本ウェブサイトはあくまで非公式です．
研究に用いる場合には，必ず原論文を読んでください．このウェブサイトはあくまで情報収集をサポートするためのものであり，正確性を保証するものではありません．
掲載されている論文の著作権は各論文の著者にあります．
本ウェブサイトで利用しているメタデータ（タイトルやアブストラクト等）はCC0 1.0の下で利用が許可されています．
本ウェブサイトの利用によって生じたあらゆる損害について管理人は責任を負いません．
Thank you to arXiv for use of its open access interoperability. This service was not reviewed or approved by, nor does it necessarily express or reflect the policies or opinions of, arXiv.
本ウェブページの作成にはarXiv APIを使用しています.arXivのオープンアクセスな相互運用性を利用できることについて,arXivに心より感謝申し上げます.このウェブサイトはarXivによってレビューまたは承認されたものではなく，必ずしもarXivの方針または意見を表明または反映するものではありません．
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We use the data of several promising gravitational wave observations to obtain increasingly stringent bounds on near-horizon deviations of their sources from the Kerr geometry. A range of horizonless compact objects proposed as alternatives to black holes of general relativity would possess a modified gravitational wave emission after the merger. Modelling these objects by introducing reflection of gravitational waves near the horizon, we can measure deviations from Kerr in terms of a single additional parameter, the location of the reflection. We quote bounds on deviations for 5 events in addition to previous results obtained for GW150914. Additionally, we improve upon previous results by hierarchically combining information from all analysed events, yielding a bound on deviations of less than $1.3 \times 10^{-26}$ meters above the horizon. | 我々は、いくつかの有望な重力波観測データを用いて、それらの発生源の地平線近傍におけるカー幾何からの偏差について、ますます厳密な上限値を得た。 一般相対論のブラックホールの代替として提案されている、地平線のない一連のコンパクト天体は、合体後に重力波放射の形態が変化すると考えられる。 これらの天体を地平線近傍での重力波の反射を導入してモデル化することで、反射の位置という単一の追加パラメータを用いてカー幾何からの偏差を測定することができる。 我々は、GW150914について得られたこれまでの結果に加えて、5つのイベントの偏差の上限値を引用する。 さらに、解析したすべてのイベントからの情報を階層的に組み合わせることで、これまでの結果を改善し、地平線上における偏差が$1.3 \times 10^{-26}$メートル未満であるという上限値を得た。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate light propagation in self-gravitating systems composed of an axially symmetric, stationary, rotating dust fluid. These configurations are intrinsically relativistic, sustained entirely by their rotation, since no compact or finite dust distribution can exist under the same symmetry conditions in Newtonian gravity. In such systems, rotational effects arise from off-diagonal components of the spacetime metric, which are not negligible compared to their Newtonian counterparts. We analyze how these components affect the deflection angle of light, showing that they can be interpreted as contributing an additional effective mass. Moreover, their presence can, in principle, be detected through the characteristic asymmetry they induce in the images of background sources. | 我々は、軸対称で静止し、回転するダスト流体からなる自己重力系における光伝播を調べる。 これらの構成は本質的に相対論的であり、ニュートン重力における同じ対称条件下ではコンパクトまたは有限なダスト分布は存在できないため、回転によって完全に維持される。 このような系では、回転効果は時空計量の非対角成分から生じ、これはニュートン力学的対応成分と比較して無視できない。 我々は、これらの成分が光の偏向角にどのように影響するかを解析し、それらが追加の有効質量に寄与していると解釈できることを示す。 さらに、これらの成分の存在は、背景源の画像に誘発される特徴的な非対称性を通して原理的に検出できる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The path integral of 4D Einstein-Hilbert gravity for the de Sitter-like Universe with fluctuations is investigated, and the transition amplitude from one boundary configuration to another is computed. The gravitational system is described by lapse, scale factor and metric-fluctuation field. Variational consistency demands augmenting the bulk theory with suitable boundary action. A given boundary choice on scale factor is seen to be achievable via an infinite family of covariant boundary actions, each restricting the boundary choices for the fluctuation field. General covariance intimately ties the two boundary choices, which no longer can be chosen independently. For vanishing metric fluctuations at the boundaries, the gauge-fixed gravitational path integral disintegrates into path integral over scale factor and metric-fluctuation field, connected via only lapse integration. While the former is exactly doable, the latter is computed up to one loop, leading to one-loop corrected lapse action. Ultraviolet (UV) divergences are systematically extracted and removed by the addition of suitable counterterms, leading to finite effective action for the lapse. The lapse effective action is then utilized for computing finite transition amplitude. Contributions from virtual gravitons are seen to be secularly growing with Universe size, leading to an infrared divergent transition amplitude. The presence of nonvanishing metric fluctuation at the boundaries implies that the ``no-boundary'' saddles of the theory without metric fluctuations are no longer the saddles of the one-loop corrected action. The corrected saddles have the Universe starting from a nonzero size. | 揺らぎのあるド・ジッター的宇宙に対する4次元アインシュタイン-ヒルベルト重力の経路積分を調べ、ある境界構成から別の境界構成への遷移振幅を計算する。 重力系は、ラプス、スケール因子、および計量揺らぎ場によって記述される。 変分無矛盾性は、適切な境界作用によってバルク理論を拡張することを要求する。 スケール因子に関する与えられた境界選択は、それぞれが揺らぎ場の境界選択を制限する無限の共変境界作用族によって達成可能であることがわかる。 一般共変性は、2つの境界選択を密接に結び付けており、もはや独立に選択することはできない。 境界において計量揺らぎがゼロの場合、ゲージ固定重力経路積分は、ラプス積分のみによって接続されたスケール因子と計量揺らぎ場に関する経路積分に分解される。 前者は正確に実行可能であるが、後者は1ループまで計算され、1ループ補正された減衰作用となる。 紫外線（UV）発散は系統的に抽出され、適切なカウンタータームを追加することで除去され、減衰に対する有限有効作用となる。 減衰有効作用は、有限遷移振幅の計算に利用される。 仮想重力子からの寄与は宇宙の大きさとともに永年的に増加することが見られ、赤外線発散遷移振幅につながる。 境界においてゼロでない計量変動が存在することは、計量変動のない理論の「境界なし」鞍部が、1ループ補正作用の鞍部ではなくなることを意味する。 