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| In this paper, we prove a scale-critical trapped surface formation result for the Einstein--Maxwell--charged scalar field (EMCSF) system, without any symmetry assumptions. Specifically, we establish a scale-critical semi-global existence theorem from past null infinity and show that the focusing of gravitational waves, the concentration of electromagnetic fields, or the condensation of complex scalar fields, each individually, can lead to the formation of a trapped surface. In addition, we capture a nontrivial charging process along past null infinity, which introduces new difficulties due to the abnormal behavior of the matter fields. Nevertheless, the semi-global existence result and the formation of a trapped surface remain valid. | この論文では、スケール臨界のトラップ表面形成結果を証明します。 アインシュタイン-マクスウェル-荷電スカラー場 (EMCSF) システム。 対称性の仮定。 具体的には、規模重視のセミグローバルなシステムを確立します。 過去のヌル無限大からの存在定理と、 重力波、電磁場の集中、または 複雑なスカラー フィールドをそれぞれ個別に凝縮すると、 捕捉された表面の形成。 さらに、重要な充電をキャプチャします null 無限大を超えてプロセスを実行すると、次のような新たな困難が生じます。 物質フィールドの異常な動作。 それにもかかわらず、セミグローバルな存在 結果とトラップされた表面の形成は有効なままです。 |
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| We have studied the quantum gravity signatures that emerge in a gravitational wave detector placed inside a harmonic potential trap, where the quantum state of the graviton is either coherent, squeezed, or squeezed coherent. We compared the transition probabilities of the detector in scenarios where the gravitational wave is quantized versus when it is treated classically. Assuming the gravitational wave propagates in one direction and has only one type of polarization, we found that for graviton states such as coherent, squeezed, and squeezed coherent states, quantum gravity signatures can emerge in events that would not be possible when the graviton state is a quantum state with $n_G$ particles $(\ket{n_G})$, such as graviton annihilation and the increasing energy level of the detector by two levels in final state. | 私たちは、重力空間に現れる量子重力の痕跡を研究してきました。 波動検出器は調和ポテンシャルトラップ内に置かれ、量子状態が 重力子のは、コヒーレント、スクイーズド、またはスクイーズド コヒーレントのいずれかです。 比べてみた シナリオにおける検出器の遷移確率。 重力波は古典的に扱われる場合と比較して量子化されます。 仮定すると 重力波は一方向に伝播し、その種類は 1 つだけです。 分極の結果、コヒーレント、スクイーズド、スクイーズドなどの重力子の状態について、 スクイーズされたコヒーレント状態では、量子重力の署名がイベントで現れる可能性があります。 重力子状態が $n_G$ の量子状態である場合は不可能です 粒子 $(\ket{n_G})$、重力子の消滅や増加など 最終状態での検出器のエネルギーレベルが 2 レベル増加します。 |
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| Binary neutron star inspirals detected as gravitational waves carry information on components' masses and tidal deformabilities, but not radii, which are measured by electromagnetic observations of neutron stars. An expression for neutron-star radii as a function of gravitational-wave only data would be advantageous for the multi-messenger astronomy. Using pySR, a symbolic regression method trained on TOV solutions to piecewise polytropic EOS input, an approximate symbolic expression for neutron-star radius as a function of mass and tidal deformability is obtained. The approximation is tested on piecewise polytropic EOS NS data, as well as on NS sequences based on various non-polytropic EOSs based on realistic theories of dense matter, achieving consistent agreement between the ground truth values and the approximation for a broad range of NS parameters covering current astrophysical observations, with average radii differences of few hundred meters. Additionally, the approximation is applied to GW170817 gravitational-wave mass and tidal deformability posteriors, and compared to reported inferred radius distributions. | 連星中性子星のインスピレーションが重力波として検出される コンポーネントの質量と潮汐変形能力に関する情報は含まれますが、半径は含まれません。 中性子星の電磁観測によって測定されます。 アン 重力波のみのデータの関数としての中性子星半径の式 マルチメッセンジャー天文学にとっては有利でしょう。 シンボリックな pySR を使用する 区分的ポリトロープ EOS 入力に対する TOV 解でトレーニングされた回帰手法、 の関数としての中性子星の半径の近似記号式。 質量と潮汐変形能が得られます。 近似は次のようにテストされます。 区分的ポリトロープ EOS NS データ、およびさまざまなデータに基づく NS シーケンス 高密度物質の現実的な理論に基づいた非ポリトロープ EOS は、 グラウンドトゥルース値と近似値との間の一貫した一致 現在の天体物理観測をカバーする幅広い NS パラメータ、 平均半径の差は数百メートルです。 さらに、 GW170817の重力波質量と潮汐力に近似を適用 事後変形能と報告された推定半径との比較 配布物。 |
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| Extreme-Mass-Ratio Inspirals (EMRIs) are one of the key targets for future space-based gravitational wave detectors, such as LISA. The scientific potential of these sources can only be fully realized with fast and accurate waveform models. In this work, we extend the \textsc{FastEMRIWaveform} (\texttt{FEW}) framework by providing fully relativistic waveforms at adiabatic order for circular, equatorial orbits in Kerr spacetime, for mass ratios up to $10^{-3}$. We investigate the significance of including relativistic corrections in the waveform for both vacuum and non-vacuum environments. Specifically, we develop relativistic non-vacuum EMRI waveforms including two different environmental effects in the EMRI waveforms: power-law migration torques, and superradiance scalar clouds. For EMRIs in vacuum, we find that non-relativistic waveforms incorrectly estimate the predicted source's horizon redshift by approximately $35\%$ error. Our analysis shows that incorporating relativistic corrections enhances constraints on accretion disks, modeled through power-law torques, and improves the constraints on disk parameter estimates (error $\simeq 8\%$), representing a significant improvement over previous estimates. Additionally, we assess the evidence for models in a scenario where ignoring the accretion disk biases the parameter estimation (PE), reporting a $\log_{10}$ Bayes factor of $1.1$ in favor of the accretion disk model. In a fully relativistic setup, we also estimate the parameters of superradiant scalar clouds with relative errors $\simeq 0.3\%$ for the scalar cloud's mass. These results demonstrate that incorporating relativistic effects is essential for LISA science objectives with EMRIs. | Extreme-Mass-Ratio Inspirals (EMRI) は将来の重要なターゲットの 1 つです LISA などの宇宙ベースの重力波検出器。 科学的な これらのソースの可能性は、高速かつ正確に実現する必要があります。 波形モデル。 この作業では、\textsc{FastEMRIWaveform} を拡張します。 (\texttt{FEW}) フレームワークは、断熱状態で完全相対論的波形を提供します。 カー時空における円赤道軌道の次数、最大質量比の場合 $10^{-3}$。 相対論を組み込む意義を探る 真空環境と非真空環境の両方で波形を補正します。 具体的には、2 つの相対論的非真空 EMRI 波形を開発します。 EMRI波形におけるさまざまな環境影響:べき乗則の移行 トルク、および超放射スカラー クラウド。 真空中の EMRI の場合、次のことがわかります。 非相対論的波形は、予測された音源の地平線を誤って推定します 約 $35\%$ の誤差による赤方偏移。 私たちの分析によると、 相対論的補正は降着円盤の制約を強化し、モデル化 べき乗則トルクを通じて、ディスクパラメータの制約を改善します。 推定値 (エラー $\simeq 8\%$) よりも大幅な改善を示しています。 以前の見積もり。 さらに、モデルの証拠を評価します。 降着円盤を無視するとパラメータ推定にバイアスがかかるシナリオ (PE)、降着を支持する $\log_{10}$ ベイズ係数 $1.1$ を報告 ディスクモデル。 完全相対論的設定では、次のパラメータも推定します。 スカラーの相対誤差 $\simeq 0.3\%$ を持つ超放射スカラー雲 雲の塊。 これらの結果は、相対論的効果を組み込んでいることを示しています。 EMRI を使用した LISA 科学目標には不可欠です。 |
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| Black-hole spectroscopy aims to infer physical properties of black holes by detecting the spectrum of quasinormal modes (QNMs) they emit while settling towards equilibrium. Unlike normal modes, which are resonances of energy-conserving systems, QNMs are damped oscillations arising when a system loses energy due to open boundaries or via dissipation. The detection of the full QNM spectrum of black holes is challenging due to rapidly decaying amplitudes of these resonances, limiting observations only to the longest-lived mode. Theoretical and numerical studies suggest that environmental confinement due to surrounding plasma or dark matter modify the QNM spectrum. Here, we employ black-hole spectroscopy to show how spatial confinement similarly affects the spectrum of nanometre-scale interface waves surrounding a giant quantum vortex in superfluid helium-4, an experimentally accessible quantum system that emulates dynamics in rotating curved spacetime. In the available parameter space, we observe regimes in which multiple QNMs emerge from the interface noise spectrum. In agreement with theoretical predictions, their real and imaginary frequencies are shifted with respect to those expected in the unbounded system. Our results demonstrate the critical role of spatial confinement in shaping the QNM spectrum, highlighting the importance of environmental effects on spectral stability of astrophysical compact objects. | ブラックホール分光法は、ブラックホールの物理的性質を次のように推測することを目的としています。 安定化中に放出される準正規モード (QNM) のスペクトルを検出する 均衡に向けて。 の共振である通常モードとは異なります。 エネルギー節約システムの場合、QNM はシステムの動作時に発生する減衰振動です。 開いた境界または散逸によりエネルギーを失います。 の検出 ブラック ホールの完全な QNM スペクトルは急速に減衰するため困難です これらの共鳴の振幅を調べ、観測を最長寿命のもののみに限定する モード。 理論的および数値的研究は、環境による閉じ込めが示唆されています。 周囲のプラズマや暗黒物質により QNM スペクトルが変化します。 ここで、私たちは ブラックホール分光法を使用して、同様に空間がどのように閉じ込められるかを示します 巨人を取り囲むナノメートルスケールの界面波のスペクトルに影響を与える 超流動ヘリウム 4 の量子渦、実験的に利用可能な量子 回転する湾曲した時空のダイナミクスをエミュレートするシステム。 利用可能な中で パラメータ空間では、複数の QNM がパラメータ空間から現れる領域が観察されます。 インターフェースのノイズスペクトル。 理論上の予測と一致して、実際の予測は そして虚数周波数は、 無制限のシステム。 私たちの結果は、空間の重要な役割を示しています。 QNM スペクトルの形成における制限、の重要性を強調 天体物理学的コンパクト天体のスペクトル安定性に対する環境の影響。 |
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| We study gravitational lensing by $k-n$ generalized black-bounce space-times both in regimes of weak and strong field approximations. These metrics interpolate between regular black holes and one-way or traversable wormholes. First, we investigate the light-like geodesic trajectories and derive an analytical expression for the deflection angle in terms of the bounce parameter in the weak-field gravitational regime. We then turn to the strong-field gravitational regime and display the behavior of the bending angle as a function of both the impact parameter and the bounce parameter. Next, using the lens equations, we analyze how the observables for \textit{Sagittarius} A* behave concerning the bounce parameter. We obtain the shadow's radii for some black-bounce metrics and plot the graph of their sizes, comparing them with the Schwarzschild one. | $k-n$一般化ブラックバウンス時空による重力レンズを研究します 弱い場近似と強い場近似の両方の領域で。 これらの指標 通常のブラック ホールと一方向または通過可能なワームホールの間を補間します。 まず、光のような測地線軌道を調査し、 バウンスパラメータによる偏向角の解析式 弱磁場重力領域では。 次に得意分野に目を向けます 重力レジームを解析し、曲げ角度の挙動を次のように表示します。 インパクトパラメータとバウンスパラメータの両方の関数。 次に、 レンズ方程式を使って、\textit{Sagittarius} A* の観測量がどのように変化するかを分析します。 バウンスパラメータに関して動作します。 いくつかの影の半径を取得します。 ブラックバウンスメトリクスを作成し、そのサイズのグラフをプロットして、それらを黒バウンスメトリクスと比較します。 シュヴァルツシルトのやつ。 |
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| We describe asymptotic symmetries at spatial infinity of asymptotically flat spacetimes within the context of a generalization of the Beig-Schmidt-Ashtekar-Romano-framework. We demonstrate that it is possible to relax certain smoothness requirements of the asymptotic transformations considered previously, without violating asymptotic flatness. This leads to an enhancement of the asymptotic symmetry group that includes logarithmic supertranslations at spatial infinity. Our results complement several recent results which confirm the existence of logarithmic supertranslations at spatial infinity in the Hamiltonian formalism. | 漸近的に平坦な空間無限大における漸近対称性を記述します。 一般化の文脈における時空 Beig-Schmidt-Ashtekar-Romano フレームワーク。 我々は、次のことが可能であることを実証します。 漸近変換の特定の滑らかさ要件を緩和します。 漸近平坦性に違反することなく、以前に検討されました。 これにより、 対数を含む漸近対称群の強化 空間無限大での超変換。 私たちの結果は、最近のいくつかの結果を補完します 空間における対数超平行移動の存在を確認する結果 ハミルトン形式主義における無限。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We review the suggestion that it is possible to eliminate the Big Bang curvature singularity of the Friedmann cosmological solution by considering a particular type of degenerate spacetime metric. Specifically, we take the 4-dimensional spacetime metric to have a spacelike 3-dimensional defect with a vanishing determinant of the metric. This new solution suggests the existence of another "side" of the Big Bang (perhaps a more appropriate description than "pre-Big-Bang" phase used in our original paper). The corresponding new solution for defect wormholes is also briefly discussed. | 我々はビッグバンを排除することが可能であるという提案を検討する を考慮したフリードマン宇宙論的解の曲率特異点 特定のタイプの縮退時空計量。 具体的には、 空間的な 3 次元欠陥を持つ 4 次元時空計量 メトリクスの消失決定要因。 この新しいソリューションは、その存在を示唆しています。 ビッグバンの別の「側面」（おそらく、より適切な説明） 私たちの元の論文で使用されている「プレビッグバン」フェーズ)。 対応する新しい 欠陥ワームホールの解決策についても簡単に説明します。 |
