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| Original Text | 日本語訳 |
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| A major challenge in gravitational-wave multi-messenger astrophysics is the imprecise localization of gravitational-wave compact binary mergers. We investigate the use of a method to include galaxy catalog information in performing parameter estimation of these events. We test its effectiveness with the gravitational-wave events GW170817, GW190425, and GW190814, as well as with simulated binary neutron star mergers. For GW170817, we recover the true host galaxy as the most probable galaxy after a straightforward mass reweighting, with significantly decreased localization area and volume. On the simulated sample, however, we do not find improvement compared to performing a simple galaxy catalog crossmatch with a regular gravitational wave localization. Future investigations into sampling methods may yield improvements that increase the viability of this method. | 重力波マルチメッセンジャー天体物理学における大きな課題の一つは、重力波コンパクト連星合体の不正確な位置特定である。 我々は、これらのイベントのパラメータ推定を行う際に銀河カタログ情報を考慮する手法の有効性を検証する。 重力波イベントGW170817、GW190425、GW190814、およびシミュレーションによる中性子星連星合体を用いて、その有効性を検証する。 GW170817については、単純な質量再重み付けを行うことで真のホスト銀河が最も可能性の高い銀河であることが再現され、位置特定面積と体積は大幅に減少した。 しかし、シミュレーションサンプルでは、通常の重力波位置特定と単純な銀河カタログクロスマッチを行った場合と比較して、改善は見られなかった。 今後のサンプリング方法の検討により、この手法の実現可能性を高める改善が得られる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that the Cosmic Microwave Background (CMB) lensing trispectrum is sensitive to parity violation in Large-Scale Structure (LSS). We obtain a compact expression for the reduced lensing trispectrum that is general for any input matter trispectrum. We then present as an example a simple parity-violating toy model for the latter, and explicitly compute the parity-odd lensing trispectrum, including an estimate of the Signal-to-Noise Ratio (SNR). This work serves as a proof of principle, demonstrating how future studies of more physically motivated models can be conducted. It also provides an intuitive physical explanation of why CMB lensing is sensitive to parity. Our work is the first to point out that secondary CMB anisotropies can be used to probe parity in LSS, and will be important in enabling upcoming experiments such as Simons Observatory and CMB-S4 to contribute maximal power on parity violation. | 宇宙マイクロ波背景放射（CMB）レンズ効果の三スペクトルが、大規模構造（LSS）におけるパリティの破れに敏感であることを示す。 我々は、入力物質三スペクトルに対して一般性を持つ、簡約レンズ効果三スペクトルの簡潔な表現を得る。 次に、後者に対する単純なパリティ破れトイモデルを例として示し、信号対雑音比（SNR）の推定値を含むパリティ奇レンズ効果三スペクトルを明示的に計算する。 本研究は原理実証となり、より物理的に動機付けられたモデルを用いた将来の研究がどのように実施できるかを示す。 また、CMBレンズ効果がパリティに敏感である理由を直感的に説明する物理的説明も提供する。 本研究は、二次CMB異方性がLSSにおけるパリティの探索に利用できることを初めて指摘したものであり、シモンズ観測所やCMB-S4などの今後の実験がパリティ破れに最大限のパワーを発揮できるようにする上で重要となるであろう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| One of the most crucial tests of the standard cosmological model consists on testing possible variations on fundamental physical constants. In frameworks such as the minimally extended varying speed of light model (meVSL), the relationship between the luminosity distance ($D_{\text{L}}$) and the angular diameter distance ($D_{\text{A}}$), namely the cosmic distance duality relation (CDDR), is expected to deviate from $\eta(z) \equiv D_{\text{L}}(z)/D_{\text{A}}(z) = (1+z)^{2}$, making it a powerful probe of a potential variation of such a fundamental constant. Hence, we test the viability of the meVSL model through the CDDR by comparing $D_{\text{A}}$ measurements, provided by the transverse (2D) and anisotropic (3D) baryon acoustic oscillations (BAO) observations from different surveys, like SDSS, DES and DESI, in combination with $D_{\text{L}}$ measurements from Pantheon+ type Ia Supernova (SNe) compilation. The Gaussian Process reconstruction is employed on the SN data to match $D_{\text{A}}$ with $D_{\text{L}}$ at the same redshift. We find no deviation of the standard CDDR relation within 1-2$\sigma$ confidence level when considering SNe with 2D and 3D BAO samples combined together, as well as when considering SNe with 3D BAO only. However, when SNe and 2D BAO only are considered, the standard CDDR is only recovered at $\sim 4\sigma$ confidence level. However, such a result might be due to some recently discussed tensions between SN and BAO datasets, especially at low redshifts, in addition to possible inconsistencies between the BAO datasets individually. Therefore, our results show no significant evidence in favour of the meVSL model, once these potential systematics are taken into account. | 標準宇宙論モデルの最も重要な検証の一つは、基本的な物理定数の起こりうる変動を検証することです。 最小拡張光速度変動モデル（meVSL）などの枠組みでは、光度距離（$D_{\text{L}}$）と角直径距離（$D_{\text{A}}$）の関係、すなわち宇宙距離双対関係（CDDR）は、$\eta(z) \equiv D_{\text{L}}(z)/D_{\text{A}}(z) = (1+z)^{2}$から外れると考えられており、このような基本定数の潜在的な変動を検証する強力な手段となります。 そこで我々は、SDSS、DES、DESIといった様々なサーベイによる横方向（2次元）および異方性（3次元）の重粒子音響振動（BAO）観測から得られる$D_{\text{A}}$測定値を、パンテオン+型Ia型超新星（SNe）コンピレーションからの$D_{\text{L}}$測定値と組み合わせてCDDRと比較することにより、meVSLモデルの妥当性を検証する。 SNデータにはガウス過程再構成法を適用し、同じ赤方偏移における$D_{\text{A}}$と$D_{\text{L}}$を一致させた。 2次元および3次元BAOサンプルを組み合わせたSNeを考慮した場合でも、3次元BAOのみのSNeを考慮した場合でも、標準的なCDDR関係に1～2$\sigma$信頼水準以内の偏差は見られなかった。 しかしながら、SNと2D BAOのみを考慮した場合、標準的なCDDRは$\sim 4\sigma$信頼度でしか回復しません。 しかし、このような結果は、特に低赤方偏移においてSNとBAOデータセット間に最近議論されている緊張関係、さらには個々のBAOデータセット間の不一致の可能性によるものかもしれません。 したがって、これらの潜在的な系統的変化を考慮すると、我々の結果はmeVSLモデルを支持する有意な証拠を示していません。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Robustly measuring binary black hole spins via gravitational waves is key to understanding these systems' astrophysical origins, but remains challenging -- especially for high-mass systems, whose signals are short and dominated by the merger. Nonetheless, events like GW190521 show that strong spin precession can indeed be gleaned from high-mass systems. In this work, we track how spin precession imprints on simulated high-mass binary black hole signals cycle-by-cycle using time-domain inference. We investigate a suite of signals, all with the same spins and (near-unity) mass ratio but different signal-to-noise ratios, total masses, and extrinsic angles, which affect the observed waveform morphology. We truncate each signal at various times and infer source parameters using only the data before or after each cutoff. The resultant posterior allows us to identify which time segments of each signal inform its spin precession constraints. We find that at a sufficiently high post-peak signal-to-noise ratio (SNR, $\rho\sim 20$), spin precession can be constrained by the NRSur7dq4 waveform model when just the post-peak data (i.e., ringdown) is visible. Similarly, at a large enough pre-cutoff SNR ($\rho\sim 10$), spin precession can be constrained using only pre-peak data (i.e., inspiral); this occurs for signals with detector-frame total mass $\lesssim 100 M_{\odot}$ at GW190521's SNR. Finally, we vary the inclination, polarization, and phase angles, finding that their configuration need not be fine-tuned to measure spin precession, even for very high-mass and short signals with 2-3 observable cycles. We do not find that the same morphological features consistently drive precession constraints: in some signals, precession inference hinges on the relationship between a loud merger and quiet pre-merger cycle, as was the case for GW190521, but this is not generically true. | 重力波を用いて連星ブラックホールのスピンをロバストに測定することは、これらの系の天体物理学的起源を理解する鍵となるものの、依然として困難を極めています。 特に、信号が短く、合体によって支配される高質量系においてはなおさらです。 しかしながら、GW190521のような事象は、高質量系から強いスピン歳差運動を確かに検出できることを示しています。 本研究では、時間領域推論を用いて、シミュレートされた高質量連星ブラックホールの信号にスピン歳差運動がどのように刻み込まれるかを、サイクルごとに追跡します。 我々は、同じスピンと（ほぼ1の）質量比を持ちながら、観測される波形形態に影響を与える信号対雑音比、全質量、および外在角が異なる一連の信号を調査します。 各信号を様々な時点で打ち切り、各打ち切りの前後のデータのみを用いて信号源パラメータを推定します。 得られた事後分布により、各信号のどの時間セグメントがスピン歳差運動の制約に寄与するかを特定することができる。 ピーク後信号対雑音比（SNR, $\rho\sim 20$）が十分に高い場合、ピーク後データ（すなわちリングダウン）のみが観測される場合、NRSur7dq4波形モデルによってスピン歳差運動を制約できることがわかった。 同様に、カットオフ前SNRが十分に大きい場合（$\rho\sim 10$）、ピーク前データ（すなわちインスパイラル）のみを用いてスピン歳差運動を制約することができる。 これは、GW190521のSNRにおいて、検出器フレーム全質量が$\lesssim 100 M_{\odot}$以下の信号で発生する。 最後に、傾斜角、偏光、位相角を変化させ、観測周期が2～3周期と非常に質量が大きく短い信号であっても、スピン歳差運動を測定するためにそれらの構成を微調整する必要がないことを発見した。 同じ形態学的特徴が歳差運動の制約を一貫して左右するわけではない。 一部の信号では、歳差運動の推定は、GW190521の場合のように、大きな衝突合体と静かな衝突前サイクルの関係に左右されるが、これは一般的には当てはまらない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Entanglement entropy (EE) is widely used to quantify quantum correlations in field theory, with the well-known result in two-dimensional conformal field theory (CFT) predicting a logarithmic divergence with the ultraviolet (UV) cutoff. However, this expression lacks operational meaning: it remains unclear how much of the entanglement is physically extractable via local measurements. In this work, we investigate the operationally accessible entanglement by employing a pair of Unruh-DeWitt detectors, each interacting with complementary regions of a quantum field. We derive an upper bound on the entanglement that can be harvested by such detectors and show that it scales as a double logarithm with respect to the UV cutoff-significantly weaker than the single-logarithmic divergence of the standard CFT result. This work provides an operational perspective on field-theoretic entanglement and sets fundamental limits on its extractability. | エンタングルメントエントロピー（EE）は、場の理論における量子相関の定量化に広く用いられており、2次元共形場理論（CFT）におけるよく知られた結果は、紫外線（UV）カットオフに対する対数発散を予測するものである。 