補正された鞍部では、宇宙は非ゼロの大きさから始まる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| A theory of quantum gravity consists of a gravitational framework which, unlike general relativity, takes into account the quantum character of matter. In spite of impressive advances, no fully satisfactory, self-consistent and empirically viable theory with those characteristics has ever been constructed. A successful semiclassical gravity model, in which the classical Einstein tensor couples to the expectation value of the energy-momentum tensor of quantum matter fields, would, at the very least, constitute a useful stepping stone towards quantum gravity. However, not only no empirically viable semiclassical theory has ever been proposed, but the self-consistency of semiclassical gravity itself has been called into question repeatedly over the years. Here, we put forward a fully self-consistent, empirically viable semiclassical gravity framework, in which the expectation value of the energy-momentum tensor of a quantum field, evolving via a relativistic objective collapse dynamics, couples to a fully classical Einstein tensor. We present the general framework, a concrete example, and briefly explore possible empirical consequences of our model. | 量子重力理論は、一般相対論とは異なり、物質の量子的性質を考慮に入れた重力理論の枠組みから成ります。 目覚ましい進歩があったにもかかわらず、これらの特徴を備えた、完全に満足のいく、自己無撞着で、経験的に実行可能な理論は未だ構築されていません。 古典的なアインシュタインテンソルが量子物質場のエネルギー運動量テンソルの期待値と結合する、成功した半古典的重力モデルは、少なくとも量子重力への有用な足がかりとなるでしょう。 しかしながら、経験的に実行可能な半古典的理論が提案されたことがないだけでなく、半古典的重力自体の自己無撞着性も長年にわたり繰り返し疑問視されてきました。 本稿では、完全に自己無撞着で経験的に成立する半古典的重力枠組みを提唱する。 この枠組みでは、相対論的客観崩壊ダイナミクスを経て発展する量子場のエネルギー運動量テンソルの期待値が、完全に古典的なアインシュタインテンソルと結合する。 本稿では、この一般的な枠組みと具体的な例を示し、本モデルの考えられる経験的帰結を簡単に考察する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Detecting orbital eccentricity in a stellar-mass black-hole merger would point to a non-isolated formation channel. Eccentric binaries can form in dense stellar environments such as globular clusters or active galactic nuclei, or from triple stellar systems in the Galactic field. However, confidently measuring eccentricity is challenging -- short signals from high-mass eccentric mergers can mimic spin-induced precession, making the two effects hard to disentangle. This degeneracy weakens considerably for longer-duration signals. Here, GW200208_222617 provides a rare opportunity. Originating from a relatively low-mass binary with source-frame chirp mass $\sim20$ M$_\odot$, its gravitational-wave signal spanned $\sim14$ orbital cycles in band, with no indication of data quality issues. Previous analyses for quasi-circular binaries found no evidence for spin precession and, multiple subsequent studies found the data to favour an eccentric merger despite notable technical differences. All in all, we believe GW200208_222617 is the black-hole merger event from GWTC-3 with the least ambiguous detection of eccentricity. We present a critical discussion of properties and astrophysical interpretation of GW200208_222617 as an eccentric black-hole merger using models of field triples, globular clusters, and active galactic nuclei. We find that if GW200208_222617 was indeed eccentric, its origin is consistent with a field triple or globular cluster. Formation in the inner regions of an active galactic nucleus is disfavoured. The outer regions of such a disk remain a viable origin for GW200208_222617; we demonstrate how future detections of eccentric mergers formed in such environments could be powerful tools for constraining the disk geometry. | 恒星質量ブラックホール合体における軌道離心率の検出は、非孤立的な形成経路を示唆するものである。 離心率を持つ連星は、球状星団や活動銀河核などの高密度恒星環境、あるいは銀河系内の三連星系から形成される可能性がある。 しかし、離心率を確実に測定することは困難である。 高質量の離心率を持つ連星合体からの短い信号は、スピン誘起歳差運動を模倣することがあり、2つの効果を分離することが困難である。 この縮退は、持続時間の長い信号では大幅に弱まる。 ここで、GW200208_222617は稀な機会を提供する。 この連星は比較的低質量で、ソースフレームチャープ質量が$\sim20$ M$_\odot$である。 その重力波信号は、バンド内で$\sim14$軌道周期に及び、データ品質の問題は見られなかった。 これまでの準円形連星の解析では、スピン歳差運動の証拠は見つからず、その後の複数の研究では、顕著な技術的差異にもかかわらず、データは離心率の高い合体を支持するものであることが示されました。 全体として、GW200208_222617は、GWTC-3におけるブラックホール合体イベントの中で、離心率の検出が最も明確であったと考えられます。 本研究では、フィールドトリプル、球状星団、活動銀河核のモデルを用いて、離心率の高いブラックホール合体としてのGW200208_222617の特性と天体物理学的解釈について批判的に議論します。 その結果、GW200208_222617が実際に離心率の高いものであった場合、その起源はフィールドトリプルまたは球状星団と整合することが分かりました。 活動銀河核の内部領域での形成は好ましくありません。 このようなディスクの外側の領域は、GW200208_222617の起源として依然として有力であり、このような環境で形成された偏心合体の将来的な検出が、ディスクの形状を制限するための強力なツールとなり得ることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Atom interferometers offer exceptional sensitivity to ultra-light dark matter (ULDM) by precisely measuring effects on atomic systems. Previous studies have demonstrated their capability to detect scalar and vector ULDM candidates, yet their potential for probing spin-2 ULDM remains unexplored. In this work, we address this gap by investigating the sensitivity of atom interferometers to spin-2 ULDM across several frameworks for massive gravity, including the Lorentz-invariant Fierz-Pauli case and two distinct Lorentz-violating scenarios. We show that coherent oscillations of the spin-2 ULDM field induce measurable phase shifts in atom interferometers through three coupling mechanisms: scalar interactions that modify atomic energy levels, and vector and tensor effects that alter the propagation of both atoms and light. We demonstrate that these multifaceted interactions enable atom interferometers to probe a range of ULDM properties and mass scales that are inaccessible to laser interferometric gravitational wave detectors. Our results establish the potential of atom interferometers to open a new experimental frontier for spin-2 dark matter detection. | 原子干渉計は、原子系への影響を精密に測定することにより、超軽量暗黒物質（ULDM）に対する優れた感度を提供します。 