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| We study cosmic strings in the complex symmetron model, a scalar-tensor theory with a spontaneously broken local $U(1)$ symmetry in low matter density regions. Using numerical simulations, we show that these strings preferentially attach to matter halos, leading to the stabilization of string loops. While the requirement for screening of fifth-force interactions in the solar system limits observable signatures in theories with universal coupling to matter, analogous topological defects in the dark sector may still influence cosmic structure formation, offering a novel avenue to constrain dark-sector interactions. | 私たちは、スカラーテンソルである複雑なシンメトロンモデルで宇宙ひもを研究します。 低物質密度における局所 $U(1)$ 対称性が自発的に破れた理論 地域。 数値シミュレーションを使用して、これらの文字列が優先的に使用されることを示します。 物質のハローに付着し、ストリングループの安定化につながります。 一方、 太陽系における第五の力の相互作用をスクリーニングするための要件 物質との普遍的な結合を持つ理論で観察可能な特徴を制限し、 ダークセクターにおける同様のトポロジカル欠陥は依然として宇宙に影響を与える可能性がある 構造形成、ダークセクターを抑制する新たな手段を提供 相互作用。 |
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| Relative entropy is a non-negative quantity and offers a powerful means of achieving a unified understanding of fundamental properties in physics, including the second law of thermodynamics and positivity bounds on effective field theories (EFTs). We analyze the relative entropy in scalar field theories and show that the non-negativity of relative entropy is potentially violated in perturbative calculations based on operator and loop expansions. Conversely, this suggests that the consistency of the EFT description in the scalar field theory can be identified by the sign of the relative entropy. In fact, we revisit an EFT of single-field inflation and present a relation between its non-linear parameter $f_{\rm NL}$ and the consistency condition of the EFT description derived from the relative entropy method. We find that interesting regions of $f_{\rm NL}$ that are observationally allowed can be constrained from the relative entropy by imposing the consistency of the EFT description when the EFT is generated via the interaction with heavy fields in UV theories. | 相対エントロピーは負ではない量であり、次の強力な手段を提供します。 物理学の基本的性質の統一的な理解を達成すること、 熱力学の第 2 法則と実効限界を含む 場の理論 (EFT)。 スカラー場の理論における相対エントロピーを分析します そして、相対エントロピーの非負性が潜在的に侵害されることを示します。 演算子とループ展開に基づく摂動計算。 逆に、 これは、スカラー場における EFT 記述の一貫性が保たれていることを示唆しています。 理論は相対エントロピーの符号によって識別できます。 実際、私たちは 単一フィールドのインフレーションの EFT を再検討し、その関係を示します。 非線形パラメータ $f_{\rm NL}$ と EFT の整合性条件 相対エントロピー法から得られた記述。 私たちはそれが興味深いと思います 観察上許可されている $f_{\rm NL}$ の領域は制限できます EFT 記述の一貫性を課すことによる相対エントロピーからの計算 UV理論における重磁場との相互作用を介してEFTが生成される場合。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Hubble tension, characterized by discrepant measurements of the Hubble constant from early and late universe probes, remains one of the most significant challenges in cosmology. Building upon our previous analysis of individual parameter transitions in SH0ES data, we investigate the impact of simultaneous transitions in multiple Cepheid and SNIa calibration parameters at specific cosmic distances. We allow various combinations of transitions in Cepheid absolute magnitude ($M^W_H$), period-luminosity relation slope ($b_W$), metallicity coefficient ($Z_W$), and SNIa absolute magnitude ($M_B$). Our comprehensive analysis reveals a consistent preferred transition distance of approximately 23 Mpc across different parameter combinations. The most statistically favored model allows simultaneous transitions in $b_W$, $Z_W$, and $M_B$, yielding $\Delta \text{AIC} \simeq -9.2$ and $\Delta \text{BIC} \simeq -3.0$ compared to the baseline SH0ES model. This provides strong evidence for inhomogeneities in standard candle calibrations. We demonstrate that the post-transition SNIa absolute magnitude aligns more closely with CMB-based constraints, resulting in a reduced Hubble constant value that alleviates the tension. Our findings suggest that the Hubble tension might be resolved through proper modeling of calibration parameter inhomogeneities rather than requiring new physics beyond $\Lambda$CDM. | ハッブル張力（ハッブルの測定値の不一致を特徴とする） 初期および後期の宇宙探査機から一定であり、依然として最も優れた探査機の 1 つです。 宇宙論における重大な課題。 以前の分析に基づいて、 SH0ES データの個々のパラメータの遷移の影響を調査します。 複数の Cepheid および SNIa 校正パラメータの同時遷移 特定の宇宙距離。 さまざまなトランジションの組み合わせが可能です。 セファイドの絶対等級 ($M^W_H$)、周期と光度の関係の傾き ($b_W$)、 金属度係数 ($Z_W$)、および SNIa 絶対等級 ($M_B$)。 私たちの 包括的な分析により、一貫した優先遷移距離が明らかになります。 さまざまなパラメータの組み合わせで約 23 Mpc。 最も 統計的に有利なモデルにより、$b_W$、$Z_W$、 $M_B$ と $\Delta \text{AIC} \simeq -9.2$ と $\Delta \text{BIC} が得られます \simeq ベースライン SH0ES モデルと比較して -3.0$。 これにより、強力な 標準キャンドル校正における不均一性の証拠。 実演します 移行後の SNIa 絶対値がより厳密に一致すること CMB ベースの制約により、ハッブル定数値が減少します。 緊張を和らげます。 私たちの調査結果は、ハッブル張力が次のようなものである可能性があることを示唆しています。 校正パラメータの不均一性を適切にモデリングすることで解決 $\Lambda$CDM を超える新しい物理学を必要とするのではなく。 |
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| The classical Penrose inequality, a relation between the ADM mass and the area of any cross section of the black hole event horizon, was introduced as a test of the weak cosmic censorship: if it fails, the trapped surface is not necessarily behind the event horizon and a naked singularity could form. Since that original derivation, a variety of proofs have developed, mainly focused on the initial data formulation on maximal spacelike slices of spacetime. Most of these proofs are applicable only for classical fields, as the energy conditions required are violated in the context of quantum field theory. In this work we provide two generalizations of the Penrose inequality spherically symmetric spacetimes: a proof of a classical inequality using initial data and an average energy condition and proof of a generalized inequality for evaporating black holes with a connection to the weak cosmic censorship. The latter case could also be applicable to quantum fields. Finally, we provide physically motivated examples for both. | 古典的なペンローズの不等式、ADM の質量と ブラックホール事象の地平線の任意の断面の面積は、 弱い宇宙検閲のテスト: 失敗した場合、捕らえられた表面は存在しません。 必然的に事象の地平線の背後で、裸の特異点が形成される可能性があります。 以来 その独自の導出、主に焦点を当てたさまざまな証明が開発されました。 時空の最大の宇宙のようなスライスに関する初期データの定式化。 ほとんどの これらの証明は、エネルギー条件として古典的な場にのみ適用できます。 必要な条件は場の量子論の文脈では違反されます。 この作品で私たちは、 球対称のペンローズ不等式の 2 つの一般化を提供します。 時空: 初期データと平均を使用した古典的な不等式の証明 エネルギー条件と黒の蒸発に関する一般化不等式の証明 宇宙の弱い検閲と関係のある穴。 後者の場合は、 量子場にも応用できます。 最後に、身体的な動機付けを提供します。 両方の例。 |
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| We present a stable cosmological model of a closed universe in the presence of conventional scalar field. The stability of the model and absence of singularity is ensured by spatial curvature without the need for additional peculiar matter. We reconstruct the Lagrangian and numerically compute observational predictions, including the number of e-folds, the spectral index $n_s$, and the tensor-to-scalar ratio. We present several sets of parameters that satisfy the current observational data. | 我々は、存在する閉じた宇宙の安定した宇宙論モデルを提示します。 従来のスカラー場の。 モデルの安定性と、 特異性は、追加の要素を必要とせずに空間曲率によって確保されます。 特異な事柄。 ラグランジュ関数を再構成して数値計算します。 e-foldの数、スペクトルインデックスを含む観測予測 $n_s$、およびテンソル対スカラー比。 いくつかのパラメータのセットを提示します 現在の観測データを満たしている。 |
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| In this work, we investigate the properties of string effective theories with scalar field(s) and a scalar potential. We first claim that in most examples known, such theories are multifield, with at least 2 non-compact field directions; the few counter-examples appear to be very specific and isolated. Such a systematic multifield situation has important implications for cosmology. Characterising properties of the scalar potential $V$ is also more delicate in a multifield setting. We provide several examples of string effective theories with $V>0$, where the latter admits an asymptotically flat direction along an off-shell field trajectory: in other words, there exists a limit $\varphi \rightarrow \infty$ for which $\frac{|\partial_{\varphi} V|}{V} \rightarrow 0$. It is thus meaningless to look for a lower bound to this single field quantity in a multifield setting; the complete gradient $\nabla V$ is then better suited. Restricting to on-shell trajectories, this question remains open, especially when following the steepest descent or more generally a gradient flow evolution. Interestingly, single field statements in multifield theories seem less problematic for $V<0$. | この研究では、以下を使用して文字列有効理論の特性を調査します。 スカラー場とスカラーポテンシャル。 まず、ほとんどの例で次のように主張します。 知られているように、そのような理論は少なくとも 2 つの非コンパクトなフィールドを含むマルチフィールドです。 方向;いくつかの反例は非常に具体的で孤立しているように見えます。 このような体系的な多分野の状況は、次の分野に重要な影響を及ぼします。 宇宙論。 スカラーポテンシャル $V$ の特性の特徴付けもさらに詳しく マルチフィールド設定では繊細です。 文字列の例をいくつか示します $V>0$ の有効理論。 後者は漸近平坦を認めます。 オフシェルフィールド軌道に沿った方向: 言い換えれば、 $\varphi \rightarrow \infty$ を $\frac{|\partial_{\varphi} V|}{V} に制限します \右矢印 0$。 したがって、この単一の下限を探すことは無意味です。 マルチフィールド設定のフィールド量。 完全な勾配 $\nabla V$ は それならもっと適しています。 シェル上の軌道に限定すると、この疑問は残ります 特に最も急な下り坂をたどるとき、またはより一般的には、 勾配流の進化。 興味深いことに、マルチフィールド内の単一フィールドのステートメント $V<0$ の場合、理論はそれほど問題がないようです。 |
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| We study the role of the equilibrium equation in bootstrapped Newtonian gravity (BNG) by including terms inspired by the post-Newtonian expansion of the Tolman-Oppenheimer-Volkov (TOV) equation. We then compare (approximate) BNG solutions for homogenous stars with their Newtonian and General Relativistic exact solutions. Regardless of the additional terms from the conservation equation, BNG stars do not exhibit a Buchdahl limit. However, specific extra terms added to this equation can cause the pressure to become negative inside stars with compactness smaller than the critical values for BNG black hole formation. | ブートストラップニュートン関数における平衡方程式の役割を研究します 重力 (BNG) のニュートン後の展開に触発された用語を含めることにより、 トールマン・オッペンハイマー・ヴォルコフ（TOV）方程式。 次に、(おおよその) BNG を比較します。 ニュートンおよび一般相対論を用いた均質星の解法 正確な解決策。 保全からの追加条件に関係なく 方程式によれば、BNG 星はブッフダール限界を示しません。 ただし、具体的な追加事項 この方程式に項を追加すると、内部の圧力が負圧になる可能性があります BNG ブラックホールの臨界値より小さいコンパクトネスを持つ星 形成。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we investigate regular black hole solutions in the (2+1)-dimensional versions of General Relativity and $f(R, T)$ gravity, both coupled to nonlinear electrodynamics. By admitting that the matter content that generates such geometries satisfies the Maxwell limit condition, we obtain a class of regular black holes that give rise to new solutions and successfully reproduce particular cases found in earlier studies of (2-1)-dimensional General Relativity. Moreover, we discover the first regular black hole solutions in (2+1)-dimensional $f(R, T)$ gravity and explore both qualitatively and quantitatively the non-conservation of the energy-momentum tensor present in those solutions. | この論文では、宇宙における通常のブラック ホールの解を調査します。 一般相対性理論と $f(R, T)$ 重力の (2+1) 次元バージョン、両方 非線形電気力学と結合します。 当該事項の内容を認めることにより、 マクスウェルの極限条件を満たすようなジオメトリを生成すると、 新しい解決策を生み出し、成功を収める通常のブラックホールのクラス (2-1) 次元の初期の研究で見つかった特定のケースを再現します。 一般相対性理論。 さらに、初の正規ブラックホールを発見 (2+1) 次元 $f(R, T)$ 重力の解とその両方を定性的に探索する そして定量的には存在するエネルギー運動量テンソルの非保存 それらのソリューションでは。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This work explores the influence of viscous fluids on cosmological dynamics within the framework of General Relativity. We introduce a novel time-dependent parametrization for the bulk viscosity coefficient, given by \(\zeta = \zeta_0 (t - t_0)^{-2n} \rho^{1/2}\), where \(\zeta_0\), \(t_0\), and \(n\) are model parameters. This formulation is designed to investigate whether bulk viscosity of this nature can effectively describe the evolution of the universe, particularly in scenarios that avoid initial singularities through a cosmological bounce. Remarkably, the general solutions emerging from our model exhibit significant flexibility, accommodating not only a bouncing universe but also an early inflationary phase and a late-time acceleration mimicking dark energy. The roles of \(\zeta_0\), \(t_0\), and \(n\) are pivotal, as they govern the cosmic evolution and determine the transitions between different phases. To validate the robustness of our model, we analyze key cosmological quantities such as the energy density, deceleration parameter, and the validity of various energy conditions. Furthermore, we employ statefinder diagnostics to probe the dark energy behavior and examine Hubble flow parameters to shed light on the inflationary aspects of the model. Lastly, we confront our theoretical predictions with observational data sets, including the BAO, DESI and Pantheon+SH0ES datasets, demonstrating the model's consistency with empirical cosmological trends. | この研究は、宇宙論的力学に対する粘性流体の影響を調査します。 一般相対性理論の枠組みの中で。 新しい時間依存性を導入します \(\zeta = \zeta_0 で与えられるバルク粘度係数のパラメータ化 (t - t_0)^{-2n} \rho^{1/2}\)、\(\zeta_0\)、\(t_0\)、\(n\) はモデルです パラメータ。 この配合は、バルク粘度が このような性質のものは宇宙の進化を効果的に説明することができます。 特に、初期特異点を回避するシナリオでは、 宇宙論的な跳ね返り。 注目すべきことに、私たちのモデルから導き出される一般的な解決策は、 優れた柔軟性を示し、跳ねる宇宙だけでなく、 また、初期のインフレ段階と、暗闇を模倣した後期の加速 エネルギー。 \(\zeta_0\)、\(t_0\)、\(n\) の役割は非常に重要です。 宇宙の進化を支配し、異なる宇宙間の移行を決定する 段階。 モデルの堅牢性を検証するために、主要な宇宙論的解析を行います。 エネルギー密度、減速パラメータ、妥当性などの量 さまざまなエネルギー状態のこと。 さらに、ステートファインダー診断を採用して、 暗黒エネルギーの挙動を調査し、ハッブル流パラメータを調べて光を当てる モデルのインフレ的側面について。 最後に、私たちの理論に直面します。 BAO、DESI、および Pantheon+SH0ES データセット、モデルの経験的一貫性を実証 宇宙論的な傾向。 |