しかし、この表現には操作的な意味が欠けている。 すなわち、局所測定によって物理的にエンタングルメントのどの程度が抽出可能かは依然として不明である。 本研究では、量子場の相補的な領域と相互作用する一対のUnruh-DeWitt検出器を用いることで、操作的にアクセス可能なエンタングルメントを調査する。 このような検出器によって収集可能なエンタングルメントの上限を導出し、それがUVカットオフに関して両対数に比例することを示す。 これは、標準的なCFTの結果である片対数発散よりも著しく弱い。 この研究は、場の理論的エンタングルメントに関する操作的視点を提供し、その抽出可能性に根本的な制限を設けるものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate density fluctuations and scalar-induced gravitational waves (GWs) arising from the production of long-lived solitons and oscillons, which can dominate the early Universe and drive reheating prior to the standard radiation-dominated era. Curvature perturbations are generated not only by the Poisson distribution of these solitons/oscillons but are also amplified during the early matter-dominated phase when the solitons/oscillons dominate. Scalar-induced GWs with characteristic energy spectra emerge from these amplified curvature perturbations, particularly at the sudden transition from matter domination to radiation domination. We analyze this scenario and its GW predictions in detail, focusing on the impact of the initial energy fraction, the lifetime, and the average separation of these solitons/oscillons. This provides a wealth of potential observational targets for various GW detectors. Furthermore, for inflation and preheating models that produce oscillons with large separations, we derive new constraints on these models based on the upper bounds on the effective number of relativistic degrees of freedom, as anticipated from future cosmic microwave background and large-scale structure observations. | 我々は、長寿命ソリトンおよびオシロンの生成から生じる密度揺らぎとスカラー誘起重力波（GW）を研究する。 これらのソリトンおよびオシロンは初期宇宙を支配し、標準的な放射優勢時代以前に再加熱を引き起こす可能性がある。 曲率摂動は、これらのソリトン／オシロンのポアソン分布によって生成されるだけでなく、ソリトン／オシロンが優勢な初期物質優勢期にも増幅される。 特徴的なエネルギースペクトルを持つスカラー誘起重力波は、これらの増幅された曲率摂動から発生し、特に物質優勢から放射優勢への急激な遷移時に顕著である。 我々はこのシナリオとその重力波予測を詳細に解析し、ソリトン／オシロンの初期エネルギー比、寿命、および平均間隔の影響に焦点を当てる。 これは、様々な重力波検出器にとって豊富な観測対象を提供する。 さらに、大きな間隔を持つ振動子を生成するインフレーションモデルと予熱モデルに対して、将来の宇宙マイクロ波背景放射と大規模構造の観測から予想される相対論的自由度の有効数の上限に基づいて、これらのモデルに対する新たな制限を導出します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the effect of Spontaneous Lorentz Symmetry Breaking (SLSB) on Primordial Gravitational Waves (PGWs) generated during inflation. The SLSB is induced by a time-like Bumblebee vector field which is non-minimally coupled to the Ricci tensor in the Friedmann-Lema\^itre-Robertson-Walker background. The power spectrum and GW amplitude are computed to investigate how Lorentz violation leaves observable imprints. We calculate the GW strain amplitude over frequencies $(10^{-10}~\mathrm{Hz}, 10^4~\mathrm{Hz})$, for a range of the dimensionless Lorentz-violating parameter, $ -10^{-3} \leq l \leq 10^{-4} $, which essentially comes from a slight sensitivity to the equation of state for dark energy. For positive $ l $ values, the amplitude of GW shows a mild suppression compared to the standard cosmological scenario $( l = 0) $. This effect could be observable with detectors like SKA, $\mu$-Ares, and BBO. Conversely, negative $ l $ values amplify the GW amplitude, enhancing detectability by both SKA, $\mu$-Ares, and BBO, as well as by THEIA and DECIGO. Notably, the GW strain amplitude increases by an order of magnitude as $ l $ moves from 0 to $ -10^{-3} $, improving prospects for detection in high-sensitivity detectors like THEIA and DECIGO. | インフレーション中に生成される原始重力波（PGW）に対する自発的ローレンツ対称性の破れ（SLSB）の影響を研究する。 SLSBは、フリードマン-レマトル-ロバートソン-ウォーカー背景のリッチテンソルと非最小結合した時間的バンブルビーベクトル場によって誘起される。 ローレンツ対称性の破れがどのように観測可能な痕跡を残すかを調べるため、パワースペクトルと重力波振幅を計算する。 無次元ローレンツ対称性の破れパラメータの範囲（-10^{-3} \leq l \leq 10^{-4} $）において、周波数（10^{-10}~\mathrm{Hz}, 10^{4}~\mathrm{Hz}）にわたって重力波歪み振幅を計算する。 このパラメータは、本質的にダークエネルギーの状態方程式に対するわずかな感度に由来する。 正の $ l $ 値の場合、重力波の振幅は標準的な宇宙論的シナリオ $( l = 0) $ と比較してわずかに抑制されます。 この効果は、SKA、$\mu$-Ares、BBO などの検出器で観測できる可能性があります。 逆に、負の $ l $ 値は重力波の振幅を増幅し、SKA、$\mu$-Ares、BBO に加え、THEIA と DECIGO による検出可能性を高めます。 特に、重力波の歪み振幅は $ l $ が 0 から $ -10^{-3} $ に変化すると1桁増加し、THEIA や DECIGO のような高感度検出器での検出可能性が向上します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This work investigates observational properties, namely the shadow and photon ring structure, of emission profiles originating near compact objects. In particular, we consider a distorted and deformed compact object characterised by two quadrupole parameters and surrounded by an optically thin and geometrically thin accretion disk with different emission profiles modelled by Johnson's Standard-Unbound (SU) distribution in the reference frame of the emitter. Under these assumptions, we produce the observed intensity profiles and shadow images for a face-on observer. Our results indicate that, due to the fact that modifications of the quadrupole parameters affect the radius of the innermost stable circular orbit (ISCO) and the unstable photon orbits on the equatorial plane, the observed shadow images and their properties are significantly influenced by the quadrupole parameters and emission profiles. Furthermore, we analyse the impact of the presence of a dark matter halo in the observational imprints considered and verify that both the increase in the matter contained in the halo or the decrease in the length-scale of the halo lead to an increase in the size of the observed shadow. Our results indicate potential degeneracies between the observational features of distorted and deformed compact objects with those of spherically symmetric blackholes, which could be assessed by a comparison with the current and future generation of optical experiments in gravitational physics. | 本研究では、コンパクト天体近傍から発生する放射プロファイルの観測特性、すなわち影と光子リング構造を調査する。 特に、2つの四重極パラメータによって特徴付けられ、放射源の基準系においてジョンソンの標準非束縛（SU）分布でモデル化された異なる放射プロファイルを持つ光学的に薄い降着円盤と幾何学的に薄い降着円盤に囲まれた、歪んだコンパクト天体を考える。 これらの仮定の下、正面観測者による観測強度プロファイルと影像を生成する。 結果は、四重極パラメータの変更が最内周安定円軌道（ISCO）の半径と赤道面上の不安定光子軌道に影響を及ぼすため、観測される影像とその特性が四重極パラメータと放射プロファイルに大きく影響されることを示している。 さらに、検討対象の観測痕跡における暗黒物質ハローの存在の影響を分析し、ハローに含まれる物質の増加とハローの長さスケールの減少の両方が、観測される影の大きさの増大につながることを検証する。 我々の結果は、歪んだコンパクト天体の観測的特徴と球対称ブラックホールの観測的特徴との間に潜在的な縮退が存在することを示唆しており、これは重力物理学における現在および将来の光学実験との比較によって評価できる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The well-known Bielinski-Khalatnikov-Lifshitz (BKL) scenario for the universe near the cosmological singularity is supplemented with a few exact results following from the BKL asymptotic of the Einstein equations: (1) The cosmological singularity is proved to be an inevitable beginning or end of the universe as described by these equations. (2) Attaining the singularity from shrinking initial conditions requires infinite time parameter $\tau$; no singularity of any kind may occur in a finite $\tau$. (3) The previously found exact solution [P.G. and W. Piechocki, Eur. Phys. J. C 82:216 (2022)] is the only asymptotic with well-defined proportions between the directional scale factors which have been appropriately compensated against indefinite growth of anisotropy. In all other cases, the universe undergoes oscillations of Kasner type, which reduce the length scales to nearly zero in some directions, while largely extending it in the others. Together with instability of the exact solution [op. cit.], it makes the approach to the singularity inevitably chaotic. (4) Reduced equations are proposed and explicitly solved to describe these oscillations near their turning points. In logarithmic variables, the oscillations are found to have sawtooth shapes. A by-product is a quadric of kinetic energy, a simple geometric tool for all this analysis. | 宇宙特異点近傍の宇宙に対するよく知られたビエリンスキー・ハラトニコフ・リフシッツ（BKL）シナリオは、アインシュタイン方程式のBKL漸近解から導かれるいくつかの厳密な結果によって補完される。 (1) 宇宙特異点は、これらの方程式によって記述されるように、宇宙の必然的な始まりまたは終わりであることが証明される。 (2) 収縮する初期条件から特異点に到達するには、無限の時間パラメータ$\tau$が必要である。 有限の$\tau$では、いかなる種類の特異点も発生し得ない。 (3) 以前に発見された厳密解[P.G. and W. Piechocki, Eur. Phys. J. C 82:216 (2022)]は、方向スケール因子間の比率が明確に定義された唯一の漸近解であり、これらの比率は異方性の無限大成長に対して適切に補償されている。 その他の場合、宇宙はカスナー型の振動を起こし、ある方向では長さのスケールをほぼゼロにまで減少させる一方で、他の方向では大幅に延長する。 厳密解の不安定性（前掲書）と相まって、特異点への接近は必然的にカオス的になる。 (4) これらの振動をその転換点付近で記述するために、簡約方程式が提案され、明示的に解かれる。 対数変数では、振動は鋸歯状になることがわかった。 副産物として運動エネルギーの2次関数があり、これはこの解析全体のための単純な幾何学的ツールとなる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Dehnen - type dark matter density distribution model is mainly used for dwarf galaxies. In recent years, researchers have speculated that black holes may exist in this dark matter model and have given the black hole metric solutions. On this basis, this paper conducts a systematic study on the quasinormal modes of a Schwarzschild black hole in a Dehnen - (1,4, 5/2) dark matter halo, revealing the influences of dark matter distribution and perturbation field types on the black hole's quasinormal modes.The research uses the shadow radius data of the M87$^{\ast}$ black hole. Through the geodesic equation, two sets of dark matter halo parameter values of $\rho_{\rm s}$ and $r_{\rm s}$ are determined, and the specific numerical values of the black hole's event horizon radius, photon sphere radius, and shadow radius under the corresponding conditions are obtained. The wave equations and effective potentials of the black hole under the perturbations of the scalar field, electromagnetic field, and axial gravitational were analyzed. It was found that the larger the values of $\rho_{\rm s}$ or $r_{\rm s}$, the smaller the peak value of the effective potential, and the wave function oscillation slows down with a lower frequency. The black hole remains stable under perturbations. These studies provide relevant data for the quasinormal modes of the Schwarzschild black hole in the Dehnen-(1,4, 5/2) type dark matter halo. They also offer crucial evidence for understanding the interaction mechanism between the black hole and the dark matter halo. | デネン型暗黒物質密度分布モデルは、主に矮小銀河に用いられている。 