これまでの研究では、スカラーおよびベクトルULDM候補の検出能力が実証されていますが、スピン2 ULDMの探査における可能性は未開拓のままです。 本研究では、ローレンツ不変なFierz-Pauliケースと2つの異なるローレンツ非保存シナリオを含む、大質量重力の複数の枠組みにおいて、スピン2 ULDMに対する原子干渉計の感度を調査することにより、このギャップを埋めます。 スピン2 ULDM場のコヒーレント振動が、原子のエネルギー準位を変化させるスカラー相互作用と、原子と光の両方の伝播を変化させるベクトル効果およびテンソル効果という3つの結合メカニズムを通じて、原子干渉計において測定可能な位相シフトを引き起こすことを示します。 我々は、これらの多面的な相互作用により、原子干渉計が、レーザー干渉計型重力波検出器では測定できない様々なULDM特性と質量スケールを測定できることを実証した。 我々の研究成果は、原子干渉計がスピン2暗黒物質検出の新たな実験領域を切り開く可能性を確立するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate whether the extra scalar degree of freedom that arises in the second connection class of scalar-tensor non-metricity gravity can accurately replicate and potentially enrich the cosmic expansion history. Focusing on a spatially flat FLRW background, we introduce Hubble-normalized variables and recast the field equations into an autonomous dynamical system. Four representative scenarios are analyzed comprehensively. Phase-space research reveals a rich hierarchy of critical points: matter-dominated, stiff-fluid, and de Sitter solutions, together with asymptotic trajectories leading to Big-Crunch/Rip singularities and transient, unstable matter epochs. With suitable parameter choices, the standard $\Lambda$CDM sequence is reinstated; however, novel late-time and high-curvature regimes arise exclusively from the non-metricity sector. A systematic comparison of metric scalar-tensor and teleparallel scalar-torsion theories reveals unique stability characteristics and potential observational discriminants. Our findings indicate that the additional time-dependent function inherent to scalar-tensor non-metricity gravity can effectively explain the Universe's evolution while providing new phenomenology that can be tested by upcoming surveys. | 我々は、スカラー-テンソル非計量性重力の第二接続類で生じる余分なスカラー自由度が、宇宙膨張史を正確に再現し、潜在的に豊かにすることができるかどうかを調査する。 空間的に平坦なFLRW背景に焦点を当て、ハッブル正規化変数を導入し、場の方程式を自律力学系に書き直す。 4つの代表的なシナリオを包括的に分析する。 位相空間研究により、物質優位解、剛性流体解、ド・ジッター解といった臨界点の豊かな階層構造、そしてビッグクランチ/リップ特異点や過渡的不安定物質期に至る漸近軌跡が明らかになる。 適切なパラメータ選択により、標準的な$\Lambda$CDM系列が回復される。 しかし、新しい後期および高曲率領域は、非計量性セクターからのみ生じる。 計量的スカラーテンソル理論とテレパラレルスカラートーション理論の体系的な比較により、特異な安定性特性と潜在的な観測的判別式が明らかになった。 我々の研究結果は、スカラーテンソル非計量性重力に固有の時間依存関数が、宇宙の進化を効果的に説明できると同時に、今後のサーベイによって検証可能な新たな現象論を提供できることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We show how certain types of magnetic asymptotically Anti-de Sitter Euclidean wormholes can catalyze the onset of inflation. These wormholes can be embedded as saddle point solutions of General Relativity coupled to the Standard Model, the inflaton being identified with the Higgs particle. Our scenario is based on the assumption that the quantum effective potential for the Higgs turns negative at a certain high energy window, in line with current measured values for the Higgs and Top quark masses. Within our proposal, we can estimate various parameters and physical quantities of interest, in consistency with current observational bounds. | 我々は、ある種の磁気漸近反ド・ジッターユークリッドワームホールが、インフレーションの開始をどのように触媒するかを示す。 これらのワームホールは、標準模型と結合した一般相対論の鞍点解として埋め込まれ、インフレーションはヒッグス粒子と同一視される。 我々のシナリオは、ヒッグス粒子の量子有効ポテンシャルが、ヒッグス粒子とトップクォークの質量の現在の測定値と一致する、ある高エネルギーの窓で負に転じるという仮定に基づいている。 我々の提案では、現在の観測限界と整合的に、様々なパラメータと関心対象の物理量を推定することができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| It is expected that when the string coupling is taken to be sufficiently small, a black hole turns into a bound state of self-gravitating fundamental strings. This state would be described by winding strings wrapping around the Euclidean time circle, known as the Horowitz-Polchinski solution. In this paper, we study such a self-gravitating string configuration in two-dimensional dilaton gravity theories. We first derive an analytic expression of the solution describing a winding string in two-dimensions and investigate in detail the geometry of this solution. Our winding string solution in two dimensions describes the geometry near the surface of the bound state of self-gravitating strings in the large-dimension limit, much like a two-dimensional black hole describes the near horizon geometry of the Schwarzschild black hole in the large-dimension limit. To study quantum effects around self-gravitating strings, we obtain an analytic solution of winding strings in the RST model. In a similar fashion to the Hartle-Hawking vacuum around a black hole, our string solution in the RST model contains the background radiation, whose temperature is the same as that of the winding strings. | 弦の結合が十分に小さいとすると、ブラックホールは自己重力基本弦の束縛状態になることが予想される。 この状態は、ユークリッド時間円を巻き付ける弦の曲がりくねった状態として記述され、ホロウィッツ・ポルチンスキー解として知られる。 本論文では、このような自己重力弦の構成を2次元ディラトン重力理論において研究する。 まず、2次元における曲がりくねった弦を記述する解の解析的表現を導出し、この解の幾何学を詳細に調べる。 我々の2次元における曲がりくねった弦の解は、大次元極限における自己重力弦の束縛状態の表面近傍の幾何学を記述する。 これは、2次元ブラックホールが大次元極限におけるシュワルツシルトブラックホールの近傍地平線幾何学を記述するのとよく似ている。 自己重力弦の周りの量子効果を研究するために、RST模型における曲がりくねった弦の解析的解を得る。 ブラックホールの周囲のハートル・ホーキング真空と同様に、RSTモデルの弦理論解には、巻き弦と同じ温度の背景放射が含まれています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Applying the holographic 2-flavor Einstein--Maxwell-dilaton model, the parameters of which are fixed by lattice QCD, we extract the equations of state for hot quark--gluon plasma around the critical point at T=182 MeV, and have corresponding quark star cores constructed. By further adding hadron shells, the mass range of the whole stars spans from 2 to 17 solar masses, with the maximum compactness around 0.22. This result allows them to be black hole mimickers and candidates for gap events. The I--Love--Q--C relations are also analyzed, which show consistency with the neutron star cases when the discontinuity at the quark--hadron interface is not large. Furthermore, we illustrate the full parameter maps of the energy density and pressure as functions of the temperature and chemical potential and discuss the constant thermal conductivity case supposing a heat source inside. | 格子QCDによってパラメータが固定されたホログラフィック2フレーバー・アインシュタイン-マクスウェル-ディラトン模型を適用し、T = 182 MeVの臨界点付近の高温クォーク-グルーオン・プラズマの状態方程式を抽出し、対応するクォーク星核を構築した。 