describe the evolution of large-scale perturbations during inflation beyond slow roll, when non-adiabatic fluctuations play an important role on super-Hubble scales due to the absence of an attractor trajectory. As an example, we analyse the case of cosmological perturbations during a phase of ultra-slow-roll inflation. | ハミルトン・ヤコビのアプローチは、スーパーハッブルを説明するための強力なツールです 非線形な方法での宇宙論的インフレーション中のダイナミクス。 重要な前提条件 この枠組みは、大規模な異方性摂動を無視することです。 見せます 運動量制約における異方性セクターを無視すると、 スカラー場の摂動全体の非断熱モードを破棄する 秤。 したがって、ハミルトン・ヤコビのアプローチを使用して次のことを説明することはできません。 スローロールを超えた膨張中の大規模な摂動の進化、 非断熱変動がスーパーハッブルスケールで重要な役割を果たすとき アトラクター軌道が存在しないためです。 例として、次のように分析します。 超低速ロールインフレーション段階での宇宙論的摂動のケース。 |
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| We demonstrate that the orbital eccentricity in compact binary mergers can be used to improve their sky localization using gravitational wave observations. Existing algorithms that conduct the localizations are not optimized for eccentric sources. We use a semi-Bayesian technique to carry out localizations of simulated sources recovered using a matched-filter search. Through these simulations, we find that if a non-negligible eccentricity is obtained during the detection, an eccentricity-optimized algorithm can significantly improve the localization areas compared to the existing methods. We also lay out the foundation for an eccentric early-warning system using the matched-filter search. The potential impact on the early-warning localization is investigated. We indicate a few possible cases of improvements while accounting for eccentricity toward any detectable eccentric neutron star binaries in the forthcoming observing scenarios of ground-based detectors. Improved localizations can be useful in effectually utilizing the capabilities of the follow-up facilities. | 我々は、コンパクト連星合体における軌道離心率が次のようになり得ることを実証する。 重力波観測を使用して空の位置特定を改善するために使用されます。 ローカリゼーションを実行する既存のアルゴリズムは、 風変わりなソース。 セミベイジアン手法を使用してローカリゼーションを実行します 一致フィルター検索を使用して復元されたシミュレートされたソースの数。 これらを通じて シミュレーションの結果、無視できない離心率が得られると、 検出、偏心最適化アルゴリズムにより大幅に改善可能 既存の方法と比較したローカリゼーション領域。 また、 マッチドフィルターを使用した異常早期警報システムの基礎 検索。 早期警告の位置特定に対する潜在的な影響が調査されます。 を考慮しながら、考えられる改善のケースをいくつか示します。 で検出可能な離心中性子星連星に対する離心率 今後の地上探知機の観測シナリオ。 改善されました ローカリゼーションは、の機能を効果的に利用するのに役立ちます。 フォローアップ施設。 |
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| An important theoretical achievement of the last century was the realization that strict renormalizability can be a powerful criterion to select Lagrangians in the framework of perturbative quantum field theory. The Standard Model Lagrangian (without gravity) is strictly renormalizable from a perturbative point of view. On the other hand, the inclusion of gravity seems not to respect this criterion, since general relativity is perturbatively non-renormalizable. The aim of this work is to provide concrete evidence that strict renormalizability is still a valid criterion even when applied to gravity. First, we show that adding quadratic curvature terms to the Einstein-Hilbert action gives rise to a strictly renormalizable theory known as quadratic gravity. Second, we argue that this unique theory represents the most conservative approach to quantum gravity and, at the same time, is highly predictive, as it can explain new physics beyond general relativity already in the sub-Planckian regime. In particular, it provides one of the best fits to the CMB anisotropies via Starobinsky inflation and makes sharp cosmological predictions that can be tested in the near future. Finally, we comment on the (super-)Planckian regime and conclude with a historical note. | 前世紀の重要な理論的成果は次のような実現でした。 厳密な繰り込み可能性がラグランジュ関数を選択するための強力な基準となり得ること 摂動的な場の量子理論の枠組みの中で。 スタンダードモデル ラグランジュ (重力なし) は摂動から厳密に繰り込み可能です 視点。 一方で、重力を含めることは考慮されていないようです。 一般相対性理論は摂動的に繰り込み不可能であるため、この基準は当てはまります。 この研究の目的は、厳密な証拠を提供することです。 繰り込み可能性は、重力に適用された場合でも依然として有効な基準です。 まず、アインシュタイン・ヒルベルト式に二次曲率項を追加すると、 アクションは、二次関数として知られる厳密に繰り込み可能な理論を生み出します。 重力。 第二に、このユニークな理論は最も重要なことを表していると主張します。 量子重力に対する保守的なアプローチであると同時に、 すでに一般相対性理論を超えた新しい物理学を説明できるため、予測的です。 サブプランク体制。 特に、次のような用途に最適です。 CMB はスタロビンスキー インフレーションを介して異方性を示し、鋭い宇宙論を実現します。 近い将来に検証できる予測。 最後に、についてコメントします。 (超) プランク体制について説明し、歴史的なメモで締めくくります。 |
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| In this work, we explore primordial black holes (PBH) formation scenario during the post-inflationary preheating stage dominated by the inflaton field. We consider, in particular, a model-independent parametrization of the Gaussian peak inflationary power spectrum that leads to amplified inflationary density fluctuations before the end of inflation. These modes can reenter the horizon during preheating and could experience instabilities that trigger the production of PBH. This is estimated with the Khlopov-Polnarev (KP) formalism that takes into account non-spherical effects. We derive an accurate analytical expression for the mass fraction under the KP formalism that fits well with the numerical evaluation. Particularly, we focus on ultra-light PBH of masses $M_{\text{PBH}}<10^9g$ and study their evolution and (possible) dominance after the decay of the inflation field into radiation and before the PBH evaporation via Hawking radiation. These considerations alter the previous estimates of induced gravitational waves (GWs) from PBH dominance and open new windows for detecting stochastic GW backgrounds with future detectors. | この研究では、原始ブラック ホール (PBH) の形成シナリオを調査します。 インフレ後の予熱段階中、インフレトン領域が支配的です。 特に、ガウス分布のモデルに依存しないパラメータ化を考慮します。 増幅されたインフレ密度をもたらすピークインフレパワースペクトル インフレが終わる前の変動。 これらのモードは再び地平線に入る可能性があります 予熱中に不安定になり、 PBHの製造。 これは、クロポフ・ポルナレフ (KP) 形式で推定されます。 これは非球面効果を考慮しています。 正確な分析結果を導き出します KP 形式に基づく質量分率の式は、次の式によく適合します。 数値的な評価。 特に超軽量の質量PBHに注力しています。 $M_{\text{PBH}}<10^9g$ を調べて、その後の進化と（おそらく）優勢性を研究します。 インフレーションフィールドが放射線に減衰し、PBHが蒸発する前 ホーキング放射を介して。 これらの考慮事項により、以前の推定値が変更されます。 PBH 優勢から重力波 (GW) を誘導し、新しいウィンドウを開きます。 将来の検出器を使用して確率的 GW バックグラウンドを検出します。 |
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| We propose a novel mechanism to generate primordial magnetic fields (PMFs) strong enough to explain the observed cosmic magnetic fields. We employ a scalar field charged under U(1) gauge symmetry with a non-trivial VEV to provide an effective mass term to the EM field and thus break its conformal invariance. The primordial magneto-genesis takes place in the radiation dominated (RD) epoch, after the electroweak symmetry breaking (EWSB) phase. As a result, our mechanism is naturally free from the over-production of electric fields due to high conductivity in the RD epoch, and the baryon isocurvature problem which takes place only if magneto-genesis happens before the ESWB phase. In addition, we find that a significant amount of PMFs can be generated when the scalar field experiences a tachyonic phase. In this case, the scalar field is light and weakly coupled and has negligible energy density compared to the cold dark matter, hence the strong coupling problem and the back-reaction problem are also absent. Therefore, our model is free from the above-mentioned problems that frequently appear in other primordial magneto-genesis scenarios. | 原始磁場 (PMF) を生成する新しいメカニズムを提案します。 観測された宇宙磁場を説明できるほど強力です。 私たちは、 非自明な VEV による U(1) ゲージ対称の下で荷電されたスカラー場 EM 場に有効な質量項を提供し、その等角性を破壊します。 不変性。 原初の磁気発生は放射線の中で起こる 電弱対称性の破れ (EWSB) フェーズ後の支配的 (RD) エポック。 として その結果、私たちのメカニズムは自然に電気の過剰生成から解放されます。 RD 時代の高い導電率とバリオン等曲率による磁場 ESWB の前に磁気発生が発生した場合にのみ発生する問題 段階。 さらに、大量の PMF が生成される可能性があることがわかりました。 スカラー場がタキオニック相を経験するとき。 この場合、スカラー 場は軽くて弱く結合しており、エネルギー密度は、 冷たい暗黒物質、したがって強い結合の問題と逆反応 問題もありません。 したがって、私たちのモデルは上記の影響を受けません。 他の原始磁気発生シナリオでも頻繁に現れる問題。 |
