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| Original Text | 日本語訳 |
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| We present version 3 of Kira, a Feynman integral reduction program for high-precision calculations in quantum field theory and gravitational-wave physics. Building on previous versions, Kira 3 introduces optimized seeding and equation selection algorithms, significantly improving performance for multi-loop and multi-scale problems. New features include convenient numerical sampling, symbolic integration-by-parts reductions, and support for user-defined additional relations. We demonstrate its capabilities through benchmarks on two- and three-loop topologies, showcasing up to two orders of magnitude improvement over Kira 2.3. Kira 3 is publicly available and poised to support ambitious projects in particle physics and beyond. | 量子場理論と重力波物理学における高精度計算のためのファインマン積分縮約プログラムであるKiraのバージョン3を紹介します。 以前のバージョンをベースに、Kira 3では最適化されたシード値と方程式選択アルゴリズムが導入され、マルチループおよびマルチスケール問題のパフォーマンスが大幅に向上しています。 新機能には、便利な数値サンプリング、記号による部分積分縮約、ユーザー定義の追加関係のサポートなどがあります。 2ループおよび3ループトポロジーのベンチマークを通じてその機能を実証し、Kira 2.3と比較して最大2桁の改善を示します。 Kira 3は公開されており、素粒子物理学をはじめとする野心的なプロジェクトをサポートする準備ができています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recently the difference between the Gibbons-Hawking temperature $T_{\rm GH}$ attributed to the Hawking radiation from the de Sitter cosmological horizon and the twice as high local temperature of the de Sitter state, $T=H/\pi=2T_{\rm GH}$, has been discussed by Hughes and Kusmartsev from the topological point of view (see arXiv:2505.05814). According to their approach, this difference is determined by the Euler characteristic $\chi({\cal M})$ of the considered spacetime with Euclidean time. The invariant $\chi({\cal M})$ is different for the global spacetime ${\cal M}=S^4$ and for the manifold limited to a region near the horizon, ${\cal M}=D^2\times S^2$. Here we consider the application of the topological approach to Reissner-Nordstr\"om (RN) black holes with two horizons. Both the outer and inner horizons are characterized by their near-horizon topology, which determines the corresponding horizon temperatures. As a result of the correlation between the horizons, the entropy of the RN black hole is independent of its electric charge, being completely determined by the mass of the black hole. This demonstrates the applicability of the topological approach to the multi-horizon systems. | 最近、ド・ジッター宇宙論的地平線からのホーキング放射に起因するギボンズ・ホーキング温度$T_{\rm GH}$と、ド・ジッター状態の2倍高い局所温度$T=H/\pi=2T_{\rm GH}$との差が、ヒューズとクシュマルトセフによって位相的な観点から議論された（arXiv:2505.05814参照）。 彼らのアプローチによれば、この差は、ユークリッド時間を持つ考察対象の時空におけるオイラー特性$\chi({\cal M})$によって決定される。 不変量$\chi({\cal M})$は、大域時空${\cal M}=S^4$と、地平線近傍の領域に限定された多様体${\cal M}=D^2\times S^2$とでは異なる。 ここでは、2つの地平線を持つライスナー・ノルドストローム（RN）ブラックホールへの位相幾何学的アプローチの適用について考察する。 外側の地平線と内側の地平線はどちらも、対応する地平線温度を決定する近地平線トポロジーによって特徴付けられる。 地平線間の相関の結果、RNブラックホールのエントロピーは電荷とは独立しており、ブラックホールの質量によって完全に決定される。 これは、位相幾何学的アプローチが複数の地平線を持つシステムに適用可能であることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| So far, many exotic predictions of Einstein's equations have been corroborated, with one exception: wormholes (WHs). In this work, we analyze an exact solution to the Einstein-Maxwell-Dilaton or Phantom equations representing rotating WHs. We introduce a ring singularity that, like other solutions, satisfies Wormhole Cosmic Censorship, i.e., the singularity is causally disconnected. We show that this WH is traversable through the poles, where tidal forces and the magnetic field are reasonably small. We satisfy the energy conditions for the dilaton-like solution. We argue that if dilaton-like interactions can exist in nature, for example, if extra dimensions exist as in superstring theory, WHs are a natural realistic prediction of Einstein's equations, and we should be able to observe them somehow, probably as black hole mimics. We give some examples of realistic WHs that could be observed in nature. | これまで、アインシュタイン方程式に関する多くの特異な予測が裏付けられてきましたが、唯一の例外はワームホール（WH）です。 本研究では、回転するWHを表すアインシュタイン-マクスウェル-ディラトン方程式、またはファントム方程式の厳密解を解析します。 他の解と同様にワームホール宇宙検閲を満たす、つまり因果的に切り離されたリング特異点を導入します。 このWHは、潮汐力と磁場が適度に小さい極を通過可能であることを示します。 ディラトン型解のエネルギー条件を満たします。 もしディラトン型相互作用が自然界に存在しうる場合、例えば超弦理論のように余剰次元が存在する場合、WHはアインシュタイン方程式の自然で現実的な予測であり、おそらくブラックホールの模倣として、何らかの形で観測できるはずであると主張します。 自然界で観察できる現実的なWHの例をいくつか示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This study investigates the optical appearance of a Schwarzschild-like black hole (BH) surrounded by a Dehnen-type dark matter (DM) halo, with a focus on how the DM halo's density $\rho_{s}$ and radius $r_{s}$ influence the BH's shadow and photon ring. First, the radius $r_h$ of the BH's event horizon and the equation of motion for photons were derived, and observational data from the Event Horizon Telescope (EHT) for M87* were used to constrain the parameters $\rho_{s}$ and $r_{s}$ of the DM halo. Afterward, by varying the values of $\rho_{s}$ and $r_{s}$, key parameters such as the effective potential $V_{eff}$ of photons, the critical impact parameter $b_{ph}$, the radius $r_{isco}$ of the innermost stable circular orbit,and the the radius $r_{ph}$ of the photon sphere were calculated for each case. It was found that as $\rho_{s}$ and $r_{s}$ increase, the above mentioned parameters all show an increasing trend. Subsequently, we examined the optical appearance of the BH under two models: one with an optically and geometrically thin accretion disk and the other with a static spherical accretion model. The findings indicate that as $\rho_{s}$ and $r_{s}$ increase, the peak of the received intensity shifts toward a higher impact parameter $b$, resulting in a distinct optical appearance. | 本研究では、デーネン型暗黒物質（DM）ハローに囲まれたシュワルツシルト型ブラックホール（BH）の光学的な様相を調査し、DMハローの密度$\rho_{s}$と半径$r_{s}$がBHの影と光子リングにどのような影響を与えるかに焦点を当てる。 まず、BHの事象の地平線の半径$r_h$と光子の運動方程式を導出し、M87*のイベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）の観測データを用いて、DMハローのパラメータ$\rho_{s}$と$r_{s}$を制限した。 その後、$\rho_{s}$と$r_{s}$の値を変化させることで、光子の有効ポテンシャル$V_{eff}$、臨界影響パラメータ$b_{ph}$、最内側の安定円軌道の半径$r_{isco}$、光子球の半径$r_{ph}$などの重要なパラメータを各ケースについて計算しました。 $\rho_{s}$と$r_{s}$が増加すると、上記のパラメータはすべて増加傾向を示すことがわかりました。 次に、光学的および幾何学的に薄い降着円盤モデルと静的球状降着モデルの2つのモデルでBHの光学的な外観を調べました。 その結果、$\rho_{s}$と$r_{s}$が増加すると、受信強度のピークがより高い影響パラメータ$b$の方向にシフトし、明確な光学的な外観が生じることがわかりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider wave packets of a massless scalar field that have well-localized Rindler energy, and examine how their energy appears to a Minkowski observer to see how the classical gravitational blue-shift formula is modified quantum mechanically. We derive, by using the saddle point approximation, an analytic expression for the Minkowski momentum distribution of such Rindler wave packets. We find a universal lower bound on the uncertainty of Minkowski momentum; the momentum distribution can never become arbitrarily sharp. | 我々は、リンドラーエネルギーが十分に局在する質量ゼロのスカラー場の波束を考察し、そのエネルギーがミンコフスキー観測者にどのように見えるかを調べることで、古典的な重力の青方偏移公式が量子力学的にどのように修正されるかを調べる。 鞍点近似を用いて、このようなリンドラー波束のミンコフスキー運動量分布の解析的表現を導出する。 ミンコフスキー運動量の不確定性に関する普遍的な下界を見出す。 すなわち、運動量分布が任意の程度に急峻になることはない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper investigates the geometric consequences of equality in area-charge inequalities for spherical minimal surfaces and, more generally, for marginally outer trapped surfaces (MOTS), within the framework of the Einstein-Maxwell equations. We show that, under appropriate energy and curvature conditions, saturation of the inequality $\mathcal{A} \geq 4\pi(\mathcal{Q}_{\rm E}^2 + \mathcal{Q}_{\rm M}^2)$ imposes a rigid geometric structure in a neighborhood of the surface. In particular, the electric and magnetic fields must be normal to the foliation, and the local geometry is isometric to a Riemannian product. We establish two main rigidity theorems: one in the time-symmetric case and another for initial data sets that are not necessarily time-symmetric. In both cases, equality in the area-charge bound leads to a precise characterization of the intrinsic and extrinsic geometry of the initial data near the critical surface. | 本論文では、球面極小面、そしてより一般的には周辺外部捕捉面（MOTS）に対する面積電荷不等式における等式の幾何学的帰結を、アインシュタイン-マクスウェル方程式の枠組みの中で考察する。 適切なエネルギーおよび曲率条件下では、不等式 $\mathcal{A} \geq 4\pi(\mathcal{Q}_{\rm E}^2 + \mathcal{Q}_{\rm M}^2)$ の飽和が、面の近傍に剛体の幾何学的構造を課すことを示す。 特に、電場と磁場は葉理に垂直でなければならず、局所幾何学はリーマン積に等長である。 本論文では、時間対称の場合と、必ずしも時間対称ではない初期データセットの場合の、2つの主要な剛体定理を確立する。 どちらの場合も、面積と電荷の境界が等しいことから、臨界面付近の初期データの固有および外部形状を正確に特徴付けることができます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct static, spherically symmetric, charged traversable wormhole solutions to the Einstein--Maxwell equations, supported by bidirectional (ingoing and outgoing) null dust with negative energy, and discuss a scenario for their dynamical formation from a black hole. Our solution contains a traversable throat, where the areal radius takes a minimum, although the spacetime is not asymptotically flat. In our formation scenario, the spacetime evolves sequentially from a black hole to Vaidya regions and finally to a wormhole, with each transition mediated by an impulsive null shell. We find that the radius of the wormhole throat is determined by the initial mass, spin of the initial black hole and the energy of the shell. | 我々は、負のエネルギーを持つ双方向（入射および出射）のヌルダストによって支えられた、アインシュタイン-マクスウェル方程式の静的、球対称、荷電通過可能ワームホール解を構築し、ブラックホールからの動的形成シナリオを議論する。 我々の解は通過可能なスロートを含み、そこでは面積半径が最小値をとるが、時空は漸近平坦ではない。 我々の形成シナリオでは、時空はブラックホールからヴァイディア領域、そして最終的にワームホールへと順次発展し、各遷移は衝動的なヌルシェルによって媒介される。 ワームホールスロートの半径は、初期ブラックホールの初期質量、スピン、およびシェルのエネルギーによって決定されることがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that 4-dimensional maximally symmetric spacetimes can be obtained from a coherent state quantisation of gravity, always resulting in geometries that approach the Minkowski vacuum exponentially away from the radius of curvature. A possible connection with the central charge in the AdS/CFT correspondence is also noted. | 我々は、重力のコヒーレント状態量子化から4次元最大対称時空が得られることを示す。 これは常に、曲率半径から指数関数的にミンコフスキー真空に近づく幾何学をもたらす。 AdS/CFT対応における中心電荷との関連性も指摘する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this letter, we present a novel analytical Schwarzschild-like black hole (BH) solution that exhibits a static BH with a dark matter (DM) halo characterized by a Dehnen-type density profile. We study the properties of the newly derived BH solution by examining its spacetime curvature characteristics and energy conditions, providing insights into how the DM halo influences these fundamental characteristics. This solution could represent an alternative perspective on the interaction of black hole-dark matter systems, providing new insights into the fundamental properties of DM halos. | 本稿では、静的なブラックホール（BH）とデネン型の密度プロファイルを特徴とする暗黒物質（DM）ハローを示す、新しい解析的シュワルツシルト型ブラックホール（BH）解を提示する。 我々は、新たに導出したBH解の時空曲率特性とエネルギー条件を調べることでその特性を研究し、DMハローがこれらの基本特性にどのように影響するかについての知見を提供する。 この解は、ブラックホール-暗黒物質系の相互作用に関する新たな視点を提示し、DMハローの基本特性に関する新たな知見をもたらす可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In a recent investigation [1], the propagation of a light signal in the gravitational field of a body at rest has been determined in the second post-Newtonian (2PN) approximation. In order to integrate the geodesic equations for the light rays, the individual terms have been separated into time-dependent scalar functions and time-independent tensorial coefficients. In this way one can reduce the integration of these scalar functions to only eight master integrals, which can be solved in closed form. On the other side, this procedure leads to tensorial coefficients, which contain linearly dependent tensors. For subsequent investigations it is more appropriate, to rearrange these tensorial terms into a new form, where these tensorial coefficients contain only tensors which are linearly independent of each other. This rearranged form of the solution will be represented in this investigation. This new form for the light trajectory is the basis for our recent investigations in astrometry on the sub-microarcsecond level of accuracy in [2]. | 最近の研究 [1] では、静止物体の重力場における光信号の伝播が、第2ポストニュートン近似（2PN）によって決定された。 光線の測地線方程式を積分するために、個々の項は時間依存のスカラー関数と時間非依存のテンソル係数に分離された。 このようにして、これらのスカラー関数の積分をわずか8つのマスター積分にまで削減し、閉じた形で解くことができる。 一方で、この手順は線形従属テンソルを含むテンソル係数をもたらす。 その後の研究のためには、これらのテンソル項を、互いに線形独立なテンソルのみを含む新しい形に並べ替える方が適切である。 この並べ替えられた形の解を本研究で示す。 この新しい光の軌跡の形は、サブマイクロ秒角レベルの精度で天体測定を行う我々の最近の研究[2]の基礎となっている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Einstein Telescope (ET) is a proposed third-generation, wide-band gravitational wave (GW) detector which will have an improved detection sensitivity in low frequencies, leading to a longer observation time in the detection band and higher detection rate for binary neutron stars (BNSs). Despite the fact that ET will have a higher detection rate, a large fraction of BNSs will remain undetectable. We present a scheme to estimate accurate detection efficiency and to reconstruct the true merger rate density of the population of the BNSs, as a function of redshift. We show that with ET as a single instrumnet, for a population of BNSs with $R_{mer} \sim 100 (300)$ $\rm Gpc^{-3} yr^{-1}$ at $z\sim 0(2)$, we can reconstruct the merger rate density uptil $z \sim 2$ , with a relative error of $12\%$ at ($z \sim 2$), despite the loss in detection of the bulk of the BNS population. | アインシュタイン望遠鏡（ET）は、提案されている第三世代の広帯域重力波（GW）検出器であり、低周波での検出感度が向上し、検出帯域での観測時間が長くなり、連星中性子星（BNS）の検出率が向上します。 