近年、研究者らはこの暗黒物質モデルにブラックホールが存在する可能性を推測し、ブラックホール計量解を与えている。 これに基づき、本論文では、デネン-(1,4,5/2)暗黒物質ハローにおけるシュワルツシルトブラックホールの準正規モードについて系統的な研究を行い、暗黒物質分布と摂動場の種類がブラックホールの準正規モードに与える影響を明らかにする。 本研究では、M87$^{\ast}$ブラックホールのシャドウ半径データを用いる。 測地線方程式を用いて、2組の暗黒物質ハローパラメータ値$\rho_{\rm s}$と$r_{\rm s}$を決定し、対応する条件下でのブラックホールの事象の地平線半径、光子球半径、シャドウ半径の具体的な数値を得る。 スカラー場、電磁場、および軸重力による摂動を受けたブラックホールの波動方程式と有効ポテンシャルが解析された。 $\rho_{\rm s}$ または $r_{\rm s}$ の値が大きいほど、有効ポテンシャルのピーク値が小さくなり、波動関数の振動はより低い周波数で減速することがわかった。 ブラックホールは摂動下でも安定を維持する。 これらの研究は、デーネン(1,4,5/2)型暗黒物質ハローにおけるシュワルツシルトブラックホールの準基準モードに関する重要なデータを提供する。 また、ブラックホールと暗黒物質ハロー間の相互作用メカニズムを理解するための重要な証拠も提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Primordial black holes (PBHs), envisioned as a compelling dark matter candidate and a window onto early-Universe physics, may contribute to the part of the gravitational-wave (GW) signals detected by the LIGO-Virgo-KAGRA network. Traditional hierarchical Bayesian analysis, which relies on precise GW-event posterior estimates, for extracting the information of potential PBH population from GW events become computationally prohibitive for catalogs of hundreds of events. Here, we present a fast deep-learning framework, leveraging Transformer and normalizing flows, that maps GW-event posterior samples to joint posterior distributions over the hyperparameters of the PBH population. Our approach yields accurate credible intervals while reducing end-to-end inference time to $\mathcal{O}(1)$ s on a single GPU. These results underscore the potential of deep learning for fast, high-accurately PBH population studies in the era of next-generation GW detectors. | 原始ブラックホール（PBH）は、有力な暗黒物質候補であり、初期宇宙物理学への窓として想定されており、LIGO-Virgo-KAGRAネットワークによって検出された重力波（GW）信号の一部に寄与している可能性があります。 重力波イベントから潜在的なPBH集団の情報を抽出するために、正確な重力波イベント事後推定値に依存する従来の階層的ベイズ解析は、数百のイベントカタログを扱うには計算量が膨大になります。 本稿では、Transformerと正規化フローを活用し、重力波イベント事後サンプルをPBH集団のハイパーパラメータ上の結合事後分布にマッピングする高速ディープラーニングフレームワークを紹介します。 本手法は、正確な信頼区間を生成すると同時に、単一のGPU上でエンドツーエンドの推論時間を$\mathcal{O}(1)$秒に短縮します。 これらの結果は、次世代重力波検出器の時代において、ディープラーニングが高速かつ高精度なPBH集団研究に利用できる可能性を強調しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present the analytic evaluation of the gravitational energy and of the angular momentum flux with tidal effects for inspiraling compact binaries, at next-to-next-to-leading post-Newtoian (2PN) order, within the effective field theory diagrammatic approach. We first compute the stress-energy tensor for a binary system, that requires the evaluation of two-point Feynman integrals, up to two loops. Then, we extract the multipole moments of the system, which we present for generic orbits in center-of-mass coordinates, and which are needed for the evaluation of the total gravitational energy and the angular momentum flux, for generic orbits. Finally, we provide the expression of gauge invariant quantities such as the fluxes, and the mode amplitudes and phase of the emitted gravitational wave, for circular orbits. Our findings are useful to update earlier theoretical studies as well as related phenomenological analyses, and waveform models | 我々は、有効場の理論に基づくダイアグラム的アプローチを用いて、次点ポストニュートン秩序（2PN）における、スパイラルするコンパクト連星の重力エネルギーと潮汐効果を考慮した角運動量フラックスの解析的評価を提示する。 まず、連星系の応力エネルギーテンソルを計算する。 これには、2ループまでの2点ファインマン積分の評価が必要となる。 次に、系の多重極モーメントを抽出し、これを質量中心座標における一般的な軌道について提示する。 これは、一般的な軌道における全重力エネルギーと角運動量フラックスの評価に必要となる。 最後に、円軌道におけるフラックス、放出される重力波のモード振幅および位相などのゲージ不変量の表現を与える。 私たちの研究結果は、これまでの理論的研究や関連する現象論的解析、そして波形モデルを更新するのに役立つ。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the details of the explicit and spontaneous symmetry breaking of the constrained 3BF action representing the Standard Model coupled to Einstein-Cartan gravity. First we discuss how each particular constraint breaks the original symmetry of the topological 3BF action. Then we investigate the spontaneous symmetry breaking and the Higgs mechanism for the electroweak theory in the constrained 3BF form, in order to demonstrate that they can indeed be performed in the framework of higher gauge theory. A formulation of the Proca action as a constrained 3BF theory is also studied in detail. | 我々は、アインシュタイン-カルタン重力と結合した標準模型を表す制約付き3BF作用の明示的かつ自発的な対称性の破れの詳細を研究する。 まず、それぞれの特定の制約が位相的3BF作用の元々の対称性をどのように破るかを議論する。 次に、制約付き3BF形式における電弱理論の自発的対称性の破れとヒッグス機構を研究し、それらが高次ゲージ理論の枠組みにおいて実際に実行可能であることを示す。 また、制約付き3BF理論としてのプロカ作用の定式化についても詳細に研究する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| One of the theoretical motivations behind the belief that black holes as described by general relativity exist in nature is that it is hard to find matter configurations that mimic their properties, especially their compactness. One of the classic results that goes in this direction is the socalled Buchdahl limit: a bound for the maximum compactness that spherically symmetric isotropic fluid spheres in hydrostatic equilibrium can possibly achieve with an outward-decreasing energy density. However, physically realistic situations could violate both isotropy and the monotonicity of the density profile. Notably, Bondi already showed that if the density profile is allowed to be arbitrary (but remains non-negative), a less restrictive compactness bound emerges. Furthermore, if negative energy densities are permitted, configurations can approach the black hole compactness limit arbitrarily closely. In this work we introduce a set of simple bilayered and thin-shell toy models designed to illustrate the effect of relaxing separately the assumptions of Buchdahl's theorem. Within these models we highlight the existence of two special examples that we have called AdS stars and Einstein Static stars. We also discuss how these toy models may represent some of the main features of realistic systems, and how they could be extended to find more refined models. | 一般相対論で記述されるブラックホールが自然界に存在するという信念の背後にある理論的動機の一つは、それらの特性、特にコンパクト性を模倣する物質配置を見つけるのが難しいことである。 この方向への古典的な結果の一つは、いわゆるブッフダール限界である。 これは、静水力平衡状態にある球対称等方性流体球が、外向きに減少するエネルギー密度で達成可能な最大のコンパクト性の限界である。 しかし、物理的に現実的な状況では、等方性と密度プロファイルの単調性の両方が破れる可能性がある。 特に、ボンディは既に、密度プロファイルが任意の値（ただし非負）を許容する場合、より制限の少ないコンパクト性限界が現れることを示す。 さらに、負のエネルギー密度を許容する場合、配置はブラックホールのコンパクト性限界に任意に近づくことができる。 本研究では、ブッフダールの定理の仮定を個別に緩和した場合の効果を説明するために設計された、単純な二重層および薄殻のトイモデルのセットを紹介します。 これらのモデルの中には、AdS星とアインシュタインスタティック星と呼ぶ2つの特別な例が存在することを強調します。 また、これらのトイモデルが現実のシステムの主要な特徴のいくつかをどのように表現しているか、そしてより洗練されたモデルを見つけるためにどのように拡張できるかについても議論します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Advanced LIGO and Virgo collaborations recently detected a gravitational wave event, GW230529\_181500, during the fourth observing run, which is most plausibly attributed to the merger of a neutron star and a black hole. This observation provides an opportunity to test a class of gravitational theories that deviate from general relativity. In such theories, additional terms contribute to the gravitational wave signal only in cases of asymmetric binaries. This study focuses on two scalar-tensor models within this class of theories: the Screened Modified Gravity and Brans-Dicke theory. These models have potential applications in areas such as dark matter, dark energy, cosmic inflation, and primordial nucleosynthesis. With the GW230529\_181500 and Bayesian Markov-chain Monte Carlo analyses, we derive a 90\% credible lower bound as $ \frac{\varphi_{\rm_{VEV}}}{M_{\rm Pl}}<1.7\times10^{-2}$ and $\omega_{\rm BD}>25.12$ by using dominant-mode correction. Asymmetric binary systems usually have a significant mass ratio, in such cases, higher harmonic modes cannot be neglected. Our work considers higher harmonic corrections from scalar-tensor theories and provides a tighter constraint of $ \frac{\varphi_{\rm_{VEV}}}{M_{\rm Pl}}<1.5\times10^{-2}$ and $\omega_{\rm BD}>32.68$, with a 13.3\% and 30.1\% improvement respectively. Combining GW230529\_181500, GW200115 and GW190814 and including higher modes, the constraint is improved to $\frac{\varphi_{\rm_{VEV}}}{M_{\rm Pl}}<7.84\times10^{-3}$ and $\omega_{\rm BD}>123.75$. This is currently the strongest constraint from GWs, contingent upon GW190814 being an NSBH event. | Advanced LIGOとVirgoの協力により、最近、4回目の観測中に重力波イベントGW230529\_181500が検出されました。 これは、中性子星とブラックホールの合体に起因する可能性が最も高いと考えられています。 この観測は、一般相対性理論から逸脱する重力理論のクラスを検証する機会を提供します。 このような理論では、追加の項は非対称連星の場合にのみ重力波信号に寄与します。 本研究では、このクラスの理論の中で、遮蔽修正重力理論とブランス・ディッケ理論という2つのスカラーテンソルモデルに焦点を当てています。 これらのモデルは、暗黒物質、暗黒エネルギー、宇宙インフレーション、原始元素合成などの分野への応用が期待されています。 GW230529\_181500とベイズマルコフ連鎖モンテカルロ解析により、優勢モード補正を用いて、90%の信頼度を持つ下限値 $ \frac{\varphi_{\rm_{VEV}}}{M_{\rm Pl}1.7\times10^{-2}$ および $\omega_{\rm BD}>25.12$ を導出した。 非対称連星系は通常、大きな質量比を持ち、そのような場合には高調波モードを無視することはできない。 本研究では、スカラーテンソル理論からの高調波補正を考慮し、より厳密な制約条件として $\frac{\varphi_{\rm_{VEV}}}{M_{\rm Pl}1.5\times10^{-2}$ および $\omega_{\rm BD}>32.68$ を与え、それぞれ 13.3\% および 30.1\% の改善が見られた。 