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| We consider the phase shift in the gravitational wave signal induced by fast oscillations of scalar dark matter surrounding binary systems, which could be probed by the future experiments LISA and DECIGO. This effect depends on the local matter density and the mass of the dark matter particle. We compare it to the phase shift due to a standard dynamical friction term, which should generically be present. We find that the effect associated with the oscillations only dominates over the dynamical friction for dark matter masses below $10^{-21}$ eV, with masses below $10^{-23}$ eV implying cloud sizes that are too large to be realistic. Moreover, for masses of the order of $10^{-21}$ eV, LISA and DECIGO would only detect this effect for dark matter densities greater than that in the solar system by a factor $10^5$ or $10^4$ respectively. We conclude that this signal can be ignored for most dark matter scenarios unless very dense clouds of very light dark matter are created early in the Universe at a redshift $z\sim 10^4$. | 高速波によって引き起こされる重力波信号の位相シフトを考慮します。 連星系を取り囲むスカラー暗黒物質の振動。 将来の実験LISAとDECIGOによって調査されます。 この効果は、 局所物質密度と暗黒物質粒子の質量。 それを比較します 標準的な動摩擦項による位相シフト。 一般的に存在します。 に関連する効果が判明しました。 振動は暗黒物質質量の動的摩擦のみを支配します。 $10^{-21}$ eV 未満の質量は、$10^{-23}$ eV 未満の雲のサイズを意味します。 大きすぎて現実的ではありません。 さらに、$10^{-21}$ 程度の質量の場合 eV、LISA、DECIGO は暗黒物質密度のこの効果のみを検出します。 太陽系よりも $10^5$ または $10^4$ 倍大きい それぞれ。 私たちは、この信号はほとんどの暗黒物質では無視できると結論付けています。 非常に軽い暗黒物質の非常に高密度の雲が早期に作成されない限り、シナリオは 宇宙では赤方偏移 $z\sim 10^4$ になります。 |
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| The main aim of this paper is to simplify and popularise the construction from the 2013 paper by Apostolov, Calderbank, and Gauduchon, which (among other things) derives the Plebanski-Demianski family of solutions of GR using ideas of complex geometry. The starting point of this construction is the observation that the Euclidean versions of these metrics should have two different commuting complex structures, as well as two commuting Killing vector fields. After some linear algebra, this leads to an ansatz for the metrics, which is half-way to their complete determination. Kerr metric is a special 2-parameter subfamily in this class, which makes these considerations directly relevant to Kerr as well. This results in a derivation of the Kerr metric that is self-contained and elementary, in the sense of being mostly an exercise in linear algebra. | この文書の主な目的は、構築を簡素化し、普及させることです。 アポストロフ、カルダーバンク、ゴーデュションによる 2013 年の論文より。 things) は、アイデアを使用して GR のソリューションのプレバンスキー-デミアンスキー ファミリーを導き出します。 複雑な幾何学模様。 この構築の出発点は観察です これらの指標のユークリッド版には 2 つの異なる値が必要です。 可換複雑な構造、および 2 つの可換 Killing ベクトル フィールド。 いくつかの線形代数の後、これは計量の分析につながります。 彼らの完全な決意への道半ば。 カーメトリクスは特別な 2 パラメータです このクラスのサブファミリーは、これらの考慮事項を直接に関連させます。 カーもそうだ。 これにより、次のようなカー メトリクスが導出されます。 自己完結型で初歩的なもので、主に次の練習であるという意味で 線形代数。 |
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| We propose that the quantum states of black hole responsible for the Bekenstein-Hawking entropy are given by a thin shell of Bell particles located at the region just underneath the horizon. We argue that the configuration can be stabilized by a new kind of degeneracy pressure which is suggested by a noncommutative geometry in the interior of the black hole. Black hole singularity is avoided. We utilize the work of Parikh and Wilczek \cite{Parikh:1999mf} to include the effect of tunneling on the Bell particles. We show that partially tunneled Bell particles give the Page curve of Hawking radiation, and the entirety of information initially stored in the black hole is returned to the outside via the Hawking radiation. In view of entropic force, the location of these Bell states is naturally related to the island and the quantum extremal surface. | 私たちは、ブラックホールの量子状態が原因であると提案します。 ベケンシュタイン・ホーキングのエントロピーは、ベル粒子の薄いシェルによって与えられます。 地平線のすぐ下の領域で。 私たちは、この構成により次のことが可能であると主張します。 によって示唆される新しい種類の縮退圧力によって安定化される ブラックホール内部の非可換幾何学。 ブラックホール 特異点は回避されます。 Parikh と Wilczek の著作を利用します \cite{Parikh:1999mf} を参照して、ベル粒子に対するトンネル効果を含めてください。 部分的にトンネルされたベル粒子がホーキングのページ曲線を与えることを示します 放射線とブラックホールに最初に保存された情報全体 ホーキング放射を介して外部に戻されます。 エントロピーの観点から これらのベル州の位置は自然に島と関連しており、 量子極表面。 |
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| In this paper, we explore an axially symmetric Bianchi type-I model of the universe with bulk viscous fluid as a source of gravitational field under the framework of Einstein's field equations by assuming barotropic bulk viscous pressure as $-3\zeta H^2$. The model parameters have been estimated with the help of four data sets: The Hubble 46 data set describes Hubble parameter values at various redshifts, Union 2.1 compilation data sets comprise a distance modulus of 580 SNIa supernovae at different redshifts, the Pantheon data set contains Apparent magnitudes of 1048 SNIa supernovae at various redshifts and finally BAO data set of volume averaged distances at 5 redshifts. The observational data is analyzed using the traditional Bayesian methodology, and the posterior distributions of the parameters are obtained using the Markov Chain Monte Carlo (MCMC) technique. To get the best-fit values for the model parameters for MCMC analysis, we use the $ emcee $ package. For parameter estimation, we have also employed the minimizing $\chi^{2}$ function. We also tried to achieve these values statistically using combined data sets from the four described earlier. The OHD+BAO~and~OHD+Pan+BAO+Union combined data sets provide the best fit Hubble parameter value $H_0$ as $66.912 ^{+0.497}_{-0.501})$ Km/s/Mpc and $74.216 ^{+0.150}_{-0.148}$ Km/s/Mpc respectively. We have performed state finder diagnostics to discuss the nature of dark energy. Some other geometrical parameters like the Jerk parameter and the Om diagnostic are also being discussed to clarify the nature of the dark energy model. The study reveals that the model behaves like a quintessence in late time and approaches the $\Lambda$ CDM model. | この論文では、軸対称の Bianchi type-I モデルを検討します。 バルク粘性流体を重力場の源として持つ宇宙。 常圧バルク粘性を仮定したアインシュタインの場方程式の枠組み 圧力は $-3\zeta H^2$ となります。 モデル パラメーターは、次の 4 つのデータ セットを使用して推定されています。 ハッブル 46 データセットは、さまざまな赤方偏移におけるハッブル パラメーター値を記述します。 Union 2.1 コンパイル データ セットは 580 SNIa の距離係数で構成されます さまざまな赤方偏移での超新星、パンテオン データセットには見かけのものが含まれています さまざまな赤方偏移における 1048 個の SNIa 超新星の大きさ、そして最終的に BAO データ 5 赤方偏移におけるボリューム平均距離のセット。 観測データは伝統的なベイジアンを使用して分析されます。 方法論を使用し、パラメータの事後分布が取得されます。 マルコフ連鎖モンテカルロ (MCMC) 手法を使用します。 最適な値を取得するには MCMC 解析のモデル パラメーターには、$ emcee $ パッケージを使用します。 のために パラメータ推定では、最小化 $\chi^{2}$ 関数も採用しました。 また、組み合わせたデータセットを使用して統計的にこれらの値を達成することも試みました。 先ほど説明した4つから。 OHD+BAO~と~OHD+Pan+BAO+Unionの組み合わせ データ セットは、最適なハッブル パラメーター値 $H_0$ を $66.912 として提供します。 ^{+0.497}_{-0.501})$ Km/秒/Mpc と $74.216 ^{+0.150}_{-0.148}$ Km/秒/Mpc それぞれ。 性質を議論するために状態ファインダー診断を実行しました。 暗黒エネルギーの。 ジャークパラメータや 暗闇の性質を明らかにするために、Om 診断も議論されています。 エネルギーモデル。 この研究では、モデルが次の点で真髄のように動作することが明らかになりました。 時間は遅く、$\Lambda$ CDM モデルに近づいています。 |
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| Supermassive black hole binary mergers serve as prominent sources of the stochastic gravitational wave background (SGWB), detectable by pulsar timing arrays (PTAs). If dark matter-induced friction is present in the vicinity of these mergers, it can lead to suppression in the nanohertz frequency range of the SGWB spectrum. In particular, ultralight dark matter (ULDM) forming compact solitonic cores around supermassive black holes can imprint signatures in PTA observations. Our analysis places limits on the mass and self-interaction strength of ULDM, demonstrating that soliton-induced dynamical friction can significantly alter the SGWB spectrum. PTAs have the potential to exclude certain ULDM mass ranges while probing the effects of self-interactions, offering a novel avenue to investigate the fundamental properties of ULDM. | 超大質量ブラックホールの連星合体は、 確率的重力波背景 (SGWB)、パルサーのタイミングによって検出可能 アレイ (PTA)。 暗黒物質による摩擦が周囲に存在すると、 これらの合併により、ナノヘルツの周波数範囲の抑制につながる可能性があります。 SGWBスペクトル。 特に、コンパクトを形成する超軽量暗黒物質（ULDM） 超大質量ブラックホールの周りの孤立核はPTAに署名を刻印できる可能性がある 観察。 私たちの分析では、集団と自己相互作用に制限を設けています ULDM の強度を示し、ソリトン誘起動摩擦が SGWB スペクトルを大幅に変更します。 PTAは排除する可能性がある 自己相互作用の影響を調査しながら、特定のULDM質量範囲を調べます。 ULDM の基本特性を調査するための新しい手段を提供します。 |
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| We investigate the absorption of massless scalar, electromagnetic, and gravitational fields propagating in the Schwarzschild black hole geometry. Using complex angular momentum techniques, we first derive a representation of the absorption cross section that separates it into smooth background integrals and a discrete Regge pole series. This decomposition reveals the physical mechanisms underlying black hole absorption, including classical capture, surface wave interference near the photon sphere, and subleading background effects. We then construct a refined high-frequency analytical approximation that captures both the dominant oscillations and the fine structure of the absorption spectra for scalar, electromagnetic, and gravitational fields, incorporating spin-dependent phase corrections and higher-order effects. In addition, we provide a simplified expression that generalizes the sinc approximation to describe the leading oscillations for electromagnetic and gravitational fields. Our analysis offers a unified semiclassical interpretation of black hole absorption, combining geometric optics, surface wave dynamics, and resonant phenomena encoded by the Regge pole structure. | 私たちは、質量のないスカラー、電磁気、および シュヴァルツシルト ブラック ホール幾何学内を伝播する重力場。 複雑な角運動量手法を使用して、最初に次の表現を導き出します。 滑らかな背景積分に分割する吸収断面積 ディスクリート Regge ポール シリーズ。 この分解により、物理的な状態が明らかになります。 古典的な捕獲を含むブラックホール吸収の基礎となるメカニズム、 光子球付近の表面波干渉とサブリーディング背景 効果。 次に、洗練された高周波解析近似を構築します。 主要な振動と微細構造の両方を捕捉します。 スカラー場、電磁場、重力場の吸収スペクトル、 スピン依存の位相補正と高次の効果を組み込んでいます。 で さらに、sinc を一般化する簡略化された式を提供します。 電磁波と振動の主要な振動を説明するための近似 重力場。 私たちの分析は、統一された半古典的手法を提供します。 ブラックホール吸収の解釈、幾何光学、表面の組み合わせ 波のダイナミクス、およびレーゲ極構造によってエンコードされた共鳴現象。 |
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| This study explores some properties of a black hole surrounded by a dark matter halo with a Dehnen-type density distribution. Specifically, we focus on the thermodynamic characteristics, shadow radius, quasinormal modes, and topological charge of thermodynamic potentials associated with this black hole. Notably, this black hole features an unstable photon sphere, which contributes to the formation of the black hole shadow. | この研究では、暗闇に囲まれたブラックホールのいくつかの特性を調査します。 デーネン型の密度分布を持つ物質ハロー。 具体的には、 熱力学的特性、影の半径、準正規モード、 このブラック ホールに関連する熱力学的ポテンシャルのトポロジカルな電荷。 注目すべきことに、このブラック ホールは不安定な光子球を特徴としており、これが原因となっています。 ブラックホールの影の形成まで。 |
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| The gravitational collapse of a star can lead to the formation of a regular black hole. However, a key factor in this process is the transition of ordinary baryonic matter into a substance that forms the de Sitter core. However, the formation of de Sitter core during gravitational collapse remains an open question, particularly since ordinary baryonic matter does not naturally transition into the exotic matter required to form a de Sitter core. In this paper, we investigate the gravitational collapse of baryonic matter and its potential to form well-known regular black hole solutions, such as those proposed by Dymnikova and Hayward. We model the collapse process as a transition of baryonic matter into a new type of matter, accompanied by the release of energy in the form of electromagnetic radiation. Using a generalized dynamical framework, we derive the energy density of the emitted radiation as a function of both the properties of the initial baryonic matter and the resulting exotic matter. Our findings demonstrate that the gravitational collapse can lead to the formation of various types of regular black holes, providing insights into the physical mechanisms underlying their creation. The detectable radiation signature offers a potential observational test for distinguishing between different black hole models. | 星の重力崩壊は、規則正しい星の形成につながる可能性があります。 ブラックホール。 ただし、このプロセスにおける重要な要素は、通常のシステムの移行です。 バリオン物質をド・ジッター核を形成する物質に変換します。 ただし、 重力崩壊中のデ・ジッター核の形成はまだ解明されていない 特に通常のバリオン物質は自然には存在しないため、疑問が生じます。 ド・シッター・コアの形成に必要なエキゾチック物質への転移。 この中で 論文では、バリオン物質の重力崩壊とその重力崩壊を調査します。 以下のようなよく知られた通常のブラックホール解を形成する可能性 ディムニコワとヘイワードによって提案されました。 崩壊プロセスを次のようにモデル化します。 バリオニック物質が新しいタイプの物質に変化し、 電磁放射の形でのエネルギーの放出。 一般化されたものを使用する 力学的フレームワークでは、放出される放射線のエネルギー密度を次のように導出します。 初期バリオン物質の特性と、 結果として生じるエキゾチックな物質。 私たちの発見は、重力が 崩壊はさまざまな種類の通常のブラックホールの形成につながる可能性があります。 それらの創造の根底にある物理的メカニズムについての洞察を提供します。 の 検出可能な放射線の特徴は、潜在的な観察テストを提供します。 異なるブラック ホール モデルを区別します。 |