ETは検出率が向上するにもかかわらず、BNSの大部分は検出されません。 本研究では、正確な検出効率を推定し、BNS集団の真の合体率密度を赤方偏移の関数として再構築する手法を提示します。 ETを単一の装置として用いることで、$z\sim 0(2)$で$R_{mer} \sim 100 (300)$ $\rm Gpc^{-3} yr^{-1}$のBNS集団について、BNS集団の大部分の検出が失われているにもかかわらず、$z \sim 2$まで合体率密度を($z \sim 2$)での相対誤差$12\%$で再構築できることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate tree-level scattering processes involving quarks and gluons mediated by graviton exchange in the framework of Agravity, a dimensionless and renormalizable theory of quadratic quantum gravity. Focusing on the ultra-Planckian regime, we compute the squared amplitudes and analyze the differential cross sections for the processes $gg \rightarrow gg$, $gg \rightarrow q\bar{q}$, $gq \rightarrow gq$, and $qq \rightarrow qq$. We demonstrate that all amplitudes scale as $1/s$ at high energies, in agreement with expectations for a UV-complete theory of gravity. In addition, we explore the issue of unitarity in the presence of higher-derivative ghost modes by analyzing the positivity properties of the squared amplitudes. While IR divergences appear in the forward scattering of massless particles, we show that these are regularized by finite quark masses. Our findings support the viability of Agravity as a perturbatively unitary and UV-complete extension of general relativity, capable of consistently describing gravitational interactions among elementary matter fields at trans-Planckian energies. | 無次元かつ繰り込み可能な2次量子重力理論であるAgravityの枠組みにおいて、重力子交換を介したクォークとグルーオンのツリーレベル散乱過程を研究する。 超プランク領域に焦点を当て、$gg \rightarrow gg$、$gg \rightarrow q\bar{q}$、$gq \rightarrow gq$、および$qq \rightarrow qq$過程の振幅の2乗を計算し、微分断面積を解析する。 高エネルギーにおいてすべての振幅が$1/s$にスケールすることを示す。 これはUV完全重力理論の予想と一致する。 さらに、振幅の2乗の正値性を解析することにより、高階微分ゴーストモードが存在する場合のユニタリー性の問題を探求する。 質量ゼロ粒子の前方散乱ではIR発散が現れるが、我々はこれが有限のクォーク質量によって正則化されることを示す。 我々の発見は、超プランクエネルギーにおける素物質場間の重力相互作用を整合的に記述できる、一般相対論の摂動論的にユニタリーで紫外域完全な拡張としてのAgravityの妥当性を支持する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the prospects for probing large-scale statistical anisotropy through galaxy clustering and intrinsic alignments (IA) in Stage IV galaxy surveys. Specifically, we consider a dipolar modulation in the primordial power spectrum and evaluate the Fisher information matrix using the two-point statistics of both the galaxy clustering and IA. Our analysis reveals that while IA alone provides limited improvement in constraining the anisotropy amplitude, the cross-spectrum between galaxy density and IA can contribute up to half the constraining power of galaxy clustering, especially for surveys with low galaxy bias and high number density of galaxies, such as Euclid. This demonstrates the potential of IA-clustering cross-correlations as a robust consistency check against systematics, and highlights the complementary roles of galaxy clustering and IA in constraining cosmic statistical anisotropy. We also show that marginalizing over galaxy bias and IA bias parameters has a negligible impact on the final constraint on the anisotropy amplitude. | ステージIVの銀河サーベイにおいて、銀河のクラスタリングと固有配列（IA）を通して、大規模な統計的異方性を探る可能性を調査する。 具体的には、原始的パワースペクトルにおける双極子変調を考慮し、銀河のクラスタリングとIAの両方の2点統計量を用いてフィッシャー情報行列を評価する。 解析の結果、IA単独では異方性の振幅を制限する上で限定的な改善しか得られないが、銀河密度とIAのクロススペクトルは、特にユークリッドのような銀河バイアスが低く銀河の数密度が高いサーベイにおいて、銀河のクラスタリングの制限力の最大半分に寄与する可能性があることが明らかになった。 これは、IAとクラスタリングの相互相関が、系統的性質に対する堅牢な整合性チェックとしての可能性を示し、宇宙の統計的異方性を制限する上で、銀河のクラスタリングとIAが相補的な役割を果たしていることを浮き彫りにする。 また、銀河バイアスとIAバイアスのパラメータを周辺化しても、異方性振幅の最終的な制限には無視できる影響しかないことを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The fermionic relative entropy in two-dimensional Rindler spacetime is studied using both modular theory and the reduced one-particle density operators. The methods and results are compared. A formula for the relative entropy for general Gaussian states is derived. As an application, the relative entropy is computed for a class of non-unitary excitations. | 2次元リンドラー時空におけるフェルミオン相対エントロピーを、モジュラー理論と縮約された一粒子密度演算子の両方を用いて研究する。 手法と結果を比較する。 一般のガウス状態に対する相対エントロピーの公式を導出する。 応用として、非ユニタリー励起のクラスに対する相対エントロピーを計算する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Instrumental artefacts, such as glitches, can significantly compromise the scientific output of LISA. Our methodology employs advanced Bayesian techniques, including Reversible Jump Markov Chain Monte Carlo and parallel tempering to find and characterize glitches and astrophysical signals. The robustness of the pipeline is demonstrated through its ability to simultaneously handle diverse glitch morphologies and it is validated with a 'Spritz'-type data set from the LISA Data Challenge. Our approach enables accurate inference on Massive Black Hole Binaries, while simultaneously characterizing both instrumental artefacts and noise. These results present a significant development in strategies for differentiating between instrumental noise and astrophysical signals, which will ultimately improve the accuracy and reliability of source population analyses with LISA. | グリッチなどの機器由来のアーティファクトは、LISAの科学的成果を著しく損なう可能性があります。 私たちの手法では、可逆ジャンプ・マルコフ連鎖モンテカルロ法や並列テンパリング法などの高度なベイズ統計手法を用いて、グリッチと天体物理学的シグナルを発見・特徴づけます。 パイプラインの堅牢性は、多様なグリッチの形態を同時に処理できる能力によって実証されており、LISAデータチャレンジの「Spritz」型データセットによって検証されています。 私たちのアプローチは、巨大ブラックホール連星の正確な推論を可能にすると同時に、機器由来のアーティファクトとノイズの両方を同時に特徴づけることを可能にします。 これらの結果は、機器由来のノイズと天体物理学的シグナルを区別するための戦略における重要な進歩を示しており、最終的にはLISAによる天体集団解析の精度と信頼性を向上させるでしょう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational waves emitted by asymmetric rotating neutron stars are the primary targets of continuous gravitational-wave searches. Neutron stars in binary systems are particularly interesting due to the potential for non-axisymmetric deformations induced by a companion star. However, all-sky searches for unknown neutron stars in binary systems are very computationally expensive and this limits their sensitivity and/or breadth. In this paper we present results of a search for signals with gravitational-wave frequencies between $50$ and $150$~Hz, from systems with orbital periods between $100$ and $1\,000$ days and projected semi-major axes between $40$ and $200$~light-seconds. This parameter-space region has never been directly searched before. We do not detect any signal, and our results exclude gravitational-wave amplitudes above $1.25 \times 10^{-25}$ at $144.32$~Hz with $95\%$ confidence. Our improved search pipeline is more sensitive than any previous all-sky binary search by about $75\%$. | 非対称に回転する中性子星から放出される重力波は、継続的な重力波探索の主要な対象です。 連星系中の中性子星は、伴星によって引き起こされる非軸対称な変形の可能性があるため、特に興味深いものです。 しかし、連星系中の未知の中性子星の全天探索は計算コストが非常に高く、その感度や観測範囲が制限されます。 本論文では、軌道周期が100日から1,000日、投影軌道長半径が40光秒から200光秒の系から、重力波周波数が50Hzから150Hzの信号を探索した結果を示します。 このパラメータ空間領域は、これまで直接探索されたことはありません。 いかなる信号も検出されず、結果は、144.32Hzで1.25倍の10^{-25}を超える重力波振幅を95%の信頼度で除外しました。 改良された探索パイプラインは、これまでの全天二分探索よりも約75%感度が向上しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study spinors in the framework of general relativity, starting from the Dirac field Lagrangian in the approximation of weak gravity. We focus on how fermions couple to gravity through the spin connection, and we analyze these couplings by analogy with the Ginzburg-Landau model and the Yukawa interaction known from the Higgs mechanism. By solving the field equations, we explore how these couplings affect the spacetime metric. In particular, torsion generated by fermionic spin currents naturally emerges and leads to the breaking of Lorentz symmetry. As a consequence, gravity acquires a mass and fermions gain additional mass contributions through their interaction with this gravitational field. These effects are localized and diminish quickly with distance. Our model offers an alternative explanation to phenomena usually attributed to dark matter and dark energy. We link these cosmological effects to chirality-flip processes of Majorana neutrinos interacting with a massive graviton. Right-handed Majorana neutrinos, which are sterile under Standard Model interactions, generate repulsive gravitational curvature and act as a source of dark energy, while left-handed neutrinos contribute to attractive gravitational effects akin to dark matter. The spin-gravity coupling modifies the curvature of spacetime, influencing galaxy rotation, the accelerated expansion of the universe, and the bending of light. In short, the intrinsic spin of fermions, when coupled to gravity via torsion, changes gravity from a long-range, massless force to a short-range, massive one. This new framework provides fresh insights into fundamental physics and cosmology, potentially explaining dark matter and dark energy phenomena through spin-related gravitational effects. | 一般相対論の枠組みにおいて、弱重力近似におけるディラック場のラグランジアンから出発して、スピノルを研究する。 フェルミオンがスピン接続を通して重力とどのように結合するかに焦点を当て、これらの結合をギンツブルグ-ランダウ模型およびヒッグス機構で知られる湯川相互作用との類推によって解析する。 場の方程式を解くことで、これらの結合が時空計量にどのように影響するかを探求する。 特に、フェルミオンスピン流によって生成されるねじれは自然に現れ、ローレンツ対称性の破れにつながる。 その結果、重力は質量を獲得し、フェルミオンはこの重力場との相互作用を通じて追加の質量寄与を得る。 これらの効果は局所的であり、距離とともに急速に減少する。 我々のモデルは、通常暗黒物質や暗黒エネルギーに起因するとされる現象に対する代替的な説明を提供する。 我々はこれらの宇宙論的効果を、質量を持つ重力子と相互作用するマヨラナニュートリノのカイラリティ反転過程に結び付けている。 標準模型では不活性な右巻きのマヨラナニュートリノは、反発的な重力曲率を生成し、ダークエネルギーの源として作用する。 一方、左巻きのニュートリノは、ダークマターに類似した引力的な重力効果に寄与する。 スピン重力結合は時空の曲率を変化させ、銀河の回転、宇宙の加速膨張、光の屈曲に影響を与える。 つまり、フェルミオンの固有スピンは、ねじれを介して重力と結合すると、重力を長距離で質量のない力から短距離で質量のある力へと変化させる。 この新しい枠組みは、基礎物理学と宇宙論への新たな知見をもたらし、スピンに関連する重力効果を通じてダークマターとダークエネルギーの現象を説明できる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational waves (GWs) originating from cosmological sources offer direct insights into the physics of the primordial Universe, the fundamental nature of gravity, and the cosmic expansion of the Universe. In this review paper, we present a comprehensive overview of our recent advances in GW cosmology, supported by the national key research and development program of China, focusing on cosmological GW sources and their implications for fundamental physics and cosmology. We first discuss the generation mechanisms and characteristics of stochastic gravitational wave backgrounds generated by physical processes occurred in the early Universe, including those from inflation, phase transitions, and topological defects, and summarize current and possible future constraints from pulsar timing array and space-based detectors. Next, we explore the formation and observational prospects of primordial black holes as GW sources and their potential connection to dark matter. We then analyze how GWs are affected by large-scale structure, cosmological perturbations, and possible modifications of gravity on GW propagation, and how these effects can be used to test fundamental symmetry of gravity. Finally, we discuss the application of GW standard sirens in measuring the Hubble constant, the expansion history, and dark energy parameters, including their combination with electromagnetic observations. These topics together show how GW observations, especially with upcoming space-based detectors, such as LISA, Taiji, and Tianqin, can provide new information about the physics of the early Universe, cosmological evolution, and the nature of gravity. | 宇宙論的源から発生する重力波（GW）は、原始宇宙の物理、重力の基本的な性質、そして宇宙の膨張について直接的な知見を与える。 本レビュー論文では、中国の国家重点研究開発プログラムの支援を受けて、宇宙論的重力波源とその基礎物理学および宇宙論への示唆に焦点を当て、重力波宇宙論における最近の進歩の包括的な概要を示す。 まず、インフレーション、相転移、トポロジカル欠陥など、初期宇宙で発生した物理過程によって生成される確率的重力波背景の生成メカニズムと特性について議論し、パルサータイミングアレイと宇宙ベースの検出器から得られる現在の制約と将来の制約を要約する。 次に、重力波源としての原始ブラックホールの形成と観測の見通し、そして暗黒物質との潜在的な関連性について探る。 次に、重力波が大規模構造、宇宙論的摂動、そして重力波の伝播における重力波の可能性のある変化によってどのように影響を受けるか、そしてこれらの効果をどのように重力の基本的な対称性の検証に利用できるかを解析する。 最後に、重力波標準サイレンを用いたハッブル定数、膨張史、そして暗黒エネルギーパラメータの測定、そして電磁波観測との組み合わせについて議論する。 これらのトピックは、重力波観測、特にLISA、太極、天琴といった今後の宇宙探査機を用いた観測が、初期宇宙の物理学、宇宙論的進化、そして重力の性質に関する新たな情報をどのように提供できるかを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| For several independent reasons, the idea that notorious sources of entropy could exist in the Universe has been recently revived. Taking advantage of a new framework accounting for non-equilibrium processes in cosmology, we explicitly investigate the cosmological dynamics as a function of the entropy production, focusing on the stability of the system. An exhaustive investigation is performed. As the main physical conclusion, we show that for a wide class of entropy source terms, the fluid dynamics converges towards an effective cosmological constant. Constraints on the associated entropic force are also obtained. | いくつかの独立した理由から、宇宙には悪名高いエントロピー源が存在する可能性があるという考えが最近になって再燃している。 宇宙論における非平衡過程を説明する新しい枠組みを利用し、我々は系の安定性に焦点を当て、エントロピー生成の関数としての宇宙論的ダイナミクスを明示的に調査する。 徹底的な調査を行った。 主な物理的結論として、広範なエントロピー源項に対して、流体力学が有効宇宙定数へと収束することを示す。 また、関連するエントロピー力に対する制限も得られる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| On a mathematically foundational level, our most successful physical theories (gauge field theories and general-relativistic theories) are formulated in a framework based on the differential geometry of connections on principal bundles. After reviewing the essentials of this framework, we articulate the generalized hole and point-coincidence arguments, examining how they weight on a substantivalist position towards bundle spaces. This question, then, is considered in light of the Dressing Field Method, which allows a manifestly invariant reformulation of gauge field theories and general-relativistic theories, making their conceptual structure more transparent: it formally implements the point-coincidence argument and thus allows to define (dressed) fields and (dressed) bundle spaces immune to hole-type arguments. | 数学的基礎レベルでは、最も成功した物理理論（ゲージ場理論と一般相対論的理論）は、主バンドル上の接続の微分幾何学に基づく枠組みで定式化されている。 この枠組みの本質を概観した後、一般化されたホール論と点一致論の議論を明確にし、それらがバンドル空間に対する実体論的立場にどのような重みを与えるかを検証する。 次に、この問題をドレッシング場法の観点から考察する。 ドレッシング場法は、ゲージ場理論と一般相対論理論の明白に不変な再定式化を可能にし、それらの概念構造をより透明化する。 つまり、点一致論を形式的に実装し、ホール型議論の影響を受けない（ドレッシングされた）場と（ドレッシングされた）バンドル空間を定義することを可能にする。 |