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| We numerically simulate the formation of Primordial Black Holes (PBHs) in a radiation-dominated Universe under the assumption of spherical symmetry, driven by the collapse of adiabatic fluctuations, for different curvature profiles $\zeta$. Our results show that the threshold for PBH formation, defined as the peak value of the critical compaction function $\mathcal{C}_{c}(r_m)$ (where $r_m$ is the scale at which the peak occurs), does not asymptotically saturate to its maximum possible value in the type-I region for sufficiently sharp profiles. Instead, the threshold is found in the type-II region with $\mathcal{C}_{c}(r_m)$ being a minimum. We find, for the cases tested, that this is a general trend associated with profiles that exhibit extremely large curvatures in the linear component of the compaction function $\mathcal{C}_{l}(r) \equiv -4r \zeta'(r)/3$ shape around its peak $r_m$ (spiky shapes). To measure this curvature at $r_m$, we define a dimensionless parameter: $\kappa \equiv -r^{2}_m \mathcal{C}_l''(r_m)$, and we find that the thresholds observed in the type-II region occur for $\kappa \gtrsim 30$ for the profiles we have used. By defining the threshold in terms of $\mathcal{C}_{l,c}(r_m)$, we extend previous analytical estimations to the type-II region, which is shown to be accurate within a few percent when compared to the numerical simulations for the tested profiles. Our results suggest that current PBH abundance calculations for models where the threshold lies in the type-II region may have been overestimated due to the general assumption that it should saturate at the boundary between the type-I and type-II regions. | 私たちは、宇宙における原始ブラックホール (PBH) の形成を数値的にシミュレートします。 球面対称の仮定の下で放射線が支配する宇宙、駆動される 断熱変動の崩壊による、さまざまな曲率プロファイルの場合 $\ゼータ$。 私たちの結果は、PBH 形成の閾値は次のように定義されることを示しています。 クリティカル圧縮関数のピーク値 $\mathcal{C}_{c}(r_m)$ (ここで $r_m$ はピークが発生するスケールです)、漸近的に飽和しません 十分に鮮明になるために、タイプ I 領域で可能な最大値まで プロフィール。 代わりに、閾値はタイプ II 領域で見つかります。 $\mathcal{C}_{c}(r_m)$ が最小値です。 テストしたケースでは、次のことがわかりました。 これは、非常に大きなプロファイルに関連する一般的な傾向です。 圧縮関数の線形成分の曲率 $\mathcal{C}_{l}(r) \equiv -4r \zeta'(r)/3$ のピーク $r_m$ の形状 (尖った形状) 形状）。 $r_m$ でこの曲率を測定するには、無次元の曲率を定義します。 パラメータ: $\kappa \equiv -r^{2}_m \mathcal{C}_l''(r_m)$ とすると、 タイプ II 領域で観察されたしきい値は、$\kappa \gtrsim 30$ で発生します。 私たちが使用したプロファイル。 しきい値を次のように定義することで、 $\mathcal{C}_{l,c}(r_m)$ では、以前の分析推定を次のように拡張します。 タイプ II 領域は、次の場合に数パーセント以内の精度であることが示されています。 テストされたプロファイルの数値シミュレーションと比較します。 私たちの結果 モデルの現在の PBH 存在量計算では、しきい値が タイプ II 領域にあるのは、一般的な理由により過大評価されている可能性があります。 タイプ I とタイプ I の境界で飽和するはずだと仮定します。 タイプ II 領域。 |
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| Primordial Black Holes (PBHs) may have formed in the early Universe due to the collapse of super-horizon curvature fluctuations. Simulations of PBH formation have been essential for inferring the initial conditions that lead to black hole formation and for studying their properties and impact on our Universe. The Misner-Sharp formalism is commonly used as a standard approach for these simulations. Recently, type-II fluctuations, characterized by a non-monotonic areal radius, have gained interest. In the standard Misner-Sharp approach for simulating PBH formation with these fluctuations, the evolution equations suffer from divergent terms (0/0), which complicate and prevent the simulations. We formulate a new approach to overcome this issue in a simple manner by using the trace of the extrinsic curvature as an auxiliary variable, allowing simulations of type-II fluctuations within the Misner-Sharp formalism. Using a set of standard exponential-shaped curvature profiles, we apply our new approach and numerical code based on pseudospectral methods to study the time evolution of the gravitational collapse, threshold values of type A/B PBHs and PBH mass. Interestingly, we identify cases of type-II fluctuations that do not necessarily result in PBH formation. | 原始ブラックホール (PBH) は、宇宙初期に形成された可能性があります。 スーパー水平線の曲率変動の崩壊。 PBHのシミュレーション 形成は、それを引き起こす初期条件を推測するために不可欠でした。 ブラックホールの形成とその特性と私たちへの影響を研究するため 宇宙。 マイズナー・シャープ形式主義は、標準的なアプローチとして一般に使用されます。 これらのシミュレーションのために。 最近、タイプ II 変動が特徴的です。 非単調な面積半径に関心が集まっています。 標準的なマイズナーシャープでは これらの変動を伴う PBH 形成をシミュレートするためのアプローチ、進化 方程式には発散項 (0/0) があり、これが複雑化して問題を解決できません。 シミュレーション。 私たちはこの問題を簡単に解決するための新しいアプローチを策定します。 外部曲率のトレースを補助変数として使用する方法、 マイズナー・シャープ形式におけるタイプ II 変動のシミュレーションを可能にします。 一連の標準的な指数関数形状の曲率プロファイルを使用して、新しい曲線を適用します。 時間を研究するための擬似スペクトル法に基づくアプローチと数値コード 重力崩壊の進化、タイプ A/B PBH の閾値、 PBH質量。 興味深いことに、タイプ II の変動のケースが特定されています。 必然的に PBH が形成されます。 |
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| We consider a scalar field theory with quartic self interaction, Yukawa coupled to fermions in the inflationary de Sitter spacetime background. The scalar has a classical background plus quantum fluctuations, whereas the fermions are taken to be quantum. We derive for this system the effective action and the effective potential via the two particle irreducible (2PI) formalism. This formalism provides an opportunity to find out resummed or non-perturbative expressions for some series of diagrams. We have considered the two loop vacuum graphs and have computed the local part of the effective action. The various resummed counterterms corresponding to self energies, vertex functions and the tadpole have been explicitly found out. The variation of the renormalised effective potential for massless fields has been investigated numerically. We show that for the potential to be bounded from below, we must have $\lambda \gtrsim 16 g^2$, where $\lambda$ and $g$ are respectively the quartic and Yukawa couplings. We emphasise the qualitative differences of this non-perturbative calculation with that of the standard 1PI perturbative ones in de Sitter. The qualitative differences of our result with that of the flat spacetime has also been pointed out. | 四次自己相互作用を伴うスカラー場理論を考察します、湯川 インフレーション的なド・ジッター時空背景のフェルミオンと結合。 の スカラーには古典的な背景と量子ゆらぎがありますが、 フェルミオンは量子であるとみなされる。 このシステムに対して効果的な 二粒子既約 (2PI) による作用と有効ポテンシャル 形式主義。 この形式主義は、再開されたかどうかを知る機会を提供します。 いくつかの一連の図の非摂動的な式。 検討しました 2 つのループ真空グラフを使用して、実効値の局所部分を計算しました。 アクション。 自己エネルギーに対応する様々な再開された対項、 頂点関数とオタマジャクシが明示的に発見されました。 バリエーション 質量のない場の繰り込み有効ポテンシャルは、 数値的に調べた。 潜在力が制限されることを示します。 以下では、$\lambda \gtrsim 16 g^2$ が必要です。 ここで、$\lambda$ と $g$ は それぞれ四次カップリングと湯川カップリングです。 私たちは質を重視します この非摂動的な計算と標準の 1PI の計算の違い デ・シッターの摂動的なもの。 私たちの結果との定性的な違いは、 平らな時空のことも指摘されている。 |
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| The de Sitter state has a special symmetry: it is homogeneous, and its curvature is constant in space. Since all the points in the de Sitter space are equivalent, this state is described by local thermodynamics. This state has the local temperature $T=H/\pi$ (which is twice the Gibbons-Hawking temperature), the local entropy density, the local energy density, and also the local gravitational degrees of freedom -- the scalar curvature ${\cal R}$ and the effective gravitational coupling $K$. On the other hand, there is the cosmological horizon, which can be also characterized by the thermodynamic relations. We consider the connections between the local thermodynamics and the thermodynamics of the cosmological horizon. In particular, there is the holographic connection between the entropy density integrated over the Hubble volume and the Gibbons-Hawking entropy of the horizon, $S_{\rm volume}=S_{\rm horizon}=A/4G$. We also consider the first law of thermodynamics in these two approaches. In the local thermodynamics, on the one hand, the first law is valid for an arbitrary volume $V$ of de Sitter space. On the other hand, the first law is also applicable to the thermodynamics of the horizon. In both cases, the temperature is the same. This consideration is extended to the contracting de Sitter with its negative entropy, $S_{\rm volume}=S_{\rm horizon}=-A/4G$. | ド・シッター状態には特別な対称性があります。 それは均一であり、 曲率は空間内で一定です。 ド・シッター空間内のすべての点は 同様に、この状態は局所熱力学によって記述されます。 この状態には、 局所温度 $T=H/\pi$ (ギボンズ・ホーキング温度の 2 倍)、 局所的なエントロピー密度、局所的なエネルギー密度、そして局所的な 重力自由度 -- スカラー曲率 ${\cal R}$ と 有効重力結合 $K$。 一方で、 宇宙論的地平線、これは熱力学によっても特徴付けることができます。 関係。 局所熱力学と 宇宙論的地平線の熱力学。 特に、 ハッブル上で統合されたエントロピー密度間のホログラフィック接続 地平線の体積とギボンズ・ホーキングエントロピー、$S_{\rm volume}=S_{\rm 地平線}=A/4G$。 これら 2 つの熱力学第一法則も考慮します。 近づいてきます。 一方、局所熱力学では、第一法則は次のとおりです。 de Sitter 空間の任意のボリューム $V$ に対して有効です。 一方、 第一法則は地平線の熱力学にも当てはまります。 どちらでも この場合、温度は同じです。 この考察は以下にも拡張されます。 de Sitter を負のエントロピーで収縮すると、$S_{\rm volume}=S_{\rm 地平線}=-A/4G$。 |