GW230529\_181500、GW200115、および GW190814 を組み合わせ、高次モードを含めると、制約条件は $\frac{\varphi_{\rm_{VEV}}}{M_{\rm Pl}7.84\times10^{-3}$ および $\omega_{\rm BD}>123.75$ に改善された。 これは現在、GW190814がNSBHイベントであることを条件とする、GWからの最も強い制約です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The brick wall model is a semi-classical approach to understanding the microscopic origin of black hole entropy. We outline the formalism for the brick wall model in arbitrary number of dimensions and generalize it to include both charged spacetimes and charged probes in order to systematically show how to calculate the entropy for any black hole, in higher orders of the WKB approximation. We calculate the entropy for the Reissner-Nordstr\"{o}m and charged BTZ black holes, and by looking at the chargeless limits we recover the entropy of the Schwarzschild and neutral BTZ black holes. We also study noncommutative corrections to the black hole entropy by using a Drinfeld twist to deform spacetime symmetries. Using the noncommutative action for a charged scalar field, we derive the noncommutative Klein-Gordon equation and the radial equation in arbitrary dimension on which we generalize the brick wall method. We study case by case the noncommutative Reissner-Nordstr\"{o}m and noncommutative charged BTZ black holes, the entropy of which we calculate using the generalized brick wall method. Corrections due to higher order in the WKB approximation arise, and they are given by the logarithms of the black hole area. The corrections in the lowest order of WKB due to noncommutativity are also given by the logarithms of the black hole area. | ブリックウォールモデルは、ブラックホールのエントロピーの微視的起源を理解するための半古典的なアプローチである。 我々は、任意の次元におけるブリックウォールモデルの形式論を概説し、それを荷電時空と荷電プローブの両方を含むように一般化することで、WKB近似の高次数において、任意のブラックホールのエントロピーを計算する方法を体系的に示す。 ライスナー・ノルドストル\"{o}m ブラックホールと荷電 BTZ ブラックホールのエントロピーを計算し、荷電なしの極限を調べることで、シュワルツシルトおよび中性 BTZ ブラックホールのエントロピーを復元する。 また、ドリンフェルトツイストを用いて時空対称性を変形することにより、ブラックホールのエントロピーに対する非可換補正を調べる。 荷電スカラー場に対する非可換作用を用いて、非可換クライン・ゴルドン方程式と任意次元のラジアル方程式を導出し、それらに基づいてブリックウォール法を一般化する。 非可換ライスナー・ノルドストル\"{o}m ブラックホールと非可換荷電 BTZ ブラックホールをケースごとに調べ、それらのエントロピーを一般化ブリックウォール法を用いて計算する。 WKB 近似における高次化による補正が生じ、それらはブラックホール面積の対数で与えられる。 非可換性によるWKBの最低次の補正は、ブラックホール面積の対数によっても与えられる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We demonstrate that general relativistic corrections to the accretion of relativistic matter onto primordial black holes (PBHs) can significantly enhance their mass growth during the early Universe. Contrary to previous Newtonian treatments, our analysis reveals that PBH masses can increase by an order of magnitude before evaporation, leading to substantial modifications of their lifetime and cosmological imprints. We quantify the resulting shifts in the minimum PBH mass constrained by Big Bang Nucleosynthesis (BBN), the revised lower bound for PBHs surviving today, and the dark matter parameter space allowed by PBH evaporation. Furthermore, we show that the enhanced accretion alters the high-frequency gravitational wave spectrum from PBH evaporation, potentially within the reach of future detectors. Our results provide a comprehensive, relativistically consistent framework to delineate the role of PBHs in early-universe cosmology and dark matter phenomenology. | 原始ブラックホール（PBH）への相対論的物質の集積に対する一般相対論的補正は、初期宇宙におけるPBHの質量成長を著しく促進する可能性があることを示す。 これまでのニュートン力学的扱いとは異なり、我々の解析は、PBHの質量が蒸発前に1桁増加し、その寿命と宇宙論的痕跡に大きな変化をもたらす可能性があることを明らかにした。 我々は、ビッグバン元素合成（BBN）によって制限されるPBHの最小質量、現在生存するPBHの修正された下限値、そしてPBHの蒸発によって許容される暗黒物質パラメータ空間における、結果として生じる変化を定量化する。 さらに、集積の促進はPBH蒸発からの高周波重力波スペクトルを変化させ、将来の検出器の到達範囲内となる可能性があることを示す。 我々の研究結果は、初期宇宙論と暗黒物質現象論におけるPBHの役割を描写するための包括的かつ相対論的に整合した枠組みを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Asymptotically Weyl-invariant gravity (AWIG) is further developed within the Palatini formalism as a power-counting renormalizable alternative to general relativity (GR). An expression for the dimensionless exponent n(R) is derived based on dynamical dimensional reduction. We show that this version of AWIG naturally resolves several theoretical issues normally associated with the Palatini formalism. A falsifiable prediction regarding the frequency of gravitational waves from binary black hole mergers is made. A preliminary analysis of gravitational wave GW150914 yields a maximum tension of 0.9{\sigma} with GR and marginally favours AWIG. A similar analysis of gravitational wave GW151226 yields a maximum tension of 2.7{\sigma} with GR and favours AWIG more significantly. | 漸近的にワイル不変な重力理論（AWIG）は、パラティーニ形式論において、一般相対論（GR）の冪数え繰り込み可能な代替理論としてさらに発展させられている。 無次元指数n(R)の式は、動的次元縮減に基づいて導出される。 このバージョンのAWIGは、パラティーニ形式論に通常伴ういくつかの理論的問題を自然に解決することを示す。 連星ブラックホール合体からの重力波の頻度に関する反証可能な予測がなされる。 重力波GW150914の予備解析では、一般相対論との張力は最大0.9{\sigma}となり、AWIGがわずかに有利となる。 重力波GW151226の同様の解析では、一般相対論との張力は最大2.7{\sigma}となり、AWIGがより有利となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose an alternative description of generalized unimodular gravity (GUMG), extending the Henneaux-Teitelboim approach to unimodular gravity (UMG). The central feature of this formulation is the consistent incorporation of time reparameterization, which enhances the gauge structure and reveals a spatial nonlocality hidden in the dynamics of the original formulation. We examine the resulting dynamics, emphasizing the effects of spatial nonlocality, and outline the constraint structure. We show that the gauge symmetry in the gravitational sector is extended by a functionally incomplete symmetry, as occurs in the unimodular gravity. However, in contrast to the latter, the resulting action is not fully diffeomorphism-invariant. | 我々は、ヘノー-タイテルボイムのアプローチをユニモジュラー重力(UMG)に拡張し、一般化ユニモジュラー重力(GUMG)の代替記述を提案する。 この定式化の中心的な特徴は、時間再パラメータ化を一貫して取り入れていることである。 これはゲージ構造を強調し、元の定式化のダイナミクスに隠された空間非局所性を明らかにする。 我々は、空間非局所性の効果を強調しながら、結果として生じるダイナミクスを検証し、制約構造の概要を示す。 重力セクターにおけるゲージ対称性は、ユニモジュラー重力で生じるのと同様に、関数的に不完全な対称性によって拡張されることを示す。 しかし、後者とは対照的に、結果として生じる作用は完全に微分同相不変ではない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Cauchy problem for the massive Dirac equation is studied in the Reissner-Nordstr\"om geometry in horizon-penetrating Eddington-Finkelstein-type coordinates. We derive an integral representation for the Dirac propagator involving the solutions of the ordinary differential equations which arise in the separation of variables. Our integral representation describes the dynamics of Dirac particles outside and across the event horizon, up to the Cauchy horizon. | 質量を持つディラック方程式のコーシー問題を、地平線を貫通するエディントン・フィンケルシュタイン型座標系におけるライスナー・ノルドストローム幾何学において研究する。 変数分離において生じる常微分方程式の解を含むディラック伝播関数の積分表現を導出する。 この積分表現は、事象の地平線の外側およびそれを横切るコーシー地平線までのディラック粒子のダイナミクスを記述する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It has recently been shown that one can derive consistent thermodynamical expressions in the Lorentzian Taub--NUT spacetime keeping the Misner-string singularities and taking into account their contributions in the Komar integrals. We show how the same results are obtained when the Mister-string singularities are removed by using Misner's procedure because, even though the complete spacetime has no such singularities anymore, they are unavoidable in all spacelike hypersurfaces which are used in the Komar integrals. Different choices of hypersurfaces may contain different strings and lead to different physics, though. | 最近、ミスナー弦特異点を維持し、そのコマー積分への寄与を考慮した上で、ロレンツ・タウブ-NUT時空において整合した熱力学式を導くことができることが示された。 ここでは、ミスナーの手順を用いてミスナー弦特異点を除去した場合でも、同じ結果が得られることを示す。 なぜなら、完全時空にはもはやそのような特異点は存在しないが、コマー積分に用いられるすべての時空的超曲面においては、それらは避けられないからである。 しかしながら、超曲面の選択が異なると、含まれる弦が異なり、異なる物理特性をもたらす可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| To effectively utilize the AdS/CFT correspondence, a precise set of rules must be established to guide the translation of computed quantities in the gravitational sector into their CFT counterparts, and vice versa. This framework is commonly referred to as the holographic dictionary. The formulation of such dictionaries opens a two-way gateway, allowing researchers to extend theoretical principles and findings from one domain into the other for further exploration and study. The development of a holographic dictionary for Lifshitz black holes and hyperscaling violation (HSV) models \cite{6} has provided an essential foundation for studying CFT thermodynamics and phase behavior of these black holes. Based on this framework, we will investigate their thermodynamic properties using two distinct approaches. In the first step, we adopt the classical and traditional method, identifying critical points to examine the behavior of the free energy function as a function of temperature near the critical boundary. By analyzing its behavior, we will study phase transitions and then proceed to evaluate the stability of the models. In the next step, to compare both methodologies and highlight their equivalence, particularly demonstrating the accessibility of the topological method compared to the classical approach, we will analyze phase behavior through the lens of topological charges. | AdS/CFT対応を効果的に利用するには、重力セクターで計算された量をCFTの対応する量に変換し、またその逆も行うための正確な規則群を確立する必要がある。 この枠組みは一般にホログラフィック辞書と呼ばれている。 このような辞書の定式化は双方向のゲートウェイを開き、研究者は理論的原理と知見をある領域から別の領域へと拡張して、さらなる探究と研究を行うことを可能にする。 