さらにハドロン殻を加えることで、星全体の質量範囲は2太陽質量から17太陽質量に及び、最大コンパクトネスは約0.22となる。 この結果から、これらの星はブラックホールの模倣体であり、ギャップ事象の候補となる可能性がある。 I-ラブ-Q-C関係式も解析され、クォーク-ハドロン界面の不連続性が大きくない場合、中性子星の場合と整合することがわかる。 さらに、エネルギー密度と圧力の完全なパラメータマップを温度と化学ポテンシャルの関数として示し、内部に熱源があると仮定して熱伝導率が一定の場合について議論します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this paper, we study the effect of the presence of plasma and different accretion models on the shadow and optical appearance of static spherically symmetric black holes containing the Kalb-Ramond field. We derive the motion equations for photons around the Kalb-Ramond black hole and constrain the Lorentz symmetry breaking parameters $\lambda$ and $\gamma$ using observational data released by the Event Horizon Telescope collaboration. The results indicate that, under the static spherical accretion model, as $\lambda$ or $\gamma$ increase, the peak value of the observed intensity for Kalb-Ramond black holes is enhanced and consistently exceeds that of the corresponding Schwarzschild black holes. In the presence of plasma, we find that as the plasma frequency increases, the photon sphere radius increases, whereas the black hole shadow radius decreases. In addition, compared to inhomogeneous plasma, the effect of homogeneous plasma on these features is more significant. Specifically, when the plasma is homogeneous, an increase in plasma frequency further enhances the observed intensity peaks. This suggests that the shadow of the Kalb-Ramond black hole is brighter due to the presence of plasma. Additionally, for the same Kalb-Ramond black hole model parameters and plasma frequency, the shadow of the Kalb-Ramond black hole in inhomogeneous plasma is larger than in the case of homogeneous plasma. Under the thin disk accretion model, an increase in the Lorentz symmetry breaking parameters decreases the observed intensity peak and increases the thickness of the photon ring and the lensed ring. The presence of plasma significantly alters the optical appearance of Kalb-Ramond black hole, providing a possible way to distinguish Kalb-Ramond black hole from Schwarzschild black hole. | 本論文では、カルブ・ラモンド場を含む静的球対称ブラックホールの影と光学的外観に対するプラズマの存在と様々な降着モデルの影響を研究する。 カルブ・ラモンドブラックホール周囲の光子の運動方程式を導出し、イベント・ホライズン・テレスコープ・コラボレーションによって公開された観測データを用いて、ローレンツ対称性の破れのパラメータ$\lambda$と$\gamma$を制限する。 結果は、静的球状降着モデルの下では、$\lambda$または$\gamma$が増加するにつれて、カルブ・ラモンドブラックホールの観測強度のピーク値が増大し、対応するシュワルツシルトブラックホールのピーク値を一貫して上回ることを示している。 プラズマが存在する場合、プラズマ周波数が増加するにつれて光子球半径は増加するが、ブラックホールの影の半径は減少することがわかる。 さらに、不均一プラズマと比較して、均一プラズマがこれらの特徴に与える影響はより顕著である。 具体的には、プラズマが均質な場合、プラズマ周波数の増加は観測される強度ピークをさらに増強します。 これは、カルブ・ラモンド・ブラックホールの影がプラズマの存在によってより明るくなることを示唆しています。 さらに、同じカルブ・ラモンド・ブラックホールモデルのパラメータとプラズマ周波数の場合、不均質プラズマ中のカルブ・ラモンド・ブラックホールの影は均質プラズマの場合よりも大きくなります。 薄い円盤降着モデルでは、ローレンツ対称性の破れのパラメータが増加すると、観測される強度ピークは減少し、光子リングとレンズリングの厚さが増加します。 プラズマの存在はカルブ・ラモンド・ブラックホールの光学的な外観を大きく変化させ、カルブ・ラモンド・ブラックホールとシュワルツシルト・ブラックホールを区別する方法となる可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| This study probes spacetime solutions within Einstein-Bumblebee gravity, a modified gravitational framework incorporating spontaneous Lorentz symmetry violation through a vector field mechanism. By introducing a cosmological constant into this model, the research scrutinizes thermodynamic properties of black holes in both anti-de Sitter (AdS) and de Sitter (dS) geometries. The investigation demonstrates how Lorentz-violating parameters alter foundational thermodynamic principles, including revisions to the first law of black hole mechanics and shifts in critical phenomena during phase transitions. Notably, the bumblebee coupling parameter emerges as a critical factor governing horizon structure and thermal emission characteristics, with pronounced deviations from general relativity (GR) predictions observed as this parameter increases. The analysis extends to observational signatures by calculating shadow profiles of these modified black holes. Shadow morphology exhibits dual dependence on the cosmological constant and the bumblebee parameter, presenting measurable discrepancies from classical relativity that could be constrained through Event Horizon Telescope (EHT) observational data. Furthermore, using geometric formalisms, the study quantifies light deflection phenomena in weak and strong gravitational regimes. Results reveal that both the cosmological constant and Lorentz-violating parameter induce detectable modifications to lensing angles compared to Schwarzschild or Kerr benchmarks. These deviations, while subtle, underscore the necessity for next-generation astronomical instruments capable of resolving fine-scale spacetime curvature effects. | 本研究では、ベクトル場メカニズムによる自発的ローレンツ対称性の破れを組み込んだ修正重力枠組みであるアインシュタイン-バンブルビー重力における時空解を検証する。 このモデルに宇宙定数を導入することで、反ド・ジッター（AdS）およびド・ジッター（dS）構造の両方におけるブラックホールの熱力学的特性を精査する。 本研究では、ローレンツ対称性を破るパラメータが、ブラックホール力学の第一法則の修正や相転移中の臨界現象の変化など、基礎的な熱力学原理をどのように変化させるかを明らかにする。 特に、バンブルビー結合パラメータは、地平構造と熱放射特性を支配する重要な因子として浮上し、このパラメータが増加するにつれて、一般相対論（GR）の予測からの顕著な偏差が観測される。 