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| Ultralight bosons, proposed as candidates for dark matter (DM), are predicted by various new physics models. In the presence of bosons with suitable masses, superradiant (SR) instability can naturally transform a spinning black hole (BH) into a gravitational atom (GA). Here we study the dynamics of intermediate mass-ratio inspirals (IMRIs) around a GA formed by ultralight vector field saturated in its SR ground state. We employ a perturbative model at the leading Newtonian order to consistently account for both the conservative effect of cloud gravity and the dissipative effect of cloud ionization. We find the cloud can make a sizable negative contribution to the secular periastron precession at binary separations comparable to the gravitational Bohr radius. Meanwhile, the backreaction of ionization could significantly accelerate the process of orbital decay and circularization. Considering reasonably small vector boson masses, we examine the adiabatic orbital evolution and gravitational waveforms of eccentric inspirals. The results indicate that vector GAs might be detectable through observations of low-frequency IMRIs by the future space-based gravitational-wave detectors, such as LISA and Taiji. | 暗黒物質（DM）の候補として提案されている超軽量粒子が予測される さまざまな新しい物理モデルによる。 適切な質量を持つボソンが存在すると、 超放射（SR）不安定性により、回転するブラックホールが自然に変形する可能性がある (BH) を重力原子 (GA) に変換します。 ここでは中間体のダイナミクスを研究します 超軽量ベクトル場によって形成される GA 周囲の質量比インスパイラル (IMRI) SR 基底状態では飽和します。 主要な部分で摂動モデルを採用します。 ニュートン順序は、次の両方の保守的な効果を一貫して説明します。 雲の重力と雲のイオン化の散逸効果。 私たちは雲を見つけます 永続的なペリアストロン歳差運動にかなりの悪影響を与える可能性がある 重力ボーア半径に匹敵する連星分離で。 その間、 イオン化の逆反応により、イオン化のプロセスが大幅に加速される可能性があります。 軌道崩壊と環状化。 適度に小さいベクトルボソンを考慮する 質量の断熱軌道進化と重力波形を調べます エキセントリックなインスピレーションの。 結果は、ベクトル GA が次のような可能性があることを示しています。 将来的には低周波IMRIの観察により検出可能になる LISA や Taiji などの宇宙ベースの重力波検出器。 |
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| We investigate the effect of rainbow gravity on Klein-Gordon (KG) bosons in a quantized nonuniform magnetic field in the background of Bonnor-Melvin (BM) spacetime with a cosmological constant. In the process, we show that the BM spacetime introduces domain walls (i.e., infinitely impenetrable hard walls) at \(r = 0\) and \(r = \pi/\sqrt{2\Lambda}\), as a consequence of the effective gravitational potential field generated by such a magnetized BM spacetime. As a result, the motion of KG particles/antiparticles is restricted indefinitely within the range \(r \in [0, \pi/\sqrt{2\Lambda}]\), and the particles and antiparticles cannot be found elsewhere. Next, we provide a conditionally exact solution in the form of the general Heun function \(H_G(a, q, \alpha, \beta, \gamma, \delta, z)\). Within the BM domain walls and under the condition of exact solvability, we study the effects of rainbow gravity on KG bosonic fields in a quantized nonuniform external magnetic field in the BM spacetime background. We use three pairs of rainbow functions: \( f(u) = (1 - \tilde{\beta} |E|)^{-1}, \, h(u) = 1 \); and \( f(u) = 1, \, h(u) = \sqrt{1 - \tilde{\beta} |E|^\upsilon} \), with \(\upsilon = 1,2\), where \(u = |E| / E_p\), \(\tilde{\beta} = \beta / E_p\), and \(\beta\) is the rainbow parameter. We find that such pairs of rainbow functions, \((f(u), h(u))\), fully comply with the theory of rainbow gravity, ensuring that \(E_p\) is the maximum possible energy for particles and antiparticles alike. Moreover, we show that the corresponding bosonic states form magnetized, rotating vortices, as intriguing consequences of such a magnetized BM spacetime background. | 我々は、クライン・ゴードン (KG) 粒子に対する虹の重力の影響を調査します。 ボナー・メルビン (BM) の背景における量子化された不均一磁場 宇宙定数を持つ時空。 その過程で、BM が 時空は磁壁（つまり、無限に侵入できない硬い壁）を導入します。 \(r = 0\) と \(r = \pi/\sqrt{2\Lambda}\)、効果的な結果として このような磁化されたBM時空によって生成される重力ポテンシャル場。 として その結果、KG粒子/反粒子の運動は無期限に制限されます \(r \in [0, \pi/\sqrt{2\Lambda}]\) の範囲内、および粒子と 反粒子は他の場所では見つかりません。 次に、条件付きで正確な値を提供します。 一般的な Heun 関数 \(H_G(a, q, \alpha, \beta, \ガンマ、\デルタ、z)\)。 BM ドメイン ウォール内で、次の条件下で 正確な可溶性を調べるために、KG ボソン磁場に対する虹の重力の影響を研究します。 BM 時空の量子化された不均一な外部磁場内 背景。 3 組のレインボー関数を使用します: \( f(u) = (1 - \チルダ{\beta} |E|)^{-1}, \, h(u) = 1 \);そして \( f(u) = 1, \, h(u) = \sqrt{1 - \tilde{\beta} |E|^\upsilon} \)、\(\upsilon = 1,2\)、ここで \(u = |E| / E_p\)、\(\tilde{\beta} = \beta / E_p\)、\(\beta\) はレインボー パラメーターです。 このようなレインボー関数のペア \((f(u), h(u))\) が完全に準拠していることがわかります。 虹の重力理論を使用して、\(E_p\) が最大であることを保証します 粒子と反粒子の両方に可能なエネルギー。 さらに、次のことを示します。 対応するボソン状態は磁化された回転渦を形成します。 このような磁化されたBM時空背景の興味深い結果。 |
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| The central engine of blazar OJ~287 is arguably the most notable supermassive black hole (SMBH) binary candidate that emits nano-Hertz (nHz) gravitational waves. This inference is mainly due to our ability to predict and successfully monitor certain quasi-periodic doubly peaked high brightness flares with a period of $\sim$12 years from this blazer. The use of post-Newtonian accurate SMBH binary orbital description that includes the effects of higher order GW emission turned out to be a crucial ingredient for accurately predicting the epochs of such Bremsstrahlung flares in our SMBH binary central engine description for OJ~287. It was very recently argued that one should include the effects of dynamical friction, induced by certain dark matter density spikes around the primary SMBH, to explain the {\it observed} decay of SMBH binary orbit in OJ~287. Invoking binary pulsar timing-based arguments, measurements, and OJ~287's orbital description, we show that observationally relevant SMBH binary orbital dynamics in OJ~287 are insensitive to dark matter-induced dynamical friction effects. This implies that we could only provide an upper bound on the spike index parameter rather than obtaining an observationally derived value, as argued by \cite{Chan2024}. | ブレーザー OJ~287 の中央エンジンはおそらく最も注目すべき超大質量エンジンです。 ブラックホール (SMBH) ナノヘルツ (nHz) の重力を放射する連星候補 波。 この推論は主に、予測して成功する私たちの能力によるものです。 特定の準周期的な二重ピークの高輝度フレアを監視します。 このブレザーから $\sim$12 年間の期間。 ポストニュートン精度の使用 高次GWの効果を含むSMBH連星軌道記述 排出量は、排出量を正確に予測するための重要な要素であることが判明しました。 SMBH バイナリ中央エンジンにおける制動放射フレアの時代 OJ~287の説明。 ごく最近になって、以下を含めるべきであると主張されました。 特定の暗黒物質密度のスパイクによって誘発される動的摩擦の影響 SMBH バイナリの{\観察された}崩壊を説明するため、プライマリ SMBH の周りで OJ~287を周回します。 バイナリパルサーのタイミングベースの引数、測定値、 と OJ~287 の軌道記述から、観測的に関連性のある SMBH が存在することを示します。 OJ~287の連星軌道力学は暗黒物質誘発の影響を受けない 動摩擦効果。 これは、上部のみを提供できることを意味します 観測的に取得するのではなく、スパイクインデックスパラメータに制限されます。 \cite{Chan2024} が主張する派生値。 |
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| We give the connection formulae for ordinary differential equations with 5 and 6 (and in principle can be generalized to more) regular singularities from the data of instanton partition functions of quiver gauge theories. We check the consistency of these connection formulae by numerically computing the quasinormal modes (QNMs) of Reissner-Nordstr\"om de Sitter (RN-dS) blackhole. Analytic expressions are obtained for all the families of QNMs, including the photon-sphere modes, dS modes, and near-extremal modes. We also argue that a similar method can be applied to the dS-Kerr-Newman blackhole. | 5 の常微分方程式の接続式を与えます。 および 6 つの（原理的にはさらに一般化できる）規則的な特異点から、 矢筒ゲージ理論のインスタントン分配関数のデータ。 チェックします 数値的に計算することにより、これらの接続式の一貫性を確認します。 ライスナー・ノルドストラム・デ・ジッター (RN-dS) ブラックホールの準正規モード (QNM)。 解析式は、QNM のすべてのファミリーに対して取得されます。 光子球モード、dS モード、および準極限モード。 我々はまた、 同様の方法を dS-Kerr-Newman ブラックホールにも適用できます。 |
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| In this study, we extend the application of the Lee-Yang phase transition theorem to the realm of AdS black hole thermodynamics, thereby deriving a comprehensive complex phase diagram for such systems. Our research augments extant studies on black hole thermodynamic phase diagrams, particularly in the regime above the critical point, by delineating the Widom line of AdS black holes. This boundary segregates the supercritical domain of the phase diagram into two disparate zones. As the system traverses the thermodynamic crossover within the supercritical region, it undergoes a transition from one supercritical phase to another, while maintaining the continuity of its thermodynamic state functions. This behavior is fundamentally different from that below the critical point, where crossing the coexistence line results in discontinuities of thermodynamic state functions. The Widom line enables a thermodynamic crossover between single-phase states without traversing the spinodal that emerges in the critical region. | この研究では、Lee-Yang 相転移の応用を拡張します。 この定理を AdS ブラック ホールの熱力学の領域に適用し、次のように導きます。 このようなシステムの包括的な複雑な状態図。 私たちの研究はさらに強化されます ブラックホールの熱力学的状態図に関する現存する研究、特に AdS ブラックのウィダムラインを描くことにより、臨界点を超える体制を構築 穴。 この境界は状態図の超臨界領域を分離します。 2 つの異なるゾーンに分割します。 システムが熱力学的クロスオーバーを通過するとき 超臨界領域内では、ある状態から転移します。 超臨界相の連続性を維持しながら、別の超臨界相に移行します。 熱力学的状態関数。 この動作は根本的に異なります 臨界点を下回り、共存境界線を超えると、 熱力学的状態関数の不連続性。 Widom ラインにより、 単相状態間の熱力学的クロスオーバー。 重要な領域に出現するスピノーダル。 |