リフシッツブラックホールとハイパースケーリング破れ（HSV）モデルのためのホログラフィック辞書の開発\cite{6}は、これらのブラックホールのCFT熱力学と相挙動を研究するための重要な基盤を提供した。 この枠組みに基づき、我々は2つの異なるアプローチを用いてそれらの熱力学的特性を調べる。 最初のステップでは、古典的かつ伝統的な方法を採用し、臨界点を特定して、臨界境界付近における温度の関数としての自由エネルギー関数の挙動を調べる。 その挙動を解析することで相転移を研究し、次にモデルの安定性を評価します。 次のステップでは、両手法を比較し、その同等性を明らかにし、特に古典的なアプローチと比較したトポロジカル手法のアクセスしやすさを示すために、トポロジカル電荷の観点から相挙動を解析します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Many early universe scenarios predict an enhancement of scalar perturbations at scales currently unconstrained by cosmological probes. These perturbations source gravitational waves (GWs) at second order in perturbation theory, leading to a scalar-induced gravitational wave (SIGW) background. The LISA detector, sensitive to mHz GWs, will be able to constrain curvature perturbations in a new window corresponding to scales $k \in [10^{10}, 10^{14}] \,{\rm Mpc}^{-1}$, difficult to probe otherwise. In this work, we forecast the capabilities of LISA to constrain the source of SIGWs using different approaches: i) agnostic, where the spectrum of curvature perturbations is binned in frequency space; ii) template-based, modeling the curvature power spectrum based on motivated classes of models; iii) ab initio, starting from first-principles model of inflation featuring an ultra-slow roll phase. We compare the strengths and weaknesses of each approach. We also discuss the impact on the SIGW spectrum of non-standard thermal histories affecting the kernels of SIGW emission and non-Gaussianity in the statistics of the curvature perturbations. Finally, we propose simple tests to assess whether the signal is compatible with the SIGW hypothesis. The pipeline used is built into the SIGWAY code. | 多くの初期宇宙シナリオは、現在宇宙論的探査では制約されていないスケールにおいて、スカラー擾乱の増大を予測している。 これらの擾乱は、摂動論において2次の重力波（GW）の源となり、スカラー誘起重力波（SIGW）背景を引き起こす。 mHz帯のGWに感度を持つLISA検出器は、スケール$k \in [10^{10}, 10^{14}] \,{\rm Mpc}^{-1}$に対応する新たな領域における曲率擾乱を制約することができる。 これは他の方法では探索が困難である。 本研究では、異なるアプローチを用いてLISAがSIGWの源を制約する能力を予測する。 i) アグノスティックス（曲率擾乱のスペクトルを周波数空間でビン化する）。 ii) テンプレートベース（曲率パワースペクトルを特定のモデルクラスに基づいてモデル化する）。 iii) 第一原理モデルに基づく超低速回転相を特徴とするインフレーションの第一原理モデルから出発する。 それぞれのアプローチの長所と短所を比較する。 また、SIGW放射の核に影響を及ぼす非標準的な熱履歴と、曲率摂動の統計における非ガウス性がSIGWスペクトルに与える影響についても議論する。 最後に、信号がSIGW仮説と整合するかどうかを評価するための簡単なテストを提案する。 使用したパイプラインはSIGWAYコードに組み込まれている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate hidden symmetries in minimally coupled scalar field cosmology within the FLRW universe, and a perfect fluid with and without interaction to the scalar field. We show that for an exponential potential there exists a set of canonical transformations through which the cosmological field equations can be recast in the form of a free particle in flat space. Based on this equivalence, we construct a mapping that generates cosmological solutions with interaction terms, corresponding to a chameleon mechanism. Finally, we discuss how this class of canonical transformations can relate the solution spaces of different cosmological models, such as of the scalar field and of the $\Lambda$-Cosmology. | 我々は、FLRW宇宙における最小結合スカラー場宇宙論、およびスカラー場と相互作用する完全流体と相互作用しない完全流体における隠れた対称性を調べる。 指数ポテンシャルに対して、一連の正準変換が存在し、それらを用いて宇宙論的場の方程式を平坦空間の自由粒子の形に書き直すことができることを示す。 この同値性に基づいて、カメレオン機構に対応する相互作用項を持つ宇宙論的解を生成する写像を構築する。 最後に、このクラスの正準変換が、スカラー場や$\Lambda$宇宙論のような異なる宇宙論モデルの解空間をどのように関連付けることができるかを議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Intermediate-mass ratio inspirals (IMRIs) formed by stellar-mass compact objects orbiting intermediate-mass black holes will be detected by future gravitational wave (GW) observatories like TianQin, LISA, and AION. We study a set of 100 IMRI systems in globular clusters obtained from MOCCA simulations to estimate their detectability. Furthermore, we model the Brownian motion of the IMRIs induced by weak interactions with the surrounding field of stars and include its effect on the GW's phase through Doppler and aberrational phase shift. We find that a small fraction of IMRIs ($<10\,\%$) will have signal-to-noise ratios (SNR) high enough to be detected by TianQin, LISA, and AION. However, for all sources detected, the SNR is high enough to discern the Brownian motion of the IMRI. More precisely, we find that the match between the signal containing the effect of the Brownian motion and a waveform model without this effect is mostly low ($<0.8$). These results highlight the importance of including the interaction of IMRIs with the surrounding field of stars to obtain proper detection, but also show the possibility of studying the environment of the source using GWs. | 中間質量ブラックホールを周回する恒星質量コンパクト天体によって形成される中間質量比インスパイラル（IMRI）は、将来の重力波観測衛星である天琴、LISA、AIONによって検出される。 我々はMOCCAシミュレーションから得られた球状星団内の100個のIMRI系を研究し、それらの検出可能性を評価する。 さらに、周囲の星の場との弱い相互作用によって引き起こされるIMRIのブラウン運動をモデル化し、ドップラー効果と収差位相シフトを通じて重力波の位相に及ぼす影響を考慮する。 その結果、IMRIのごく一部（$<10\,\%$）は、天琴、LISA、AIONによって検出できるほど高い信号対雑音比（SNR）を持つことがわかった。 しかし、検出されたすべての天体において、SNRはIMRIのブラウン運動を識別できるほど十分に高い。 より正確には、ブラウン運動の影響を含む信号と、この影響を含まない波形モデルとの一致は、ほとんどの場合低い（$<0.8$）ことがわかりました。 これらの結果は、適切な検出を得るためには、IMRIと周囲の星の領域との相互作用を考慮することの重要性を強調するだけでなく、重力波を用いて源の環境を研究する可能性も示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We deepen the analysis of the cosmological acceleration produced by quantum gravity dynamics in the formalism of group field theory condensate cosmology, treated at the coarse-grained level via a phenomenological model, in the language of hydrodynamics on minisuperspace. Specifically, we conduct a detailed analysis of the late-time evolution, which shows a phantom-like phase followed by an asymptotic De Sitter expansion. We argue that the model indicates a recent occurrence of the phantom crossing and we extract a more precise expression for the effective cosmological constant, linking its value to other parameters in the model and to the scale of the quantum bounce in the early universe evolution. Additionally, we show how the phantom phase produced by our quantum gravity dynamics increases the inferred value of the current Hubble parameter based on observed data, indicating a possible quantum gravity mechanism for alleviating the Hubble tension. Our results represent a concrete example of how quantum gravity can provide an explanation for large-scale cosmological puzzles, in an emergent spacetime scenario. | 量子重力ダイナミクスによって生じる宇宙加速の解析を、粗視化レベルで現象論的モデルを用いて扱われる群場理論凝縮宇宙論の形式主義、およびミニ超空間上の流体力学の言語を用いて深める。 具体的には、ファントムのような位相に続いて漸近的ド・ジッター展開を示す後期進化の詳細な解析を行う。 モデルはファントム交差の最近の発生を示していると主張し、有効宇宙定数のより正確な表現を導き出し、その値をモデル内の他のパラメータおよび初期宇宙進化における量子バウンスのスケールと関連付ける。 さらに、量子重力ダイナミクスによって生じるファントム位相が、観測データに基づく現在のハッブルパラメータの推定値をどのように増加させるかを示し、ハッブル張力を緩和する可能性のある量子重力メカニズムを示唆する。 我々の研究結果は、創発的な時空シナリオにおいて、量子重力がどのようにして大規模な宇宙論的パズルを説明できるかを示す具体的な例である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we consider a symmetric teleparallel gravity model that extends the general relativity equivalent model by several parity violating interactions between the gravitational field and a scalar field. We derive three different families of background solutions in flat FRW universe, with three classes of different connections. Through investigations on the linear cosmological perturbations, we show that one of the vector modes of this model will evolve into a ghost field at high energy, and the ghost instability can be cancelled only under specific combinations of the coefficients. On two of three families of backgrounds, such combination remains the same as the one we have investigated in our previous work; while on the other family of background, one additional condition should be taken into consider. | 本論文では、一般相対論等価モデルを、重力場とスカラー場との間の複数のパリティ破れ相互作用によって拡張した対称テレパラレル重力モデルを考察する。 平坦FRW宇宙において、3つの異なる接続クラスを持つ3つの異なる背景解の族を導出する。 線形宇宙論的摂動の調査を通して、このモデルのベクトルモードの1つが高エネルギーでゴースト場へと発展し、ゴースト不安定性は特定の係数の組み合わせにおいてのみキャンセルできることを示す。 3つの背景族のうち2つでは、そのような組み合わせは我々が前回研究で調査したものと同じままであるが、もう1つの背景族では、1つの追加条件を考慮する必要がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Using the formalism of geometrothermodynamics, we investigate the phase-transition structure and microstructure of the Kerr-anti-de Sitter black hole and show the relationship with its shadow structure. By treating the curvature radius as a thermodynamic variable, we ensure scaling consistency and model the system as quasi-homogeneous. In the canonical ensemble, we identify critical points and characterize both first- and second-order phase transitions independently of pressure. In the grand-canonical ensemble, we reveal a distinct phase structure, including the Hawking-Page transition. We derive analytical expressions for the Kerr-anti-de Sitter black hole shadow and its critical parameters, using shadow thermodynamics to construct asymmetric shadow profiles that capture the phase-transition structure. Finally, we show that the singularities of the geometrothermodynamic curvature in the shadow align with divergences in thermodynamic response functions, confirming the correspondence between shadows, phase transitions, and microstructure. | ジオメトロ熱力学の形式論を用いて、カー反ド・ジッターブラックホールの相転移構造と微細構造を調べ、その影の構造との関係を示す。 曲率半径を熱力学変数として扱うことで、スケーリングの一貫性を確保し、系を準均質系としてモデル化する。 カノニカルアンサンブルにおいて、臨界点を特定し、圧力に依存しない一次および二次相転移を特徴付ける。 グランドカノニカルアンサンブルにおいて、ホーキング-ペイジ転移を含む明確な相構造を明らかにする。 影の熱力学を用いて相転移構造を捉える非対称な影のプロファイルを構築し、カー反ド・ジッターブラックホールの影とその臨界パラメータの解析的表現を導出する。 