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| The numerical calculation of gravitational self-force in extreme mass ratio inspiral systems (EMRIs) is fundamentally challenging due to the singular nature of point-particle sources. This singularity arises from the interaction between the smaller compact object and its own gravitational perturbation. To address these challenges, the effective source method offers an innovative approach. It replaces traditional regularization schemes with a reformulation of the problem, utilizing finite and physically meaningful effective sources that inherently incorporate renormalized quantities. This paper presents an analytic framework for constructing finite and continuous effective sources for massive point particles undergoing arbitrary geodesic motion in Schwarzschild spacetime. This represents the first fully analytic treatment of such sources for generic geodesic trajectories. The complete analytic expression for effective sources establishes a critical foundation for computing both self-consistent and second-order gravitational self-forces, thereby enabling accurate waveform modeling of EMRIs in gravitational wave astronomy. | 極限質量比インスパイラル系（EMRI）における重力自己力の数値計算は、点粒子源の特異性のために根本的に困難である。 この特異性は、より小さなコンパクト天体とその重力摂動との相互作用から生じる。 これらの課題に対処するため、有効源法は革新的なアプローチを提供する。 これは、従来の正則化スキームに代わる、問題を再定式化し、本質的に繰り込み量を組み込んだ有限かつ物理的に意味のある有効源を用いる。 本論文では、シュワルツシルト時空において任意の測地線運動をする質量を持つ点粒子に対する有限かつ連続な有効源を構築するための解析的枠組みを提示する。 これは、一般的な測地線軌道に対するこのような源を初めて完全に解析的に扱うものである。 有効源の完全な解析的表現は、自己無撞着な重力力と2次の重力自己力の両方を計算するための重要な基礎を確立し、それによって重力波天文学における電磁放射の正確な波形モデリングを可能にします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A set of tidal dissipation numbers (TDNs) quantifies the absorption of the tidal force exerted by a companion during an inspiralling phase of a binary compact object. This tidal dissipation generally affects the gravitational waveform, and measuring the TDNs of a black hole (BH) allows us to test the nature of gravity in the strong-field regime. In this paper, we develop a parametrized formalism for calculating the TDNs of static and spherically symmetric BH backgrounds using the Mano-Suzuki-Takasugi method, which connects the underlying perturbative equations with observable quantities in gravitational-wave observations in a theory-agnostic manner. Our formalism applies to any system where the master equation has the form of the Regge-Wheeler/Zerilli equation with a small correction to the effective potential. As an application of our formalism, we consider three examples: the effective field theory of BH perturbations with timelike scalar profile, the Einstein-Maxwell system, and a higher-curvature extension of general relativity. We also discuss the absence of logarithmic running for the TDNs. | 潮汐散逸数（TDN）は、連星コンパクト天体の引力吸収過程において伴天体が及ぼす潮汐力の吸収量を定量化する。 この潮汐散逸は一般に重力波形に影響を及ぼし、ブラックホール（BH）のTDNを測定することで、強磁場領域における重力の性質を検証することができる。 本論文では、Mano-Suzuki-Takasugi法を用いて、静的および球対称BH背景のTDNを計算するためのパラメータ化された形式論を開発する。 この形式論は、基礎となる摂動方程式と重力波観測における観測量を理論に依存しない方法で結び付ける。 この形式論は、マスター方程式が有効ポテンシャルに小さな補正を加えたRegge-Wheeler/Zerilli方程式の形をとる任意の系に適用できる。 我々の定式化の応用として、時間的スカラープロファイルを持つBH摂動の有効場理論、アインシュタイン-マクスウェル系、そして一般相対論の高曲率拡張という3つの例を考察する。 また、TDNには対数的ランニングが存在しないことも議論する。 |
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| Since the original derivation of Hawking radiation, there have been lots of alternative approaches to show the same fact that black holes emit particles as hot bodies with a temperature. These alternative methods generally rely on different conditions and physical quantities to manifest the radiation, providing various points of view of this effect in the intersection of gravity and quantum theory. This chapter presents some alternative derivations of Hawking radiation in the literature, including the tunneling, anomaly and Green's function methods. From these methods, various features of the black hole system can be seen, such as the gravitational and trace anomalies of the $(1+1)$-dimensional effective theory and the analytical continuation of the complexified spacetime. | ホーキング放射の最初の導出以来、ブラックホールが粒子を温度を持つ高温体として放射するという同じ事実を示すための多くの代替アプローチが存在してきた。 これらの代替手法は、一般的に放射を発現するために異なる条件と物理量に依存しており、重力論と量子論の交差点においてこの効果に関する様々な視点を提供している。 本章では、トンネル効果法、異常法、グリーン関数法など、文献におけるホーキング放射の代替導出法をいくつか紹介する。 これらの方法からは、(1+1)次元有効理論の重力異常とトレース異常、複素化時空の解析接続など、ブラックホール系の様々な特徴を見ることができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The quasinormal mode spectrum plays a central role in modeling the post-merger ringdown phase of binary coalescences of compact objects. However, its interpretation is subject to certain ambiguities. Motivated by a recently discovered connection between greybody factors and post-merger black hole signals, we investigate the robustness of greybody factors as gravitational observables, offering a complementary perspective to quasinormal mode analysis. We show that greybody factors are stable under small perturbations and are not affected by the specific ambiguities that limit the reliability of quasinormal modes. Furthermore, we demonstrate that greybody factors are equally relevant for characterizing the signals emitted by wormholes and other horizonless ultracompact objects, providing a natural explanation for the echoes observed in the time-domain response of such object. | 準基準モードスペクトルは、コンパクト天体の連星合体における合体後のリングダウン段階のモデル化において中心的な役割を果たしている。 しかしながら、その解釈には一定の曖昧さが伴う。 最近発見されたグレーボディ因子と合体後のブラックホール信号との関連性に着目し、我々はグレーボディ因子の重力観測量としての堅牢性を調査し、準基準モード解析に補完的な視点を提供する。 グレーボディ因子は小さな摂動に対して安定であり、準基準モードの信頼性を制限する特定の曖昧さの影響を受けないことを示す。 さらに、グレーボディ因子はワームホールやその他の地平線のない超コンパクト天体から放出される信号の特性評価にも同様に関連しており、そのような天体の時間領域応答で観測されるエコーに対する自然な説明を提供することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work we study gravitational lensing of the wormhole in the Eddington-inspired Born-Infeld (EiBI) spacetime that incorporates with a cosmic string. It was found that the presence of cosmic string can enhance the light deflection in strong field limit, compared to the case of the Eills-Bronnikov wormhole. The magnification effects of this composite structure could cause some substantial impacts on the angle separation between the first and the rest of the images, and their relative brightness. Furthermore, based on these observables, we model some observable aspects in the strong and the weak field limits. The presence of a cosmic string can affect some distinguishable observables compared to the wormhole without cosmic string. This work could deepen our understanding of the spacetime structure of the wormhole in EiBI spacetime with one-dimensional topological defects. | 本研究では、宇宙ひもを組み込んだエディントンに触発されたボルン・インフェルト（EiBI）時空におけるワームホールの重力レンズ効果を研究する。 宇宙ひもの存在は、アイルズ・ブロニコフ・ワームホールの場合と比較して、強場極限における光の偏向を増大させる可能性があることが明らかになった。 この複合構造の拡大効果は、最初の画像と残りの画像間の角度差、およびそれらの相対的な明るさに大きな影響を与える可能性がある。 さらに、これらの観測量に基づいて、強場極限と弱場極限におけるいくつかの観測可能な側面をモデル化する。 宇宙ひもの存在は、宇宙ひものないワームホールと比較して、いくつかの識別可能な観測量に影響を与える可能性がある。 本研究は、1次元のトポロジカル欠陥を持つEiBI時空におけるワームホールの時空構造に関する理解を深める可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Krein space quantization and the ambient space formalism have been successfully applied to address challenges in quantum geometry (e.g., quantum gravity) and the axiomatic formulation of quantum Yang-Mills theory, including phenomena such as color confinement and the mass gap. Building on these advancements, we aim to extend these methods to develop novel quantum algorithms for quantum computation, particularly targeting underdetermined or ill-conditioned linear systems of equations, as well as quantum systems characterized by non-unitary evolution and open quantum dynamics. This approach represents a significant step beyond commonly used techniques, such as Quantum Singular Value Decomposition, Sz.-Nagy dilation, and Unitary Operator Decomposition. The proposed algorithm has the potential to establish a unified framework for quantum algorithms. | クライン空間量子化とアンビエント空間形式論は、量子幾何学（例えば量子重力）や量子ヤン＝ミルズ理論の公理的定式化における課題（色閉じ込めや質量ギャップといった現象を含む）の解決に成功裏に適用されてきた。 これらの進歩を基に、我々はこれらの手法を拡張し、特に劣決定あるいは悪条件の線形方程式系、ならびに非ユニタリー発展や開放量子ダイナミクスを特徴とする量子系を対象とした、量子計算のための新たな量子アルゴリズムの開発を目指している。 このアプローチは、量子特異値分解、Sz.-Nagy膨張、ユニタリー演算子分解といった一般的に用いられる手法を大きく凌駕するものである。 提案されたアルゴリズムは、量子アルゴリズムのための統一的な枠組みを確立する可能性を秘めている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the possibility that parametric resonant excitation of photons in an ultralight dark matter halo could generate the required flux of Lyman-Werner photons to allow the direct collapse formation of supermassive black hole seeds. | 我々は、超軽量暗黒物質ハローにおける光子のパラメトリック共鳴励起が、超大質量ブラックホールの直接崩壊形成を可能にするために必要なライマン・ウェルナー光子のフラックスを生成できる可能性を研究する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We introduce Scale Factorized-Quantum Field Theory (SF-QFT), a framework that performs path-integral factorization of ultraviolet (UV) and infrared (IR) momentum modes at a physical scale $Q^*$ before perturbative expansion. This approach yields a UV-finite effective action whose Wilson coefficients $C_i(Q)$ and coupling $a_{\mathrm{eff}}(Q)$ are fixed by matching to experiment. Because the two-loop $\beta$-function is universal in massless QCD, $a_{\mathrm{eff}}(Q)$ evolves with a scheme-independent equation, with higher-order $\beta$-coefficients absorbed into the $C_i$. Applying SF-QFT to the inclusive ratio $R_{e^{+}e^{-}}$ gives $R^{\mathrm{SF-QFT}}(31.6\,\mathrm{GeV}) = 1.05221 \pm 0.0007$, in excellent agreement with experiment ($R^{\mathrm{exp}}(31.6\,\mathrm{GeV})= 1.0527 \pm 0.005$) while requiring orders of magnitude fewer calculations than a conventional four-loop $\overline{\mathrm{MS}}$ approach. We find universal algebraic recursion relations that generate all higher-order contributions without additional Feynman diagrams, yielding scheme-invariant predictions with remarkable convergence with a closed-form solution. SF-QFT provides a rigorous proof for the existence of a positive mass gap in Yang-Mills theory, resolving one of the Millennium Prize Problems by demonstrating how non-perturbative effects emerge naturally from the path-integral factorization. For QED, the same formalism integrates out high-energy modes above $Q^*$, producing scheme-independent predictions for the electron anomalous magnetic moment with unprecedented precision ($a_e^{\text{theory}} = 0.001\,159\,652\,180\,61(76))$). SF-QFT heralds a paradigm shift in quantum field theory, replacing the pursuit of ever-higher loop orders with a unified framework that handles both perturbative and non-perturbative physics while maintaining manifest gauge invariance and eliminating renormalization ambiguities. | 我々はスケール因子化量子場理論（SF-QFT）を導入する。 これは、摂動展開の前に、物理スケール$Q^*$における紫外（UV）および赤外（IR）運動量モードの経路積分因子分解を実行する枠組みである。 このアプローチは、ウィルソン係数$C_i(Q)$と結合$a_{\mathrm{eff}}(Q)$が実験値との整合によって固定された、紫外有限有効作用を与える。 2ループ$\beta$関数は質量ゼロQCDにおいて普遍的であるため、$a_{\mathrm{eff}}(Q)$はスキームに依存しない方程式で発展し、高次の$\beta$係数は$C_i$に吸収される。 SF-QFTを包括比$R_{e^{+}e^{-}}$に適用すると、$R^{\mathrm{SF-QFT}}(31.6\,\mathrm{GeV}) = 1.05221 \pm 0.0007$となり、実験値($R^{\mathrm{exp}}(31.6\,\mathrm{GeV})= 1.0527 \pm 0.005$)と非常によく一致する。 しかも、従来の4ループ$\overline{\mathrm{MS}}$アプローチよりも桁違いに少ない計算量で済む。 我々は、追加のファインマン図なしにすべての高次寄与を生成する普遍的な代数的再帰関係を発見し、閉じた解への顕著な収束を伴う、スキーム不変な予測値を得た。 SF-QFTは、ヤン＝ミルズ理論における正の質量ギャップの存在を厳密に証明し、経路積分分解から非摂動論的効果が自然に現れることを実証することで、ミレニアム賞問題の一つを解決しました。 QEDにおいても、同じ形式論が$Q^*$以上の高エネルギーモードを積分し、スキームに依存しない電子異常磁気モーメントの予測を、前例のない精度（$a_e^{\text{theory}} = 0.001\,159\,652\,180\,61(76))$）で導きました。 