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| Fractional differential equations model processes with memory effects, providing a realistic perspective on complex systems. We examine time-delayed differential equations, discussing first-order and fractional Caputo time-delayed differential equations. We derive their characteristic equations and solve them using the Laplace transform. We derive a modified evolution equation for the Hubble parameter incorporating a viscosity term modeled as a function of the delayed Hubble parameter within Eckart's theory. We extend this equation using the last-step method of fractional calculus, resulting in Caputo's time-delayed fractional differential equation. This equation accounts for the finite response times of cosmic fluids, resulting in a comprehensive model of the Universe's behavior. We then solve this equation analytically. Due to the complexity of the analytical solution, we also provide a numerical representation. Our solution reaches the de Sitter equilibrium point. Additionally, we present some generalizations. | 分数微分方程式はメモリ効果を伴うプロセスをモデル化し、 複雑なシステムに対する現実的な視点を提供します。 時間遅れを調べる 微分方程式、一次および分数カプートについて説明する 時間遅れ微分方程式。 それらの特性方程式を導き出します そしてラプラス変換を使用してそれらを解決します。 私たちは修正された進化を導き出します としてモデル化された粘性項を組み込んだハッブル パラメータの方程式 エッカート理論内の遅延ハッブル パラメーターの関数。 これを延長します 分数微積分の最終ステップ法を使用して方程式を計算すると、次のようになります。 Caputo の時間遅れ分数微分方程式。 この方程式は次のように説明します。 宇宙流体の有限な応答時間に対して、包括的な結果が得られます。 宇宙の振る舞いのモデル。 次に、この方程式を分析的に解きます。 期限 分析ソリューションの複雑さに応じて、数値的なソリューションも提供します。 表現。 私たちのソリューションはド・シッター平衡点に達します。 さらに、いくつかの一般化を紹介します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider the class of physical theories whose dynamics are given by natural equations, which are partial differential equations determined by a functor from the category of n-manifolds, for some n, to the category of fiber bundles, satisfying certain further conditions. We show how the theory of natural equations clarifies several important foundational issues, including the status and meaning of minimal coupling, symmetries of theories, and background structure. We also state and prove a fundamental result about the initial value problem for natural equations. | 力学が次のように与えられる物理理論のクラスを検討します。 自然方程式。 これは、次のように決定される偏微分方程式です。 ある n についての n 多様体の範疇からファイバーの範疇への関手 さらに特定の条件を満たすバンドル。 の理論がどのように行われるかを示します。 自然方程式は、以下を含むいくつかの重要な基礎的問題を明らかにします。 最小結合の状態と意味、理論の対称性、 背景構造。 についての基本的な結果も述べ、証明します。 自然方程式の初期値問題。 |
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| I consider the sense in which teleparallel gravity and symmetric teleparallel gravity may be understood as gauge theories of gravity. I first argue that both theories have surplus structure. I then consider the relationship between Yang-Mills theory and Poincare Gauge Theory and argue that though these use similar formalisms, there are subtle disanalogies in their interpretation. | テレパラレル重力と対称テレパラレルの感覚を考える 重力は重力のゲージ理論として理解されるかもしれません。 まず私が主張するのは、両方とも 理論には余剰構造がある。 次に、次の関係を考えます。 ヤン・ミルズ理論とポアンカレ・ゲージ理論は次のように主張していますが、これらは 同様の形式主義でも、その解釈には微妙な矛盾があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| I revisit Roberto Torretti's "Spacetime Models for the World" [SHPMP 31 (2):171-186 (2000)] in the light of more recent work in (philosophy of) cosmology. I discuss the motivations for FLRW spacetimes as a natural starting point for inquiry, and I suggest contemporary cosmologists can avoid the rationalism that Torretti attributes to Einstein's early work in relativistic cosmology. I then discuss the senses in which FLRW models are idealized, and I show how those idealizations (and partial de-idealizations) have contributed to our understanding of the universe. | ロベルト・トレッティの「世界の時空モデル」を再検討します [SHPMP 31] (2):171-186 (2000)] (の哲学) における最近の研究を踏まえて 宇宙論。 FLRW 時空の動機について自然な出発点として説明します 現代の宇宙論者はこの問題を避けることができると私は提案します。 トレッティが相対論におけるアインシュタインの初期の研究に起因すると考える合理主義 宇宙論。 次に、FLRW モデルがどのような感覚で理想化されているかについて説明します。 それらの理想化（および部分的な非理想化）がどのように貢献したかを示す 私たちの宇宙に対する理解。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The enhancement of induced gravitational waves (GWs) occurs due to a sudden transition from an early matter-dominated era to the radiation-dominated era. We analyze the impact of the transition rate on the scalar potential. We find that the finite transition duration suppresses the oscillation amplitude of the scalar potential, consequently suppressing the amplitude of the GW energy spectrum. By numerically solving the background and perturbation equations, we demonstrate that the physically motivated models, such as the evaporation of primordial black holes and the decay of Q-balls, cannot produce an observable GW signal. | 誘導重力波 (GW) の増強は、突然の原因によって発生します。 初期の物質支配の時代から放射線支配の時代への移行。 スカラーポテンシャルに対する遷移速度の影響を分析します。 私たちは見つけます 有限の遷移期間が振動振幅を抑制すること。 スカラーポテンシャル、結果として GW エネルギーの振幅を抑制する スペクトラム。 バックグラウンドと摂動方程式を数値的に解くことにより、 の蒸発など、物理的に動機づけられたモデルが存在することを実証します。 原始ブラックホールとQボールの崩壊は、観測可能なものを生み出すことができません。 GWの信号。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We report on the potential occurrence of a numerical instability in the long-time simulation of black holes using the Baumgarte-Shapiro-Shibata-Nakamura formulation of numerical relativity, even in the simple set-up of a Schwarzschild black hole. Through extensive numerical experiments, we identify that this "late-time instability" arises from accumulated violations of the momentum constraint. To address this issue, we propose two modified versions of the so-called conformal covariant Z4 scheme, designed to propagate momentum constraint violations without damping. Our results demonstrate that these alternative formulations, which we refer to as CCZ4' and CCZ3, effectively resolve the late-time numerical instability not only in Schwarzschild spacetimes but also in black hole spacetimes with matter fields. Notably, by preventing damping of the momentum constraint violation, the Hamiltonian constraint damping can be significantly increased, which plays a crucial role in stabilizing long-term evolution in our proposed schemes. | 数値不安定性が発生する可能性があることを報告します。 を使用したブラックホールの長時間シミュレーション バウムガルテ・シャピロ・柴田・中村による数値相対性理論の定式化。 シュヴァルツシルト ブラック ホールの簡単なセットアップ。 広範な数値を通じて 実験の結果、この「後期の不安定性」は次のような原因から生じることがわかりました。 運動量制約の累積違反。 この問題に対処するために、私たちは いわゆる共形共変 Z4 スキームの 2 つの修正バージョンを提案します。 運動量制約違反を減衰させることなく伝播するように設計されています。 私たちの 結果は、これらの代替製剤を以下と呼ぶことを示しています。 CCZ4' および CCZ3 は、遅い時間の数値不安定性を効果的に解決します。 シュヴァルツシルト時空だけでなく、物質を伴うブラックホール時空でも フィールド。 特に、運動量制約違反の減衰を防ぐことで、 ハミルトニアン拘束減衰を大幅に増加させることができます。 私たちが提案するスキームの長期的な進化を安定させる上で重要な役割を果たします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this article, we propose a new way to handle interactions between two scalar fields in the cosmological backdrop where one scalar field oscillates rapidly in the cosmological time scale while the other does not show any periodic behavior in the same time scale. We have interpreted the rapidly oscillating scalar field as the dark matter candidate while the other scalar field is supposed to be the canonical quintessence field or the non-canonical phantom field. A model of a generalized top-hat-like collapse is developed where the dark sector is composed of the aforementioned scalar fields. We show how the non-minimal coupling in the dark sector affects the gravitational collapse of a slightly overdense spherical patch of the universe. The results show that one can have both unclustered and clustered dark energy in such collapses, the result depends upon the magnitude of the non-minimal coupling strength. | この記事では、2 つの間の対話を処理する新しい方法を提案します。 1 つのスカラー場が振動する宇宙背景内のスカラー場 宇宙論的な時間スケールでは急速に変化する一方、もう一方は何も示さない 同じ時間スケールでの周期的な動作。 私たちは迅速に解釈しました 振動するスカラー場を暗黒物質の候補として、他のスカラー場を フィールドは、標準的な真髄フィールドまたは非標準的なフィールドであると想定されています ファントムフィールド。 一般化されたシルクハット状崩壊のモデルが開発される ここで、ダーク セクターは前述のスカラー フィールドで構成されます。 見せます ダークセクターにおける非最小カップリングが重力にどのような影響を与えるか 宇宙のやや過密な球状パッチの崩壊。 結果 このような環境では、クラスター化されていない暗黒エネルギーとクラスター化された暗黒エネルギーの両方が存在できることを示します。 崩壊すると、結果は非最小結合の大きさに依存します。 強さ。