最後に、影における幾何学的熱力学的曲率の特異性が熱力学的応答関数の発散と一致することを示して、影、相転移、および微細構造間の対応関係を確認します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the dynamics of odd-parity perturbations on a static and spherically symmetric black hole background with a timelike vector field based on the effective field theory (EFT) approach. We derive the quadratic Lagrangian written in terms of two master variables, corresponding to the tensor and vector gravitons, which are coupled in general, while they can be decoupled on a stealth Schwarzschild(-de Sitter) background. For the stealth Schwarzschild background, we find that the quasinormal mode frequencies for both degrees of freedom are obtained from those in general relativity by simple scaling. Nonetheless, due to the fact that the metric perturbation is a non-trivial linear combination of the two degrees of freedom with different QNM spectra, the ringdown gravitational waves may exhibit characteristic modulation that can in principle be a signature of vector-tensor gravity. | 我々は、有効場理論（EFT）アプローチに基づき、時間的ベクトル場を持つ静的かつ球対称なブラックホール背景における奇パリティ摂動のダイナミクスを研究する。 テンソル重力子とベクトル重力子に対応する2つのマスター変数で書かれた2次ラグランジアンを導出する。 これらの重力子は一般には結合しているが、ステルス・シュワルツシルト（-ド・ジッター）背景では分離している可能性がある。 ステルス・シュワルツシルト背景では、両自由度の準正規モード周波数は、一般相対論における周波数から単純なスケーリングによって得られることがわかった。 しかしながら、計量摂動が異なるQNMスペクトルを持つ2つの自由度の非自明な線形結合であるという事実により、リングダウン重力波は、原理的にはベクトル-テンソル重力のシグネチャーとなり得る特徴的な変調を示す可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present an asymptotically flat spherically symmetric non-singular metric that describes gravitational collapse and matter bounce with transient black hole and white hole regions. The metric provides a dynamical counterpart to proposed static non-singular black holes, and a phenomenological model for possible black hole to white hole transitions in quantum gravity. | 我々は、過渡的なブラックホール領域とホワイトホール領域を伴う重力崩壊と物質の跳ね返りを記述する、漸近的に平坦な球対称非特異計量を提示する。 この計量は、提案されている静的非特異ブラックホールの力学的対応物となり、量子重力におけるブラックホールからホワイトホールへの遷移の現象論的モデルを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We compute the cross-correlation between the anisotropies of the cosmological gravitational wave background (CGWB) and the galaxy density contrast. We show that the cross-correlation is non-zero due to the {\it late} integrated Sachs-Wolfe (ISW) effect experienced by tensor modes. We study the detection prospects of the cross-correlation signal against cosmic variance (CV), and in the light of incoming LSS and GW surveys, where we found that the signal under certain conditions could be distinguishable from noise. In addition, by considering a CGWB sourced by scalar-induced gravitational waves, and the inclusion of a scale-dependent galaxy bias, we use the cross-correlation to forecast local primordial non-Gaussianity, where we find $\sigma(f_\text{NL}^\text{loc})\sim10$ for CV only and a LSST-like survey. Moreover, by combining the Fisher information of CGWB$\times$LSS with LSS, we are able to improve the constraints by 4\% compared to an LSS-only analysis. Our results imply that a cross-correlation between GW anisotropies and LSS can indeed come from a stochastic background of cosmological origin and could be used to distinguish it from an astrophysical one. | 宇宙論的重力波背景（CGWB）の異方性と銀河密度コントラストの相互相関を計算した。 テンソルモードが経験する積分サックス・ウォルフェ（ISW）効果により、相互相関はゼロではないことを示す。 宇宙変動（CV）に対する相互相関信号の検出可能性、およびLSSおよび重力波サーベイの受信データを考慮した上で、特定の条件下では信号がノイズと区別できることを明らかにした。 さらに、スカラー誘起重力波を起源とするCGWBと、スケール依存の銀河バイアスを考慮することで、相互相関を用いて局所的な原始的非ガウス性を予測し、CVのみとLSSTのようなサーベイに対して$\sigma(f_\text{NL}^\text{loc})\sim10$を見出した。 さらに、CGWB$\times$LSSのFisher情報量をLSSと組み合わせることで、LSSのみの解析と比較して制約を4\%改善することができる。 我々の結果は、重力波の異方性とLSS間の相互相関が、宇宙論起源の確率的背景に由来する可能性があり、それを天体物理学的背景と区別するために使用できることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate how statistical anisotropy (SA) in matter distributions affects the shapes and orientations of cluster-sized halos, using cosmological $N$-body simulations that incorporate SA. While the three-dimensional halo shape parameters show little dependence on SA, we find that halo orientations are significantly influenced, with halos tending to align either perpendicular or parallel to the SA direction. This SA-induced alignment becomes more prominent for more massive halos. Our findings suggest that observational measurements of projected halo shapes, such as those derived from galaxy cluster-galaxy lensing, could provide a novel probe of SA in the universe. | 我々は、物質分布の統計的異方性（SA）が銀河団サイズのハローの形状と向きにどのように影響するかを、SAを考慮した宇宙論的$N$体シミュレーションを用いて調べた。 3次元ハローの形状パラメータはSAにほとんど依存しないものの、ハローの向きは大きく影響を受け、ハローはSAの方向に垂直または平行に並ぶ傾向があることがわかった。 このSA誘起の向きの並びは、質量の大きいハローほど顕著になる。 我々の研究結果は、銀河団-銀河レンズ効果から得られるような投影されたハロー形状の観測的測定が、宇宙におけるSAの新たな探査手段となる可能性を示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A horizonless ultracompact object can have a stable antiphoton sphere, which causes the strong deflection of photons inside the unstable photon sphere, leading to the formation of distinctive inner photon rings. In this work, we present analytical descriptions for the shape, thickness and interference pattern of higher-order inner photon rings. By taking the static spherically symmetric Schwarzschild star with a photon sphere as an example, we find that its inner photon rings can be more non-circular and thicker than the outer ones, and show that the inclusion of the inner photon rings can give rise to new features in the interferometric pattern. Our formulae can also be applied to other ultracompact objects, providing a convenient way to study the observational properties of their higher-order photon rings. | 地平線のない超コンパクト天体は安定な反光子球を持つ可能性があり、これが不安定な光子球内部で光子の強い偏向を引き起こし、特徴的な内部光子リングの形成につながる。 本研究では、高次内部光子リングの形状、厚さ、干渉パターンについて解析的な記述を行う。 光子球を持つ静的球対称シュワルツシルト星を例にとると、その内部光子リングは外部光子リングよりも非円形で厚くなる可能性があり、内部光子リングの存在によって干渉パターンに新たな特徴が生じる可能性があることが示される。 我々の公式は他の超コンパクト天体にも適用でき、それらの高次光子リングの観測特性を研究するための簡便な方法となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Massive scalar fields are promising candidates to address many unresolved problems in fundamental physics. We report the first model-agnostic Bayesian search of massive scalar fields in LIGO/Virgo/KAGRA gravitational-wave data. We find no evidence for such fields and place the most stringent upper limits on their coupling for scalar masses $\lesssim 2\times10^{-12}\,{\rm eV}$. We exemplify the strength of these bounds by applying them to massive scalar-Gauss-Bonnet gravity, finding the tightest constraints on the coupling constant to date, $\sqrt{\alpha_{\rm GB}}\lesssim 1\,{\rm km}$ for scalar masses $\lesssim 10^{-13}\,{\rm eV}$ to 90% confidence. | 質量スカラー場は、基礎物理学における多くの未解決問題を解く有望な候補である。 我々は、LIGO/Virgo/KAGRA重力波データにおける質量スカラー場の、モデルに依存しないベイズ探索を初めて報告する。 我々は、そのような場の証拠は見つからず、スカラー質量$\lesssim 2\times10^{-12}\,{\rm eV}$に対する結合定数に最も厳しい上限を設定した。 我々は、これらの上限の強さを、質量スカラー-ガウス-ボネ重力に適用することで実証し、スカラー質量$\lesssim 10^{-13}\,{\rm eV}$に対して、これまでで最も厳しい結合定数$\sqrt{\alpha_{\rm GB}}\lesssim 1\,{\rm km}$という上限を90%の信頼度で得た。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Einstein's equations imply that a gravitationally collapsed object forms an event horizon. But what lies on the other side of this horizon? In this paper, we question the reality of the conventional solution (the black hole), and point out another, topologically distinct solution: the black mirror. In the black hole solution, the horizon connects the exterior metric to an interior metric which contains a curvature singularity. In the black mirror, the horizon instead connects the exterior metric to its own CPT mirror image, yielding a solution with smooth, bounded curvature. We give the general stationary (charged, rotating) black mirror solution explicitly, and also describe the general black mirror formed by gravitational collapse. The black mirror is the relevant stationary point when the quantum path integral is equipped with suitably CPT-symmetric boundary conditions, that we propose. It appears to avoid many vexing puzzles which plague the conventional black hole. | アインシュタイン方程式は、重力崩壊した物体が事象の地平線を形成することを示唆している。 しかし、この地平線の向こう側には何があるのだろうか？本論文では、従来の解（ブラックホール）の現実性に疑問を投げかけ、位相的に異なる別の解、ブラックミラーを指摘する。 ブラックホール解では、地平線は外部計量を曲率特異点を含む内部計量に接続する。 ブラックミラーでは、地平線は外部計量を自身のCPT鏡像に接続し、滑らかで有界な曲率を持つ解をもたらす。 我々は、一般的な定常（荷電回転）ブラックミラー解を明示的に与え、重力崩壊によって形成される一般的なブラックミラーについても記述する。 ブラックミラーは、我々が提案する、量子経路積分に適切なCPT対称境界条件が与えられた場合の重要な定常点である。 