SF-QFTは量子場の理論におけるパラダイムシフトの先駆けであり、これまで以上に高いループ次数の追求を、ゲージ不変性を維持し、繰り込みの曖昧さを排除しながら、摂動論的物理と非摂動論的物理の両方を扱う統一的な枠組みに置き換えます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We obtain quantum parameter ($\alpha$)-mass ($M$) induced spontaneous scalarization of quantum Oppenheimer-Snyder (qOS)-black hole in the Einstein-Gauss-Bonnet-scalar theory with the unknown qOS action. We derive Smarr formula which describes a correct thermodynamics for the bald qOS-black hole. It is turned out that two Davies points of heat capacity are identified with two critical onset mass and quantum parameter for spontaneous scalarization. Furthermore, the shadow radius analysis of qOS-black hole is performed to distinguish quantum parameter from mass by comparing them with the EHT observation. There is no constraints on the quantum parameter, but new constraints are found for the mass. This work is considered as the first example to show a close connection between thermodynamics of bald black hole and spontaneous scalarization. | 我々は、未知のqOS作用を持つアインシュタイン-ガウス-ボネ-スカラー理論において、量子オッペンハイマー-スナイダー(qOS)ブラックホールの量子パラメータ($\alpha$)-質量($M$)誘起自発スカラー化を得る。 我々は、bald qOSブラックホールの正しい熱力学を記述するSmarr公式を導出する。 熱容量の2つのデイビス点が、自発スカラー化の2つの臨界開始質量および量子パラメータと同一であることが判明した。 さらに、qOSブラックホールのシャドウ半径解析を行い、EHT観測と比較することで量子パラメータと質量を区別する。 量子パラメータには制限はないが、質量には新たな制限が見出された。 この研究は、ボールドブラックホールの熱力学と自発的スカラー化との密接な関連性を示す最初の例と考えられています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Future X-ray missions, such as NICER and LOFT, together with gravitational-wave observations from ground-based detectors, will provide new insights into neutron stars. Interpreting accurate observations in the future will require accurate models of their gravitational fields. In this first paper of a two-part series, we construct the perturbation equations for slowly-rotating, isolated, and unmagnetized neutron stars, extending the Hartle-Thorne approximation to seventh order in a slow-rotation expansion. We obtain exact, closed-form, analytical solutions for the exterior metric at each order in spin. From these solutions, we derive expressions for the mass and mass-current scalar multipole moments, $M_{\ell}$ and $S_{\ell}$, respectively, up to seventh order in spin frequency, using two distinct methods. This high-order expansion allows us to calculate second-, fourth-, and sixth-order relative spin corrections to the observed mass and moment of inertia; second- and fourth-order relative spin corrections to the quadrupole and octopole moments; second-order relative spin corrections to the hexadecapole and dotriacontapole moments; and leading-order-in-spin expressions for the hexacontatetrapole and hectoicosaoctapole moments. Going to seventh order in the spin-frequency approximation will enable very precise calculations of X-ray pulse profiles, as well as the I-Love-Q and three-hair relations for slowly-rotating neutron stars. These results will be valuable for breaking parameter degeneracies in future multimessenger observations. | NICERやLOFTといった将来のX線探査ミッションは、地上検出器による重力波観測と相まって、中性子星に関する新たな知見をもたらすでしょう。 将来の観測結果を正確に解釈するには、その重力場の正確なモデルが必要となります。 2部構成のシリーズの第1報である本論文では、低速回転する孤立した非磁化中性子星の摂動方程式を構築し、低速回転展開においてハートル・ソーン近似を7次まで拡張します。 スピンの各次数における外部計量の厳密な閉形式の解析解を得ます。 これらの解から、2つの異なる手法を用いて、スピン周波数7次までの質量および質量電流スカラー多重極モーメント、$M_{\ell}$と$S_{\ell}$の式をそれぞれ導きます。 この高次展開により、観測された質量と慣性モーメントに対する2次、4次、6次の相対スピン補正、四重極モーメントと八重極モーメントに対する2次と4次の相対スピン補正、16重極モーメントと20重極モーメントに対する2次の相対スピン補正、そして16重極モーメントと20重極モーメントのスピン内主要次数式を計算することができます。 スピン周波数近似を7次まで拡張することで、X線パルスプロファイル、低速回転中性子星のI-Love-Q関係、および3本毛関係を非常に正確に計算できるようになります。 これらの結果は、将来のマルチメッセンジャー観測におけるパラメータ縮退を解消する上で貴重なものとなるでしょう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The effective field theory (EFT) of dark energy provides a unified model independent theoretical framework to study the effects of dark energy and modified gravity. We show that applying the EFT to Horndeski theories it is possible to derive consistency relations (CR) between physically observable quantities, valid for different classes of theories defined by the brading parameter behavior, while leaving the other property functions free. As expected, the CRs are also valid for general relativity, and relate the effective gravitational constant, the slip parameter, the gravitational and electromagnetic luminosity distances and the speed of gravitational waves (GW). We apply the CRs to map the large scale structure observational constraints on the effective gravitational constant and the slip parameter to GW-EMW distance ratio constraints. The CRs allow to probe the value of the effective gravitational constant and the slip parameter with multimessenger observations, independently from large scale structure observations. | ダークエネルギーの有効場理論（EFT）は、ダークエネルギーと修正重力の効果を研究するための、統一的なモデル非依存の理論的枠組みを提供する。 EFTをHorndeski理論に適用することで、ブレーディングパラメータの振る舞いによって定義される様々な理論クラスに有効な、物理的に観測可能な量間の無矛盾関係（CR）を導出することが可能であり、他の特性関数は自由に制御できることを示す。 予想通り、CRは一般相対論にも有効であり、有効重力定数、滑りパラメータ、重力および電磁光度距離、そして重力波（GW）の速度を関連付ける。 CRを適用し、有効重力定数と滑りパラメータに対する大規模構造観測制限を、重力波-電磁波距離比制限にマッピングする。 CRは、大規模構造観測とは独立に、マルチメッセンジャー観測によって有効重力定数と滑りパラメータの値を調べることを可能にする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we demonstrate that a dynamical dark energy component predicted by massive gravity gives rise to a distinctive evolution of the equation of state. This scenario is favoured over the standard $\Lambda$CDM model when confronted with the latest combined datasets from the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), the cosmic microwave background (CMB), and supernova observations. The model stands out as a rare example of a healthy, self-consistent theory that accommodates phantom dark energy while maintaining a technically natural, small asymptotic cosmological constant. Our analysis indicates a preferred graviton mass of approximately $4.0 \times 10^{-33} \text{eV}$, suggesting the emergence of a new cosmological length scale. This leads to a maximal deviation of the equation of state around $z \sim 3$, a prediction that will be robustly tested by upcoming, deeper surveys of baryon acoustic oscillations. | 本研究では、大質量重力によって予測される動的ダークエネルギー成分が、状態方程式の独特な進化をもたらすことを示す。 このシナリオは、ダークエネルギー分光装置（DESI）、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）、そして超新星観測の最新の複合データセットと比較すると、標準的な$\Lambda$CDMモデルよりも支持される。 このモデルは、技術的に自然で小さな漸近的宇宙定数を維持しながら、幻のダークエネルギーを包含する健全で自己無撞着な理論の稀有な例として際立っている。 我々の解析は、重力子質量が約$4.0 \times 10^{-33} \text{eV}$であることを示しており、これは新たな宇宙論的長さスケールの出現を示唆している。 このことは、状態方程式が$z \sim 3$付近で最大偏差になることにつながり、この予測は、今後行われる重粒子音響振動のより深い調査によって確実に検証されるでしょう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Primordial scalar perturbations that reenter the horizon after inflation may induce a second-order Gravitational Wave spectrum with information about the primordial Universe on scales inaccessible to Cosmic Microwave Background experiments. In this work, we develop a general framework for the study of Scalar-Induced Gravitational Waves in Palatini $f(R)$ gravity, a theory that was proven to successfully realise inflation and quintessence, and consider the case of the Starobinsky-like model as an example. A regime of radiation domination with a subdominant matter component is assumed, allowing for a well-motivated perturbative approach to the gravity modifications. We calculate the kernel function and the density spectrum numerically and find accurate analytical expressions. The spectral density, which may be tested across a wide range of frequencies by upcoming Gravitational Wave experiments, is shown to differ from the General Relativity and metric $f(R)$ gravity predictions under certain conditions. We comment on previous results in the literature regarding the metric formulation and make special emphasis on the potential of these distinctive features of the spectrum to probe the two formalisms of gravity. | インフレーション後に地平線に再進入する原始的スカラー擾乱は、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）実験では到達できないスケールにおいて、原始宇宙に関する情報を含む2次の重力波スペクトルを誘起する可能性がある。 本研究では、インフレーションとクインテセンスを実現することが証明されているパラティーニ$f(R)$重力理論におけるスカラー誘起重力波の研究のための一般的な枠組みを構築し、スタロビンスキー型模型の場合を例として考察する。 物質成分が支配的でない輻射優勢な領域を仮定することで、重力修正に対する十分に根拠のある摂動論的アプローチを可能にする。 カーネル関数と密度スペクトルを数値的に計算し、正確な解析的表現を見出す。 スペクトル密度は、今後の重力波実験によって広範囲の周波数にわたって検証される可能性があり、特定の条件下では一般相対論および計量$f(R)$重力予測とは異なることが示されています。 我々は、計量定式化に関する文献のこれまでの結果についてコメントし、スペクトルのこれらの特徴的な特徴が重力の2つの形式主義を調べる上でどのような可能性を秘めているかを特に強調します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this study, we introduce an extension of the quasi-dilaton massive gravity theory and derive the field equations by varying the action with respect to the metric. This extension elucidates the dynamics of the system and demonstrates how it can encompass and recover previous cosmological models through different parameter values. We present the cosmological background equations to analyze self-accelerating solutions that can explain the late-time accelerated expansion of the Universe, driven by an effective cosmological constant arising from massive gravity. Besides, we apply the quasi-dilaton massive gravity theory with non-minimal kinetic coupling to a Type Ia Supernovae (SNIa) data set to test its viability. Our findings indicate that the theory is able to account for the observed acceleration of the expansion of the universe without invoking dark energy. In addition, we carry out a comprehensive perturbation analysis examining tensor, vector, and scalar perturbations independently. We derive the dispersion relation of gravitational waves in a Friedman-Lemaitre-Robertson-Walker (FLRW) cosmology and determine the stability conditions of the system. Such an analysis results in a sharper quasi-dilaton massive gravity theory with non-minimal kinetic coupling by ensuring the stability conditions of the system are maintained and that strong constraints on theory parameters are provided. | 本研究では、準ディラトン質量重力理論の拡張を導入し、作用を計量に関して変化させることで場の方程式を導出する。 この拡張は、系のダイナミクスを解明し、異なるパラメータ値を通して、それがいかにして従来の宇宙論モデルを包含し、回復できるかを示す。 我々は、質量重力に起因する有効宇宙定数によって駆動される、宇宙の後期加速膨張を説明できる自己加速解を解析するために、宇宙論的背景方程式を提示する。 さらに、非最小運動論的結合を有する準ディラトン質量重力理論をIa型超新星（SNIa）データセットに適用し、その妥当性を検証する。 得られた結果は、この理論がダークエネルギーを導入することなく、観測されている宇宙膨張の加速を説明できることを示している。 さらに、テンソル、ベクトル、スカラー摂動を個別に検証する包括的な摂動解析を行う。 我々は、フリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー（FLRW）宇宙論における重力波の分散関係を導出し、系の安定条件を決定する。 この解析により、系の安定条件が維持され、理論パラメータに対する強い制限が与えられることを保証することで、非極小運動学的結合を持つ、より鋭い準ディラトン質量重力理論が得られる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The microhertz gravitational wave (GW) band (0.1 $\mu$Hz-0.1 mHz) holds critical insights into coalescing supermassive black hole binaries (SMBHBs) and the stochastic GW background, yet remains observationally inaccessible due to technical barriers. This work presents a strategy to unlock this band by exploiting orbital resonance effects in the proposed geocentric GW antennas, circumventing the need for impractical ultralong baselines or advanced technologies. We demonstrate that when GW frequencies resonate with integer multiples of a satellite's orbital frequency (e.g., 1$\times$, 3$\times$), sustained orbital deviations amplify signals through time-cumulative effects. Benifit from orbital modulation and resonance phenomena, detector sensitivity can be enhanced by 1-2 orders of magnitude in the microhertz regime. For proposed missions like TianQin, gLISA, and GADFLI, this resonance-driven mechanism extends detectable GW frequencies and expands the observable parameter space of SMBHBs to lower masses and higher redshifts, exceeding conventional sensitivity assessments. This approach may leverage geocentric missions as cost-effective platforms to bridge the microhertz observational gap. | マイクロヘルツ重力波（GW）帯（0.1 $\mu$Hz-0.1 mHz）は、合体する超大質量ブラックホール連星（SMBHB）や確率的重力波背景放射に関する重要な知見を秘めているものの、技術的な障壁のために観測的にアクセスできないままとなっている。 本研究では、提案されている地心重力波アンテナの軌道共鳴効果を利用することで、非現実的な超長基線や高度な技術を必要とせずに、この帯を解放する戦略を提示する。 重力波周波数が衛星の軌道周波数の整数倍（例えば、1$\times$、3$\times$）と共鳴する場合、持続的な軌道偏差が時間累積効果を通じて信号を増幅することを実証する。 軌道変調と共鳴現象を利用することで、マイクロヘルツ領域において検出器の感度を1～2桁向上させることができる。 TianQin、gLISA、GADFLIなどの提案されているミッションでは、この共鳴駆動メカニズムによって検出可能な重力波周波数が拡張され、SMBHBの観測可能なパラメータ空間がより低質量・高赤方偏移まで拡大され、従来の感度評価を凌駕します。 このアプローチは、地球中心ミッションを費用対効果の高いプラットフォームとして活用し、マイクロヘルツ観測のギャップを埋める可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we establish a model-independent framework based on the Isaacson picture to analyze the gravitational-wave effects in the most general vector-tensor theory that yields second-order field equations. Within this framework, we derive two basic sets of equations for the Isaacson picture. These equations enable the analysis of gravitational wave polarization modes, the dispersion relation of each mode, the effective energy-momentum tensor of gravitational waves, and the memory effects. These features are closely tied to observable phenomena and have attracted considerable attention. They are expected to be detected by the next generation of gravitational wave observatories designed to test potential modifications to general relativity. Using this framework, we present the explicit expression for the effective energy-momentum tensor of gravitational waves in the most general second-order vector-tensor theory and perform a complete analysis of their polarization modes. | 本論文では、最も一般的な2階の場の方程式をもたらすベクトルテンソル理論における重力波効果を解析するための、アイザックソン描像に基づくモデル非依存の枠組みを構築する。 この枠組みにおいて、アイザックソン描像のための2つの基本方程式を導出する。 これらの方程式は、重力波の偏光モード、各モードの分散関係、重力波の有効エネルギー運動量テンソル、そしてメモリ効果の解析を可能にする。 これらの特徴は観測可能な現象と密接に結びついており、大きな注目を集めている。 これらは、一般相対論の潜在的な修正をテストするために設計された次世代の重力波観測装置によって検出されることが期待されている。 この枠組みを用いて、最も一般的な2階のベクトルテンソル理論における重力波の有効エネルギー運動量テンソルの明示的な表現を提示し、その偏光モードの完全な解析を行う。