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This research explores the quasinormal modes (QNMs) characteristics of charged black holes in a perfect fluid dark matter (PFDM) environment. Based on the Event Horizon Telescope (EHT) observations of the M87* black hole shadow, we implemented necessary constraints on the parameter space($a/M$,$\lambda/M$).We found that for lower values of the magnetic charge parameter, the effective range of the PFDM parameter is approximately between -0.2 and 0, while as the magnetic charge parameter increases, this effective range gradually extends toward more negative values. Then through sixth-order WKB method and time-domain method, we systematically analyzed the quasinormal oscillation spectra under scalar field and electromagnetic field perturbations. The results reveal that: the magnetic charge $a$ and PFDM parameters $\lambda$ modulate the effective potential barrier of black hole spacetime, profoundly influencing the response frequency and energy dissipation characteristics of external perturbations. The consistently negative imaginary part of QNMs across the entire physical parameter domain substantiates the dynamical stability of the investigated system. Moreover, we discovered differences in the parameter variation sensitivity between scalar field and electromagnetic field perturbations, providing a theoretical basis for distinguishing different field disturbances. These results not only unveil the modulation mechanisms of electromagnetic interactions and dark matter distribution on black hole spacetime structures but also offer potential observational evidence for future gravitational wave detection and black hole environment identification. | この研究では、準正規モード (QNM) の特性を調査します。 完全流体暗黒物質 (PFDM) 環境における帯電ブラック ホール。 に基づく イベントホライズン望遠鏡 (EHT) による M87* ブラックホールの影の観測、 パラメータに必要な制約を実装しました space($a/M$,$\lambda/M$)。 磁荷の値が低いほど、 パラメータの場合、PFDM パラメータの有効範囲はおよそ次のとおりです。 -0.2 と 0、一方、磁荷パラメータが増加するにつれて、これは効果的になります 範囲は徐々に負の値に向かって広がります。 次に6次を通して WKB法とタイムドメイン法により、準正規分布を系統的に解析しました。 スカラー場および電磁場の摂動下での振動スペクトル。 その結果、磁荷 $a$ と PFDM パラメーター $\lambda$ が明らかになりました。 ブラックホール時空の効果的なポテンシャル障壁を大幅に調整する の応答周波数とエネルギー散逸特性に影響を与える 外部の摂動。 QNM の一貫して負の虚数部 物理パラメータ領域全体が動的安定性を実証します。 調べたシステム。 さらに、パラメータの違いも発見しました スカラー場と電磁場の間の変化感度 摂動、異なるフィールドを区別するための理論的基礎を提供します 妨害。 これらの結果は、変調メカニズムを明らかにするだけではありません。 ブラックホール上の電磁相互作用と暗黒物質分布 時空構造だけでなく、将来の潜在的な観測証拠も提供します 重力波の検出とブラックホール環境の特定。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analyze how the axion parameter, the Einstein-Maxwell-Scalar (EMS) coupling constant, and the charge density affect the chaotic properties of a charged hairy black hole, as characterized by the quantum Lyapunov exponent. We inject charged shock waves from the asymptotic boundary and compute the out-of-time-ordered correlators (OTOCs). Due to the relevant deformation in the boundary theory induced by a bulk scalar field, the bulk solution flows to a more general Kasner spacetime near the black hole singularity. We examine the behavior of chaotic parameters, including the Lyapunov exponent, butterfly velocity, and scrambling time delay, under this deformation. We find that as the deformation parameter increases, the ratio of the quantum Lyapunov exponent to the surface gravity decreases. For sufficiently large deformation, the Lyapunov exponent in the deformed geometry can exceed that of the axion Reissner-Nordstrom case. We observe that boundary deformation generally reduces the scrambling time delay, with the EMS coupling having a significant effect on the delay. These results provide further insight into the role of boundary deformations in modifying chaotic properties in charged hairy black holes. | アクシオンパラメータ、アインシュタイン・マクスウェル・スカラー（EMS）がどのように変化するかを分析します。 結合定数と電荷密度は、カオス的性質に影響を与えます。 量子リアプノフ指数によって特徴付けられる、帯電した毛むくじゃらのブラック ホール。 私たちは 漸近境界から荷電衝撃波を注入し、 時間外順序相関関係子 (OTOC)。 関連する変形により、 バルクのスカラー場によって引き起こされる境界理論では、バルクの解は ブラックホール特異点近くのより一般的なカスナー時空。 を調べます。 リアプノフ指数、バタフライを含むカオス パラメータの動作 この変形の下での速度とスクランブル時間遅延。 それは次のようにわかります 変形パラメータが増加すると、量子リアプノフ指数の比率が増加します 地表では重力が減少します。 十分に大きな変形の場合、 変形幾何学におけるリアプノフ指数はアクシオンの指数を超える可能性がある ライスナー・ノードストローム事件。 境界変形が全体的に減少することが観察されます。 スクランブル時間遅延、EMS カップリングが重大な影響を与える 遅れ。 これらの結果は、境界の役割についてのさらなる洞察を提供します。 帯電した毛状ブラックホールのカオス的性質を変更する際の変形。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Boundaries in gauge theory and gravity give rise to symmetries and charges at both finite and asymptotic distance. Due to their structural similarities, it is often held that soft modes are some kind of asymptotic limit of edge modes. Here, we show in Maxwell theory that there is an arguably more interesting relationship between the asymptotic symmetries and their charges, on one hand, and their finite-distance counterparts, on the other, without the need of a limit. Key to this observation is to embed the finite region in the global spacetime and identify edge modes as dynamical $\rm{U}(1)$-reference frames for dressing subregion variables. Distinguishing intrinsic and extrinsic frames, according to whether they are built from field content in- or outside the region, we find that non-trivial corner symmetries arise only for extrinsic frames. Further, the asymptotic-to-finite relation requires asymptotically charged ones (like Wilson lines). Such frames, called soft edges, extend to asymptotia and, in fact, realize the corner charge algebra in multiple ways, for example, by "pulling in" the asymptotic one from infinity, or physically through the addition of asymptotic soft and hard radiation. Realizing an infinite-dimensional algebra requires a new set of soft boundary conditions, relying on the distinction between extrinsic and intrinsic data. We identify the subregion Goldstone mode as the relational observable between extrinsic and intrinsic frames and clarify the meaning of vacuum degeneracy. We also connect the asymptotic memory effect with a more operational quasi-local one. A main conclusion is that the relationship between asymptotia and finite distance is frame-dependent; each choice of soft edge mode probes distinct cross-boundary data of the global theory. | ゲージ理論と重力の境界により、対称性と電荷が生じます。 有限距離と漸近距離の両方。 構造的に類似しているため、 ソフト モードはエッジ モードのある種の漸近限界であると考えられることがよくあります。 ここで、マクスウェル理論で、おそらくより興味深い理論があることを示します。 漸近対称性とその電荷との関係は、一方では、 一方では、有限距離の対応物は、 限界。 この観察の鍵は、有限領域をグローバル領域に埋め込むことです。 時空間を動的に $\rm{U}(1)$ 参照フレームとしてエッジ モードを識別します。 サブ領域変数をドレッシングします。 固有フレームと外部フレームを区別し、 フィールドコンテンツから構築されているかどうかに応じて、 この領域では、自明ではないコーナー対称性が外部の場合にのみ発生することがわかります。 フレーム。 さらに、漸近から有限への関係では、漸近的に次のことが求められます。 帯電したもの（ウィルソン線など）。 ソフト エッジと呼ばれるこのようなフレームは、 漸近的であり、実際にコーナー電荷代数を複数の方法で実現します。 たとえば、無限から漸近するものを「引き込む」ことによって、または物理的に 漸近的なソフト放射線とハード放射線を追加することによって。 実現する 無限次元代数には新しい一連のソフト境界条件が必要です。 外部データと内部データの区別に依存します。 私たちは識別します 外部領域と外部領域の間の関係観察可能なサブ領域ゴールドストーン モード 固有フレームを定義し、真空縮退の意味を明確にします。 私たちもつながります 漸近記憶効果とより操作性の高い準局所的な効果。 メイン 結論として、漸近と有限距離の関係は次のとおりです。 フレームに依存します。 ソフト エッジ モードを選択するたびに、明確な境界越えが検出されます。 グローバル理論のデータ。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We perform the shadow radius analysis of a charged Horndeski black hole (CHB) and the naked singularity (NS) with secondary scalar hair obtained from the Einstein-Horndeski-Maxwell theory. For this analysis, we include the beyond Horndeski black hole (bH) with secondary scalar hair and the magnetically charged black hole (MC) found from the Einstein-Euler-Heisenberg theory. It is worth noting that the NS versions of CHB and bH arise from the charge extension of their photon spheres, while there is no NS version for MC. One branch (i) from the CHB is a point in the horizon realization but it shows up on the photon sphere and shadow radius. The shadow radius for the CHB is the nearly same as that for the MC with a single horizon and the charge of the NS is constrained by the EHT obserbation. From classical scattering analysis, it turns out that i-NS branch and NS play different roles from CHB, bH, and MC. | 帯電ホーンデスキ ブラック ホール (CHB) の影の半径解析を実行します。 と、から得られた二次スカラーヘアを持つ裸の特異点 (NS) アインシュタイン・ホーンデスキ・マクスウェル理論。 この分析では、その先を含めます。 二次スカラーヘアと磁気的なホーンデスキ ブラック ホール (bH) アインシュタイン・オイラー・ハイゼンベルク理論から発見された帯電ブラックホール（MC）。 CHB と bH の NS バージョンは電荷から発生することは注目に値します。 光子球の拡張版ですが、MC 用の NS バージョンはありません。 CHB からの 1 つの分岐 (i) は地平線の実現における点ですが、 光子球と影の半径に現れます。 CHB のシャドウ半径は、MC のシャドウ半径とほぼ同じです。 単一地平線であり、NS の電荷は EHT 観測によって制限されます。 