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| General relativistic Riemann solvers are typically complex, fragile and unwieldy, at least in comparison to their special relativistic counterparts. In this paper, we present a new high-resolution shock-capturing algorithm on curved spacetimes that employs a local coordinate transformation at each inter-cell boundary, transforming all primitive and conservative variables into a locally flat spacetime coordinate basis (i.e., the tetrad basis), generalizing previous approaches developed for relativistic hydrodynamics. This algorithm enables one to employ a purely special relativistic Riemann solver, combined with an appropriate post-hoc flux correction step, irrespective of the geometry of the underlying Lorentzian manifold. We perform a systematic validation of the algorithm using the Gkeyll simulation framework for both general relativistic electromagnetism and general relativistic hydrodynamics, highlighting the algorithm's superior convergence and stability properties in each case when compared against standard analytical solutions for black hole magnetosphere and ultra-relativistic black hole accretion problems. However, as an illustration of the generality and practicality of the algorithm, we also apply it to more astrophysically realistic magnetosphere and fluid accretion problems in the limit of high black hole spin, for which standard general relativistic Riemann solvers are often too unstable to produce useful solutions. | 一般相対論的リーマンソルバーは通常、複雑で壊れやすく、 少なくとも、特殊な相対論的対応物と比較して、扱いにくい。 で この論文では、新しい高解像度衝撃捕捉アルゴリズムを紹介します。 それぞれの場所でローカル座標変換を使用する湾曲した時空 セル間の境界、すべての原始変数と保存変数を次のように変換します。 局所的に平坦な時空座標基底 (つまり、四進数基底)、 相対論的流体力学のために開発された以前のアプローチを一般化します。 これ アルゴリズムを使用すると、純粋に特殊な相対論的リーマン ソルバーを使用できます。 に関係なく、適切なポストホック磁束補正ステップと組み合わせて、 基礎となるローレンツ多様体の幾何学。 体系的に行っております 両方の Gkeyll シミュレーション フレームワークを使用したアルゴリズムの検証 一般相対論的電磁気学と一般相対論的流体力学、 アルゴリズムの優れた収束性と安定性の特性を強調します。 各ケースをブラック ホールの標準分析ソリューションと比較した場合 磁気圏と超相対論的ブラックホールの降着問題。 ただし、 アルゴリズムの一般性と実用性を説明するために、 天体物理学的により現実的な磁気圏と流体の降着に適用します。 標準的な一般的なブラックホールの高スピンの限界の問題 相対論的リーマンソルバーは、有用なものを生成するには不安定すぎることがよくあります。 ソリューション。 |
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| The present work deals with some WH solutions in $f(Q)$ gravity theory for non-constant red-shift function subject to a power law model of $f(Q)$, $Q$ being the non-metricity scalar. Important properties of a WH configuration like the asymptotic flatness, traversability, flairing out condition and energy conditions have been checked for the obtained solutions. Shadows for these WHs have been determined and effect of non-metricity has been discussed. Finally, the paper gives an essence of Quasinormal modes and grey body factors for traversable WHs in general and $f(Q)$ wormholes in particular indicating a distinct signature of non-metricity influencing these observational tools. | 現在の研究では、$f(Q)$ 重力理論におけるいくつかの WH 解を扱います。 $f(Q)$, $Q$ のべき乗則モデルに従う非定数赤方偏移関数 非計量性スカラーです。 WH 構成の重要なプロパティ 漸近的な平坦性、通過性、フレアリング状態とエネルギー 得られた解の条件を確認しました。 これらのWHの影 が決定され、非計量性の影響が議論されています。 ついに、 この論文は、準正規モードとグレイボディファクターの本質を示しています。 一般的には通過可能な WH、特に $f(Q)$ ワームホールは、 これらの観察ツールに影響を与える非計量性の明確な特徴。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Radiation is a universal friction-increasing agent. When two fluid layers are in relative motion, the inevitable exchange of radiation between such layers gives rise to an effective force, which tries to prevent the layers from sliding. This friction is often modeled as a Navier-Stokes shear viscosity. However, non-Newtonian corrections are expected to appear at distances of about one optical depth from the layers' interface. Such corrections prevent the viscous stress from becoming too large. Here, we set the foundations of a rigorous theory for these corrections, valid along incompressible flows. We show that, in the linear regime, the infinite Chapman-Enskog series can be computed analytically, leading to universal formulas for all transport coefficients, which apply to any fluid, with any composition, with radiation of any type (also neutrinos), and with nearly any type of radiative process. We then show that, with an appropriate shear-heat coupling coefficient, Israel-Stewart theory can correctly describe most non-Newtonian features of radiative shear stresses. | 放射線は普遍的な摩擦増加剤です。 2 つの流体層が存在する場合、 相対運動では、そのような層間で放射線が必然的に交換されます。 効果的な力が発生し、層が損傷するのを妨げようとします。 スライディング。 この摩擦は、多くの場合、ナビエ・ストークスせん断粘度としてモデル化されます。 ただし、非ニュートン補正は約 層の界面から 1 つの光学的深さ。 このような修正により、 粘性応力が大きくなりすぎることによる影響。 ここで、基礎を設定します。 これらの補正には厳密な理論があり、非圧縮性の流れに沿って有効です。 私たちは 線形領域では、無限チャップマン-エンスコグ級数が次のようになり得ることを示します。 分析的に計算され、あらゆる輸送に普遍的な公式が導き出される 係数は、あらゆる流体、あらゆる組成、放射線に適用されます。 あらゆる種類（ニュートリノも）、ほぼあらゆる種類の放射プロセス。 私たちは 次に、適切なせん断熱結合係数を使用して、 イスラエル・スチュワート理論は、ほとんどの非ニュートン的特徴を正確に説明できます。 放射せん断応力。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This work is devoted to examining particle dynamics and thermodynamic behavior of a black hole in the framework of Kalb-Ramond gravity, framing the investigation through the lens of the optical-mechanical analogy. Within this context, we derive a generalized modified dispersion relation, which inherently depends on the underlying spacetime geometry through its metric components. The analysis begins by exploring some physical quantities influenced by the geometry, including the effective index of refraction, the group velocity, and the time delay experienced by particle modes. We then investigate the interparticle potential, considering both massive and massless cases. The thermodynamic properties of the system are subsequently addressed using ensemble theory. In this treatment, we compute the pressure, internal energy, entropy, and heat capacity across three distinct regions: in the immediate vicinity of the event horizon, at the photon sphere, and in the asymptotic region. Notably, all calculations presented throughout this paper admit closed-form analytical solutions. | この研究は、粒子力学と熱力学の調査に専念しています。 カルブ・ラモンド重力の枠組みにおけるブラックホールの挙動、 光学機械的アナロジーのレンズを通して研究します。 この中で コンテキストに基づいて、一般化された修正分散関係を導き出します。 は、その計量コンポーネントを通じて基礎となる時空幾何学に依存します。 の 分析は、影響を受けるいくつかの物理量を調査することから始まります。 実効屈折率、群速度、および パーティクル モードによって発生する時間遅延。 次に、 粒子間ポテンシャル。 質量の大きい場合と質量のない場合の両方を考慮します。 の システムの熱力学的特性は、その後、以下を使用して処理されます。 アンサンブル理論。 この治療では、圧力、内部エネルギー、 3 つの異なる領域にわたるエントロピーと熱容量: 直近の領域 事象の地平線付近、光子球、漸近線 地域。 注目すべき点は、この文書全体で提示されているすべての計算で次のことが認められることです。 閉じた形式の分析ソリューション。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the dynamics of the dilaton-inspired scalar field, formally rewritten by means of a Brans-Dicke Lagrangian, within the framework of \emph{geometrical trinity of gravity}. In this respect, we perform a stability analysis by adopting a non-flat Friedmann-Robertson-Walker (FRW) metric and considering the well-established exponential potential in three distinct gravitational frameworks: general relativity, teleparallel gravity, and symmetric-teleparallel gravity. By comparing the scalar field behaviors across these theories, we highlight the role of curvature, torsion, and non-metricity in shaping cosmic evolution. Our analysis reveals that, both in general relativity and teleparallel gravity, the dilaton-inspired field can drive the accelerated expansion of the universe, effectively behaving as cosmological constant at late times. In contrast, within the symmetric teleparallel gravity scenario, performing a complete linear stability analysis is prevented by the use of the non-coincident gauge. Nevertheless, the latter paradigm introduces complexity into the autonomous system, resulting in a structurally different analysis. For general relativity and teleparallel scenarios, we remark the regions of attractor solutions and unphysical domains in which we do not expect the viability of our dilaton-inspired Lagrangian. However, within the framework of symmetric-teleparallel gravity, the stability analysis reveals no attractor points for the chosen set of free parameters. In support of these findings, physical conclusions, kinematical studies, and consequences on Friedmann dynamics are thus explored. | 私たちは、ディラトンにインスピレーションを得たスカラー場のダイナミクスを正式に調査します。 の枠組み内で、ブランズ・ディッケ・ラグランジュ関数によって書き直されました。 \emph{重力の幾何学的な三位一体}。 この点において、私たちは安定化を実行します。 非平坦なフリードマン・ロバートソン・ウォーカー（FRW）指標を採用することによる分析と、 確立された 3 つの異なる指数関数的可能性を考慮して 重力の枠組み: 一般相対性理論、テレパラレル重力、 対称テレパラ重力。 スカラー フィールドの動作を比較することにより、 これらの理論に基づいて、曲率、ねじれ、非計量性の役割を強調します。 宇宙の進化を形作る上で。 私たちの分析により、一般的には次のことが明らかになりました。 相対性理論と遠隔重力、ダイラトンにインスピレーションを得たフィールドは、 宇宙の加速膨張、事実上宇宙論的に振る舞う 遅い時間でも一定。 対照的に、対称テレパラレル重力内では、 このシナリオでは、完全な線形安定性解析を実行することはできません。 非一致ゲージの使用。 それにもかかわらず、後者のパラダイムは次のことを導入します。 自律システムに複雑さが加わり、構造的に異なるものになります。 分析。 一般相対性理論とテレパラレルのシナリオについては、次のように述べます。 アトラクター解の領域と予期しない非物理領域 ディラトンにインスピレーションを得たラグランジアンの実行可能性。 ただし、その枠内では、 対称テレパラ重力の場合、安定性解析ではアトラクターが存在しないことが明らかになりました 選択した自由パラメータのセットに対するポイント。 これらの調査結果を裏付けるものとして、 物理的結論、運動学的研究、フリードマンへの影響 したがって、ダイナミクスが探求されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Adiabatic vacua play a central role in quantum fields in cosmological spacetimes, where they serve as distinguished initial conditions and as reference states for the renormalization of observables. In this paper we introduce new methods based on linear complex structures which provide a powerful tool for determining adiabatic vacua. The new methods generalize both the standard WKB appoach and the Lewis-Riesenfeld invariants, and allow us to study the problem of many coupled bosonic degrees of freedom with general quadratic time-dependent Hamiltonian. We show that the adiabatic number operator and the adiabatic vacuum of finite order can be expressed in terms of the adiabatic complex structure of the same order. We compare our results to standard techniques which apply only to a single degree of freedom, and comment on its applicability to problems in quantum fields in cosmological spacetimes, many-body systems and quantum thermodynamics, where the Hamiltonian is time dependent with slowly-changing parameters. | 断熱真空は宇宙論の量子場で中心的な役割を果たす 時空、そこでは区別された初期条件として機能し、 オブザーバブルの繰り込みのための参照状態。 本稿では、 線形複雑構造に基づいた新しい手法を導入し、 断熱真空を決定するための強力なツール。 新しいメソッドは両方を一般化します 標準的な WKB アプローチとルイス・リーゼンフェルトの不変条件により、次のことが可能になります。 一般的なボソン自由度を結合した多くの問題を研究する 二次時間依存ハミルトニアン。 断熱数が 演算子と有限次数の断熱真空は次のように表すことができます。 同じ次数の断熱複合構造。 結果を以下と比較します 単一の自由度にのみ適用される標準的な手法とコメント 宇宙論的時空における量子場の問題への適用性について、 多体系と量子熱力学 (ハミルトニアンは時間) ゆっくりと変化するパラメータに依存します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| As wide-field surveys yield increasingly precise data, multiprobe analyses offer significant advantages. In this work, we use our previously developed framework for jointly analyzing cosmic microwave background (CMB) and large-scale structure data. We analyze combinations of three CMB (Planck PR3, Planck PR4, and ACT+WMAP) datasets, DESI Y1 Baryon Acoustic Oscillation (BAO) data, and a $9\times 2$pt low-$z$ dataset comprising KiDS-1000, BOSS DR12, and Planck CMB lensing/Integrated Sachs Wolfe (including all cross-correlations). We first assess internal consistency, finding a mild ($<2\sigma$) tension between CMB and low-$z$ datasets in the full parameter space and hints of systematics in Planck PR3 and KiDS-1000. We then derive constraints in $\Lambda\mathrm{CDM}$ and, motivated by recent DESI results, dynamical dark energy ($w_0w_a\mathrm{CDM}$) and free neutrino mass extensions. In $\Lambda \mathrm{CDM}$, we derive a novel $9\times2$pt constraint of $S8=0.777^{+0.17}_{-0.17}$ and find strong consistency among CMB datasets. In $w_0w_a\mathrm{CDM}$, adding low-$z$ to CMB+BAO tightens $(w_0,w_a)$ constraints by 50\% (in figure-of-merit terms) in our baseline combination of Planck PR4 + low-$z$ + BAO. The posterior accommodates a cosmological constant ($w_0 = -1, w_a = 0$) within $1\sigma$, in contrast to the $\sim2\sigma$ preference for evolving dark energy from CMB+BAO alone. For neutrino masses, our baseline dataset yields a systematics-robust constraint of $M_\nu<0.12\mathrm{eV}$ in $\nu\Lambda\mathrm{CDM}$. Allowing dynamical dark energy and free neutrino mass ($\nu w_0w_a\mathrm{CDM}$) broadens and shifts the neutrino mass posterior higher, yielding a $1.8\sigma$ constraint ($M_\nu=0.16^{+0.09}_{-0.09}\mathrm{eV}$) in our baseline. Our analysis demonstrates the power of multiprobe analyses for assessing tensions, identifying systematics and providing robust constraints. | 広範囲の調査によりますます正確なデータが得られるため、マルチプローブ分析が行われます。 