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the present work, we analyze the gravitational deflection for a light beam in the weak and strong field regimes for the gravitational analogue geometry of an acoustic black hole (ABH) and acoustic black-bounce (ABB). Motivationally, the first spacetime arises as an exact solution of the field equations for gravitational black holes (BHs) in an Einstein-scalar-Gauss-Bonnet theory (EsGB) \cite{3}. In contrast, the second model arises from the combination of phantom scalar field and nonlinear electrodynamics in general relativity (GR) \cite{INTRO24}. We construct analytical expressions for the angular deflection of light in both limits and, from them, analyze the construction of the observables, which allow us to relate theoretical models to observational data. We compare these observables and show how much they differ from those obtained in the Schwarzschild solution. | 本研究では、音響ブラックホール（ABH）および音響ブラックバウンス（ABB）の重力類似幾何学において、弱場および強場領域における光ビームの重力偏向を解析する。 第一時空は、アインシュタイン-スカラー-ガウス-ボネ理論（EsGB）\cite{3}における重力ブラックホール（BH）の場の方程式の厳密解として生じる。 一方、第二のモデルは、一般相対論（GR）におけるファントムスカラー場と非線形電磁力学の組み合わせから生じる。 \cite{INTRO24}。 両極限における光の角度偏向に関する解析的表現を構築し、それらから観測量の構成を解析する。 これにより、理論モデルと観測データを関連付けることができる。 これらの観測量を比較し、シュワルツシルト解で得られる観測量とどの程度異なるかを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we perform a model-agnostic reconstruction of the cosmic expansion history by combining DESI-DR2 BAO and DES-SN5YR data, with a focus on geometric determination of characteristic redshifts where notable tensions in the expansion rate are found to emerge. Employing Gaussian process regression alongside knot-based spline techniques, we reconstruct cosmic distances and their derivatives to pinpoint these characteristic redshifts and infer $E(z)$. Our analysis reveals significant deviations of approximately 4 to 5$\sigma$ from the Planck 2018 $\Lambda$CDM predictions, particularly pronounced in the redshift range $z \sim 0.35-0.55$. These anomalies are consistently observed across both reconstruction methods and combined datasets, indicating robust late-time departures that could signal new physics beyond the standard cosmological framework. The joint use of BAO and SN probes enhances the precision of our constraints, allowing us to isolate these deviations without reliance on specific cosmological assumptions. Our findings underscore the role of characteristic redshifts as sensitive indicators of expansion rate anomalies and motivate further scrutiny with forthcoming datasets from DESI-5YR BAO, Euclid, and LSST. These future surveys will tighten constraints and help distinguish whether these late-time anomalies arise from new fundamental physics or unresolved systematics in the data. | 本研究では、DESI-DR2 BAOデータとDES-SN5YRデータを組み合わせることで、モデルに依存しない宇宙膨張史の再構築を行い、膨張率に顕著な緊張が生じる特徴的な赤方偏移の幾何学的決定に焦点を当てる。 ガウス過程回帰と結び目ベーススプライン法を用いて、宇宙距離とその導関数を再構築し、これらの特徴的な赤方偏移を特定し、$E(z)$を推定する。 解析の結果、Planck 2018 $\Lambda$CDM予測から約4～5$\sigma$の大きな偏差が明らかになり、特に赤方偏移範囲$z \sim 0.35-0.55$で顕著である。 これらの異常は、再構築手法と組み合わせたデータセットの両方で一貫して観測されており、標準的な宇宙論的枠組みを超えた新しい物理学の兆候となる可能性のある、後期における揺るぎない逸脱を示している。 BAOとSNのプローブを併用することで、制約の精度が向上し、特定の宇宙論的仮定に依存せずにこれらの偏差を分離することが可能になります。 私たちの研究結果は、膨張率異常の敏感な指標としての特性赤方偏移の役割を強調するものであり、DESI-5YR BAO、Euclid、LSSTから今後得られるデータセットを用いた更なる精査を促すものです。 これらの将来の調査により、制約が厳格化され、これらの後期異常が新たな基礎物理学から生じたものか、データ内の未解決の系統的性質から生じたものかを識別するのに役立つでしょう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recently it is asserted that the standard beta function does not describe the correct running of the coupling constant in some theories. We show that the problem arises from the assumption $\mu=p$ ($\mu$ is a renormalization point) and that a suitable choice of $\mu$ gives the correct running. It is also claimed that neither the cosmological constant nor Newton coupling run. We argue that running can be discussed when we consider the curved spacetime. | 最近、標準ベータ関数はいくつかの理論において結合定数の正しい実行を記述できないと主張されています。 我々は、この問題が仮定 $\mu=p$ （$\mu$ は繰り込み点）から生じ、適切な $\mu$ の選択によって正しい実行が得られることを示します。 また、宇宙定数もニュートン結合定数も実行されないとも主張されています。 我々は、曲がった時空を考慮することで実行について議論できると主張します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent observational analyses have revealed potential evidence for a preferred spatial direction in cosmological data. Such directional parameterization inherently places observers at a privileged spatial position, thereby conflicting with the Copernican principle and suffering from the look-elsewhere effect. To restore the Copernican principle which is the foundation of modern astronomy, we propose a stochastic framework for cosmological principle violations. The almost uniform temperature of cosmic microwave background suggests that the deviation of isotropy is negligible ($\lesssim 10^{-5}$ level) on the last scattering surface, which can be used as a zero boundary condition to construct an orthogonal basis below the redshift of recombination. The relative deviation from Hubble diagram of isotropic ($\Lambda$CDM or $w_0w_a$CDM) models is expanded with the orthogonal basis with a hierarchy of increasing resolution. Using this new approach, we test cosmological principle with type Ia supernovae, strong lens time delay, and gravitational-wave standard siren. The data sets are consistent with statistical isotropy on large scales. | 最近の観測解析により、宇宙論データに好ましい空間方向が存在する可能性が示唆されている。 このような方向パラメータ化は、観測者を本質的に特権的な空間的位置に置くことになり、コペルニクス原理と矛盾し、「他所を見る」効果の影響を受ける。 現代天文学の基盤であるコペルニクス原理を回復するため、我々は宇宙論原理の破れに対する確率論的枠組みを提案する。 宇宙マイクロ波背景放射の温度がほぼ均一であることから、最終散乱面における等方性の偏差は無視できるほど小さい（$\lesssim 10^{-5}$ レベル）ことが示唆され、これは再結合赤方偏移以下の直交基底を構築するためのゼロ境界条件として使用できる。 等方性（$\Lambda$CDM または $w_0w_a$CDM）モデルのハッブル図からの相対偏差は、直交基底を用いて、解像度が増加する階層構造で拡張される。 この新しいアプローチを用いて、Ia型超新星、強いレンズ時間遅延、そして重力波標準サイレンを用いて宇宙論的原理を検証した。 データセットは大規模スケールにおける統計的等方性と整合している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Continuous gravitational-wave signals (CWs), which are typically emitted by rapidly rotating neutron stars with non-axisymmetric deformations, represent particularly intriguing targets for the Advanced LIGO-Virgo-KAGRA detectors. These detectors operate within sensitivity bands that encompass more than half of the known pulsars in our galaxy existing in binary systems, which are the targeted sources of this paper. However, the detection of these faint signals is especially challenged by the Doppler modulation due to the source's orbital motion, typically described by five Keplerian parameters, which must be determined with high precision to effectively detect the signal. This modulation spreads the signal across multiple frequency bins, resulting in a notable reduction of signal-to-noise ratio and potentially hindering signal detection. To overcome this issue, a robust five-vector resampling data-analysis algorithm has been developed to conduct thorough directed/narrowband CW searches at an affordable computational cost. We employ this methodology for the first time to search for CWs from Scorpius X-1, using publicly available data from the third observing run of the Advanced LIGO-Virgo-KAGRA detectors. No statistically significant CW signals can be claimed. Hence, we proceeded setting 95% confidence-level upper limits in selected frequency bands and orbital parameter ranges, while also evaluating overall sensitivity. | 連続重力波信号（CW）は、通常、非軸対称な変形を伴う高速回転する中性子星から放射され、Advanced LIGO-Virgo-KAGRA検出器にとって特に興味深いターゲットです。 これらの検出器は、本論文の対象源である連星系に存在する既知のパルサーの半分以上を含む感度帯域で動作します。 しかし、これらの微弱な信号の検出は、源の軌道運動によるドップラー変調によって特に困難になります。 ドップラー変調は通常、5つのケプラーパラメータで記述され、信号を効果的に検出するには、これらのパラメータを高精度で決定する必要があります。 この変調により信号が複数の周波数ビンに分散され、信号対雑音比が著しく低下し、信号検出が妨げられる可能性があります。 この問題を克服するために、5ベクトルリサンプリングデータ解析アルゴリズムを開発し、手頃な計算コストで徹底的な指向性/狭帯域CW探索を実行できるようにしました。 この手法を初めてScorpius X-1からのCW探索に採用し、Advanced LIGO-Virgo-KAGRA検出器の第3回観測ランから公開されているデータを使用しました。 統計的に有意なCW信号は検出されませんでした。 そのため、選択した周波数帯域と軌道パラメータの範囲において95%信頼水準の上限を設定し、全体的な感度も評価しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We continue scientific scrutiny of the DESI dynamical dark energy (DE) claim by explicitly demonstrating that the result depends on the analysis pipeline. Concretely, we define a likelihood that converts the $w_0 w_a$CDM model back into the flat $\Lambda$CDM model, which we fit to DESI constraints on the flat $\Lambda$CDM model from DR1 Full-Shape (FS) modelling and BAO. We further incorporate CMB constraints. Throughout, we find that $w_0$ and $w_a$ are within $1 \sigma$ of the flat $\Lambda$CDM Model. Our work makes it explicit that, in contrast to DR1 and DR2 BAO, there is no dynamical DE signal in FS modelling, even when combined with BAO and CMB. Moreover, one confirms late-time accelerated expansion today $(q_0 < 0)$ at $ \gtrsim 3.4 \sigma$ in FS modelling+BAO. On the contrary, DR1 and DR2 BAO fail to confirm $q_0 < 0$ under similar assumptions. Our analyses highlight the fact that trustable scientific results should be independent of the analysis pipeline. | DESIの動的ダークエネルギー（DE）に関する主張の科学的検証を継続し、その結果が解析パイプラインに依存することを明示的に示す。 具体的には、$w_0 w_a$CDMモデルを平坦な$\Lambda$CDMモデルに戻す尤度を定義し、これをDR1 Full-Shape（FS）モデリングとBAOから得られた平坦な$\Lambda$CDMモデルに対するDESI制約に適合させる。 さらに、CMB制約も組み込む。 全体を通して、$w_0$と$w_a$は平坦な$\Lambda$CDMモデルの$1 \sigma$以内にあることがわかった。 本研究は、DR1およびDR2 BAOとは対照的に、BAOおよびCMBと組み合わせた場合でも、FSモデリングには動的DEシグナルが存在しないことを明らかにしている。 さらに、FSモデリング+BAOでは、$ \gtrsim 3.4 \sigma$で後期加速膨張$(q_0 < 0)$が確認されています。 一方、DR1およびDR2のBAOでは、同様の仮定の下で$q_0 < 0$を確認できませんでした。 私たちの分析は、信頼できる科学的結果は分析パイプラインから独立しているべきであるという事実を浮き彫りにしています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We explore the weak-field phenomenology of a compact star spacetime modified by quantum gravitational corrections derived from the effective field theoretical (EFT) approach by Calmet et al. [1]. These corrections, encoded in non-local curvature-squared terms, distinguish matter-supported geometries from vacuum solutions by contributing nontrivial modifications at second order in G. Using the corrected metric, we analytically derive expressions for the deflection of light and time-like particles via the Gauss-Bonnet theorem. We further compute the perihelion advance of Mercury, Shapiro time delay, and gravitational redshift within this framework. Each classical observable acquires quantum corrections that, though exceedingly small represent potential imprints of quantum gravity. The Shapiro delay and redshift likewise exhibit finite, source-dependent deviations from their general relativistic predictions due to the modified temporal metric component. While current observational capabilities remain insufficient to detect these minute effects, the analysis demonstrates that quantum gravitational signatures are embedded even in weak-field observables. Last, we study massless scalar perturbations in static, spherically symmetric spacetimes by analyzing their quasinormal modes (QNMs) and greybody factors using the WKB method and Pade resummation. Our findings demonstrate that increasing the coupling parameter enhances spacetime stability and significantly influences emission spectra through frequency-dependent transparency. Moreover, the results underscore that quantum-corrected star metrics yield phenomenological distinctions from classical black holes, particularly near the Planck scale, where vacuum solutions lose validity. | 我々は、Calmet ら [1] による有効場理論 (EFT) アプローチから導かれる量子重力補正によって修正されたコンパクト星時空の弱場現象を探求する。 非局所曲率二乗項で符号化されたこれらの補正は、G に二次の非自明な修正を与えることで、物質支持幾何学と真空解を区別する。 補正された計量を用いて、ガウス・ボネ定理により光粒子と時間的粒子の偏向を表す式を解析的に導く。 さらに、この枠組みの中で、水星の近日点前進、シャピロ時間遅延、および重力赤方偏移を計算する。 それぞれの古典的観測量は、極めて小さいながらも量子重力の潜在的な痕跡を表す量子補正を受ける。 シャピロ遅延と赤方偏移も同様に、修正された時間計量成分のために、一般相対論的予測から有限の、源依存の偏差を示す。 現在の観測能力はこれらの微小な効果を検出するには依然として不十分であるが、解析は量子重力のシグネチャーが弱場観測量にも埋め込まれていることを示している。 最後に、静的球対称時空における質量ゼロのスカラー摂動を、WKB法とパデ再和を用いて準基準モード（QNM）とグレーボディ因子を解析することにより研究する。 我々の知見は、結合パラメータの増加が時空の安定性を高め、周波数依存の透明性を通じて放射スペクトルに大きな影響を与えることを示す。 さらに、これらの結果は、量子補正された星の計量が、特に真空解が妥当性を失うプランクスケール付近において、古典的なブラックホールとは現象論的に異なることを強調している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we investigate the thermodynamic properties of spherically symmetric, static black hole solutions within the framework of Conformal Killing Gravity (CKG). This is a modified theory of gravity that retains all solutions of General Relativity, while addressing some of its theoretical shortcomings and enriching gravitational phenomenology at large distances. We derive key thermodynamic quantities, including mass, temperature, heat capacity and Gibbs free energy, to examine the stability and phase structure of extended Schwarzschild-AdS and charged AdS black holes. Furthermore, employing the formalism of geometrothermodynamics, we analyze the behavior of the thermodynamic curvature scalar to identify critical points and characterize phase transitions. Our results demonstrate that the parameter \( \lambda \), which quantifies deviations from Einstein's theory, plays a pivotal role in shaping the thermodynamic behavior, resulting in new stability conditions and distinct phase transition patterns compared to those predicted by standard General Relativity. | 本論文では、共形キリング重力理論（CKG）の枠組みにおいて、球対称の静的ブラックホール解の熱力学的特性を調査する。 