古典的な散乱解析から、i-NS ブランチと NS は相互作用することが判明 CHB、bH、MCとは役割が異なります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Based on the recent result that the action of matter fields is conformal form-invariant in its standard form and on the active and passive approaches to conformal transformations, we review the conformal form-invariant parametrization of scalar-tensor gravity theories. We investigate whether this parametrization is actually different from other existing parametrizations. We also check the accuracy of the claim that the classical physical predictions of these theories are conformal-frame invariants. | 物質場の作用は等角的であるという最近の結果に基づいて 標準形式および能動的および受動的アプローチにおける形式不変 共形変換では、共形形式不変式を確認します。 スカラーテンソル重力理論のパラメータ化。 これがあるかどうかを調査します パラメータ化は、実際には他の既存のパラメータ化とは異なります。 私たちは また、古典的な物理的予測が正しいという主張の正確性もチェックしてください。 これらの理論は共形フレーム不変量です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Through considering the conformal transformations as coordinate transformations in some abstract space of fields, where the different fields are assumed as ``generalized coordinates,'' we introduce the notion of active and passive conformal transformations. We then apply both complementary approaches to the conformal frames issue, arising in the context of scalar-tensor gravity theories, in order to get better understanding of the problem. Special focus is on the coupling of matter fields to gravity. The recent result that the Lagrangian density of fundamental matter fields and perfect fluids, in its standard form, is not only conformal invariant but also conformal form-invariant, is taken into consideration in the discussion about the conformal frames issue. | 等角変換を座標として考えることで フィールドの抽象空間での変換。 さまざまなフィールドが存在します。 を「一般化座標」と仮定して、アクティブの概念を導入します。 そして受動的等角変換。 次に、両方を補完的に適用します の文脈で生じるコンフォーマルフレーム問題へのアプローチ スカラーテンソル重力理論をより深く理解するために 問題。 物質フィールドと重力の結合に特に焦点を当てています。 の 基本物質場のラグランジュ密度と 完全流体は、その標準形式では共形不変であるだけでなく、 共形形式不変性は、に関する議論で考慮されます。 コンフォーマルフレームの問題。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a Fisher information matrix study of the parameter estimation precision achievable by a class of future space-based, "mid-band", gravitational wave (GW) interferometers observing monochromatic signals. The mid-band is the frequency region between that accessible by LISA and ground-based interferometers. We analyze monochromatic signals from TianQin, gLISA, and gLISA$_d$, a descoped gLISA which has acceleration noise three orders of magnitude worse than gLISA. We find that all three missions achieve their best angular source reconstruction precision in the higher part of their accessible frequency band, with an error box better than $10^{-10}$ sr in the frequency band [$10^{-1},10$] Hz when observing a monochromatic GW signal of amplitude $h_0=10^{-21}$ that is incoming from a given direction. In terms of their reconstructed frequencies and amplitudes, TianQin achieves its best precision values in both quantities in the frequency band [$10^{-2}, 4\times 10^{-1}$] Hz, with a frequency precision $\sigma_{f_{gw}}=2\times 10^{-11}$ Hz and an amplitude precision $\sigma_{h_0}=2\times 10^{-24}$. gLISA matches these precisions in a frequency band slightly higher than that of TianQin, [$3\times 10^{-2},1$] Hz, as a consequence of its smaller arm length. gLISA$_d$, on the other hand, matches the performance of gLISA only over the narrower frequency region, [$7\times 10^{-1},1$] Hz, as a consequence of its higher acceleration noise at lower frequencies. The angular, frequency, and amplitude precisions as functions of the source sky location are derived assuming an average SNR of 10 at selected GW frequencies within TianQin and gLISA's bands. The same is done for gLISA$_d$ using amplitudes yielding an SNR of 10 for gLISA. We find that, for any given source location, all three missions display a marked precision improvement in the three reconstructed parameters at higher GW frequencies. | パラメータ推定のフィッシャー情報行列研究を紹介します。 将来の宇宙ベースの「ミッドバンド」クラスで達成可能な精度 単色信号を観測する重力波 (GW) 干渉計。 の ミッドバンドは、LISA がアクセスできる周波数領域と、 地上に設置された干渉計。 TianQinからの単色信号を解析し、 gLISA、および gLISA$_d$ (加速ノイズ 3 を持つスコープ解除された gLISA) gLISAよりも桁違いに悪い。 3 つのミッションはすべて達成されていることがわかります より高い部分で最高の角度ソース再構成精度を実現 アクセス可能な周波数帯域、エラー ボックスが $10^{-10}$ sr よりも優れている 周波数帯域 [$10^{-1},10$] Hz の単色 GW 信号を観測する場合 特定の方向から入ってくる振幅 $h_0=10^{-21}$。 に関しては 再構築された周波数と振幅により、TianQin は最高の状態を実現します。 周波数帯域 [$10^{-2}, 4\times] 内の両方の量の精度値 10^{-1}$] Hz、周波数精度 $\sigma_{f_{gw}}=2\times 10^{-11}$ Hz 振幅精度は $\sigma_{h_0}=2\times 10^{-24}$ です。 gLISA はこれらに一致します TianQin よりわずかに高い周波数帯域での精度、[$3\times] アームの長さが短いため、10^{-2},1$] Hz。 gLISA$_d$、 一方、より狭い周波数でのみ gLISA のパフォーマンスと一致します。 より高い加速度の結果として、領域 [$7\times 10^{-1},1$] Hz 低い周波数のノイズ。 角度、周波数、振幅の精度は次のようになります。 ソース空の位置の関数は、平均 SNR が 10 であると仮定して導出されます。 TianQin および gLISA の帯域内の選択された GW 周波数で。 同じことが行われます gLISA$_d$ の場合、gLISA の SNR 10 が得られる振幅を使用します。 私たちはそれを発見しました、 特定の発生源の場所に対して、3 つのミッションすべてが顕著な精度を示します。 より高い GW 周波数での 3 つの再構成パラメータの改善。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The black-to-white hole scenario is a well-motivated proposal from non-perturbative quantum gravity concerning the final stage of black hole evaporation. In this framework, a black hole of initial mass $M$ undergoes Hawking evaporation over a timescale of order $M^3$ before tunneling into a long-lived white hole. Previous estimates suggest that the lifetime of the resulting white hole scales as $M^4$. In this short note, I argue that such estimates neglect key aspects of the white hole's internal dynamics, and I demonstrate that a more consistent timescale for the white hole lifetime is of order $M^5$. | ブラック ホールからホワイト ホールへのシナリオは、 ブラックホールの最終段階に関する非摂動量子重力 蒸発。 この枠組みでは、初期質量 $M$ のブラック ホールは、 $M^3$ 程度のタイムスケールにわたるホーキング蒸発。 長命のホワイトホール。 以前の推定では、 結果として生じるホワイト ホールのスケールは $M^4$ になります。 この短いメモの中で、私はそのようなことを主張します。 推定では、ホワイト ホールの内部ダイナミクスの重要な側面が無視されています。 ホワイト ホールの寿命のより一貫したタイムスケールは次のとおりであることを実証します。 $M^5$を注文します。 |
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| The effect of black holes on entanglement harvesting has been of considerable interest over the past decade. Research involving stationary Unruh-DeWitt (UDW) detectors near a (2+1)-dimensional Ba\~nados-Teitelboim-Zanelli (BTZ) black hole has uncovered phenomena such as entanglement shadows, entanglement amplification through black hole rotation, and differences between bipartite and tripartite entanglement. For a (1+1)-dimensional Schwarzschild black hole, it has been shown that two infalling UDW detectors can harvest entanglement from the scalar quantum vacuum even when separated by an event horizon. In this paper, we calculate the mutual information between two UDW detectors coupled to a massless quantum scalar field, with the detectors starting at rest and falling radially into a non-rotating (2+1)-dimensional BTZ black hole. The trajectory of the detectors includes regions where both detectors are switched on outside of the horizon; where one detector is switched on inside of the horizon while the other switches on outside; and where both detectors switch on inside of the horizon. We investigate different black hole masses, detector energy gaps, widths and temporal separations of the detector switching functions, and field boundary conditions. We find that black holes--even the simplest kind having constant curvature--significantly affect the correlation properties of quantum fields in the vacuum state. These correlations, both outside and inside the horizon, can be mapped out by infalling detectors. | エンタングルメントハーベスティングに対するブラックホールの影響はかなり大きい 過去10年間の関心。 静止型ウンルー・デウィット (UDW) を含む研究 (2+1) 次元の Ba\~nados-Teitelboim-Zanelli (BTZ) ブラック付近の検出器 穴には、もつれの影、もつれなどの現象が明らかになりました。 ブラックホールの回転による増幅と二部構造間の違い そして三者間の絡み。 (1+1) 次元のシュヴァルツシルト ブラック ホールの場合、 2 つの落下する UDW 検出器がもつれを収集できることが示されています たとえ事象の地平線で隔てられている場合でも、スカラー量子真空からは切り離されます。 この中で 論文では、接続された 2 つの UDW 検出器間の相互情報量を計算します。 検出器は静止状態から始まり、質量のない量子スカラー場。 非回転 (2+1) 次元の BTZ ブラック ホールに放射状に落下します。 の 検出器の軌道には、両方の検出器が切り替わる領域が含まれます 地平線の外側で。 内部で 1 つの検出器のスイッチがオンになっている場合 地平線が見え、もう一方は外側でスイッチが入ります。 両方の検出器のスイッチがオンになる場所 地平線の内側。 さまざまなブラックホール質量、検出器を調査します 検出器スイッチングのエネルギーギャップ、幅、時間的分離 関数とフィールド境界条件。 私たちは、ブラックホールさえも発見しました。 一定の曲率を持つ最も単純な種類 - 相関に大きく影響します 真空状態における量子場の性質。 