大きな利点を提供します。 この作業では、以前に開発した 宇宙マイクロ波背景放射 (CMB) と 大規模な構造データ。 3つのCMB（Planck PR3、Planck PR3、 Planck PR4、および ACT+WMAP) データセット、DESI Y1 バリオン音響振動 (BAO) データ、および KiDS-1000、BOSS DR12、および Planck CMB レンズ/統合された Sachs Wolfe (すべての相互相関を含む)。 まず内部の一貫性を評価し、軽度 ($<2\sigma$) の緊張を見つけます。 完全なパラメータ空間における CMB と low-$z$ データセットの間、およびヒント Planck PR3 および KiDS-1000 の体系化。 次に、次の制約を導き出します。 $\Lambda\mathrm{CDM}$ と、最近の DESI 結果に動機付けられたダイナミック ダーク エネルギー ($w_0w_a\mathrm{CDM}$) と自由ニュートリノ質量拡張。 $\Lambda 内 \mathrm{CDM}$ を使用すると、次の新しい $9\times2$pt 制約が導出されます。 $S8=0.777^{+0.17}_{-0.17}$ を計算し、CMB データセット間の強い一貫性を見つけます。 で $w_0w_a\mathrm{CDM}$、CMB+BAO に low-$z$ を追加すると $(w_0,w_a)$ が引き締められます のベースラインの組み合わせでは、制約が 50\% (性能指数で) 向上します。 プランク PR4 + 低 $z$ + BAO。 事後関数は宇宙定数に対応します $\sim2\sigma$ とは対照的に、$1\sigma$ 内では ($w_0 = -1, w_a = 0$) CMB + BAO のみから進化するダーク エネルギーを好みます。 ニュートリノ質量の場合、 私たちのベースライン データセットは、体系的に堅牢な制約を生成します。 $\nu\Lambda\mathrm{CDM}$ の $M_\nu<0.12\mathrm{eV}$。 ダイナミックなダークを可能にする エネルギーと自由ニュートリノ質量 ($\nu w_0w_a\mathrm{CDM}$) の拡大とシフト ニュートリノ質量の事後値が高く、$1.8\sigma$ 制約が得られます。 ベースラインでは ($M_\nu=0.16^{+0.09}_{-0.09}\mathrm{eV}$) です。 私たちの分析 張力を評価するためのマルチプローブ分析の力を実証します。 系統性を特定し、堅牢な制約を提供します。 |
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| When a (non-)Abelian gauge field acquires an isotropic background configuration during inflation, strong gravitational waves (GWs) with parity-violating polarization, known as chiral GWs, can be produced in addition to the intrinsic unpolarized GWs. However, previous studies have analyzed individual models, leaving the generality of this phenomenon unclear. To perform a model-independent analysis, we construct an effective field theory (EFT) of chiral GWs by extending the EFT of inflation and incorporating gauge fields. The resulting action unifies inflationary models with a $SU(2)$ gauge field, such as chromo-natural inflation and gauge-flation, and ones with a triplet of $U(1)$ gauge fields, systematically encompassing all possible GW production mechanisms consistent with the symmetry breaking induced by the gauge field background. We find that chiral GWs are generically and inevitably produced, provided that the effective energy density of the background gauge field is positive and the gauge kinetic function is not fine-tuned to a specific time dependence. This EFT offers a useful foundation for future phenomenological studies as well as for deepening our theoretical understanding of chiral GWs. | (非) アーベル ゲージ フィールドが等方性背景を取得する場合 膨張中の構成、強力な重力波 (GW) キラル GW として知られるパリティ違反分極も生成できます。 固有の非分極GWに。 しかし、これまでの研究で分析されているのは、 個々のモデルに依存しており、この現象の一般性は不明のままです。 に モデルに依存しない解析を実行し、有効場の理論を構築します インフレーションの EFT を拡張し、ゲージを組み込むことによるキラル GW の (EFT) フィールド。 結果として生じるアクションは、インフレモデルを $SU(2)$ ゲージと統合します。 クロモナチュラルインフレーションやゲージフレーションなどのフィールドや、 $U(1)$ ゲージ フィールドのトリプレット。 体系的にすべての可能な GW を網羅 生成メカニズムは、 ゲージ フィールドの背景。 キラル GW は一般的かつ必然的に存在することがわかりました。 バックグラウンドゲージの実効エネルギー密度が条件で生成されます。 磁場が正であり、ゲージ運動関数が微調整されていない 特定の時間依存性。 この EFT は将来に役立つ基盤を提供します 現象学的研究および理論的理解を深めます。 キラル GW の。 |
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| Large-scale (i.e., $\gtrsim {\rm kpc}$) and micro-Gauss scale magnetic fields have been observed throughout the Milky Way and nearby galaxies. These fields depend on the geometry and matter-energy composition, can display complicated behavior such as direction reversals, and are intimately related to the evolution of the source galaxy. Simultaneously, gravitational-wave astronomy offers a new probe into astrophysical systems, for example the Laser Interferometer Space Antenna (LISA) will observe the mergers of massive (i.e., $M ~> 10^6$ M$_{\odot}$) black-hole binaries and provide extraordinary constraints on the evolution of their galactic hosts. In this work, we show how galactic, large-scale magnetic fields and their electromagnetic signatures are connected with LISA gravitational-wave observations via their common dependence on the massive black-hole binary formation scenario of hierarchical galaxy mergers. Combining existing codes, we astrophysically evolve a population of massive binaries from formation to merger and find that they are detectable by LISA with signal-to-noise ratio $\sim 10^3$ which is correlated with quantities from the progenitors' phase of circumbinary disk migration such as the maximum magnetic field magnitude $|\mathbf{B}| \approx 7 \,\mu$G, polarized intensity, and Faraday rotation measure. Interesting correlations result between these observables arising from their dependencies on the black-hole binary total mass, suggesting a need for further analyses of the full parameter space. We conclude with a discussion on this new multi-messenger window into galactic magnetic fields. | 大規模 ($\gtrsim {\rm kpc}$) およびマイクロガウススケールの磁場 天の川銀河とその近くの銀河全体で観察されています。 これらのフィールド 幾何学や物質とエネルギーの組成に依存し、複雑な表示が可能 方向反転などの動作と密接に関係しています。 源銀河の進化。 同時に重力波天文学も レーザーなどの天体物理システムへの新しい探査機を提供します。 干渉計宇宙アンテナ (LISA) は、大規模なもの (つまり、 $M ~> 10^6$ M$_{\odot}$) ブラックホール バイナリを提供し、並外れたものを提供します 銀河系ホストの進化に対する制約。 この作品では、その方法を示します。 銀河の大規模な磁場とその電磁的痕跡は、 共通の依存関係を介して LISA 重力波観測と接続されている 階層銀河の大質量ブラックホール連星形成シナリオについて 合併。 既存のコードを組み合わせて、私たちは天体物理学的に次のような集団を進化させます。 形成から合併までの大規模なバイナリを解析し、それらが次の方法で検出可能であることを発見しました。 量と相関する信号対雑音比 $\sim 10^3$ をもつ LISA 最大値などの周回ディスク移行の始祖段階から 磁場の大きさ $|\mathbf{B}| \約 7 \,\mu$G、偏光強度、 ファラデー回転測定。 これらの間には興味深い相関関係が生じます ブラックホールのバイナリ合計への依存関係から生じる観測値 これは、パラメータ空間全体をさらに分析する必要があることを示唆しています。 私たちは 最後に、銀河へのこの新しいマルチメッセンジャーの窓についてのディスカッションで締めくくります。 磁場。 |
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| In principle, global properties of solution of Einstein equations need to be addressed using the conformal Einstein equations, because this conformal compactification allows a clean definition of the `infinities' (spacelike, timelike and null infinity) of General Relativity. However, in numerical calculations often compactified coordinates in the physical space are used to reach these infinities. In this note, we discuss the conformal Einstein equations in spherical symmetry coupled to a massless scalar field and compare them with corresponding equations using a compactified coordinate in physical spacetime. The derivation of the field equations is based on metrics, in which the radial coordinate is an affine parameter along outgoing null rays. We show that the conformal equations within an affine-null metric formulation can be cast in a natural hierarchical form after the introduction of suitable auxiliary fields. The system of partial differential equations associated with the resulting (unphysical) conformal field equations proves to be identical to a system that employs a compactified coordinate in physical space along with well-constructed regularized fields. The reason for this equivalence is the introduction of new regularized fields in the physical spacetime after coordinate compactification to obtain a regular system of equations on the complete domain of the compactified coordinate. As part of this work, we also present the solution of the conformal field equations in affine-null coordinates near the conformal boundary, where the Bondi mass loss formula for a massless scalar field is recovered. The validity of the balance law of the mass loss at null infinity is demonstrated numerically. | 原則として、アインシュタイン方程式の解の大域的性質は次のようにする必要があります。 等角アインシュタイン方程式を使用して対処します。 コンパクト化により、「無限」（宇宙のような、 一般相対性理論の時間的かつヌル無限）。 ただし、数値的には 計算では、多くの場合、物理空間内の圧縮された座標が使用されます。 これらの無限に到達します。 このノートでは、等角アインシュタインについて説明します。 無質量スカラー場に結合された球対称の方程式と比較 物理的なコンパクト化された座標を使用して、対応する方程式でそれらを表現します。 時空。 場の方程式の導出はメトリクスに基づいています。 動径座標は、出射ヌル光線に沿ったアフィン パラメータです。 見せます アフィンヌル計量定式化内の等角方程式は次のようにすることができます。 適切な導入後に自然な階層形式にキャストする 補助フィールド。 に関連する偏微分方程式系 結果として得られる (非物理的な) 等角場方程式は、以下と同一であることが証明されます。 物理空間内のコンパクト化された座標を使用するシステム。 適切に構築された正規化フィールド。 この等価性が得られる理由は、 後の物理時空における新しい正則化フィールドの導入 座標をコンパクト化して、正規方程式系を取得します。 コンパクト化された座標の完全な領域。 この取り組みの一環として、私たちも アフィンヌルで等角場方程式の解を提示します。 共形境界付近の座標。 ここで、Bondi の質量損失公式は次のようになります。 質量のないスカラー場が回復されます。 のバランスの法則の有効性 ゼロ無限大での質量損失は数値的に証明されます。 |
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| In this manuscript, we address the issue of the loss of SU(2) internal symmetry in Loop Quantum Cosmology and its relationship with Loop Quantum Gravity. Drawing inspiration from Yang-Mills theory and employing the framework of fiber bundle theory, we propose a new gauge-invariant symmetry-reduction approach. Using this method, we successfully identify a cosmological sector of General Relativity in terms of Ashtekar variables that preserves the SU(2) structure of the theory as well as part of the diffeomorphism gauge symmetry. Additionally, we analyse the properties of cylindrical functions and the classical constraint algebra, revealing that certain cylindrical functions exhibit distinctive symmetry features. | この原稿では、SU(2) 内部の損失の問題を取り上げます。 ループ量子宇宙論における対称性とループ量子との関係 重力。 ヤン・ミルズ理論からインスピレーションを得てフレームワークを採用 繊維束理論の新しいゲージ不変対称性縮小を提案します。 アプローチ。 この方法を使用して、我々は宇宙論的セクターを特定することに成功しました。 SU(2) を保存するアシュテカール変数に関する一般相対性理論 理論の構造と微分同相ゲージ対称性の一部。 さらに、円筒関数と 古典的制約代数、特定の円筒関数が存在することを明らかにする 独特の対称性の特徴を示します。 |
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| Rotating primordial black holes (PBHs) in the early universe can emit particles through superradiance, a process particularly efficient when the particle's Compton wavelength is comparable to the PBH's gravitational radius. Superradiance leads to an exponential growth of particle occupation numbers in gravitationally bound states. We present an analysis of heavy bosonic dark matter (DM) production through three gravitational mechanisms: Hawking radiation, superradiant instabilities, and ultraviolet (UV) freeze-in. We consider PBHs that evaporate before Big Bang Nucleosynthesis (BBN). For both scalar and vector DM, our analysis incorporates the evolution of a second superradiant mode. We demonstrate that the growth of a second superradiant mode causes the decay of the first mode, and thus the second mode cannot further enhance the DM abundance beyond that already achieved by the first mode. Our study also reveals that while superradiance generally enhances DM production, gravitational wave (GW) emission from the superradiant cloud may significantly modify this picture. For scalar DM, GW emission reduces the parameter space where superradiance effectively augments relic abundance. For vector DM, rapid GW emission from the superradiant cloud may yield relic abundances below those achieved through Hawking radiation alone. These findings demonstrate that multiple-mode effect and GW emission play critical roles in modeling DM production from PBHs in the early universe. | 宇宙初期の回転する原始ブラック ホール (PBH) は、 超放射による粒子。 このプロセスは、次の場合に特に効率的です。 粒子のコンプトン波長は、PBH の重力半径に匹敵します。 超放射により、粒子占有数が指数関数的に増加します。 重力的に束縛された状態。 重ボソンダークの分析を紹介します 3 つの重力メカニズムによる物質 (DM) の生成: ホーキング博士 放射線、超放射不安定性、紫外線 (UV) の凍結など。 私たちは ビッグバン元素合成 (BBN) の前に蒸発する PBH について考えてみましょう。 両方にとって スカラー DM とベクトル DM、私たちの分析には 2 番目の DM の進化が組み込まれています。 スーパーラジアントモード。 我々は、第 2 超放射モードの成長を実証します。 最初のモードが減衰するため、2 番目のモードはそれ以上続行できなくなります。 最初のモードですでに達成されているものを超えて、DM の存在量が増加します。 私たちの 研究では、超放射は一般にDMの生成を促進するが、 超放射雲からの重力波（GW）放出は、重大な影響を与える可能性がある。 この写真を修正します。 スカラー DM の場合、GW エミッションによりパラメータ空間が減少します。 そこでは超放射が効果的に遺物の豊富さを増強します。 ベクターDM用、ラピッド 超放射雲からのGW放射は、それらを下回る遺物量を生み出す可能性がある ホーキング放射のみによって達成されます。 これらの調査結果は次のことを示しています マルチモード効果とGW放出はDMのモデル化において重要な役割を果たす 宇宙初期のPBHからの生成。 |