これは、一般相対論のすべての解を保持しつつ、その理論的欠陥のいくつかに対処し、遠距離における重力現象論を豊かにした修正重力理論である。 質量、温度、熱容量、ギブス自由エネルギーなどの重要な熱力学的量を導出し、拡張シュワルツシルト-AdSブラックホールと荷電AdSブラックホールの安定性と相構造を調べる。 さらに、地熱力学の形式論を用いて、熱力学的曲率スカラーの挙動を解析し、臨界点を特定し、相転移を特徴付ける。 我々の研究結果は、アインシュタインの理論からの偏差を定量化するパラメーター\(\lambda\)が熱力学的挙動を形作る上で極めて重要な役割を果たし、標準的な一般相対性理論で予測されるものとは異なる新しい安定条件と明確な相転移パターンをもたらすことを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We revisit the calculation of classical observables from causal response functions, following up on recent work by Caron-Huot at al. [JHEP 01 (2024) 139]. We derive a formula to compute asymptotic in-in observables from a particular soft limit of five-point amputated response functions. Using such formula, we re-derive the formulas by Kosower, Maybee and O'Connell (KMOC) for the linear impulse and radiated linear momentum of particles undergoing scattering, and we present an unambiguous calculation of the radiated angular momentum at leading order. Then, we explore the consequences of manifestly causal Feynman rules in the calculation of classical observables by employing the causal (Keldysh) basis in the in-in formalism. We compute the linear impulse, radiated waveform and its variance at leading and/or next-to-leading order in the causal basis, and find that all terms singular in the $\hbar \to 0$ limit cancel manifestly at the integrand level. We also find that the calculations simplify considerably and classical properties such as factorization of six-point amplitudes are more transparent in the causal basis. | Caron-Huotら[JHEP 01 (2024) 139]による最近の研究を踏まえ、因果的応答関数からの古典的観測量の計算を再検討する。 5点切断応答関数の特定のソフト極限から漸近的なin-in観測量を計算するための公式を導出する。 この公式を用いて、散乱を受ける粒子の線形インパルスと放射線形運動量に関するKosower、Maybee、O'Connell (KMOC)による公式を再導出し、主要次数における放射角運動量の明確な計算法を提示する。 次に、in-in形式における因果的（ケルディッシュ）基底を用いて、古典的観測量の計算における明白に因果的なファインマン則の帰結を考察する。 因果基底において、線形インパルス、放射波形、およびその分散を主次および／または次次で計算し、$\hbar \to 0$ 極限におけるすべての特異項が積分関数レベルで明確に打ち消されることを見出した。 また、計算が大幅に簡素化され、6点振幅の因数分解などの古典的な性質が因果基底においてより明確になることも分かった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We examine data from the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) collaboration which has implications for the nature of dark energy. We consider classes of models that manifestly obey the null energy condition, with a focus on quintessence models. We find that hilltop potentials and exponential potentials provide modest improvement compared to a cosmological constant, but the statistical evidence is only marginal at this stage. We correct some analyses in the existing literature which attempted to compare some quintessence models to the data, giving an overly positive result. | 我々は、ダークエネルギーの性質に示唆を与えるダークエネルギー分光装置（DESI）共同研究のデータを検討する。 特にクインテッセンスモデルに焦点を当て、ヌルエネルギー条件を明白に従うモデルのクラスを考察する。 ヒルトップポテンシャルと指数ポテンシャルは宇宙定数と比較して若干の改善をもたらすが、現段階では統計的証拠は限界的である。 既存の文献における、いくつかのクインテッセンスモデルとデータを比較しようとして過度に肯定的な結果を与えた分析を修正する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we present an approach to solving the Riemann problem in one-dimensional relativistic hydrodynamics, where the most computationally expensive steps of the exact solver are replaced by compact, highly specialized neural networks. The resulting "neural" Riemann solver is integrated into a high-resolution shock-capturing scheme and tested on a range of canonical problems, demonstrating both robustness and efficiency. By constraining the learned components to the root-finding of single-valued functions, the method retains physical interpretability while significantly accelerating the computation. The solver is shown to achieve accuracies comparable to the exact algorithm at a fraction of the cost, suggesting that this approach may offer a viable path toward more efficient Riemann solvers for use in large-scale numerical relativity simulations of astrophysical systems. | 本論文では、1次元相対論的流体力学におけるリーマン問題を解くためのアプローチを提示する。 このアプローチでは、厳密解法の最も計算コストの高いステップを、コンパクトで高度に特殊化されたニューラルネットワークに置き換える。 得られた「ニューラル」リーマン解法を高解像度の衝撃波捕捉スキームに統合し、様々な標準問題でテストすることで、堅牢性と効率性の両方を実証する。 学習したコンポーネントを一価関数の根探索に限定することで、この手法は物理的な解釈可能性を維持しながら、計算を大幅に高速化する。 この解法は、厳密解法に匹敵する精度を、わずかなコストで達成することが示されており、このアプローチが、天体物理システムの大規模な数値相対論シミュレーションに用いるための、より効率的なリーマン解法への現実的な道筋となる可能性を示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the dynamical properties of dark energy through a detailed analysis of its equation of state parameter $w(z)$ as a function of redshift. We derive a general expression for $w(z)$ from the Friedmann-Lema\^itre-Robertson-Walker (FLRW) equations, establishing a direct relationship between the dark energy equation of state and the observable Hubble parameter $H(z)$ and its derivative. Using the relation $w(z) = -1 + \frac{2(1+z)}{3H(z)} \frac{dH}{dz}$, we develop an approximation method valid for $z \lesssim 1$ that accounts for the changing balance between matter and dark energy contributions to cosmic expansion. We compare our theoretical framework with recent observational data from the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) DR2, analysing how well the commonly used Chevallier-Polarski-Linder (CPL) parametrization $w(z) = -1 + w_a \frac{z}{1+z}$ captures the evolution of dark energy. Our results indicate that the dark energy equation of state exhibits a monotonic evolution with redshift, transitioning from deceleration to acceleration around $z \approx 0.7$. Notably, our predicted $w_{\mathrm{DE}}$ remains greater than $-1$ across all redshifts, avoiding phantom energy scenarios that would violate the null energy condition. This work demonstrates how precise measurements of the cosmic expansion history can constrain the nature of dark energy and provides a framework for testing dynamical dark energy models against current and future cosmological observations. | 我々は、ダークエネルギーの状態方程式パラメータ$w(z)$を赤方偏移の関数として詳細に解析することにより、ダークエネルギーの動的特性を調査する。 フリードマン・レマ・ロバートソン・ウォーカー（FLRW）方程式から$w(z)$の一般式を導出し、ダークエネルギーの状態方程式と観測可能なハッブルパラメータ$H(z)$およびその導関数との間に直接的な関係を確立する。 $w(z) = -1 + \frac{2(1+z)}{3H(z)} \frac{dH}{dz}$の関係を用いて、$z \lesssim 1$に対して有効な近似法を開発し、宇宙膨張に対する物質とダークエネルギーの寄与のバランスの変化を考慮に入れる。 我々は、我々の理論的枠組みをダークエネルギー分光装置（DESI）DR2の最近の観測データと比較し、一般的に用いられるシュヴァリエ・ポラスキー・リンダー（CPL）パラメータ化$w(z) = -1 + w_a \frac{z}{1+z}$がダークエネルギーの進化をどの程度正確に捉えているかを解析する。 結果は、ダークエネルギーの状態方程式が赤方偏移とともに単調な変化を示し、$z \approx 0.7$付近で減速から加速へと遷移することを示している。 特に、我々が予測した$w_{\mathrm{DE}}$は全ての赤方偏移において$-1$より大きく、ヌルエネルギー条件に違反するファントムエネルギーシナリオを回避している。 本研究は、宇宙膨張史の精密測定がダークエネルギーの性質をどのように制限できるかを示し、現在および将来の宇宙論的観測に対して動的ダークエネルギーモデルを検証するための枠組みを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study supermassive black holes (SMBH), surrounded by a dark matter (DM) spike, that can be found at the centers of Milky Way and $\text{M87}$ galaxies and are accompanied by a specific kind of topological defect. The investigation is developed within the framework of Bumblebee Gravity with a global monopole (BGGM). The dark matter spike is described by a power-law density profile. Our main objective is to assess how the background arising from spontaneous Lorentz symmetry breaking and the presence of a global monopole influence the properties of the Kerr BH within the region affected by the spike. Using a spherically symmetric static BH with BGGM properties as the seed metric, we construct a non-rotating spacetime with a DM spike, resulting in a BGGM-motivated Schwarzschild-like BH by solving the modified Tolman-Oppenheimer-Volkoff equations (TOV). Next, we extend this approach to the case of a rotating spacetime resulting in the BGGM-motivated Kerr-like BH (BGMKLBH). This approach allows us to explore the spacetime structure, and the BGMKLBH shadows. Then, using available observational data for the DM spike density and considering the effects of BGGM on $\text{Sgr A}^{*}$ and $\text{M87}^{*}$ SMBHs, we analyse the shapes of their shadows and put constraints on the BGGM parameter. Thus, we infer that the BGMKLBHs could be reliable candidates for the astrophysical BHs. | 我々は、天の川銀河と$\text{M87}$銀河の中心に見られ、特定の種類の位相欠陥を伴う暗黒物質（DM）スパイクに囲まれた超大質量ブラックホール（SMBH）を研究する。 この研究は、グローバルモノポールを持つバンブルビー重力理論（BGGM）の枠組みの中で展開される。 暗黒物質スパイクは、べき乗法則の密度プロファイルで記述される。 我々の主な目的は、自発的ローレンツ対称性の破れから生じる背景とグローバルモノポールの存在が、スパイクの影響を受ける領域内のカーブラックホール（Kerr BH）の特性にどのような影響を与えるかを評価することである。 BGGM特性を持つ球対称の静的BHをシード計量として用い、DMスパイクを持つ非回転時空を構築し、修正トールマン・オッペンハイマー・ヴォルコフ方程式（TOV）を解くことで、BGGMを動機とするシュワルツシルト型BHを生じる。 次に、このアプローチを回転時空の場合に拡張し、BGGMを動機とするカー型BH（BGMKLBH）を生じる。 このアプローチにより、時空構造とBGMKLBHシャドウを探索することができる。 次に、DMスパイク密度に関する利用可能な観測データを用い、$\text{Sgr A}^{*}$および$\text{M87}^{*}$ SMBHに対するBGGMの効果を考慮して、それらのシャドウの形状を解析し、BGGMパラメータに制約条件を課す。 したがって、BGMKLBHは天体物理学的BHの信頼できる候補となる可能性があると推測されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A new first-order theory of relativistic dissipation has been recently proposed, where viscous effects are incorporated using the traditional Navier-Stokes framework. Its main novelty is the avoidance of dynamical instabilities by allowing different observers to use equations that are not related by exact Lorentz transformations. In this work, we explore the implications of this non-covariance in depth. In particular, we discuss how predictions differ between observers moving at nearly luminal speeds relative to each other. We find that all disagreements stem from the relativity of simultaneity, which introduces frame-dependent anisotropic delays in the diffusive process. These anisotropies significantly limit the applicability of the equation used by observers who move very fast relative to the medium. However, the magnitude of the related error remains finite at infinite Lorentz factors, meaning that it is possible to find a regime where all observers agree on the outcome of experiments. | 最近、新しい一次相対論的散逸理論が提案されました。 この理論では、粘性効果が従来のナビエ・ストークスの枠組みを用いて組み込まれています。 その主な新規性は、異なる観測者が正確なローレンツ変換によって関連付けられていない方程式を使用できるようにすることで、動的不安定性を回避できることです。 本研究では、この非共変性の影響を詳細に検討します。 特に、ほぼ光速で移動する観測者間で予測がどのように異なるかを議論します。 すべての不一致は同時性の相対性に起因しており、これは拡散過程にフレーム依存の異方性遅延をもたらします。 これらの異方性は、媒質に対して非常に高速に移動する観測者に使用される方程式の適用性を著しく制限します。 しかし、関連する誤差の大きさは無限ローレンツ因子では有限のままであり、すべての観測者が実験結果について同意する領域を見つけることが可能であることを意味します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The fourth observing run (O4) of Advanced LIGO, Virgo, and KAGRA has started in May 2023 and is planned to continue until October 2025. On behalf of the LVK Collaboration, I will cover two topics: Status of the O4 run and latest non-CBC results. Status of the O4 run. The focus will be on detectors' performance and online searches/alerts, drawing on publicly available sources provided by the collaboration. Additionally, I will give an overview of removing noise techniques, including AI approaches that help gain sensitivity at a small cost. Latest non-CBC results. Compact Binary Coalescence (CBC) is just one of the potential GW sources: Continuous Waves, Bursts, and Stochastic are still being hunted down. Here, O4 public results of searches will be presented, or the latest O3 will be discussed when the former are not yet available. So far, no GW detections have been associated with these non-CBC sources in any of the searches conducted. | Advanced LIGO、Virgo、KAGRAの第4回観測ラン（O4）は2023年5月に開始され、2025年10月まで続く予定です。 LVKコラボレーションを代表して、O4ランの現状と最新の非CBC観測結果という2つのトピックについてお話しします。 O4ランの現状については、コラボレーションが提供する公開情報源に基づき、検出器の性能とオンライン検索／アラートに焦点を当てます。 さらに、低コストで感度を向上させるAIアプローチを含む、ノイズ除去技術の概要についても説明します。 最新の非CBC観測結果については、コンパクト連星合体（CBC）は、重力波源として考えられるものの1つに過ぎません。 連続波、バースト、そして確率波はまだ探索中です。 ここでは、O4の公開検索結果を提示するか、前者がまだ公開されていない場合は最新のO3検索結果について議論します。 これまでのところ、実施されたどの調査でも、これらのCBC以外の源と関連付けられた重力波の検出は行われていません。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We quantify the advantages of a recently proposed data processing technique to search for continuous gravitational wave (GW) signals from isolated rotating asymmetric neutron stars in data measured by ground-based GW interferometers. This technique relies on the symmetry of the motion around the Sun of an Earth-bound gravitational wave interferometer. By multiplying the measured data time series with a half-year time-shifted copy of it, we obtain two advantages: (i) the main Doppler phase modulation of a monochromatic gravitational wave signal is exactly removed, and (ii) the signal in the product data are located at twice the GW signal frequency. The first significantly reduces the size of the signal's parameter space over which a search is to be performed. The second is advantageous at low frequencies; we find that, with currently available computer processing speeds, this technique is capable of achieving sensitivity that is comparable to or even better than coherent and other possibly non-coherent methods. Further, since our proposed method is implemented over a year-long data segment, it requires processing time comparable to the data acquisition time of currently available computers. | 地上重力波干渉計によって測定されたデータから、孤立した回転非対称中性子星からの連続重力波（GW）信号を探索するための、最近提案されたデータ処理手法の利点を定量化する。 この手法は、地球に取り付けられた重力波干渉計の太陽の周りの運動の対称性を利用している。 測定データの時系列に、半年分時間シフトしたコピーを乗算することにより、2つの利点が得られる。 (i) 単色重力波信号の主なドップラー位相変調が正確に除去される。 (ii) 積データ中の信号が重力波信号周波数の2倍の周波数に位置する。 