本解析は、これらの修正ブラックホールのシャドウプロファイルを計算することにより、観測的シグネチャーにまで拡張される。 影の形態は宇宙定数とマルハナバチパラメータの両方に依存しており、古典相対論との測定可能な乖離を示していますが、イベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）の観測データによって制約を受ける可能性があります。 さらに、本研究では幾何学的形式を用いて、弱重力領域と強重力領域における光の偏向現象を定量化しました。 結果は、宇宙定数とローレンツ非保存パラメータの両方が、シュワルツシルトやカーのベンチマークと比較して、レンズ角に検出可能な変化を引き起こすことを明らかにしました。 これらの偏差は微妙ではありますが、微細スケールの時空曲率効果を解明できる次世代天文機器の必要性を浮き彫りにしています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We establish a quantum dynamics framework for curved submanifolds embedded in higher-dimensional spaces. Through rigorous dimensional reduction, we derive the first complete Schr\"{o}dinger and Klein-Gordon equations incorporating non-perturbative geometric interactions-resolving ambiguities in constrained quantization. Crucially, extrinsic curvature of the ambient manifold governs emergent low-dimensional quantum phenomena. Remarkably, this mechanism generates scalar field masses matching Kaluza-Klein spectra while eliminating periodic compactification requirements. Geometric induction concurrently produces Higgs mechanism potentials. Particle masses emerge solely from submanifold embedding geometry, with matter-field couplings encoded in curvature invariants. This enables experimental access to higher-dimensional physics at all energy scales through geometric induction. | 高次元空間に埋め込まれた曲面部分多様体に対する量子力学の枠組みを確立する。 厳密な次元縮減により、非摂動的な幾何学的相互作用を組み込んだ初めての完全なシュレーディンガー方程式とクライン＝ゴルドン方程式を導出し、制約付き量子化における曖昧さを解決する。 重要なのは、周囲の多様体の外在曲率が、低次元の量子現象の出現を支配することである。 驚くべきことに、このメカニズムは、周期的コンパクト化の要件を排除しながら、カルツァ＝クラインスペクトルに一致するスカラー場の質量を生成する。 同時に、幾何学的帰納法はヒッグス機構ポテンシャルを生成する。 粒子質量は、物質-場結合が曲率不変量にエンコードされた、部分多様体の埋め込み幾何学からのみ生じる。 これにより、幾何学的帰納法を通じて、あらゆるエネルギースケールにおける高次元物理学への実験的アクセスが可能になる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present a method for solving loop integrals in dimensional regularization that is particularly useful in the context of inflation. We apply this method to the calculation of the tensor power spectrum induced by scalar fluctuations in slow-roll inflation. | 次元正則化におけるループ積分の解法を提示する。 これはインフレーションの文脈で特に有用である。 この手法を、スローロールインフレーションにおけるスカラー変動によって誘起されるテンソルパワースペクトルの計算に適用する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this paper, we investigate the gravitational lensing properties of magnetically charged black holes within the framework of nonlinear electrodynamics. We derive the deflection angle and examine the influence of the nonlinear electrodynamics parameter $\xi$ on light bending. We initially employ a geometric approach based on the Gauss-Bonnet theorem to analyze the gravitational deflection of null and timelike particles. This method encapsulates the global characteristics of the lensing effect in an elegant manner. In the subsequent part of the work, we explore the impact of nonlinear electromagnetic corrections on the black hole shadow. Using numerical techniques, we study the behavior of the photon sphere and demonstrate that a reduction in the photon sphere radius leads to a correspondingly smaller shadow. We compare these results with those for the Schwarzschild and Reissner-Nordstr\"om black holes, highlighting the distinctive features introduced by nonlinear electrodynamics. Furthermore, we examine the strong deflection limit for light trajectories near these black holes, focusing on the roles of both the magnetic charge $Q$ and the nonlinear parameter $\xi$. Our analysis reveals that the combined effects of $Q$ and $\xi$ enhance the strong deflection angle, resulting in a more pronounced lensing effect than that predicted by the classical Reissner-Nordstr\"om solution. These findings suggest that the nonlinear interactions may provide a potential observational signature for identifying NED black holes. | 本論文では、非線形電気力学の枠組みを用いて、磁気的に帯電したブラックホールの重力レンズ効果の特性を調査する。 偏向角を導出し、非線形電気力学パラメータ$\xi$が光の屈曲に与える影響を調べる。 まず、ガウス・ボネ定理に基づく幾何学的アプローチを用いて、ヌル粒子および時間的粒子の重力偏向を解析する。 この手法は、レンズ効果の全体的特性を簡潔にまとめている。 本研究の後半では、非線形電磁補正がブラックホールシャドウに与える影響を考察する。 数値解析手法を用いて光子球の挙動を解析し、光子球半径の減少がそれに応じてシャドウを小さくすることを明らかにする。 これらの結果をシュワルツシルトブラックホールおよびライスナー・ノルドストロームブラックホールの結果と比較し、非線形電気力学によってもたらされる特徴的な性質を強調する。 さらに、これらのブラックホール近傍の光の軌道の強偏向極限を、磁荷$Q$と非線形パラメータ$\xi$の両方の役割に焦点を当てて解析する。 解析の結果、$Q$と$\xi$の複合効果が強偏向角を増大させ、結果として古典的なライスナー・ノルドストローム解によって予測されるよりも顕著なレンズ効果が生じることが明らかになった。 これらの知見は、非線形相互作用がNEDブラックホールを特定するための潜在的な観測的シグネチャーとなる可能性を示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this paper, we study flat FLRW cosmology for a Poincar\'e gauge theory containing cubic invariants that is free from ghosts in arbitrary backgrounds in the axial and vector sectors of the torsion tensor. The new degrees of freedom can be related to hypermomentum but continue to be dynamical even in vacuum. These extra degrees of freedom open a more natural way in which to construct potential gravitational models that provide possible ways to modify astrophysical and cosmological physics. In this framework, we study two particular branches of the theory where preliminary routes of exploring these new variables are exposed. The first is the branch where the hypermomentum vanishes, while the second branch involves the setting where the perfect fluid and hypermomentum parts of the sources are independently conserved. In both settings, we find generically faster expanding cosmologies with similar estimates of the cosmic matter content as in the standard model of cosmology. Cubic Poincar\'e Gauge gravity offers an interesting theoretical basis on which to study cosmology, and indicates some preliminary positive constraints when compared with observational constraints. | 本論文では、ポアンカレゲージ理論の平坦FLRW宇宙論を考察する。 