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| We study the dynamics of a binary system orbiting a rotating supermassive black hole (SMBH). Using Fermi-Walker transport, we construct a local inertial reference frame in the Kerr spacetime and set up a Newtonian binary system. Assuming the binary moves on a spherical orbit with constant radius around the black hole, we derive the equations of motion governing its dynamics. We focus on von Zeipel-Lidov-Kozai (vZLK) oscillations, which arise when the binary is compact and its initial inclination exceeds a critical angle. In our previous work on a circular orbit in the equatorial plane, we found that for hard binary systems, these oscillations in eccentricity and inclination follow a regular pattern, whereas in soft binaries, they exhibit chaotic behavior with irregular periods and amplitudes, yet remain stable. In this study, we extend our analysis to a spherical orbit in the Kerr background. The libration of the binary's orbit in the latitudinal direction affects the vZLK oscillations: as the libration angle increases, the oscillation period shortens, and the maximum eccentricity grows, particularly when the oscillations become chaotic. Notably, when the binary is sufficiently soft yet remains stable, the oscillation period is reduced to the dynamical timescale rather than the secular timescale. This effect arises due to the interaction between the SMBH spin and the binary's angular momentum. As the Kerr rotation parameter increases or the radius of the spherical orbit decreases, both the enhancement of maximum eccentricity and the reduction in oscillation period become more pronounced. | 回転する超大質量の周りを周回する連星系の力学を研究します ブラックホール（SMBH）。 Fermi-Walker 輸送を使用して、局所慣性を構築します。 カー時空の基準系を設定し、ニュートン連星系をセットアップします。 連星が一定の半径を持つ球状軌道上を移動すると仮定すると、 ブラックホールのダイナミクスを支配する運動方程式を導き出します。 我々は、フォン・ツァイペル・リドフ・コーザイ（vZLK）振動に焦点を当てます。 バイナリはコンパクトであり、その初期傾きは臨界角を超えています。 私たちの中で 赤道面の円軌道に関する以前の研究では、 ハードバイナリシステムでは、離心率と傾斜角の振動が続きます。 規則的なパターンですが、ソフト バイナリでは、カオス的な動作を示します。 周期と振幅は不規則ですが、安定しています。 この研究では、カー星の球軌道まで解析を拡張します。 背景。 連星の緯度方向の軌道の軌道 vZLK 振動に影響します。 リブレーション角度が増加するにつれて、 特に振動周期が短くなり、最大離心量が大きくなります。 振動がカオスになるとき。 特に、バイナリが十分である場合、 ソフトでありながら安定した状態を保ち、発振周期は動的に短縮されます。 世俗的な時間スケールではなく、時間スケール。 この効果は次の理由により発生します。 SMBH スピンと連星の角運動量の間の相互作用。 として カー回転パラメータが増加するか、球軌道の半径が増加します 最大偏心量の増加と偏心の減少の両方が減少します。 振動周期がより顕著になります。 |
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| The Hubble crisis is the discrepancy in the values of the Hubble constant inferred from diverse observations in the late and early Universe, being of the order 5$\sigma$. Instead of resolution, the conflict is getting larger with further late-time observations. A fundamental constant should be and remain constant throughout the cosmological history and thus at all redshifts. The fact that it turns out to be a function of redshift in the $\Lambda$CDM model points out that either there is a problem with the current cosmological model, indicating unknown new physics, or there are unknown systematics in some of the observations. In this work, we investigate the redshift dependence of the Hubble constant in the $\gamma\delta$CDM cosmological model, which is a new cosmological model based on $f(R)$ gravity in an anisotropic background. Through data analysis with the Pantheon+ type Ia supernovae, the cosmic chronometers Hubble, and both the old and the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) baryon acoustic oscillation data, we establish that the Hubble constant in our model does not evolve with redshift. We also confirm that our model fits the aforementioned data better than the $\Lambda$CDM model by checking various information criteria. The value of the Hubble constant obtained in the $\gamma\delta$CDM model is in the 1$\sigma$ bound of the late Universe observations. | ハッブル危機とはハッブル定数の値の不一致です 宇宙後期および初期のさまざまな観察から推測されます。 5$\sigma$を注文します。 紛争は解決するどころか、ますます大きくなっています。 さらに遅い時間の観察。 基本的な定数はそのままであるべきです 宇宙史を通じて一定であり、したがってすべての赤方偏移において一定です。 の それが $\Lambda$CDM モデルの赤方偏移の関数であることが判明したという事実 現在の宇宙論モデルには問題があるか、 未知の新しい物理学を示しているか、またはいくつかの物理学に未知の体系があることを示しています。 観察。 この研究では、 新しい $\gamma\delta$CDM 宇宙論モデルのハッブル定数 異方性背景における $f(R)$ 重力に基づく宇宙論モデル。 パンテオン+ Ia 型超新星によるデータ分析を通じて、宇宙 クロノメーター、ハッブル、そして古いエネルギー分光器と暗黒エネルギー分光器の両方 機器 (DESI) のバリオン音響振動データにより、 私たちのモデルのハッブル定数は赤方偏移によって進化しません。 私たちも確認しています 私たちのモデルが $\Lambda$CDM モデルよりも前述のデータによく適合していること さまざまな情報基準を確認することによって。 ハッブル定数の値 $\gamma\delta$CDM モデルで得られた値は、後期の 1$\sigma$ 境界内にあります 宇宙観測。 |
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| For the short hairs that have a significant impact only near the event horizon, studying their strong gravitational lensing effects is of great significance for revealing the properties of these hairs. In this study, we systematically investigated the strong gravitational lensing effects in the rotating short-haired black hole and constrained its hair parameter $Q_m$. Specifically, \(Q_m\) causes the event horizon radius, photon - orbit radius, and impact parameter to be lower than those of the Kerr black hole. Regarding the lensing coefficients \(\bar{a}\) and \(\bar{b}\), as the spin parameter \(a\) increases, \(\bar{a}\) shows an increasing trend, while \(\bar{b}\) shows a decreasing trend. In the observational simulations of M87* and Sgr A*, the angular position and angular separation of the relativistic image increase with the increase of \(a\), while the magnification of the image shows an opposite trend. The existence of \(Q_m\) only intensifies these trends, while parameter $k$ suppresses such tendencies. More importantly, the rotating short-haired black hole exhibits a significant difference in time delay compared to other black hole models. Especially in the simulation of M87*, the time delay deviation between the rotating short-haired black hole and the Kerr black hole, as well as the Kerr-Newman black hole, can reach dozens of hours. Through a comparative analysis with the observational data from the EHT, we effectively constrain the parameter space of the rotating short-haired black hole. The results indicate that this model has potential application prospects in explaining cosmic black hole phenomena and provides a possible theoretical basis for differentiating between different black hole models. | イベント付近のみに大きな影響を与えるショートヘア用 地平線、その強力な重力レンズ効果を研究することは非常に有益です これらの毛髪の性質を明らかにすることに重要な意味があります。 この研究では、 における強い重力レンズ効果を系統的に調査した。 ショートヘア ブラック ホールを回転させ、そのヘア パラメータ $Q_m$ を拘束しました。 具体的には、\(Q_m\) は事象の地平線の半径、光子 - 軌道の半径、 衝撃パラメータはカー ブラック ホールのパラメータよりも低くなります。 に関して スピンパラメータとしてのレンズ係数 \(\bar{a}\) と \(\bar{b}\) \(a\) は増加し、\(\bar{a}\) は増加傾向を示しますが、\(\bar{b}\) は増加傾向を示します 減少傾向。 M87* と Sgr A* の観測シミュレーションでは、 相対論的画像の角度位置と角度分離は、次のように増加します。 \(a\) は増加しますが、画像の倍率はその逆を示します。 傾向。 \(Q_m\) の存在はこれらの傾向を強めるだけです。 $k$ はそのような傾向を抑制します。 さらに重要なのは、回転する短毛種です。 ブラックホールは他のブラックホールと比較して時間遅延に大きな違いを示します ブラックホールモデル。 特に M87* のシミュレーションでは、時間遅れが 回転するショートヘア ブラック ホールとカー ブラック ホールの間の偏差、 カー・ニューマン ブラック ホールと同様に、その寿命は数十時間に達することがあります。 を通して EHT の観測データとの比較分析により、効果的に 回転するショートヘア ブラック ホールのパラメータ空間を制限します。 の 結果は、このモデルが次の分野で応用できる可能性があることを示しています。 宇宙のブラックホール現象を説明し、理論的に考えられるものを提供する 異なるブラックホールモデルを区別するための基礎。 |
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| We performed a series of 769 full numerical simulations of high energy collision of black holes to search for the maximum gravitational energy emitted $E_{rad}$, during their merger. We consider equal mass binaries with spins pointing along their orbital angular momentum $\vec{L}$ and perform a search over impact parameters $b$ and initial linear momenta $p/m=\gamma v$ to find the maximum $E_{rad}$ for a given spin $\vec{S}$. The total radiated energy proves to have a weak dependence on the intrinsic spin $s$ of the holes, for the sequence $s=+0.8, 0.0, -0.8$ studied here. We thus estimate the maximum $E_{rad}^{max}/M_{ADM}\approx32\%\pm2\%$ for these direct merger encounters. We also explore the radiated angular momentum and the maximum spin of the merger remnant (within these configurations), finding $\alpha_f^{max}=0.987$. We then use the zero frequency limit expansion to analytically model the radiated energy in the small impact parameter and large initial linear momentum regime. | 高エネルギーの一連の 769 完全数値シミュレーションを実行しました。 ブラックホールの衝突による最大放出重力エネルギーの探索 $E_{rad}$、合併中。 スピンを持つ等質量連星を考える 軌道角運動量 $\vec{L}$ に沿って指して検索を実行します 過衝撃パラメータ $b$ と初期線形運動量 $p/m=\gamma v$ を求める 特定のスピン $\vec{S}$ の最大 $E_{rad}$。 総放射エネルギー 穴の固有スピン $s$ には弱い依存性があることが証明されています。 ここで検討したシーケンス $s=+0.8, 0.0, -0.8$ 。 したがって、最大値を推定します これらの直接合併の場合は $E_{rad}^{max}/M_{ADM}\about32\%\pm2\%$ になります。 私たちは 放射角運動量と合体の最大スピンも調査します 残り (これらの構成内)、$\alpha_f^{max}=0.987$ が見つかりました。 そのとき私たちは ゼロ周波数制限拡張を使用して、放射される周波数を解析的にモデル化します。 小さな衝撃パラメータと大きな初期線形運動量領域でのエネルギー。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Non-adiabatic production of massive particles is a generic feature of many inflationary mechanisms. If sufficiently massive, these particles can leave features in the cosmic microwave background (CMB) that are not well-captured by traditional correlation function analyses. We consider a scenario in which particle production occurs only in a narrow time-interval during inflation, eventually leading to CMB hot- or coldspots with characteristic shapes and sizes. Searching for such features in CMB data is analogous to searching for late-Universe hot- or coldspots, such as those due to the thermal Sunyaev-Zel'dovich (tSZ) effect. Exploiting this data-analysis parallel, we perform a search for particle-production hotspots in the Planck PR4 temperature dataset, which we implement via a matched-filter analysis. Our pipeline is validated on synthetic observations and found to yield unbiased constraints on sufficiently large hotspots across $\approx 60\%$ of the sky. After removing point sources and tSZ clusters, we find no evidence for new physics and place novel bounds on the coupling between the inflaton and massive particles. These bounds are strongest for larger hotspots, produced early in inflation, whilst sensitivity to smaller hotspots is limited by noise and beam effects. Through such methods we can constrain particles with masses $\mathcal{O}(100)$ times larger than the inflationary Hubble scale, which represents possibly the highest energies ever directly probed with observational data. | 巨大粒子の非断熱生成は、多くの粒子の一般的な特徴です。 インフレメカニズム。 十分に大きい場合、これらの粒子は離れることができます 宇宙マイクロ波背景放射 (CMB) の特徴は、衛星では十分に捕捉されません。 従来の相関関数分析。 次のようなシナリオを考えます。 粒子の生成は膨張中の狭い時間間隔でのみ発生します。 最終的には、特徴的な形状を持つ CMB ホットスポットまたはコールドスポットにつながり、 サイズ。 CMB データ内でそのような特徴を検索することは、 宇宙後期のホットスポットまたはコールドスポット（熱によるものなど） スニャエフ・ゼルドビッチ（tSZ）効果。 このデータ分析の並行性を活用して、 プランク PR4 温度における粒子生成ホットスポットの検索を実行します。 データセットは、マッチドフィルター分析を通じて実装されます。 私たちのパイプラインは 総合的な観察に基づいて検証され、不偏な制約が得られることが判明しました。 空の $\約 60\%$ にわたる十分に大きなホットスポット。 取り外し後 点源とtSZクラスター、新しい物理学と場所の証拠は見つからない インフレトンと大質量粒子の間の結合に関する新しい限界。 これら 境界は、インフレ初期に生成される、より大きなホットスポットで最も強くなりますが、 小さなホットスポットに対する感度は、ノイズとビームの影響によって制限されます。 を通して このような方法では $\mathcal{O}(100)$ 回の質量を持つ粒子を拘束できます おそらくインフレを表すハッブルスケールよりも大きい。 これまでに観測データで直接調査された最高のエネルギー。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analyze the second order perturbations of the Deser-Woodard II (DWII), Vardanyan-Akrami-Amendola-Silvestri (VAAS) and Amendola-Burzilla-Nersisyan (ABN) nonlocal gravity models in an attempt to extract their associated gravitational wave energy-momentum fluxes. In Minkowski spacetime, the gravitational spatial momentum density is supposed to scale at most as $1/r^{2}$, in the $r \rightarrow \infty$ limit, where $r$ is the observer-source spatial distance. The DWII model has a divergent flux because its momentum density goes as $1/r$; though this can be avoided when we set to zero the first derivative of its distortion function at the origin. Meanwhile, the ABN model also suffers from a divergent flux because its momentum density goes as $r^{2}$. The momentum density from the VAAS model was computed on a cosmological background expressed in a Fermi-Normal-Coordinate system, and was found to scale as $r$. For generic parameters, therefore, none of these three Dark Energy models appear to yield well-defined gravitational wave energies, as a result of their nonlocal gravitational self-interactions. | Deser-Woodard II (DWII) の 2 次摂動を解析します。 ヴァルダニャン・アクラミ・アメンドラ・シルベストリ (VAAS) およびアメンドラ・ブルジラ・ネルシシアン (ABN) 非局所重力モデルに関連する抽出を試みる 重力波エネルギー - 運動量流束。 ミンコフスキー時空では、 重力の空間運動量密度は、最大で次のようにスケールされると考えられます。 $1/r^{2}$、$r \rightarrow \infty$ 制限内、ここで $r$ は 観測者と音源の空間距離。 DWII モデルには発散磁束があります。 その運動量密度は $1/r$ になります。 これは次のように設定すると回避できますが、 原点における歪み関数の一次導関数をゼロにします。 その間、 ABN モデルはまた、運動量密度が高いため、発散磁束の影響を受けます。 $r^{2}$ となります。 VAAS モデルからの運動量密度は、 宇宙背景はフェルミ法線座標系で表現され、 $r$ としてスケールされることがわかりました。 