前者は、探索が行われる信号のパラメータ空間のサイズを大幅に縮小する。 後者は、低周波数において有利である。 現在利用可能なコンピュータの処理速度において、この手法はコヒーレント法やその他の非コヒーレント法と同等、あるいはそれ以上の感度を達成できることが分かりました。 さらに、提案手法は1年間のデータセグメントに実装されるため、現在利用可能なコンピュータのデータ取得時間と同等の処理時間しかかかりません。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We find a novel characteristic for chaotic motion by introducing Shannon entropy for periodic orbits, quasiperiodic orbits, and chaotic orbits.We compare our approach with the previous methods including Poincar\'{e} Section, Lyapunov exponent, Fast Lyapunov Indicator, Recurrence plots(Rps), and Fast Fourier Transform(FFT) for orbits around black hole immersed in magnetic fields, and show that they agree with each other quite well. The approach of Shannon entropy is intuitively clear, and theoretically reasonable since it becomes larger and larger form a periodic orbit to chaotic orbit. We demonstrate that Shannon entropy can be a powerful probe to distinguish between chaotic and regular orbits in different spacetimes, and reversely may lead to a new road to define the entropy for a single orbit in phase space, and to find more fundamental relations between thermodynamics and dynamics. | 周期軌道、準周期軌道、カオス軌道にシャノンエントロピーを導入することで、カオス運動の新しい特性を見出す。 磁場中のブラックホール周りの軌道について、ポアンカレeセクション、リアプノフ指数、高速リアプノフ指標、リカレンスプロット（Rps）、高速フーリエ変換（FFT）といった従来の手法と本手法を比較し、それらが非常によく一致することを示す。 シャノンエントロピーのアプローチは直感的に明快であり、周期軌道からカオス軌道へと大きくなるにつれて大きくなるため、理論的にも合理的である。 我々は、シャノンエントロピーが異なる時空におけるカオス軌道と規則軌道を区別するための強力なプローブとなり得ること、そして逆に、位相空間における単一軌道のエントロピーを定義し、熱力学と力学の間のより基本的な関係を発見するための新たな道を切り開く可能性があることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Within the framework of the parameterized post-Maxwellian vacuum electrodynamics, the propagation of an X-ray or gamma-ray pulse through the electromagnetic field of a relativistically rotating pulsar is studied. Expressions are obtained for the trajectory of this pulse and the law The effect of electromagnetic radiation birefringence in the field of a relativistically rotating pulsar or magnetar within the framework of vacuum nonlinear electrodynamicsof its motion from the point ${\bf r}_s=\{x_s,y_s,z_s\},$ where an X-ray or gamma-ray burst occurs at time $t=t_s$ to the point ${\bf r}_d=\{x_s,y_s,z_d\},$ where the detector of this radiation is located. In the case when the post-Maxwellian parameters of the theory differ, $\eta_1\neq\eta_2$, the time of nonlinear electrodynamic delay of electromagnetic signals transported by different normal modes is calculated. The change in the polarization state of the X-ray or gamma-ray pulse after passing through the electromagnetic field of the relativistically rotating pulsar is analyzed. | パラメータ化されたポストマクスウェル真空電気力学の枠組みにおいて、相対論的に回転するパルサーの電磁場中におけるX線またはガンマ線パルスの伝播を研究する。 このパルスの軌跡と、真空非線形電気力学の枠組みにおける相対論的に回転するパルサーまたはマグネターの電磁場における電磁放射複屈折の影響に関する法則、すなわち、X線またはガンマ線バーストが時刻$t=t_s$に発生する点${\bf r}_s=\{x_s,y_s,z_s\},$から、この放射の検出器が配置されている点${\bf r}_d=\{x_s,y_s,z_d\},$までのパルスの運動に関する式を得る。 理論のポストマクスウェルパラメータが異なる場合、$\eta_1\neq\eta_2$ の場合、異なる基準モードで伝送される電磁信号の非線形電気力学的遅延時間が計算されます。 相対論的に回転するパルサーの電磁場を通過した後のX線またはガンマ線パルスの偏光状態の変化が解析されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We performed tests of General Relativity on gravitational wave signal GW230529_181500, which comes from what is most likely a neutrons star merging with a black hole in the lower mass gap. We used two different frameworks to perform parameterized inspiral tests. We find that the signal is consistent with General Relativity for all deviation parameters and we obtain particularly tight constraints on dipole radiation. We discuss some challenges that arise when analyzing this signal, namely biases due to correlations with tidal effects and the degeneracy between the deviation parameter at Newtonian order and the chirp mass. We also performed a theory-specific test for Einstein-scalar-Gauss-Bonnet gravity where we obtain the best constraints on this theory to date. | 重力波信号GW230529_181500に対し、一般相対性理論の検定を行いました。 この信号は、低質量ギャップにあるブラックホールと合体している中性子星から来ている可能性が高いです。 2つの異なる枠組みを用いて、パラメータ化されたインスパイラル検定を行いました。 その結果、この信号はすべての偏差パラメータにおいて一般相対性理論と一致し、双極子放射に対して特に厳密な制限が得られることがわかりました。 この信号を解析する際に生じるいくつかの課題、すなわち潮汐効果との相関によるバイアス、およびニュートン秩序における偏差パラメータとチャープ質量との間の縮退について考察します。 また、アインシュタイン・スカラー・ガウス・ボネ重力理論に対して理論固有の検定を行い、この理論に対するこれまでで最も優れた制限が得られました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We provide the first example of interacting quantized Carrollian Dirac fermions and investigate their discrete symmetries, including charge conjugation (C), parity (P), and time reversal (T) transformations. As a toy model, we couple these fermions to a Carrollian scalar field using Carrollian Yukawa theory and compute the tree-level diagram, revealing an ultralocal interaction between the Carrollian fermions and the scalar field. This interaction, widely known as a Dirac delta interaction with time-dependent factor, frequently appears in quantum physics. We then address the renormalization of the theory by employing the Wilsonian procedure at one-loop order. Furthermore, we analyze the fixed points and stability properties of Carrollian Yukawa theory, comparing them with their relativistic counterparts. Beyond the specific Yukawa model studied here, we expect that our framework will have broader applications in Carrollian physics, particularly in understanding ultralocal interactions and their role in condensed matter systems, where similar phenomena arise in strongly correlated and non-relativistic regimes. | 我々は相互作用する量子化キャロル・ディラック・フェルミオンの最初の例を示し、電荷共役（C）、パリティ（P）、時間反転（T）変換を含む離散対称性を調査する。 玩具モデルとして、キャロル・湯川理論を用いてこれらのフェルミオンをキャロル・スカラー場と結合させ、ツリーレベル図を計算することで、キャロル・フェルミオンとスカラー場との間の超局所相互作用を明らかにする。 この相互作用は、時間依存因子を持つディラック・デルタ相互作用として広く知られており、量子物理学において頻繁に現れる。 次に、1ループオーダーでウィルソン手順を用いて理論のくりこみを扱う。 さらに、キャロル・湯川理論の不動点と安定性特性を解析し、それらを相対論的に対応するものと比較する。 ここで研究した特定の湯川模型を超えて、私たちの枠組みは、キャロル物理学、特に、強相関および非相対論的領域で同様の現象が生じる凝縮系における超局所相互作用とその役割の理解において、より広範な応用が期待されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the impact of curvature corrections to Starobinsky inflation in light of the latest observational results from the Atacama Cosmology Telescope (ACT). While the pure Starobinsky model remains a compelling candidate for cosmic inflation, we explore how the higher-order curvature terms $R^3$, $R^{4}$ and $R^{3/2}$ modify the inflationary predictions. Using the scalar-tensor formulation of $f(R)$ gravity, we derive the effective scalar potentials and compute the resulting scalar tilt $n_s$, its running index $\alpha_s$ and the tensor-to-scalar ratio $r$. We show that those curvature corrections can shift the predictions to align better with the ACT data, thus providing a possible resolution to a minor discrepancy between the standard Starobinsky model and ACT observations. Our findings suggest that the modified Starobinsky models with the higher-order curvature terms offer a viable pathway to reconciling inflationary predictions with precision cosmological measurements. At the same time, measuring or constraining primordial tensor modes can help to discriminate between these corrections. | アタカマ宇宙論望遠鏡（ACT）による最新の観測結果を踏まえ、スタロビンスキー・インフレーションに対する曲率補正の影響を調査する。 純粋なスタロビンスキー模型は依然として宇宙インフレーションの有力な候補ではあるが、高次の曲率項$R^3$、$R^{4}$、$R^{3/2}$がインフレーション予測にどのような影響を与えるかを検証する。 $f(R)$重力のスカラー-テンソル定式化を用いて、有効スカラーポテンシャルを導出し、結果として得られるスカラー傾き$n_s$、そのランニングインデックス$\alpha_s$、およびテンソル対スカラー比$r$を計算する。 これらの曲率補正によって予測値がACTデータとより一致するようにシフトし、標準的なスタロビンスキー模型とACT観測値間のわずかな食い違いを解消できる可能性があることを示す。 我々の研究結果は、高次曲率項を導入した修正スタロビンスキー模型が、インフレーション予測と精密宇宙論的測定を調和させるための現実的な道筋を提供することを示唆している。 同時に、原始テンソルモードを測定または制限することで、これらの補正を区別するのに役立つ可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The strong evidence for low-frequency gravitational waves from pulsar timing arrays (PTAs), published in 2023, has widened the scope for teaching about gravitational wave astronomy. This article provides a simple, unified overview of the detection of gravitational waves using light waves that encompasses the recent PTA detections, the by-now classic interferometric detections using LIGO and similar detectors, and the yet-to-be-accomplished detections using long-arm detectors like the spaceborne LISA. The presentation is at a level accessible for undergraduate students. The influence of gravitational waves on light is derived in a way that makes use only of basic gravitational wave properties and Einstein's equivalence principle. | 2023年に発表されたパルサータイミングアレイ（PTA）による低周波重力波の強力な証拠は、重力波天文学の教育範囲を広げました。 本稿では、光波を用いた重力波検出について、近年のPTAによる検出、LIGOなどの検出器を用いた今や古典的な干渉計による検出、そして宇宙搭載型LISAのような長腕検出器を用いた未だ実現されていない検出を網羅する、簡潔で統一的な概要を提供します。 プレゼンテーションは学部生でも理解できるレベルです。 重力波が光に与える影響は、重力波の基本的な特性とアインシュタインの等価性原理のみを用いて導き出されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Based on the studies of pseudo-entropy in de Sitter, there have been recent proposals for a timelike entanglement in AdS/CFT. In this work, we explore this proposal in the context of a holographic CFT undergoing a global quench. We study various cases in which the timelike intervals are anchored at various boundary times, sometimes straddling the infalling shell. Our results seem to be consistent with how the quenched CFT evolves towards thermalization. | ド・ジッターにおける擬エントロピーの研究に基づき、AdS/CFTにおける時間的エンタングルメントの提案が最近なされている。 本研究では、この提案を、グローバルクエンチを受けるホログラフィックCFTの文脈で考察する。 時間的間隔が様々な境界時間にアンカーされ、時には落下殻をまたぐ様々なケースを研究する。 我々の結果は、クエンチされたCFTが熱化に向かって発展する様子と整合しているように思われる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider a volume preserving curvature evolution of surfaces in an asymptotically Euclidean initial data set with positive ADM-energy. The speed is given by a nonlinear function of the mean curvature which generalizes the spacetime mean curvature recently considered by Cederbaum-Sakovich (Calc. Var. PDE, 2021). Following a classical approach by Huisken-Yau (Invent. Math., 1996), we show that the flow starting from suitably round initial surfaces exists for all times and converges to a constant (spacetime) curvature limit. This provides an alternative construction of the CSTMC foliation by Cederbaum-Sakovich and has applications in the definition of center of mass of an isolated system in General Relativity. | 正のADMエネルギーを持つ漸近ユークリッド初期データセットにおける、曲面の体積保存曲率発展を考察する。 速度は、最近Cederbaum-Sakovich (Calc. Var. PDE, 2021) によって考察された時空平均曲率を一般化した平均曲率の非線形関数によって与えられる。 Huisken-Yau (Invent. Math., 1996) による古典的なアプローチに従い、適切に円形の初期曲面から始まる流れがすべての時間において存在し、一定の（時空）曲率極限に収束することを示す。 これは、Cederbaum-SakovichによるCSTMC葉脈構造の代替構成を提供し、一般相対論における孤立系の質量中心の定義に応用される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We perform a thorough analysis into a Schwarzschild black hole embedded in a Dehnen-type dark matter halo with a quintessential field. We develop the composite spacetime metric and examine its geometric properties, including horizon structure and curvature invariants. Our findings reveal that increasing both the DM core density $\rho_{s}$ and quintessence parameter $c$ leads to an expansion of the event horizon and a reduction in the size of the cosmological horizon. We then investigate the dynamics of timelike and null geodesics, focusing on the determination of innermost stable circular orbits, photon sphere radii, and black hole shadow features. Thereafter, using the Gauss-Bonnet theorem, we calculate the weak deflection angles, demonstrating that lensing effects are enhanced with increasing halo density and radius. Scalar perturbations are examined using the sixth-order WKB method and Pad\'{e} approximants, highlighting suppressed quasinormal mode frequencies as DM density rises. Greybody factors and Hawking radiation sparsity are also explored, showing increased transmission coefficients for larger halos and deviations from standard blackbody behavior. These results underscore the significant influence of DM and quintessence on black hole observables, offering testable predictions for astrophysical probes such as Event Horizon Telescope imaging and gravitational wave spectroscopy. Scalar perturbations are analyzed using the 6th-order WKB method, demonstrating that quasinormal mode frequencies are suppressed as the DM density increases. We also explore greybody factors and the sparsity of Hawking radiation, showing increased transmission coefficients for larger halos and deviations from standard blackbody behavior. | 我々は、クインテッセンス場を持つデネン型暗黒物質ハローに埋め込まれたシュワルツシルトブラックホールを徹底的に解析する。 複合時空計量を開発し、地平線構造や曲率不変量などの幾何学的特性を検証する。 その結果、暗黒物質コア密度 $\rho_{s}$ とクインテッセンスパラメータ $c$ の両方が増加すると、事象の地平線が拡大し、宇宙の地平線の大きさが縮小することが明らかになった。 次に、最内側の安定円軌道、光子球半径、ブラックホールシャドウの特徴の決定に焦点を当て、時間的測地線とヌル測地線のダイナミクスを調査する。 その後、ガウス・ボネ定理を用いて弱偏向角を計算し、ハロー密度と半径の増加に伴ってレンズ効果が増強されることを実証する。 スカラー摂動は6次WKB法とPad\'{e}近似を用いて解析され、DM密度の増加に伴って準正規モード周波数が抑制されることが示唆された。 また、灰色体因子とホーキング放射のスパース性についても検討し、より大きなハローで透過係数が増加し、標準的な黒体挙動から逸脱することを示す。 これらの結果は、DMとクインテッセンスがブラックホール観測量に重要な影響を与えることを強調し、イベント・ホライズン・テレスコープによる画像撮影や重力波分光法などの天体物理学的探査に対する検証可能な予測を提供する。 スカラー摂動は6次WKB法を用いて解析され、DM密度の増加に伴って準正規モード周波数が抑制されることが示唆された。 