これは、従来のブラックホールを悩ませる多くの厄介な問題を回避できると思われる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a method to identify and categorize gravitational wave candidate triggers identified by matched filtering gravitational wave searches (pipelines) caused by transient noise (glitches) in gravitational wave detectors using Support Vector Machine (SVM) classifiers. Our approach involves training SVM models on pipeline triggers which occur outside periods of excess noise to distinguish between triggers caused by random noise and those induced by glitches. This method is applied independently to the triggers produced by the GstLAL search pipeline on data from the LIGO Hanford and Livingston observatories during the second half of the O3 observing run. The trained SVM models assign scores to ambiguous triggers, quantifying their similarity to triggers caused by random fluctuations, with triggers with scores above a defined threshold being classified as glitch-induced. Analysis of these triggers reveals the distinct impact of different glitch classes on the search pipeline, including their distribution in relevant parameter spaces. We use metrics such as the Bhattacharyya coefficient and an over-representation ratio to quantify the consistency and prevalence of glitch impacts over time and across parameter spaces. Our findings demonstrate that certain glitch types disproportionately affect specific regions of the parameter space, and that certain glitch types manifest themselves in the eyes of the pipeline in consistent ways while other types vary significantly. This method provides a framework for understanding and mitigating the influence of non-Gaussian transients on gravitational wave search pipelines, with implications for improving detection sensitivity and better understanding noise populations. | 本稿では、重力波検出器における過渡ノイズ（グリッチ）によって引き起こされる、マッチドフィルタリング重力波探索（パイプライン）によって特定された重力波候補トリガーをサポートベクターマシン（SVM）分類器を用いて識別・分類する手法を提示する。 本手法では、過剰ノイズ期間外で発生するパイプライントリガーを用いてSVMモデルを学習させ、ランダムノイズによって引き起こされるトリガーとグリッチによって引き起こされるトリガーを区別する。 この手法は、O3観測ランの後半にLIGOハンフォード観測所とリビングストン観測所のデータを用いてGstLAL探索パイプラインによって生成されたトリガーに独立して適用される。 学習済みのSVMモデルは、曖昧なトリガーにスコアを割り当て、ランダム変動によって引き起こされるトリガーとの類似性を定量化し、定義された閾値を超えるスコアを持つトリガーはグリッチによって引き起こされたトリガーとして分類される。 これらのトリガーを分析することで、関連するパラメータ空間における分布を含め、異なるグリッチクラスが探索パイプラインに及ぼす明確な影響が明らかになります。 バタチャリヤ係数や過剰表現率などの指標を用いて、時間経過およびパラメータ空間全体にわたるグリッチの影響の一貫性と頻度を定量化します。 その結果、特定の種類のグリッチがパラメータ空間の特定の領域に不均衡な影響を与え、パイプラインの観点から一貫した形で現れるグリッチもあれば、大きく異なる種類のグリッチもあることが示されました。 この手法は、非ガウス分布の過渡現象が重力波探索パイプラインに及ぼす影響を理解し、軽減するための枠組みを提供し、検出感度の向上やノイズ集団のより深い理解につながります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We explore global Poisson-Lie (PL) symmetries using a Lagrangian, or ``covariant phase space" approach, that manifestly preserves spacetime covariance. PL symmetries are the classical analog of quantum-group symmetries. In the Noetherian framework symmetries leave the Lagrangian invariant up to boundary terms and necessarily yield (on closed manifolds) $\mathfrak{g}^{*}$-valued conserved charges which serve as Hamiltonian generators of the symmetry itself. Non-trivial PL symmetries transcend this framework by failing to be symplectomorphisms and by admitting (conserved) non-Abelian group-valued momentum maps. In this paper we discuss various structural and conceptual challenges associated with the implementation of PL symmetries in field theory, focusing in particular on non-locality. We examine these issues through explicit examples of low-dimensional field theories with non-trivial PL symmetries: the deformed spinning top (or, the particle with curved momentum and configuration space) in 0+1D; the non-linear $\sigma$-model by Klim\v{c}\'ik and \v{S}evera (KS) in 1+1D; and gravity with a cosmological constant in 2+1D. Although these examples touch on systems of different dimensionality, they are all ultimately underpinned by 2D $\sigma$-models, specifically the A-model and KS model. | 我々は、時空共変性を明示的に保存するラグランジアン、あるいは「共変位相空間」アプローチを用いて、大域ポアソン・リー（PL）対称性を探求する。 PL対称性は、量子群対称性の古典的な類似物である。 ネーター枠組みにおいて、対称性は境界項を除いてラグランジアン不変であり、必然的に（閉多様体上で）$\mathfrak{g}^{*}$値の保存電荷を生じ、これが対称性自身のハミルトン生成子として機能する。 非自明なPL対称性は、シンプレクト同型ではないこと、および（保存された）非アーベル群値運動量写像を許容することで、この枠組みを超越する。 本論文では、場の理論におけるPL対称性の実装に関連する様々な構造的および概念的課題について、特に非局所性に焦点を当てて議論する。 これらの問題を、低次元の明示的な例を用いて検証する。 非自明なPL対称性を持つ場の理論：0+1次元における変形コマ（または、曲がった運動量と配置空間を持つ粒子）、1+1次元におけるKlim\v{c}\'ikと\v{S}evera（KS）による非線形$\sigma$モデル、そして2+1次元における宇宙定数を持つ重力。 これらの例は異なる次元の系に触れているが、最終的にはすべて2次元$\sigma$モデル、特にAモデルとKSモデルによって支えられている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Conserved currents are discussed for static Conformal Killing Gravity, with explicit expressions in static spherical symmetry with anisotropic matter fluid or coupled to (non)linear electromagnetism. They are found in the reformulation of the third order equations by Harada as Einstein equations with sources supplemented by a divergence free anisotropic conformal Killing tensor. A conserved current proposed by Altas and Tekin is also evaluated, and found nonzero for the vacuum solution by Harada. | 静的共形キリング重力における保存電流について議論する。 これは、異方性物質流体を伴う静的球対称性の明示的な表現、または（非）線形電磁気学と結合した表現を用いている。 これらは、発散のない異方性共形キリングテンソルを補足した源を持つアインシュタイン方程式として、Haradaによる三階方程式の再定式化において見出される。 AltasとTekinによって提案された保存電流も評価され、Haradaによって真空解に対して非零であることがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Measuring the distribution of spin tilts-the angles between the spin vectors and the binary orbital angular momentum-in stellar-mass binary black holes detected by LIGO-Virgo-KAGRA would provide valuable insight into their astrophysical origins. Analyses of the 69 binary black holes detected through LIGO-Virgo-KAGRA's third observing run yielded model-dependent conclusions, particularly regarding whether the spin tilt distribution exhibits a peak near alignment, as expected for binaries formed in galactic fields. In this work, we simulate populations of up to 1500 binary black hole systems with parameters consistent with the default GWTC-3 analysis, while introducing a correlation that favors small spin tilts for binaries with mass ratios near unity. We find that: (a) spurious peaks away from perfect alignment are possible even with catalogs of up to 300 sources; (b) establishing a definitive peak at alignment remains difficult even with 1500 detections; (c) integrated measurements -- such as the fraction of events with tilt angles smaller than $10^\circ$ or greater than $90^\circ$ -- are more robust and should be preferred, achieving relative 90\% credible uncertainties of $\sim20\%-80\%$ with 1500 sources; and (d) even with the largest simulated catalogs, evidence for a mass ratio-tilt correlation remains inconclusive. Our results suggest that identifying the formation channels of merging black holes using spin tilts will remain challenging, but that model-independent measurements may yield more informative insights over model parameters themselves. | LIGO-Virgo-KAGRAによって検出された恒星質量連星ブラックホールにおけるスピン傾斜（スピンベクトルと連星軌道角運動量との間の角度）の分布を測定することは、それらの天体物理学的起源に関する貴重な知見をもたらすと考えられる。 LIGO-Virgo-KAGRAの第3回観測で検出された69個の連星ブラックホールの解析により、モデル依存的な結論が得られた。 特に、銀河系内で形成された連星系に予想されるように、スピン傾斜分布が一直線付近でピークを示すかどうかに関して、その結論が得られた。 本研究では、デフォルトのGWTC-3解析と整合するパラメータを用いて、最大1500個の連星ブラックホール系の種族をシミュレートするとともに、質量比が1に近い連星系ではスピン傾斜が小さいことを優先する相関関係を導入した。 その結果、以下のことがわかった。 (a) 最大300個のソースのカタログであっても、完全な一直線から外れた誤ったピークが存在する可能性がある。 (b) 1500個の検出を行っても、アラインメントにおける決定的なピークを確立することは依然として困難である。 (c) 統合測定（例えば、傾斜角が$10^\circ$未満または$90^\circ$を超えるイベントの割合など）はより堅牢であり、1500個のソースで相対90%の信頼できる不確かさ$\sim20\%-80\%$を達成できるため、より推奨される。 (d) シミュレーションで得られた最大のカタログを用いても、質量比と傾斜角の相関を示す証拠は依然として決定的ではない。 我々の結果は、スピン傾斜を用いて合体ブラックホールの形成経路を特定することは依然として困難であるが、モデルに依存しない測定は、モデルパラメータ自体よりも有益な知見をもたらす可能性があることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Tidal deformability of a 1.4 $M_\odot$ neutron star provides a pivotal window into the physics of dense nuclear matter, bridging gravitational-wave(GW), electromagnetic observations and nuclear physics. In this work, we present a novel, data-driven approach to constrain $\Lambda_{1.4}$ without invoking specific equation-of-state(EOS) models. By interpolating directly over the mass--tidal-deformability posteriors from GW170817, we obtain an EOS-independent constraint of $ \Lambda_{1.4} \;=\; 222.89_{-98.85}^{+420.33}. $ We further combine these GW-based results with the X-ray EOS-independent constraint from \cite{Huang_2025}, deriving a multimessenger limit of $ \Lambda_{1.4} \;=\; 265.18_{-104.38}^{+237.88}, $ which remains largely EOS agnostic. This framework demonstrates that higher-order terms neglected in linear expansion methods do not significantly affect $\Lambda_{1.4}$ estimates under current observational uncertainties. As gravitational-wave detectors improve in sensitivity and more binary neutron-star mergers are discovered, our purely data-driven strategy can serve as a robust standard baseline for extracting neutron-star interior properties without relying on unverified EOS models. | 1.4 $M_\odot$ 中性子星の潮汐変形能は、重力波(GW)、電磁気観測、原子核物理学を橋渡しする、高密度核物質の物理を理解するための極めて重要な窓を提供します。 本研究では、特定の状態方程式(EOS)モデルを用いることなく、$\Lambda_{1.4}$を制限するための、新しいデータ駆動型アプローチを提示します。 GW170817の質量-潮汐変形能事後分布を直接補間することにより、EOSに依存しない$ \Lambda_{1.4} \;=\; 222.89_{-98.85}^{+420.33}という制限値が得られます。 $ さらに、これらの重力波に基づく結果を\cite{Huang_2025}からのX線EOS非依存制約と組み合わせ、マルチメッセンジャー極限$\Lambda_{1.4} \;=\; 265.18_{-104.38}^{+237.88}$を導出した。 これはEOSにほぼ依存しない。 この枠組みは、線形展開法で無視される高次項が、現在の観測的不確実性の下では$\Lambda_{1.4}$の推定値に大きな影響を与えないことを示す。 重力波検出器の感度が向上し、より多くの連星中性子星合体が発見されるにつれて、我々の純粋にデータ駆動型の戦略は、未検証のEOSモデルに依存せずに中性子星内部特性を抽出するための堅牢な標準ベースラインとして機能する可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a model of dark matter as a superconducting fluid of Cooper pairs of right handed neutrinos or of vector-like quarks. The superconducting dark matter is induced by attractive channels in the Standard Model Higgs and color sectors of the Standard Model, respectively. We show that, for each case, the solution to the gap equation provides viable dark matter candidates for suitable chemical potential values. The mechanism yields an ultra-light neutrino condensate with a mass of $m_{\rm DM} \sim 10^{-19} \text{eV}$ or a vector-like quark condensate with wide range of possible masses. Both cosmological and particle physics constraints on the model lead to a connection between the number of effective relativistic species $N_{\rm eff}$, and the chemical potential and CMB temperature at the time of fermion creation. We also find a relation between the superconducting fermion and baryon densities, with implications for the coincidence between the dark matter and baryon densities in standard cosmology. Given the natural $\text{eV}$ scale of neutrinos, this mechanism may have implications for the Hubble tension. | 我々は、右巻きニュートリノのクーパー対、またはベクトル型クォークの超伝導流体として暗黒物質のモデルを提示する。 