したがって、汎用パラメータの場合、これら 3 つのパラメータはいずれも使用されません ダーク エネルギー モデルは、明確に定義された重力波エネルギーを生み出すようです。 非局所的な重力による自己相互作用の結果です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The metric tensor field equations for the general quadratic curvature gravity in four spacetime dimensions are derived by making use of the algebra of the exterior forms defined on pseudo-Riemannian manifolds and the identities satisfied by the Riemann curvature tensor. The linearized metric field equations are formulated in terms of perturbation 1-form fields. | 一般二次曲率重力の計量テンソル場方程式 4 つの時空次元では、代数を利用して導出されます。 擬リーマン多様体上で定義された外部形式と恒等式 リーマン曲率テンソルによって満たされます。 線形化されたメトリックフィールド 方程式は摂動 1-form フィールドに関して定式化されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this study, we investigated the effects of incorporating barotropic fluids on cosmological solutions within the general relativity (GR) framework. We proposed a modified version of the barotropic fluid with the EoS, $p=\zeta _0 \rho +\zeta _1 \rho \left(t-t_0\right){}^{-2 n}$, where $\zeta_0$, $\zeta_1$, $t_0$ and $n$ are some constants. Our goal is to explore if this type of EoS might help explain the universe's development, concentrating on the scenario where the universe bounces instead of singularities. Interestingly the generic solutions derived from our model are sufficiently adaptable to illustrate the bounce scenario, cosmic inflation and late-time dark-energy behaviour. The parameters $\zeta_0$, $\zeta_1$, $t_0$, and $n$ define the universe's phase in this non-singular solution. We investigated several elements of cosmic development, including as the energy density, deceleration parameter, and energy conditions, in order to validate our model. Stability analysis showed that the perturbations approach to zero as the time evolves, indicating the model is stable under scalar perturbation. Additionally, we looked at the statefinder diagnostics and Hubble flow dynamics to get more understanding of the model's dark energy and inflationary behaviour, respectively. Additionally, we conducted a study of the models' relevance to the observational datasets from BAO, DESI and Pantheon+SH0ES. | この研究では、気圧流体を組み込むことの効果を調査しました。 一般相対性理論 (GR) の枠組み内での宇宙論的解に関する研究。 私たちは EoS $p=\zeta _0 を使用した改変バージョンの常圧流体を提案しました \rho +\zeta _1 \rho \left(t-t_0\right){}^{-2 n}$、ここで $\zeta_0$、$\zeta_1$、 $t_0$ と $n$ は定数です。 私たちの目標は、このタイプの EoS かどうかを調査することです。 シナリオに焦点を当てて宇宙の発展を説明するのに役立つかもしれない 宇宙が特異点の代わりに跳ね返る場所。 興味深いのはジェネリック 私たちのモデルから導出されたソリューションは、次のことを説明するのに十分な適応性があります。 バウンスシナリオ、宇宙のインフレーション、そして深夜のダークエネルギーの挙動。 の パラメータ $\zeta_0$、$\zeta_1$、$t_0$、$n$ は宇宙の位相を定義します。 この非特異的なソリューション。 私たちは宇宙のいくつかの要素を調査しました エネルギー密度、減速パラメータ、 モデルを検証するためのエネルギー条件。 安定性分析により示された 時間の経過とともに摂動がゼロに近づくことは、 モデルはスカラー摂動下でも安定しています。 さらに、 ステートファインダー診断とハッブル フロー ダイナミクスにより、より深く理解できるようになります。 それぞれ、モデルのダーク エネルギーとインフレ動作です。 さらに、 私たちは、観測データセットとモデルの関連性の研究を実施しました。 BAO、DESI、Pantheon+SH0ES から。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The generalized free energy landscape plays a pivotal role in understanding black hole thermodynamics and phase transitions. In general relativity, one can directly derive the generalized free energy from the contributions of black holes exhibiting conical singularities. In this work, we extend this idea to general covariant theories. By employing Noether's second theorem, we present an alternative formulation of the Lagrangian, which can elucidate the role of conical singularities. We demonstrate that, in general, the contribution from conical singularities depends on the specific implementation of the regularization scheme and is not uniquely determined; this feature is explicitly exhibited and confirmed in three-dimensional new massive gravity. Nevertheless, these ambiguities can be absorbed into the second-order (and higher) corrections induced by conical singularities when the gravitational theory is described by the Lagrangian $L(g_{ab},R_{abcd})$. Moreover, for certain theories such as general relativity and Bumblebee gravity, this contribution simplifies to a well-defined result. However, the interpretation of the generalized free energy in Bumblebee gravity is somewhat different, with its extrema corresponding to the geometry of conical singularities. Our results uncover the particular properties of the generalized free energy beyond general relativity. | 一般化されたフリーエネルギーの状況は、理解する上で極めて重要な役割を果たします。 ブラックホールの熱力学と相転移。 一般相対性理論では、次のことができます。 黒の寄与から一般化自由エネルギーを直接導き出す 円錐形の特異点を示す穴。 この取り組みでは、このアイデアを次のように拡張します。 一般的な共変理論。 ネーターの第 2 定理を使用して、次のようになります。 ラグランジュ関数の代替定式化。 これにより、次の役割が解明されます。 円錐形の特異点。 一般に、次のような貢献があることを示します。 円錐特異点は、の特定の実装に依存します。 正則化スキームは一意に決定されません。 この機能は 三次元の新しい巨大重力で明示的に示され、確認されました。 それにもかかわらず、これらの曖昧さは 2 次 (および より高い）重力が作用するときに円錐形の特異点によって引き起こされる修正 理論はラグランジュ $L(g_{ab},R_{abcd})$ によって記述されます。 さらに、 一般相対性理論やマルハナバチの重力などの特定の理論、これは 貢献度は明確に定義された結果に単純化されます。 ただし、その解釈は、 バンブルビーの重力における一般化自由エネルギーは多少異なります。 その極値は円錐特異点の幾何学に対応します。 私たちの結果 一般を超えた一般化自由エネルギーの特定の特性を明らかにする 相対性。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we apply tunneling formalism to analyze charged particles tunneling across a hairy black hole horizon. Such black hole solutions are essential for frameworks based on Horndeski's gravity theory. Applying a semi-classical technique, we examine the tunneling of charged particles from a hairy black hole and derive the generic tunneling spectrum of released particles, ignoring self-gravitational and interaction. It is studied to ignore the back-reaction impact of the radiated particle on the hairy black hole. We analyze the properties of the black hole, such as temperature and entropy, under the influence of quantum gravity and also observe that the first-order correction is present. We study tunneling radiation produced by a charged field equation in the presence of a generalized uncertainty effect. We modify the semi-classical technique by using the generalized uncertainty principle, the WKB approximation, and surface gravity. | この研究では、トンネル形式主義を適用して荷電粒子を分析します。 毛むくじゃらのブラックホールの地平線をトンネルします。 このようなブラックホールの解決策は、 Horndeski の重力理論に基づいたフレームワークには不可欠です。 を適用する 半古典的な手法を使用して、荷電粒子のトンネリングを調べます。 毛むくじゃらのブラック ホールと放出された一般的なトンネル スペクトルを導き出します。 粒子、自己重力と相互作用を無視します。 無視することが研究されています 毛状ブラックホールに対する放射粒子の逆反応影響。 私たちは 温度やエントロピーなどのブラックホールの特性を分析し、 量子重力の影響下では、一次 修正あり。 帯電場によって生成されるトンネル放射線を研究します 一般化された不確実性効果が存在する場合の方程式。 を変更します。 一般化された不確定性原理を使用した半古典的な手法。 WKB 近似と表面重力。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The causal set action of dimension $d$ is investigated for causal sets that are Poisson sprinklings into submanifolds of $d$-dimensional Minkowski space. Evidence, both analytic and numerical, is provided for the conjecture that the mean of the causal set action over sprinklings into a manifold with a timelike boundary, diverges like $l^{-1}$ in the continuum limit as the discreteness length $l$ tends to zero. A novel conjecture for the contribution to the causal set action from co-dimension 2 corners, also known as joints, is proposed and justified. | ディメンション $d$ の因果集合アクションは、以下の因果集合について調査されます。 $d$ 次元のミンコフスキー空間の部分多様体へのポアソン散布です。 という推測には、分析的および数値的な証拠が提供されている。 時系列で多様体に振りかける因果集合作用の平均 境界、離散性として連続体極限で $l^{-1}$ のように発散 長さ $l$ はゼロになる傾向があります。 因果関係への寄与に関する新しい推測 共同次元 2 コーナーからのセット アクション (ジョイントとも呼ばれます) が提案されており、 正当化された。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The goal of the paper is to introduce a convergence \`a la Gromov-Hausdorff for Lorentzian spaces, building on $\epsilon$-nets consisting of causal diamonds and relying only on the time separation function. This yields a geometric notion of convergence, which can be applied to synthetic Lorentzian spaces (Lorentzian pre-length spaces) or smooth spacetimes. Among the main results, we prove a Lorentzian counterpart of the celebrated Gromov's pre-compactness theorem for metric spaces, where controlled covers by balls are replaced by controlled covers by diamonds. This yields a geometric pre-compactness result for classes of globally hyperbolic spacetimes, satisfying a uniform doubling property on Cauchy hypersurfaces and a suitable control on the causality. The final part of the paper establishes several applications: we show that Chru\'sciel-Grant approximations are an instance of the Lorentzian Gromov-Hausdorff convergence here introduced, we prove that timelike sectional curvature bounds are stable under such a convergence, we introduce timelike blow-up tangents and discuss connections with the main conjecture of causal set theory. | この論文の目標は、グロモフ・ハウスドルフ風の収束を導入することです。 ローレンツ空間の場合、因果関係からなる $\epsilon$-nets 上に構築 ダイヤモンドを使用し、時間分離機能のみに依存します。 これにより、 合成ローレンツ関数に適用できる収束の幾何学的概念 空間 (ローレンツ前長空間) または滑らかな時空。 主なものの中で その結果、私たちは有名なグロモフのローレンツ的対応物であることを証明しました。 ボールによる制御されたカバーが存在する距離空間のプレコンパクトネス定理 ダイヤモンドによる制御されたカバーに置き換えられました。 これにより幾何学的な結果が得られます グローバル双曲時空のクラスに対するプレコンパクトネスの結果、 コーシー超曲面上の均一な倍加特性と適切な 因果関係をコントロールすること。 この論文の最後の部分では、いくつかのことを確立しています。 アプリケーション: Chru\'sciel-Grant 近似が次のインスタンスであることを示します。 ここで紹介したローレンツのグロモフ・ハウスドルフ収束により、次のことが証明されます。 時間的な断面曲率限界はそのような収束の下で安定します。 タイムリーな爆発的な接線を導入し、主要な要素との関係について議論します。 因果集合論の予想。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This mini-review summarizes and simplifies the principle content of our papers on ``Dynamical Gravastars'', formulated using the Tolman-Oppenheimer-Volkoff equations, and surveyed numerically using Mathematica notebooks that we document here in Appendices. | このミニレビューは、私たちの基本的な内容を要約し、単純化しています。 を使用して定式化された「Dynamical Gravastars」に関する論文。 トルマン・オッペンハイマー・ヴォルコフ方程式、および次の式を使用して数値的に調査されました。 ここの付録に記載されている Mathematica ノートブック。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We explore whether the well-known theorem of equipartition of energy also applies to physical systems in which gravity plays a non-negligible role and if the holographic principle holds. | 私たちは、エネルギーの等分配に関するよく知られた定理も当てはまるかどうかを調査します。 重力が無視できない役割を果たす物理システムに適用されます。 ホログラフィック原理が成り立ちます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| These are the extended lecture notes for a minicourse presented at the I S\~ao Paulo School on Gravitational Physics discussing the Bondi--Metzner--Sachs (BMS) group, the group of symmetries at null infinity on asymptotically flat spacetimes. The BMS group has found many applications in classical gravity, quantum field theory in flat and curved spacetimes, and quantum gravity. These notes build the BMS group from its most basic prerequisites (such as group theory, symmetries in differential geometry, and asymptotic flatness) up to modern developments. These include its connections to the Weinberg soft graviton theorem, the memory effect, its use to construct Hadamard states in quantum field theory in curved spacetimes, and other ideas. Advanced sections briefly discuss the main concepts behind the infrared triangle in electrodynamics, superrotations, and the Dappiaggi--Moretti--Pinamonti group in expanding universes with cosmological horizons. New contributions by the author concerning asymptotic (conformal) Killing horizons are discussed at the end. | これらは、I で発表されたミニコースの拡張講義ノートです。 サンパウロ重力物理学学校で、 Bondi-Metzner-Sachs (BMS) 群、ヌル無限大における対称性の群 漸近的に平坦な時空。 BMS グループは、次の分野で多くのアプリケーションを発見しました。 古典的重力、平面および湾曲時空における場の量子理論、および 量子重力。 これらのメモは、最も基本的なものから BMS グループを構築します。 前提条件 (群理論、微分幾何学の対称性など) 漸近平坦性）を現代の開発まで。 これらにはその接続も含まれます ワインバーグの軟重力子定理、メモリー効果、構築のためのその使用について アダマールは、湾曲した時空における場の量子理論やその他のアイデアについて述べています。 高度なセクションでは、赤外線の背後にある主な概念について簡単に説明します。 電気力学における三角形、超回転、 宇宙論的膨張宇宙におけるダッピアッジ-モレッティ-ピナモンティグループ 地平線。 漸近的 (等角) に関する著者による新しい寄稿 キリング・ホライズンについては最後に説明します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We examine gravitational waves (GWs) from Binary Black Holes (BBH) as possible suitable systems for investigating the physical validity of theories predicting the Relative Locality (RL) effect, an effect arising in the $\kappa$-Minkowski non-commutative spacetime, a central property in theories of Quantum Gravity (QG) Phenomenology. Hence, we are taking a step towards realizing the purpose of the phenomenological effort of having observational evidence to put constraints on QG approaches. In particular, we show that the RL effect induces an uncertainty in the observed rotational frequency during the inspiral phase. This uncertainty becomes stronger with increasing observational distance. It also increases with decreasing orbital radius, and accumulates over successive cycles. In terms of the post-Newtonian deviations, the uncertainty contributes at 1.25th order, an order that has not yet been directly constrained in GW analyses. | 我々は、連星ブラックホール (BBH) からの重力波 (GW) を次のように調べます。 理論の物理的妥当性を調査するための適切なシステムの可能性 相対局所性 (RL) 効果、つまり、 $\kappa$-ミンコフスキー非可換時空、理論の中心的な性質 量子重力 (QG) 現象学。 そこで、私たちは次のような一歩を踏み出しています。 観察を行うという現象学的努力の目的を実現する QG アプローチに制約を課す証拠。 特に、 RL 効果は、測定中に観測される回転周波数に不確実性を引き起こします。 インスピレーション段階。 この不確実性は増加するにつれて強くなります 観測距離。 また、軌道半径が減少するにつれて増加し、 連続するサイクルにわたって蓄積されます。 ポストニュートン偏差に関しては、 不確実性は 1.25 次で寄与しますが、この次数はまだ確立されていません。 GW 解析では直接制約されます。 |