また、灰色体因子とホーキング放射のスパース性についても検討し、より大きなハローで透過係数が増加し、標準的な黒体挙動から逸脱することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Measuring quasinormal modes (QNMs) during the ringdown phase of binary black hole coalescences provides key insights into merger dynamics and enables tests of the no-hair theorem. The QNM rational filter has recently been introduced as a technique to identify specific QNMs in ringdown signals without sampling over mode amplitudes and phases. In this work, we extend the QNM rational filter framework to quantify the statistical confidence of subdominant mode detections in real gravitational wave (GW) observations. We employ a frequentist approach to estimate false-alarm probabilities and propose a workflow for robust identification of specific QNMs. We first validate our methodology using synthetic signals generated from numerical relativity waveforms. We then reanalyze the first GW event, GW150914, finding a marginal detection of an overtone, but at time when the applicability of constant amplitude QNM fits is not fully understood. This extended methodology provides a systematic approach to improving the reliability of QNM detections, paving the way for more precise tests of strong-field gravity with current and future GW observations. | 連星ブラックホール合体のリングダウン期における準正規モード（QNM）の測定は、合体ダイナミクスに関する重要な知見をもたらし、ノーヘア定理の検証を可能にする。 QNM有理フィルタは、リングダウン信号中の特定のQNMを、モードの振幅と位相をサンプリングすることなく識別する手法として最近導入された。 本研究では、QNM有理フィルタフレームワークを拡張し、実際の重力波（GW）観測におけるサブドミナントモード検出の統計的信頼性を定量化する。 頻度論的アプローチを用いて誤報確率を推定し、特定のQNMをロバストに識別するためのワークフローを提案する。 まず、数値相対論波形から生成された合成信号を用いて、この手法を検証する。 次に、最初の重力波イベントであるGW150914を再解析し、倍音の限界検出を発見したが、定振幅QNMフィッティングの適用性は十分に理解されていない時期であった。 この拡張された方法論は、QNM検出の信頼性を向上させる体系的なアプローチを提供し、現在および将来の重力波観測による強磁場重力のより正確な検証への道を開きます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We probe the spectrum of primordial gravitational waves (GWs) produced during the eras of hyperkination, kination, and reheating in a non-minimally coupled, $\mathcal{L} \propto (1+ \xi \chi /M_{\text{Pl}})^t (R+\alpha R^2)$, modified gravity using the Palatini formulation. We consider a runaway potential, which gives an era of kinetic domination after the end of inflation. The coupling order $t$ is varied to examine a large class of theories up to $\chi^2 R^2$. For models with $t>0$, reheating is not achieved naturally; hence, we supplement such theories with a reheating mechanism based on the interaction of inflaton and radiation produced at the end of inflation due to cosmological expansion. We demonstrate that the energy density of the GWs is enhanced as a function of the coupling during kination for all considered theories, and a short-lived phase of hyperkination truncates the boost and avoids the over-production of GWs. Hyperkination, and thus the $R^2$ term, should be deemed necessary in all theories with a runaway potential as it prevents the GW enhancement during kination from destabilizing the Big Bang Nucleosynthesis. The spectrum remains flat for the period of hyperkination and reheating. We examine the available parameter space for which the theories remain valid and place bounds on the Hubble parameter ($H$) and radiation energy density ($\Omega_r^{\text{end}}$) at the end of inflation. We find that as we decrease the order of the coupling, the spectra shift towards a more observable regime of future GW experiments. The observation of the plateau during reheating will constrain the $H$ and $\Omega_r^{\text{end}}$ values, while the spectral shape of the boost obtained during kination will confirm the nature of the theory. The bounds from hyperkination lie in the kHz-GHz frequency range. | 我々は、パラティーニ定式化を用いて、非最小結合の$\mathcal{L} \propto (1+ \xi \chi /M_{\text{Pl}})^t (R+\alpha R^2)$修正重力場において、ハイパーキネーション、キネーション、再加熱の各時代に生成された原始重力波（GW）のスペクトルを調べる。 インフレーション終結後に運動論的支配の時代を与える暴走ポテンシャルを考慮する。 結合次数$t$を変化させ、$\chi^2 R^2$までの広範な理論群を検証する。 $t>0$のモデルでは、再加熱は自然に達成されない。 したがって、我々はそのような理論に、インフレーション終結時に宇宙膨張によって生成されるインフレーションと輻射の相互作用に基づく再加熱機構を補足する。 我々は、検討した全ての理論において、重力波のエネルギー密度はキネーション中の結合の関数として増大し、短期間のハイパーキネーション相はブーストを打ち切り、重力波の過剰生成を回避することを示す。 ハイパーキネーション、ひいては$R^2$項は、キネーション中の重力波の増大がビッグバン元素合成を不安定化させるのを防ぐため、暴走ポテンシャルを持つ全ての理論において必須とみなされるべきである。 スペクトルはハイパーキネーションと再加熱の期間中平坦のままである。 我々は、理論が妥当であり続ける利用可能なパラメータ空間を調べ、インフレーション終了時のハッブルパラメータ（$H$）と輻射エネルギー密度（$\Omega_r^{\text{end}}$）に上限を設定する。 結合次数を下げるにつれて、スペクトルは将来の重力波実験でより観測可能な領域へとシフトすることを発見した。 再加熱中のプラトーの観測は、$H$と$\Omega_r^{\text{end}}$の値を制限する一方、運動中に得られるブーストのスペクトル形状は理論の性質を確認する。 ハイパーキネーションからの境界は、kHz～GHzの周波数範囲にある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study Proca theory with non-minimal coupling to gravity through the Ricci tensor and Ricci scalar interactions. We show that in the homogeneous and isotropic Universe together with cosmological constant, the temporal component of the vector field acquires a background value. As a result, we show that the theory propagates an additional degree of freedom, with respect to the generalized Proca theories, whose kinetic term suggests the presence of several strong coupling regimes that depend on the value of the background solution, the combination and vanishing of coupling constants, together with a scale-dependent one. We show in addition, that the speed of propagation for this mode vanishes, indicating the presence of another type of strong coupling. To further investigate this, we extend our analysis to the Bianchi Type I Universe, with the most general solution for the vector field. We show that the extra degree of freedom remains in the theory. Among the modes, we further show that the mode with vanishing speed of propagation is still present, pointing to the strong coupling. In addition, we discover a mode with scale-dependent strong coupling (vanishing kinetic term), one mode that propagates only in one single direction and two unstable modes. | 我々は、リッチテンソルおよびリッチスカラー相互作用を介して重力と非最小結合するProca理論を研究する。 均質かつ等方的な宇宙において、宇宙定数が存在する場合、ベクトル場の時間成分が背景値を獲得することを示す。 その結果、一般化Proca理論の運動項が、背景解の値、結合定数の結合と消滅、そしてスケール依存の結合定数に依存する複数の強結合領域の存在を示唆するのに対し、この理論は追加の自由度を伝播することを示す。 さらに、このモードの伝播速度が消滅し、別のタイプの強結合が存在することを示す。 これをさらに調査するために、我々はベクトル場の最も一般的な解を持つBianchi I型宇宙に解析を拡張する。 この追加の自由度は理論に残ることを示す。 さらに、これらのモードの中には、伝播速度がゼロとなるモードが依然として存在し、これが強結合を示唆していることを示す。 さらに、スケール依存の強結合（運動項がゼロとなる）を持つモード、一方向にのみ伝播するモード、および不安定モードが2つ存在することを発見した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Driven by the need for numerical solutions to the Einstein field equations, we derive a first-order reduction of the second-order $ f(T) $-teleparallel gravity equations in the pure-tetrad formulation (no spin connection). We then restrict our attention to the teleparallel equivalent of general relativity (TEGR) and propose a 3+1 decomposition of these equations suitable for computational implementation. We demonstrate that in vacuum (matter-free spacetime) the obtained system of first-order equations is equivalent to the tetrad reformulation of general relativity by Estabrook, Robinson, Wahlquist, and Buchman and Bardeen, and therefore also admits a symmetric hyperbolic formulation. However, the question of hyperbolicity of the 3+1 TEGR equations for arbitrary spacetimes remains unaddressed so far. Furthermore, the structure of the 3+1 equations resembles a lot of similarities with the equations of relativistic electrodynamics and the recently proposed dGREM tetrad-reformulation of general relativity. | アインシュタイン場の方程式の数値解を求める必要性に駆り立てられ、我々は、純粋なテトラッド定式化（スピン接続なし）における2階 $ f(T) $-テレパラレル重力方程式の1階縮約を導出する。 次に、一般相対論のテレパラレル等価（TEGR）に着目し、これらの方程式の計算実装に適した3+1分解を提案する。 真空（物質自由時空）において、得られた1階方程式系は、Estabrook、Robinson、Wahlquist、Buchman、Bardeenによる一般相対論のテトラッド定式化と等価であり、したがって対称双曲型定式化も許容することを示す。 しかし、任意の時空に対する3+1 TEGR方程式の双曲性の問題は、これまで未解決のままである。 さらに、3+1方程式の構造は、相対論的電気力学の方程式や、最近提案された一般相対論のdGREM四元再定式化と多くの類似点を持っています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Low-latency pipelines analyzing gravitational waves from compact binary coalescence events rely on matched filter techniques. Limitations in template banks and waveform modeling, as well as nonstationary detector noise cause errors in signal parameter recovery, especially for events with high chirp masses. We present a quantile regression neural network model that provides dynamic bounds on key parameters such as chirp mass, mass ratio, and total mass. We test the model on various synthetic datasets and real events from LIGO-Virgo-KAGRA gravitational-wave transient catalogs. We find that the model accuracy is consistently over 90% across all the datasets. We explore the possibility of employing the neural network bounds as priors in online parameter estimation. We find that they reduce by 9% the number of likelihood evaluations. This approach may shorten parameter estimation run times without affecting sky localizations. | コンパクトバイナリ合体イベントからの重力波を解析する低遅延パイプラインは、整合フィルタ技術に依存しています。 テンプレートバンクと波形モデリングの制限、および非定常検出器ノイズは、特にチャープ質量が大きいイベントにおいて、信号パラメータの復元に誤差を引き起こします。 本研究では、チャープ質量、質量比、総質量などの主要パラメータの動的な境界を提供する分位点回帰ニューラルネットワークモデルを提示します。 このモデルを、LIGO-Virgo-KAGRA重力波トランジェントカタログの様々な合成データセットと実際のイベントでテストしました。 その結果、モデルの精度はすべてのデータセットで一貫して90%を超えることがわかりました。 本研究では、ニューラルネットワークの境界をオンラインパラメータ推定の事前分布として用いる可能性を検討しました。 その結果、尤度評価の回数が9%削減されることが分かりました。 このアプローチは、天空の定位に影響を与えることなく、パラメータ推定の実行時間を短縮する可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The study of modified gravity models has garnered significant attention because of their potential to provide alternative explanations for cosmological phenomena, such as the accelerated expansion of the universe and the nature of dark energy. One such model, the Einstein-Gauss-Bonnet-Myrzakulov $R + F(T, G)$ gravity (EGBMG), which incorporates the curvature $R$, torsion $T$, and the Gauss-Bonnet term $G$, offers a promising framework to explore the dynamics of the universe and its evolution. This paper delves into the theoretical and observational implications of the EGBMG model, focusing on its ability to address long-standing challenges in cosmology, including the evolution of dark energy and the transition from early-time inflationary behavior to late-time acceleration. We review recent advancements in the model, including its compatibility with observational data and its ability to provide new insights into cosmic acceleration. Through a combination of theoretical models, dynamical systems analysis, and cosmological diagnostics, we demonstrate the robustness of the EGBMG framework in explaining the large-scale structure of the universe and its accelerated expansion. This paper serves as a step toward further exploring the potential of this model to understand the fundamental forces driving Weitzenb$\"{o}$ck spacetime. | 修正重力モデルの研究は、宇宙の加速膨張やダークエネルギーの性質といった宇宙論的現象に対する代替的な説明を提供する可能性を秘めているため、大きな注目を集めています。 そのようなモデルの一つであるアインシュタイン-ガウス-ボネ-ミルザクロフ $R + F(T, G)$ 重力モデル（EGBMG）は、曲率 $R$、ねじれ $T$、ガウス-ボネ項 $G$ を組み込んでおり、宇宙のダイナミクスとその進化を探求するための有望な枠組みを提供しています。 本論文では、EGBMGモデルの理論的および観測的意味合いを深く掘り下げ、ダークエネルギーの進化や初期インフレーション挙動から後期加速への移行など、宇宙論における長年の課題に対処する能力に焦点を当てています。 観測データとの整合性や宇宙の加速に関する新たな知見を提供する能力など、このモデルの最近の進歩をレビューします。 理論モデル、力学系解析、そして宇宙論的診断を組み合わせることで、EGBMG枠組みが宇宙の大規模構造と加速膨張を説明する上で堅牢であることを実証する。 本論文は、ワイツェンバック時空を駆動する基本的な力を理解する上で、このモデルの可能性をさらに探求するための一歩となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We revisit the modelling of black hole ringdown beyond General Relativity (GR), emphasizing the limitations of approaches that rely solely on shifted quasinormal mode (QNM) frequencies. Starting from modified Teukolsky equations in such scenarios, we classify the distinct types of deviations that can arise -- those shifting QNM frequencies, and those introducing additional frequencies associated with extra fields. We then construct the most general ansatz for metric perturbations in this context and discuss its implications for QNM modelling and theory-agnostic tests of GR using gravitational wave data. | 一般相対論（GR）を超えたブラックホールのリングダウンのモデリングを再検討し、シフトした準正規モード（QNM）周波数のみに依存するアプローチの限界を強調する。 このようなシナリオにおける修正されたトイコルスキー方程式から出発し、発生する可能性のある異なるタイプの偏差、すなわちQNM周波数をシフトさせるものと、余分な場と関連する追加の周波数を導入するものを分類する。 次に、この文脈における計量摂動の最も一般的な仮説を構築し、それがQNMモデリングと重力波データを用いた一般相対論の理論に依存しない検証に及ぼす影響について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a new two-fluid conduction scheme to simulate the evolution of an isolated, self-gravitating, equilibrium cluster of stars and collisionless dark matter on secular (gravothermal) timescales. We integrate the equations in Lagrangian coordinates via a second-order, semi-implicit algorithm, which is unconditionally stable when the mass of the lighter species is much less than that of the heavier species. The method can be straightforwardly generalized to handle a multi-species system with a population of stars or components beyond collisionless dark matter and stars. We apply the method to simulate the dynamical evolution of stellar-dark matter systems, exploring the consequences of mass segregation and gravothermal core collapse, and assessing those effects for observed globular clusters and dwarf galaxies in the Local Volume. | 我々は、孤立した自己重力平衡状態の星団と無衝突暗黒物質の永年（重力熱）時間スケールでの進化をシミュレートするための、新しい2流体伝導スキームを提示する。 我々は、軽い種の質量が重い種の質量よりもはるかに小さい場合に無条件に安定となる2次の半暗黙的アルゴリズムを用いて、ラグランジュ座標系における方程式を積分する。 この手法は、無衝突暗黒物質と星以外の星または構成要素の集団を含む多種系を扱うために、簡単に一般化できる。 我々はこの手法を用いて、恒星-暗黒物質系の動的進化をシミュレートし、質量分離と重力熱核崩壊の影響を探り、局所体積内で観測されている球状星団と矮小銀河に対するそれらの影響を評価する。 |