これらの相関関係は両方とも、 地平線の外側と内側は、落下する探知機によってマッピングできます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Rotating black holes can amplify ultralight bosonic fields through superradiance, forming macroscopic clouds known as gravitational atoms. When the cloud forms around one of the components of a binary system, it can undergo a series of distinctive interactions, comprising both secular effects, such as dynamical friction or accretion, and resonant behaviour. These processes are expected to leave a distinctive signature on the gravitational waveform emitted by the binary, whose detectability we investigate in this paper. To do so, we implement a numerical code that integrates these effects, computed within a Newtonian approximation, for intermediate-to-high mass-ratio binaries on circular equatorial orbits. Realistic waveforms incorporating these environmental influences are generated and analyzed using the Fisher matrix formalism to evaluate the detectability of bosonic clouds with current and next-generation ground-based gravitational wave observatories. Our results demonstrate the potential for gravitational wave astronomy to probe the existence and properties of ultralight bosons. | 回転するブラック ホールは、超軽量ボソン フィールドを増幅することができます。 超放射、重力原子として知られる巨視的な雲を形成します。 いつ クラウドはバイナリ システムのコンポーネントの 1 つの周りに形成され、それは次のような影響を受ける可能性があります。 などの両方の長期的な影響を含む、一連の独特の相互作用。 動的摩擦または付着、および共振挙動。 これらのプロセスは、 放出された重力波形に特徴的な痕跡を残すと予想される この論文ではその検出可能性を調査するバイナリによって検出されます。 そのために、私たちは これらの効果を統合する数値コードを実装し、 ニュートン近似、中から高質量比のバイナリの場合 円形の赤道軌道。 これらを組み込んだリアルな波形 環境への影響はフィッシャー マトリックスを使用して生成および分析されます 現在とボソン雲の検出可能性を評価するための形式主義 次世代の地上重力波観測施設。 私たちの結果 重力波天文学が宇宙を探査できる可能性を実証する 超軽量粒子の存在と性質。 |
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| In cosmology, the Gurzadyan's theorem identifies the most general force law consistent with the finding of Newton's first shell theorem -- that a spherical symmetric mass exerts the same gravitational force as a point mass at its center. This theorem has found important applications in cosmological modeling, particularly in the context of MoND (Modified Newtonian Dynamics), which has recently gained renewed attention as a potential alternative to dark matter. The derivation by Gurzadyan is written in an extremely concise and dense style, making it difficult to follow. Recent proofs of the theorem based on power-series methods offer valuable perspectives, though they differ from the original derivation, which is based on perturbation analysis. Our note aims to clarify the underlying logic in a pedagogical way -- accessible to advanced high school or undergraduate students -- while preserving conceptual clarity and mathematical elegance of his insight. | 宇宙論では、グルザディアンの定理は最も一般的な力の法則を特定します ニュートンの最初のシェル定理の発見と一致します -- 球面 対称質量は、その点で点質量と同じ重力を及ぼします。 中心。 この定理は宇宙論的モデリングに重要な応用が見出されています。 特に、MoND (修正ニュートン力学) のコンテキストでは、 最近、暗黒物質の代替となる可能性があるものとして再び注目を集めています。 Gurzadyan による導出は非常に簡潔かつ緻密なスタイルで書かれており、 従うのが難しくなります。 に基づく定理の最近の証明 べき級数手法は、貴重な視点を提供しますが、 摂動解析に基づいた独自の導出。 私たちのメモの目的は、 基礎となるロジックを教育的な方法で明確にします -- 上級者でもアクセス可能 高校生または大学生 -- 概念的な明確さを保ちながら そして彼の洞察力の数学的優雅さ。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The assumption of a flat Universe that follows the cosmological principle, i.e., that the universe is statistically homogeneous and isotropic at large scales, comprises one of the core foundations of the standard cosmological model -- namely, the $\Lambda$CDM paradigm. Nevertheless, it has been rarely tested in the literature. In this work, we assess the validity of this hypothesis by reconstructing the cosmic curvature with currently available observations, such as Type Ia Supernova and Cosmic Chronometers. We do so by means of null tests, given by consistency relations within the standard model scenario, using a non-parametric method -- which allows us to circumvent prior assumptions on the underlying cosmology. We find no statistically significant departure from the cosmological principle and null curvature in our analysis. In addition, we show that future cosmological observations, specifically those expected from Hubble parameter measurements from redshift surveys, along with gravitational wave observations as standard sirens, will be able to significantly reduce the uncertainties of current reconstructions. | 宇宙原理に従った平らな宇宙の仮定、 つまり、宇宙は統計的に均一であり、全体として等方性であるということです。 スケールは、標準的な宇宙論の中核基盤の 1 つを構成します。 モデル -- つまり、$\Lambda$CDM パラダイム。 それにもかかわらず、それはほとんどありませんでした 文献でテストされています。 この研究では、この妥当性を評価します。 現在利用可能な方法で宇宙の曲率を再構成することによる仮説 Ia 型超新星や宇宙クロノメーターなどの観測。 そのためには、 標準モデル内の一貫性関係によって与えられるヌルテストの平均値 ノンパラメトリック手法を使用したシナリオ -- これにより、事前の回避が可能になります。 根底にある宇宙論に関する仮定。 統計的に有意な結果は見つかりませんでした 私たちの分析における宇宙原理とヌル曲率からの逸脱。 さらに、将来の宇宙論的観測、特にそれらの観測が行われることを示します。 赤方偏移調査によるハッブルパラメータ測定から予想されるものと、 標準的なサイレンとして重力波観測を行うことができるようになります。 現在の再建の不確実性が大幅に軽減されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we examine the cosmological evolution of a dilatonic ghost condensate field responsible for dark energy, which interacts with dark matter through a source term. We explore three different interaction models to describe the present universe. For each interaction model, we perform a detailed phase-space analysis, obtaining the stability conditions, and identifying the critical points. Furthermore, we compare our interaction models with the most recent Hubble parameter and supernova Ia data as functions of redshift. Additionally, we investigate the conditions for scaling regimes in these models and analyze the successful transition toward an attractor point to characterize the behavior of dark matter. | この論文では、膨張性ゴーストの宇宙論的進化を調査します。 暗黒物質と相互作用する暗黒エネルギーの原因となる凝縮場 ソース用語を通じて。 3 つの異なる対話モデルを調査して、 現在の宇宙を説明します。 インタラクション モデルごとに、次のことを実行します。 詳細な位相空間解析、安定条件の取得、および 重要なポイントを特定します。 さらに、インタラクションモデルを比較します。 最新のハッブル パラメーターと超新星 Ia データを関数として使用 赤方偏移。 さらに、スケーリング体制の条件を調査します。 これらのモデルを作成し、アトラクター ポイントへの成功した移行を分析します。 暗黒物質の挙動を特徴付ける。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Motivated by the recent results published by the DESI DR2 Collaboration and its compelling results in obtaining statistical preference for dynamical dark energy models over the standard {\Lambda}CDM model, this study presents an MCMC fit for all currently viable f (R) models using this dataset, along with a corresponding Bayesian analysis. The findings reveal very strong evidence in favor of f (R) models compared to {\Lambda}CDM model. The analysis also includes data from cosmic chronometers and the latest Pantheon Plus + SH0ES supernova compilation. | DESI DR2 コラボレーションによって発表された最近の結果に動機付けられ、 その説得力のある結果は、動的暗さに対する統計的優先度を獲得するというものです。 標準的な {\Lambda} CDM モデルを超えるエネルギー モデル、この研究は MCMC を提示します。 このデータセットを使用して、現在実行可能なすべての f (R) モデルに適合します。 対応するベイズ分析。 この調査結果により、非常に強力な証拠が明らかになりました。 {\Lambda} CDM モデルと比較して f (R) モデルが有利です。 分析も 宇宙クロノメーターと最新のPantheon Plus + SH0ESからのデータが含まれています 超新星コンピレーション。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we investigate the impact of scalar fluctuations ($\chi$) non-minimally coupled to gravity, $\xi\chi^2 R$, as a potential source of secondary gravitational waves (SGWs). Our study reveals that when reheating EoS $\wre < 1/3$ and $\xi \lesssim 1/6$ or $\wre > 1/3$ and $\xi \gtrsim 1/6$, the super-horizon modes of scalar field experience a \textit{Tachyonic instability} during the reheating phase. Such instability causes a substantial growth in the scalar field amplitude leading to pronounced production of SGWs in the low and intermediate-frequency ranges that are strong enough to be detected by Planck and future gravitational wave detectors. Such growth in super-horizon modes of the scalar field and associated GW production may have a significant effect on the strength of the tensor fluctuation at the Cosmic Microwave Background (CMB) scales (parametrized by $r$) and the number of relativistic degrees of freedom (parametrized by $\dneff$) at the time of CMB decoupling. To prevent such overproduction, the PLANCK constraints on tensor-to-scalar ratio $r \leq 0.036$ and $\dneff \leq 0.284$ yield a strong lower bound on $\xi$ for $\wre < 1/3$, and upper bound on the value of $\xi$ for $\wre > 1/3$. Taking into account all the observational constraints we found the value of $\xi$ should be $ \gtrsim 0.02$ for $\wre =0$, and $\lesssim 4.0$ for $\wre \geq 1/2$ for a wide range of reheating temperature within $10^{-2} \lesssim \Tre \lesssim 10^{14}$ GeV, and for a wide range of inflationary energy scales. Further, as one approaches $\wre$ towards $1/3$, the value of $\xi$ remains unconstrained. Finally, we identify the parameter regions in $(\Tre,\xi)$ plane which can be probed by the upcoming GW experiments namely BBO, DECIGO, LISA, and ET. | この論文では、スカラー変動 ($\chi$) の影響を調査します。 