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| The replica paradigm has emerged as a powerful tool for investigating the black hole information paradox, offering a semiclassical route to reproducing the Page curve and suggesting unitary evolution for evaporating black holes. However, existing analyses have relied on simplified models such as JT gravity, and mostly remain limited to the $n \to 1^+$ limit in Euclidean signature. This work develops a framework based on Quantum Regge Calculus (QRC) that provides a lattice-like approach to address these gaps. A triangulation scheme is introduced that accommodates both gravitational and radiation degrees of freedom, enabling explicit evaluation of the fundamental components of the Regge gravity and radiation actions in a spherically symmetric setting. The formulation naturally incorporates analytic continuation techniques to probe the role of complex saddles in Lorentzian signature. A proof-of-principle implementation is carried out within a controlled minisuperspace reduction, revealing semiclassical saddles in the $n \to 1^+$ limit that recover the Page transition. While significant challenges remain (including the definition of the discrete configuration space, ambiguities in the gravitational measure, and the treatment of asymptotic boundaries), the framework developed here provides a promising foundation for further progress. The results suggest that sufficiently refined QRC calculations could extend the replica approach beyond existing models. | レプリカのパラダイムは、 ブラックホール情報パラドックス、再現への半古典的なルートを提供 Page 曲線と、蒸発するブラック ホールの一元的な進化を示唆しています。 しかし、既存の解析は JT 重力などの単純化されたモデルに依存していました。 そしてほとんどの場合、ユークリッド署名の $n \to 1^+$ の制限に制限されたままになります。 これ 研究では、Quantum Regge Calculus (QRC) に基づいたフレームワークを開発しています。 これらのギャップに対処するための格子状のアプローチ。 三角測量スキームは の重力度および放射線度の両方に対応するものが導入されました。 自由度により、の基本コンポーネントの明示的な評価が可能になります。 球対称の設定で重力と放射線のアクションを再現します。 の 定式化には、調査のための分析継続テクニックが自然に組み込まれています ローレンツ署名における複雑なサドルの役割。 原理の証明 実装は制御されたミニ超空間縮小内で実行されます。 ページを回復する $n \to 1^+$ 制限内の半古典的なサドルを明らかにします 遷移。 重大な課題は残っていますが（定義を含む）、 離散配置空間、重力測定における曖昧さ、および 漸近境界の処理)、ここで開発されたフレームワークは次のことを提供します。 さらなる進歩のための有望な基盤。 結果は次のことを示唆しています 十分に洗練された QRC 計算により、レプリカのアプローチを次の範囲に拡張できる可能性があります。 既存のモデル。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The nonlinear gravitational-wave (GW) memory effect$\unicode{x2014}$a permanent shift in the GW strain that arises from nonlinear GW interactions in the wave zone$\unicode{x2014}$is a prediction of general relativity which has not yet been observed. The amplitude of the GW memory effect from binary-black-hole (BBH) mergers is small compared to that of primary (oscillatory) GWs and is unlikely to be detected by current ground-based detectors. Evidence for its presence in the population of all the BBH mergers is more likely, once thousands of detections are made by these detectors. Having an accurate and computationally efficient waveform model of the memory signal will assist detecting the memory effect with current data-analysis pipelines. In this paper, we build on our prior work to develop analytical time-domain and frequency-domain models for the dominant nonlinear memory multipole signal ($l=2$, $m=0$) from nonspinning BBH mergers in quasicircular orbits. The model is calibrated for mass ratios between one and eight. There are three parts to the time-domain signal model: a post-Newtonian inspiral, a quasinormal-mode-based ringdown, and a phenomenological signal during the late inspiral and merger (which interpolates between the inspiral and ringdown). The time-domain model also has an analytical Fourier transform, which we compute in this paper. We assess the accuracy of our model using the mismatch between our waveform model and the memory signal computed from the oscillatory modes of a numerical-relativity surrogate model. We use the advanced LIGO sensitivity curve from the fourth observing run and find that the mismatch increases with the total mass of the system and is of order $10^{-2}\unicode{x2013}10^{-4}$. | 非線形重力波 (GW) 記憶効果$\unicode{x2014}$a における非線形 GW 相互作用から生じる GW ひずみの永続的なシフト。 ウェーブゾーン$\unicode{x2014}$は一般相対性理論の予測であり、 まだ観察されていません。 GWメモリ効果の振幅は、 バイナリーブラックホール（BBH）の合体は、一次ブラックホールの合体に比べて小さい （振動性）GW であり、現在の地上ベースでは検出される可能性は低い 探知機。 すべての BBH 合併の人口にその存在が存在する証拠 これらの検出器によって数千回の検出が行われると、その可能性が高くなります。 正確で計算効率の高いメモリの波形モデルを持つ シグナルは、現在のデータ分析によるメモリー効果の検出を支援します。 パイプライン。 このペーパーでは、これまでの研究に基づいて分析を開発します。 支配的な非線形メモリの時間領域モデルと周波数領域モデル 準円形の非回転BBH合体からの多重極信号($l=2$, $m=0$) 軌道。 モデルは 1 ～ 8 の質量比に合わせて調整されています。 そこには 時間領域信号モデルの 3 つの部分: ポストニュートンのインスピレーション、 準正規モードベースのリングダウンと、後期の現象学的信号 インスパイラルとマージ (インスパイラルとリングダウンの間を補間します)。 の 時間領域モデルには解析的フーリエ変換もあり、これを次のように計算します。 この紙。 間の不一致を使用してモデルの精度を評価します。 波形モデルとメモリ信号の振動モードから計算されます。 数値相対性代理モデル。 高度なLIGO感度を使用しています 4 回目の観察実行からの曲線を作成し、不一致が時間とともに増加することを確認します。 システムの総質量であり、$10^{-2}\unicode{x2013}10^{-4}$ 程度です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present direct observational constraints on tachyons; particles with group velocity greater than $c$ in vacuum in a Lorentz invariant theory. Since tachyons may have no direct couplings to Standard Model particles, the most robust and model independent constraints come from gravitational effects, especially black holes. We compute the Hawking radiation of tachyons from black holes, finding it to be significantly enhanced in the presence of heavy tachyons. For a black hole of mass $M$ and tachyons of mass $m$ with $g$ degrees of freedom, the black hole lifetime is found to be $t_{bh} \approx 192 \pi \hbar M/(g c^2 m^2)$ (or doubled for fermions). This implies that the observation of black holes of a few solar masses, with lifetime of several billion years, rules out tachyons of mass $m > 3 \times 10^9$ GeV. This means there cannot exist any tachyons associated with unification scales or quantum gravity. So while there already exists theoretical reasons to be skeptical of tachyons, our work provides a complementary direct observational constraint. | 我々はタキオンに対する直接的な観測上の制約を提示します。 グループを持つ粒子 ローレンツ不変理論における真空中の $c$ よりも大きい速度。 以来 タキオンは標準モデル粒子との直接的な結合を持たない可能性があります。 堅牢でモデルに依存しない制約は重力の影響から生じます。 特にブラックホール。 黒からタキオンのホーキング放射を計算します 穴、重いものの存在下で大幅に強化されることがわかりました。 タキオン。 $g$ を使用した質量 $M$ のブラック ホールと質量 $m$ のタキオンの場合 自由度を考慮すると、ブラック ホールの寿命は $t_{bh} \約 192 であることがわかります。 \pi \hbar M/(g c^2 m^2)$ (フェルミオンの場合は 2 倍)。 これは、 いくつかの太陽質量のブラックホールの観測、寿命は数年 10 億年では、質量 $m > 3 \times 10^9$ GeV のタキオンは除外されます。 これはつまり 統一スケールや量子に関連するタキオンは存在しません 重力。 したがって、懐疑的な理論的理由はすでに存在しますが、 タキオンの場合、私たちの研究は補完的な直接観測の制約を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Exoplanet imaging using the solar gravitational lens is an enticing prospect. The fundamental physical properties of the lens, including its angular resolution and light amplification, promise exceptional capabilities. These expectations, however, are tempered by the realization of numerous challenges, including imperfections of the lens itself, noise sources, the properties of the imaging target and difficult technical issues. We discuss, in particular, a subject not previously addressed, the impact of temporally varying surface features, notably a variable cloud cover, obscuring the target exoplanet. This has a substantial detrimental effect on image recovery, leading to our cautious assessment of the practical feasibility of using the Sun's gravitational field as an effective telescope. | 太陽重力レンズを使用した系外惑星イメージングは魅力的な展望です。 レンズの角度などの基本的な物理的特性 解像度と光の増幅により、優れた性能を約束します。 これら しかし、多くの課題が現実になったことで期待は弱まり、 レンズ自体の欠陥、ノイズ源、レンズの特性などを含みます。 撮影対象と難しい技術的課題。 特に、 これまで取り上げられていなかった主題、時間的に変化する表面の影響 特徴、特に変動する雲量がターゲットの系外惑星を覆い隠します。 これ 画像の回復に多大な悪影響を与えるため、慎重な対応が求められます。 太陽の重力場の利用の実際的な実現可能性の評価 効果的な望遠鏡として。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The use of quasi-circular waveforms in matched-filter analyses of signals from eccentric binary neutron star mergers can lead to biases in the source's parameter estimation. We demonstrate that significant biases can be present already for moderate eccentricities $e_{0} \gtrsim 0.05$ and LIGO-Virgo-Kagra signals with signal-to-noise ratio $\gtrsim 12$. We perform systematic Bayesian mock analyses of unequal-mass non-spinning binary neutron star signals up to eccentricities $e_0 \sim 0.1$ using quasi-circular effective-one-body waveforms with spins. We find fractional signal-to-noise ratio losses up to tens of percent and up to 16-$\sigma$ deviations in the inference of the chirp mass. The latter effect is sufficiently large to lead to an incorrect (and ambiguous) source identification. The inclusion of spin precession in the quasi-circular waveform does not capture eccentricity effects. We conclude that high-precision observations with advanced (and next generation) detectors are likely to require standardized, accurate, and fast eccentric waveforms. | 信号のマッチドフィルター解析における準円形波形の使用 偏心連星中性子星の合体により、発生源の偏りを引き起こす可能性がある パラメータ推定。 重大なバイアスが存在する可能性があることを実証します すでに中度の偏心 $e_{0} \gtrsim 0.05$ および LIGO-Virgo-Kagra に対して 信号対雑音比 $\gtrsim 12$ の信号。 系統的なベイジアンを実行します 不等質量非回転連星中性子星信号の模擬解析 準円形実効一体波形を使用した離心率 $e_0 \sim 0.1$ スピン付き。 最大数十の信号対雑音比の損失が分数で発生することがわかりました。 チャープ質量の推定における偏差は %、最大 16-$\sigma$ です。 後者の効果は十分に大きいため、誤った (そして曖昧な) 結果が生じる可能性があります。 情報源の特定。 準円周にスピン歳差運動を含めること 波形は偏心の影響を捉えません。 精度が高いと結論付けています。 先進的な（そして次世代の）検出器を使った観測では、 標準化された正確で高速な偏心波形が必要です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Next-generation gravitational-wave observatories will reach farther into the universe than currently possible, revealing black-hole mergers from early stellar binary systems such as Population III stars, whose properties are currently poorly constrained. We develop a method to infer the properties of their progenitor populations from gravitational-wave catalogs. Using Bayesian deep learning, we train an emulator for population-synthesis predictions of black-hole merger properties across redshift as a function of the initial stellar mass function, crucially accounting for systematic uncertainty due to the finite number of training simulations. Combined with a nonparametric model for star formation history, we analyze catalogs containing both Population I/II and III sources simulated with full Bayesian parameter estimation for a detector network of Cosmic Explorer and Einstein Telescope with one year of observing time. We demonstrate our ability to separate these two populations at high redshifts where both make comparable contributions to the black-hole merger rate, excluding a Population III merger rate of zero at nearly 100% credibility. Moreover, we can place meaningful constraints on the Population III progenitor distributions; in particular, we constrain the spectral index of the initial mass function to within roughly +/-0.5 of the true value and the log of the star formation rate density to within ~25% over redshifts 10 to 20. By leveraging astrophysics-informed and astrophysics-agnostic models, we demonstrate the discriminative power of our combined inference approach and highlight the potential of next-generation gravitational-wave observatories to uncover the details of high-redshift stellar populations. | 次世代の重力波観測施設は地球のさらに奥深くまで到達します。 現在考えられている以上に宇宙を解明し、初期からのブラックホール合体を明らかにする 人口 III 星などの恒星連星系の特性は次のとおりです。 現時点では拘束が不十分です。 の性質を推測する手法を開発します。 重力波カタログからのそれらの祖先集団。 ベイジアンの使用 ディープラーニングでは、母集団合成予測のためのエミュレータをトレーニングします。 初期値の関数としての赤方偏移全体のブラックホール合併特性 星の質量関数。 有限数のトレーニング シミュレーション。 ノンパラメトリックモデルと組み合わせる 星形成の歴史については、集団 I/II の両方を含むカタログを分析します。 および III ソースは、完全なベイジアン パラメーター推定を使用してシミュレートされます。 Cosmic Explorer と Einstein Telescope の検出器ネットワーク (1 年間) 観察時間。 私たちは、これら 2 つの集団を分離する能力を実証します。 両方がブラックホールに同等の寄与をする高い赤方偏移 ほぼ 100% のゼロである人口 III 合併率を除いた合併率 信頼性。 さらに、人口に対して意味のある制約を課すことができます。 III 前駆体の分布。 特に、次のスペクトルインデックスを制約します。 初期質量関数は真の値のおよそ +/-0.5 以内に、 赤方偏移 10 ～ 20 で星形成速度密度の対数を約 25% 以内に抑えます。 天体物理学に基づいたモデルと天体物理学に依存しないモデルを活用することで、 組み合わせた推論アプローチの識別力を実証し、 次世代の重力波観測所の可能性を強調する 高赤方偏移の恒星集団の詳細を明らかにします。 |