超伝導暗黒物質は、標準模型のヒッグスセクターとカラーセクターのそれぞれにおける引力チャネルによって誘起される。 それぞれの場合において、ギャップ方程式の解が、適切な化学ポテンシャル値を持つ暗黒物質候補となることを示す。 このメカニズムは、質量$m_{\rm DM} \sim 10^{-19} \text{eV}$の超軽量ニュートリノ凝縮体、または広範囲の質量を取り得るベクトル型クォーク凝縮体を生み出す。 このモデルに対する宇宙論的および素粒子物理学的制約の両方から、有効相対論的種数$N_{\rm eff}$と、フェルミオン生成時の化学ポテンシャルおよびCMB温度との間に関連が生まれる。 また、超伝導フェルミオンと重粒子の密度の間に関係があることも発見し、これは標準宇宙論における暗黒物質と重粒子の密度の一致に影響を及ぼす可能性があります。 ニュートリノの自然な$\text{eV}$スケールを考えると、このメカニズムはハッブル・テンションに影響を与える可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we study analytically cosmological perturbations in a modified theory of loop quantum cosmologies, the so-called mLQC-I quantization, by using the uniform asymptotic approximation (UAA). The advantage of UAA is that the errors can be minimized by properly choosing a free function introduced in the method, and the upper bounds of errors are known in each order of the approximations. Once such a free function is fixed, the approximation depends on the nature and number of turning points. In the dressed metric approach of cosmological perturbations, we find that this in turn depends on the values of the comoving wavenumber k of the mode function and in general can be divided into three different cases: i)$k \gtrsim k_2$, ii) $k_e \lesssim k \lesssim k_2$ and iii) $k \lesssim k_e$, where $k_2 \simeq 1.61 \; m_P$ and $k_e \simeq 0.97 \; m_P$ with $m_P$ being the Planck mass. In each case, the mode function is expressed explicitly in terms of well-known mathematical functions with two integration constants, which will be determined uniquely by the initial condition. Imposing it in the remote contracting phase, we identify an initial state that is stable, minimizes particle creations and diagonalizes the Hamiltonian, despite that some of the modes may be still outside of the Hubble horizon and not in their adiabatic states at the initial time. | 本論文では、一様漸近近似（UAA）を用いて、修正されたループ量子宇宙論、いわゆるmLQC-I量子化における解析的宇宙論的摂動を研究する。 UAAの利点は、この方法に導入された自由関数を適切に選択することで誤差を最小化できること、そして近似の各次数における誤差の上限が既知であることである。 このような自由関数が固定されれば、近似は転換点の性質と数に依存する。 宇宙論的摂動に対するドレスト・メトリック・アプローチでは、これがモード関数の共動波数 k の値に依存し、一般に3つの異なるケースに分類できることが分かります。 i)$k \gtrsim k_2$、ii) $k_e \lesssim k \lesssim k_2$、iii) $k \lesssim k_e$ です。 ここで、$k_2 \simeq 1.61 \; m_P$ および $k_e \simeq 0.97 \; m_P$ であり、$m_P$ はプランク質量です。 いずれの場合も、モード関数は、初期条件によって一意に決定される2つの積分定数を持つ、よく知られた数学関数で明示的に表されます。 これを遠隔収縮段階に課すことで、初期状態を特定し、安定で粒子生成を最小化し、ハミルトニアンを対角化します。 ただし、一部のモードは初期時点ではハッブルの地平線の外側にあり、断熱状態ではない可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the linear static response of three covariant loop quantum black holes, namely, the two models proposed by Zhang, Lewandowski, Ma, and Yang (ZLMY) and the Alonso-Bardaji, Brizuela, and Vera (ABV) model, to an external tidal field. Using effective spacetime description, we uniquely extract the tidal Love numbers (TLNs) using perturbative solutions derived from the Green's function technique. Our findings reveal that, in contrast to the classical Schwarzschild black hole, the TLNs for loop quantum black holes are generally nonzero. The sign and magnitude of the TLNs depend on the spin of the external tidal field, the multipole number, and the details of the loop quantized model. The magnitude of the TLNs is found to be Planck scale suppressed for all three models, implying a stronger tidal deformability for black holes with Planckian mass. Additionally, for the same black hole mass, the magnitude of the TLNs for the ABV model is larger than the ZLMY models. We also find that the TLNs exhibit logarithmic running behavior at the leading order, even for low multipole numbers, in response to scalar and vector field perturbations. These distinct features of the TLNs can serve as a potential tool to differentiate between various quantization ambiguities arising in loop quantum black holes. We briefly discuss the potential phenomenological and theoretical implications of nonzero TLNs for black hole physics. | 我々は、3つの共変ループ量子ブラックホール、すなわちZhang, Lewandowski, Ma, Yang (ZLMY) が提案した2つのモデルとAlonso-Bardaji, Brizuela, Vera (ABV) モデルの外部潮汐場に対する線形静的応答を調べる。 有効時空記述を用いて、グリーン関数法から導かれる摂動解を用いて潮汐ラブ数 (TLN) を一意に抽出する。 その結果、古典的なシュワルツシルトブラックホールとは対照的に、ループ量子ブラックホールのTLNは一般に非ゼロであることが明らかになった。 TLNの符号と大きさは、外部潮汐場のスピン、多重極数、およびループ量子化モデルの詳細に依存する。 TLNの大きさは3つのモデルすべてにおいてプランクスケールよりも小さく抑えられていることがわかり、プランク質量を持つブラックホールでは潮汐変形がより強くなることを示唆している。 さらに、同じブラックホール質量に対して、ABVモデルのTLNの大きさはZLMYモデルよりも大きい。 また、TLNは、たとえ低い多重極数であっても、スカラー場およびベクトル場の摂動に対して、主要次数で対数的な走行挙動を示すこともわかった。 TLNのこれらの明確な特徴は、ループ量子ブラックホールで生じる様々な量子化の曖昧さを区別するための潜在的なツールとして役立つ可能性がある。 ここでは、非ゼロTLNがブラックホール物理学に及ぼす潜在的な現象論的および理論的影響について簡単に議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We conduct numerical simulations of inspiraling, oppositely-charged black holes in the class of scalar-Gauss-Bonnet theories that exhibit spontaneous black hole scalarization. For quasi-circular, equal-mass binaries near the existence threshold for scalarized solutions, we find a new phenomenon whereby one of the component black holes can suddenly flip the sign of its scalar charge during the inspiral. We confirm this phenomenon with two independent codes and identify two key signatures thereof: a change in the dominant scalar radiation channel (from dipolar to quadrupolar), and, strikingly, the introduction of eccentricity in the orbit. This scenario offers a concrete example of potential nonlinear departures from general relativity in the inspiral of binary black holes in alternative theories of gravity and is of relevance for the development of new tests of gravity. | 我々は、自発的なブラックホールのスカラー化を示すスカラー・ガウス・ボネ理論のクラスに属する、逆電荷を持つブラックホールの渦巻き現象の数値シミュレーションを行った。 スカラー化解の存在閾値付近の準円形等質量連星において、構成ブラックホールの1つが渦巻き現象中にスカラー電荷の符号を突然反転するという新しい現象を発見した。 我々はこの現象を2つの独立したコードで確認し、その2つの重要な特徴を特定した。 すなわち、支配的なスカラー放射チャネルの変化（双極子から四極子へ）、そして注目すべきことに、軌道離心率の導入である。 このシナリオは、代替重力理論における連星ブラックホールの渦巻き現象において、一般相対論からの非線形的な逸脱の可能性の具体的な例を示しており、重力の新たな検証法の開発にとって重要である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the no-boundary proposal for closed universes with an observer. We argue that the observer's no-boundary state is the identity operator on the physical Hilbert space, i.e. the maximum entropy state. Geometrically, the no-boundary state is a bra-ket wormhole. Our result is consistent with all previously discussed cases of traces for invariantly defined regions. We explicitly show that the observer's no-boundary state is an identity operator in Jackiw-Teitelboim gravity. Expectation values in the no-boundary state provide a trace for the observer's algebra, which allows one to define von Neumann entropy for observers in different universes as the relative entropy with respect to the no-boundary state. | 我々は、観測者が存在する閉宇宙に対する無境界提案を検証する。 観測者の無境界状態は、物理的ヒルベルト空間上の恒等作用素、すなわち最大エントロピー状態であると主張する。 幾何学的には、無境界状態はブラケットワームホールである。 我々の結果は、これまでに議論された不変的に定義された領域のトレースの全ての事例と整合する。 我々は、観測者の無境界状態がジャッキーウ・タイテルボイム重力における恒等作用素であることを明示的に示す。 無境界状態における期待値は観測者代数のトレースを提供し、これにより、異なる宇宙における観測者に対するフォン・ノイマン・エントロピーを、無境界状態に関する相対エントロピーとして定義することができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The nature of magnetic fields in the voids of the large-scale structure of the Universe has been a multifaceted open puzzle for decades. On one hand, their origin is not clear with most of the magnetogenesis models using physics beyond the standard model in the early Universe, and on the other hand, their existence and potential role in explaining the spectra of TeV blazars have been intensely debated in the past decade. Here, we show that void fields must exist and can be generated using classical electrodynamics in the late Universe. Specifically, we use the dipole component of the galactic fields, decaying as $r^{-3}$, and show that this generates space-filling magnetic fields in voids with sufficient amplitude to explain the blazar spectra and the lack of GeV halos observed by Fermi-LAT. Our results also show that the void fields might be too strong even for Cherenkov Telescope Array to observe the GeV halos. While primordial magnetic fields could still have been generated through some non-standard physics in the early Universe, our results show that the need for primordial magnetic fields is not strengthened by the presence of void magnetic fields. | 宇宙の大規模構造におけるボイド内の磁場の性質は、数十年にわたり多面的な未解決の謎であった。 一方では、初期宇宙において標準模型を超える物理学を用いた磁気生成モデルのほとんどにおいて、その起源は明らかではない。 他方では、その存在とTeVブレーザーのスペクトルを説明する上での潜在的な役割は、過去10年間、激しい議論の的となってきた。 本研究では、後期宇宙においてボイド磁場が存在し、古典電磁力学を用いて生成できることを示す。 具体的には、$r^{-3}$ で減衰する銀河磁場の双極子成分を用い、これがボイド内に空間を満たす磁場を生成することを示す。 この磁場は、ブレーザーのスペクトルと、Fermi-LATによって観測されたGeVハローの欠如を説明するのに十分な振幅を持つ。 また、我々の結果は、ボイド磁場がチェレンコフ望遠鏡アレイでさえGeVハローを観測するには強すぎる可能性があることも示している。 原始磁場は初期宇宙において何らかの非標準的な物理学によって生成された可能性もあるが、我々の研究結果は、原始磁場の必要性が空洞磁場の存在によって強められるわけではないことを示している。 |