潜在的な発生源として、重力 $\xi\chi^2 R$ と最小限に結合していません。 二次重力波 (SGW)。 私たちの調査では、EoS を再加熱すると、 $\wre < 1/3$ および $\xi \lesssim 1/6$ または $\wre > 1/3$ および $\xi \gtrsim 1/6$、 スカラー場のスーパーホライズンモードは \textit{タキオニック不安定}を経験します 再加熱段階中。 このような不安定性は、 スカラー場の振幅により、低域および低域での SGW の顕著な生成が引き起こされます。 プランクによって検出されるのに十分な強度を持つ中間周波数範囲 そして将来の重力波検出器。 スーパーホライズンモードでのこのような成長 スカラー場と関連する GW 生成は、次のことに重大な影響を与える可能性があります。 宇宙マイクロ波背景放射 (CMB) におけるテンソルゆらぎの強度 スケール ($r$ でパラメータ化) と相対論的自由度の数 CMB デカップリング時 ($\dneff$ によってパラメータ化)。 そのようなことを防ぐために 過剰生産、テンソル対スカラー比の PLANCK 制約 $r \leq 0.036$ $\dneff \leq 0.284$ は、$\wre < 1/3$ に対して $\xi$ の強力な下限を生成します。 $\wre > 1/3$ の $\xi$ の値の上限。 すべてを考慮して $\xi$ の値は $ \gtrsim である必要があることがわかった観察上の制約 $\wre =0$ の場合は 0.02$、$\wre \geq 1/2$ の場合は $\lesssim 4.0$ です。 再加熱温度が $10^{-2} \lesssim \Tre \lesssim 10^{14}$ GeV 以内、かつ 幅広いインフレエネルギースケールに対応します。 さらに近づくと $\wre$ が $1/3$ に向かう場合、$\xi$ の値は制約されません。 最後に、私たちは $(\Tre,\xi)$ 平面内のパラメータ領域を特定します。 今後の GW 実験、つまり BBO、DECIGO、LISA、ET です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We allow the Higgs field $\Phi$ to interact with a dilaton field $\chi$ of the background spacetime via the coupling $\chi^2\,\Phi^\dagger\Phi$. Upon spontaneous gauge symmetry breaking, the Higgs VEV becomes proportional to $\chi$. While traditionally this linkage is employed to make the Planck mass and particle masses dependent on $\chi$, we present an $\textit alternative$ mechanism: the Higgs VEV will be used to construct Planck's constant $\hbar$ and speed of light $c$. Specifically, each open set vicinity of a given point $x^*$ on the spacetime manifold is equipped with a replica of the Glashow-Weinberg-Salam action operating with its own effective values of $\hbar_*$ and $c_*$ per $\hbar_*\propto\chi^{-1/2}(x^*)$ and $c_*\propto\chi^{1/2}(x^*)$, causing these ``fundamental constants'' to vary alongside the dynamical field $\chi$. Moreover, in each open set around $x^*$, the prevailing value $\chi(x^*)$ determines the length and time scales for physical processes occurring in this region as $l\propto\chi^{-1}(x^*)$ and $\tau\propto\chi^{-3/2}(x^*)$. This leads to an $\textit anisotropic$ relation $\tau^{-1}\propto l^{-3/2}$ between the rate of clocks and the length of rods, resulting in a distinct set of novel physical phenomena. For late-time cosmology, the variation of $c$ along the trajectory of light waves from distant supernovae towards the Earth-based observer necessitates modifications to the Lema\^itre redshift relation and the Hubble law. These modifications are capable of: (1) Accounting for the Pantheon Catalog of SNeIa $\textit{through a declining speed of light in an expanding Einstein--de Sitter universe}$, thus avoiding the need for dark energy; (2) Revitalizing Blanchard-Douspis-Rowan-Robinson-Sarkar's CMB power spectrum analysis that bypassed dark energy [A&A 412, 35 (2003)]; and (3) Resolving the $H_0$ tension without requiring a dynamical dark energy component. | ヒッグス場 $\Phi$ が次の膨張場 $\chi$ と相互作用できるようにします。 $\chi^2\,\Phi^\dagger\Phi$ 結合を介した背景時空。 その上 ゲージ対称性が自発的に破れると、ヒッグス VEV は次のように比例します。 $\chi$。 伝統的にこの結合はプランク質量を作るために採用されていますが、 粒子の質量は $\chi$ に依存するため、$\textit の代替$を提示します。 メカニズム: ヒッグス VEV はプランク定数 $\hbar$ を構築するために使用されます。 そして光速 $c$。 具体的には、指定された点の各オープンセット近傍 時空多様体の $x^*$ には、 独自の実効値で動作する Glashow-Weinberg-Salam アクション $\hbar_*\propto\chi^{-1/2}(x^*)$ ごとの $\hbar_*$ と $c_*$、および $c_*\propto\chi^{1/2}(x^*)$ により、これらの「基本定数」が変化します 動的フィールド $\chi$ の横にあります。 さらに、$x^*$ の周りの各開集合において、 一般的な値 $\chi(x^*)$ が長さと時間スケールを決定します。 $l\propto\chi^{-1}(x^*)$ としてこの領域で発生する物理プロセスと $\tau\propto\chi^{-3/2}(x^*)$。 これにより、$\textit 異方性$ 関係が生じます。 $\tau^{-1}\propto l^{-3/2}$ 時計の速度と棒の長さの間、 その結果、一連の新しい物理現象が生まれます。 遅い時間の場合 宇宙論、光波の軌道に沿った $c$ の変化 地球上の観測者に向かって遠く離れた超新星には修正が必要です Lema\^itre 赤方偏移関係とハッブルの法則。 これらの変更は、 (1) SNeIa $\textit{を通じてパンテオン カタログを説明する 膨張するアインシュタイン・デ・ジッター宇宙における光の速度の低下}$、したがって ダークエネルギーの必要性を回避する。 (2) 活性化 Blanchard-Douspis-Rowan-Robinson-Sarkar の CMB パワー スペクトル解析 暗エネルギーを回避 [A&A 412, 35 (2003)]。 (3) $H_0$ 緊張の解決 動的ダークエネルギーコンポーネントを必要とせずに。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The nano-hertz (nHz) stochastic gravitational wave background (SGWB), produced by unresolved supermassive black hole binaries (SMBHBs), offers a unique probe of their cosmic evolution. Using our recently proposed technique, we investigate the prospect of discovering the SMBHB population and its evolution by combining the SGWB signal and its anisotropies with galaxy observation by exploring their cross-correlation. Using a Fisher analysis, we demonstrate that the SGWB power spectrum alone can provide only a weak measurement of the cosmic genealogy of SMBHBs, while the inclusion of the angular power spectrum of SGWB and its cross-correlation with the galaxy distribution can significantly improve our measurement and open a discovery space. With a PTA of 2000 pulsars, achievable in the SKA era, we find that the redshift evolution of the supermassive black hole (SMBH) mass and galaxy stellar mass can be measured with an SNR up to 4 in the redshift range up to three. The frequency distribution can be constrained with an SNR of approximately up to 80 in the same redshift range at a frequency range accessible from nHz. These SNRs improve further with the increase in the number of pulsars to 5000 expected from SKA. This demonstrates the prospect of answering the decades-long unsolved problem of SMBH growth and evolution over cosmic time and shedding new insights on the standard model of cosmology using synergy between nHz GW and galaxy surveys. | ナノヘルツ (nHz) の確率的重力波背景 (SGWB)、 未解決の超大質量ブラック ホール バイナリ (SMBHB) によって生成され、 彼らの宇宙進化のユニークな探査機。 私たちが最近提案した手法を使用すると、 私たちはSMBHB集団とその集団を発見する見通しを調査します。 SGWB信号とその異方性を銀河と組み合わせることによる進化 それらの相互相関を調査することによる観察。 フィッシャー分析を使用すると、 SGWB パワー スペクトルだけでは弱いスペクトルしか提供できないことを実証します。 SMBHB の宇宙系譜の測定、 SGWBの角パワースペクトルと銀河との相互相関 配布により測定が大幅に改善され、発見が可能になります 空間。 SKA 時代に達成可能な 2000 パルサーの PTA では、 超大質量ブラックホール (SMBH) 質量と銀河の赤方偏移進化 星の質量は、赤方偏移範囲で最大 4 の SNR で測定できます。 三つ。 周波数分布は、SNR で制限できます。 ある周波数範囲の同じ赤方偏移範囲で最大約 80 nHzからアクセス可能。 これらの SNR は、数が増加するにつれてさらに向上します。 SKA から予想されるパルサーの数は 5000 です。 これは次の見通しを示しています。 SMBHの成長と進化という数十年来の未解決の問題に答える 宇宙時間を調べ、宇宙論の標準モデルについて新たな洞察を得るには、 nHz GW と銀河調査の相乗効果。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Logarithmic angle-dependent gauge transformations are symmetries of electromagnetism that are canonically conjugate to the standard $\mathcal O(1)$ angle-dependent $u(1)$ transformations. They were exhibited a few years ago at spatial infinity. In this paper, we derive their explicit form at null infinity. We also derive the expression there of the associated "conserved" surface integrals. To that end, we provide a comprehensive analysis of the behaviour of the electromagnetic vector potential $A_\mu$ in the vicinity of null infinity for generic initial conditions given on a Cauchy hypersurface. This behaviour is given by a polylogarithmic expansion involving both gauge-invariant logarithmic terms also present in the field strengths and gauge-variant logarithmic terms with physical content, which we identify. We show on which explicit terms, and how, do the logarithmic angle-dependent gauge transformations act. Other results of this paper are a derivation of the matching conditions for the Goldstone boson and for the conserved charges of the angle-dependent $u(1)$ asymptotic symmetries, as well as a clarification of a misconception concerning the non-existence of these angle-dependent $u(1)$ charges in the presence of logarithms at null infinity. We also briefly comment on higher spacetime dimensions. | 対数の角度依存ゲージ変換は次の対称です。 標準 $\mathcal O(1)$ と正準共役な電磁気学 角度依存の $u(1)$ 変換。 数年前にも展示されていましたが、 空間の無限。 この論文では、null での明示的な形式を導出します。 無限大。 また、そこから関連する「保存された」という表現も導き出されます。 表面積分。 そのために、私たちは、 の近傍における電磁ベクトルポテンシャル $A_\mu$ の挙動 コーシー超曲面で与えられる一般的な初期条件の null 無限大。 この動作は、両方を含む多対数展開によって与えられます。 ゲージ不変の対数項は場の強度にも存在し、 私たちが識別する物理的内容を含むゲージ変対数項。 私たちは どの明示的な項に基づいて、対数の角度依存ゲージをどのように実行するかを示します。 変換が作用します。 この論文の他の結果は、 ゴールドストーン粒子と保存電荷の一致条件 角度依存の $u(1)$ 漸近対称性と、 これらの角度依存性 $u(1)$ が存在しないという誤解 対数が存在する場合、ゼロ無限大で充電されます。 簡単にコメントもします より高い時空次元で。 |