この理論は、立方不変量を含み、任意の背景においてゴーストが存在しない。 ねじれテンソルの軸性セクターとベクトルセクターにおいて、これらの自由度は動的であり続ける。 これらの新たな自由度は、より自然な方法で、天体物理学および宇宙物理学を修正する可能性のある重力モデルを構築する道を開く。 この枠組みにおいて、我々はこれらの新しい変数を探索するための予備的な道筋が開かれた、理論の2つの特定の分野を考察する。 1つ目は、超運動量がゼロとなる分野であり、2つ目は、源の完全流体部分と超運動量部分が独立に保存される設定を含む分野である。 どちらの設定においても、標準宇宙論モデルと同様の宇宙物質量の推定値を持つ、一般的に高速膨張する宇宙論が見出される。 立方ポアンカレゲージ重力は、宇宙論を研究するための興味深い理論的基礎を提供し、観測的制約と比較すると、いくつかの予備的な肯定的制約を示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| This work follows earlier investigations in which the existence of canonical Killing tensor forms and the application of general null tetrad transformations led to a variety of solutions (Petrov types D, III, N) in vacuum spacetimes with a cosmological constant. Among those, a distinct Petrov type D family was identified, characterized by a topological product of two-dimensional constant-curvature spaces and a shear-free, non-diverging, non-geodesic null congruence admitting the second canonical form. This family is derived and presented here in full detail. In addition, an algebraically general solution with a curvature singularity, describing a non-stationary cylindrically symmetric spacetime, also exhibiting a shear-free, non-diverging, and non-geodesic null congruence, is introduced. This solution arises from the same canonical form, developed through the application of Lorentz transformations within the framework of symmetric null tetrads. On this basis, we propose a new directive: by assuming the canonical forms of Killing tensors and implementing Lorentz transformations within the symmetric null tetrad concept, a broader class of algebraically general solutions of Einstein's equations can be derived. | 本研究は、標準的なキリングテンソル形式の存在と一般的なヌルテトラッド変換の適用によって、宇宙定数を持つ真空時空における様々な解（ペトロフ型D、III、N）が導かれたこれまでの研究に続くものである。 その中で、2次元定曲率空間の位相積と、第二標準形式を許容するシアフリー、非発散、非測地線ヌル合同によって特徴付けられる、明確なペトロフ型D族が同定された。 この族はここで導出され、詳細に示される。 さらに、非定常円筒対称時空を記述し、シアフリー、非発散、非測地線ヌル合同を示す、曲率特異点を持つ代数的一般解が導入される。 この解は、対称ヌルテトラッドの枠組みの中でローレンツ変換を適用することによって開発された、同じ正準形から生じます。 これに基づいて、我々は新たな指針を提案します。 キリングテンソルの正準形を仮定し、対称ヌルテトラッドの概念の中でローレンツ変換を適用することにより、アインシュタイン方程式のより広いクラスの代数的一般解を導くことができます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We analyze gravitational lensing in the strong field limit for spherically symmetric string-inspired Euler-Heisenberg black holes, characterized by magnetic charge ($q$) and Einstein-Maxwell-dilaton coupling constants ($\alpha, \beta$) from the low-energy limit of heterotic string theory. Our results show that the string coupling has a weak impact on the positions of relativistic images, deflection angles, photon orbit radii, and shadow sizes, making these black holes indistinguishable from the Gibbons-Maeda-Garfinkle-Horowitz-Strominger (GMGHS) black holes with the same mass and charge. Compared to Schwarzschild black holes, the string-inspired Euler-Heisenberg black holes exhibit smaller deflection angles, decreasing with increasing charge. Moreover, the time delay for Sgr A * and M87 * can reach $~11.477$ and $~17349.8$ minutes, respectively, at $q=0.1$ and $\eta=-1$, deviating from Schwarzschild black holes by $~0.0198$ and $~28.9$ minutes, which are not very significant. For Sgr A* and M87*, we determine $\theta_\infty$ range within $(11.52, 26.33)~\mu as$, and $(9.17, 19.78)~\mu as$ respectively, with angular separations $s$ ranging from $(3.29-6.85)~nas$ for Sgr A* and $(2.47-5.15)~nas$ for M87*. EHT bounds on the $\theta_{sh}$ of Sgr A* and M87* within the $1\sigma$ interval bound the $q$ as: for Sgr A* $0.54109\le q \le 0.7796 $ and for M87* $0< q \le 0.29107$, while in both the cases, we did not find any bound on the parameter $\eta$. We show that string-inspired Euler-Heisenberg black holes and EHT observations agree in the finite parameter space. A discussion on the effective metric has been included. | ヘテロティック弦理論の低エネルギー極限における磁気電荷（$q$）とアインシュタイン・マクスウェル・ディラトン結合定数（$\alpha,\beta$）を特徴とする球対称弦に触発されたオイラー・ハイゼンベルク・ブラックホールの強場極限における重力レンズ効果を解析する。 その結果、弦の結合は相対論的像の位置、偏向角、光子軌道半径、および影の大きさに弱い影響を与え、これらのブラックホールは質量と電荷が同じギボンズ・マエダ・ガーフィンクル・ホロウィッツ・ストロミンガー（GMGHS）ブラックホールと区別がつかないことが示された。 シュワルツシルト・ブラックホールと比較すると、弦に触発されたオイラー・ハイゼンベルク・ブラックホールは偏向角が小さく、電荷が増加するにつれて減少する。 さらに、$q=0.1$および$\eta=-1$のとき、Sgr A *とM87 *の時間遅延はそれぞれ$~11.477$分および$~17349.8$分に達する可能性があり、シュワルツシルトブラックホールから$~0.0198$分および$~28.9$分ずれているが、それほど大きな差ではない。 Sgr A*とM87*について、$\theta_\infty$の範囲はそれぞれ$(11.52, 26.33)~\mu as$および$(9.17, 19.78)~\mu as$の範囲内であると決定され、角度分離$s$はSgr A*で$(3.29-6.85)~nas$、M87*で$(2.47-5.15)~nas$の範囲である。 EHTによるSgr A*とM87*の$\theta_{sh}$の1\sigma$区間内での境界は、$q$を次のように制限した。 Sgr A*の場合、$0.54109\le q \le 0.7796 $、M87*の場合、$0< q \le 0.29107$である。 ただし、どちらの場合も、パラメータ$\eta$の境界は見つからなかった。 弦に着想を得たオイラー・ハイゼンベルク・ブラックホールとEHTの観測結果は、有限パラメータ空間で一致することを示す。 有効計量に関する議論も含まれている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The data analysis of space-based gravitational wave detectors like Taiji faces significant challenges from non-stationary noise, which compromises the efficacy of traditional frequency-domain analysis. This work proposes a unified framework based on short-time Fourier transform (STFT) to enhance parameter estimation of Galactic binary and characterization of instrumental noise under non-stationarity. Segmenting data into locally stationary intervals, we derive STFT-based models for signals and noises, and implement Bayesian inference via the extended Whittle likelihood. Validated through the analysis of verification Galactic binaries and instrumental noises, our STFT approach outperforms frequency-domain methods by reducing the uncertainty and bias of estimation, successfully recovering low signal-to-noise ratio signals missed by frequency-domain analysis, and mitigating the degeneracy among noise parameters. The framework's robustness against noise drifts and computational efficiency highlight its potential for integration into future global analysis pipelines. | 太極のような宇宙設置型重力波検出器のデータ解析は、非定常ノイズという大きな課題に直面しており、従来の周波数領域解析の有効性を損なう。 本研究では、短時間フーリエ変換（STFT）に基づく統一的な枠組みを提案し、非定常性下における銀河連星のパラメータ推定と機器ノイズの特性評価を強化する。 データを局所的に定常な区間に分割し、信号とノイズのSTFTベースのモデルを導出し、拡張ホイットル尤度を用いたベイズ推論を実行する。 検証用銀河連星と機器ノイズの解析によって検証された本STFTアプローチは、推定の不確実性とバイアスを低減し、周波数領域解析で見逃された低信号対雑音比の信号を正常に復元し、ノイズパラメータ間の縮退を軽減することで、周波数領域手法よりも優れた性能を示す。 このフレームワークは、ノイズドリフトに対する堅牢性と計算効率に優れており、将来のグローバル分析パイプラインへの統合の可能性を秘めています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In the present work, quasilocal Brown-York charges are derived that coincide in the large sphere limit with the conserved supertranslation hair and superrotation charges introduced by Hawking, Perry and Strominger in [45, 46]. Given these charges, a general scenario is outlined in which a non-rotating black hole completely evaporates after its collapse due to particle creation effects, whereby a genuine one-way traversable event horizon is never formed, but merely a two-way traversable dynamical (resp. future trapping) horizon. The formation of such a dynamical horizon has the consequence, as is demonstrated, that quasilocal energy transported by the considered charges, and thus information, can continuously escape through the black hole horizon to infinity; a mechanism which, as is argued, could possibly prevent information loss once the black hole formation and evaporation process comes to an end. | 本研究では、大球面極限において、ホーキング、ペリー、ストロミンガーが[45, 46]で導入した保存される超並進ヘア電荷および超回転電荷と一致する準局所ブラウン・ヨーク電荷を導出する。 これらの電荷を仮定すると、非回転ブラックホールが粒子生成効果により崩壊後に完全に蒸発するという一般的なシナリオが概説される。 この場合、真に一方向に通過可能な事象の地平線は形成されず、双方向に通過可能な動的（または未来の捕捉）地平線が形成されるのみである。 このような動的地平線の形成は、実証されているように、検討対象の電荷によって輸送される準局所エネルギー、ひいては情報がブラックホールの地平線を無限遠まで連続的に逃げることができるという結果をもたらす。 これは、ブラックホールの形成と蒸発過程が終了した後、情報の損失を防ぐ可能性があると主張されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Gravitational waves (GWs) are independent of any particular theory of gravity. The universality of this notion is highlighted by the Raychaudhuri equation (RE), which is independent of any theory of gravity and contains the Ricci tensor $R_{\mu\nu}$ as a key ingredient, thereby connecting spacetime geometry with matter-energy content. Under small metric perturbations, $R_{\mu\nu} \propto \Box h_{\mu\nu}$, where $h_{\mu\nu}$ is the perturbation, indicating that various gravity theories, via their corresponding $R_{\mu\nu}$, produce different gravitational wave equations. In the framework of Einstein's gravity, this leads to the standard wave equation. This study analyzes a modified form, {\it GW-inspired RE}, within the homogeneous and isotropic FLRW background to investigate late-time cosmic acceleration and structure formation. We employ {\it Pantheon+ SNe Ia, Hubble, and BAO} datasets to constrain model parameters through Bayesian inference utilizing NUTS in {\it NumPyro}. A nuisance parameter $\mu_0$ is introduced to address residual systematics. This facilitates a robust estimation of $H_0$, $\Omega_{DE,0}$, and $r_d$, which addresses the resolution of the Hubble tension. We analyze the redshift evolution of the deceleration parameter, $q(z)$, both with and without $\mu_0$, emphasizing its influence on cosmic dynamics. The GW-inspired RE is reformulated as a harmonic oscillator, providing insight into expansion and geodesic focusing. A graphical comparison demonstrates the relationship $d^{GW}_L(z) = d^{EM}_L(z)$ utilizing GWOSC data. Thus, the RE in the context of small perturbation of the metric opens up whole new vistas of {\it observational astronomy.} | 重力波（GW）は、特定の重力理論とは独立しています。 この概念の普遍性は、レイショードリー方程式（RE）によって強調されています。 レイショードリー方程式は、いかなる重力理論にも依存せず、リッチテンソル$R_{\mu\nu}$を主要な要素として含み、時空の幾何学と物質エネルギーの内容を結び付けています。 小さな計量摂動の下では、$R_{\mu\nu} \propto \Box h_{\mu\nu}$（ここで$h_{\mu\nu}$は摂動）となり、様々な重力理論が、対応する$R_{\mu\nu}$を介して、異なる重力波方程式を生成することを示しています。 アインシュタインの重力の枠組みでは、これは標準波動方程式につながります。 本研究では、均質かつ等方的なFLRW背景における修正された形態である{\it 重力波に触発されたRE}を解析し、後期宇宙の加速と構造形成を調査する。 {\it Pantheon+ SN Ia、Hubble、BAO}データセットを用い、{\it NumPyro}のNUTSを用いたベイズ推論によりモデルパラメータを制約する。 残差系統的影響に対処するため、ニューサンスパラメータ$\mu_0$を導入する。 これにより、ハッブル張力の解決に対応する$H_0$、$\Omega_{DE,0}$、$r_d$のロバストな推定が容易になる。 $\mu_0$の有無の両方において、減速パラメータ$q(z)$の赤方偏移変化を解析し、宇宙ダイナミクスへの影響を強調する。 重力波に触発されたREは調和振動子として再定式化され、膨張と測地線集束に関する知見を提供する。 GWOSCデータを用いたグラフ比較により、$d^{GW}_L(z) = d^{EM}_L(z)$ の関係が示されています。 このように、計量の小さな摂動を背景としたREは、観測天文学の全く新しい展望を切り開きます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We use Effective Field Theory techniques to derive the quadrupole-quadrupole part of the gravitational wave, obtaining a waveform in agreement with previous results found within the multipolar-post-Minkowskian method. In particular we emphasize the role of radiation-reaction terms, which affect the energy-momentum balance between source and radiation. An in-in effective action is then derived along the same principles and it is shown to provide energy and angular momentum balance equations in agreement with the corresponding fluxes carried at infinity by gravitational radiation. | 我々は有効場理論の手法を用いて重力波の四重極-四重極部分を導出し、多重極ポストミンコフスキー法で得られたこれまでの結果と一致する波形を得た。 特に、放射源と放射間のエネルギー・運動量バランスに影響を与える放射反応項の役割を強調する。 次に、同じ原理に基づいて内-内有効作用を導出し、それが重力放射によって無限遠に運ばれる対応するフラックスと一致するエネルギー・角運動量バランス方程式を与えることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| General Relativity (GR) was created in November 1915 and since its creation and up to now this theory has undergone many tests. The first realistic cosmological models were proposed in the works of Friedman, written in the 1920s. For a long time Friedman's cosmological works were actually banned in Soviet Union due to philosophical reasons, since the models where the birth and evolution of the Universe occurs were considered ideologically unacceptable. Due to great achievements in relativity and cosmology and due to increasing interest to these branches of of science in last decades we recall a development of relativistic astrophysics and contribution of Russian researchers in these studies. Since one of the world leaders in physical cosmology A. A. Friedman passed away in September 1925, it is reasonable to outline the main achievements of physical cosmology over the past 100 years. We discuss also observational and theoretical achievements in confirmations of relativistic observational predictions for black holes, including the closest supermassive black hole in our Galactic Center. We outline an evolution of black hole shadow from the purely theoretical concept to observable quantities for supermassive black holes in Sgr A* and M87*. | 一般相対性理論（GR）は1915年11月に提唱され、創設以来、そして現在に至るまで、この理論は多くの検証を受けてきました。 最初の現実的な宇宙論モデルは、1920年代に執筆されたフリードマンの著作の中で提唱されました。 フリードマンの宇宙論に関する著作は、ソビエト連邦において哲学的な理由から長らく禁書とされていました。 宇宙の誕生と進化を記述するモデルは、思想的に受け入れられないと考えられていたからです。 相対性理論と宇宙論における大きな成果、そしてここ数十年におけるこれらの科学分野への関心の高まりにより、相対論的天体物理学の発展と、これらの研究におけるロシア人研究者の貢献が改めて認識されました。 物理宇宙論の世界的リーダーの一人であるA. A. フリードマンが1925年9月に亡くなったため、過去100年間の物理宇宙論の主要な成果を概説することは理にかなっています。 我々はまた、銀河系中心にある最も近い超大質量ブラックホールを含むブラックホールに関する相対論的観測予測の確認における観測的および理論的成果についても議論する。 また、Sgr A*とM87*の超大質量ブラックホールについて、ブラックホールシャドウが純粋に理論的な概念から観測可能な量へと進化した経緯を概説する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Binary population synthesis simulations allow detailed modelling of gravitational-wave sources from a variety of formation channels. These population models can be compared to the observed catalogue of merging binaries to infer the uncertain astrophysical input parameters describing binary formation and evolution, as well as relative rates between various formation pathways. However, it is computationally infeasible to run population synthesis simulations for all variations of uncertain input physics. We demonstrate the use of normalising flows to emulate population synthesis results and interpolate between astrophysical input parameters. Using current gravitational-wave observations of binary black holes, we use our trained normalising flows to infer branching ratios between multiple formation channels, and simultaneously infer common-envelope efficiency and natal spins across a continuous parameter range. Given our set of formation channel models, we infer the natal spin to be $0.04^{+0.04}_{-0.01}$, and the common-envelope efficiency to be $>3.7$ at 90% credibility, with the majority of underlying mergers coming from the common-envelope channel. Our framework allows us to measure population synthesis inputs where we do not have simulations, and better constrain the astrophysics underlying current gravitational-wave populations. | 連星系ポピュレーション合成シミュレーションは、様々な形成経路からの重力波源の詳細なモデル化を可能にする。 これらのポピュレーションモデルは、観測された合体連星のカタログと比較することで、連星系の形成と進化を記述する不確実な天体物理学的入力パラメータ、および様々な形成経路間の相対速度を推定することができる。 しかし、不確実な入力物理のあらゆるバリエーションに対してポピュレーション合成シミュレーションを実行することは計算上不可能である。 本研究では、正規化フローを用いてポピュレーション合成の結果をエミュレートし、天体物理学的入力パラメータ間を補間する方法を示す。 連星系ブラックホールの現在の重力波観測データを用いて、訓練済みの正規化フローを用いて複数の形成経路間の分岐比を推定し、同時に連続的なパラメータ範囲にわたって共通エンベロープ効率と出生時のスピンを推定する。 我々の形成経路モデル群に基づき、出生時のスピンは$0.04^{+0.04}_{-0.01}$、共通エンベロープ効率は90%の信頼度で$>3.7$と推定され、基礎となる合体の大部分は共通エンベロープ経路に由来する。 我々の枠組みにより、シミュレーションが存在しない領域でも種族合成入力を測定することができ、現在の重力波種族の背後にある天体物理学をより適切に制約することができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The theory of gravitationally induced adiabatic particle production offers an alternative approach to exploring the accelerating expansion of the universe. However, existing models generally lack a well-defined field-action formulation. This article aims to establish a suitable Lagrangian formulation consistent with the framework of particle creation. A general form of action is considered for this purpose. The corresponding field equations in comparison with those commonly used in the particle creation formalism leads to some specific form of the Lagrangian, which further restricts the form of the particle creation models. We perform a phase space stability analysis of the constrained model in hand and show that our model is capable of explaining the cosmic evolution from the radiation dominated era to the late-time cosmic acceleration if the model parameter has the bound $1/3 < \beta < 2/3$. | 重力誘起断熱粒子生成理論は、宇宙の加速膨張を探る新たなアプローチを提供する。 しかしながら、既存のモデルは一般的に、明確に定義された場-作用定式化を欠いている。 本稿の目的は、粒子生成の枠組みと整合する適切なラグランジアン定式化を確立することである。 この目的のために、一般的な作用形式を検討する。 対応する場の方程式を、粒子生成形式論で一般的に用いられるものと比較すると、ラグランジアンの特定の形式が導かれ、これが粒子生成モデルの形をさらに制約する。 我々は、制約付きモデルの位相空間安定性解析を行い、モデルパラメータが$1/3 < \beta < 2/3$という境界を持つ場合、本モデルが放射線優勢時代から後期宇宙加速までの宇宙進化を説明できることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In light of increasing observational evidence supporting the existence of ultra-compact objects, we adopt the term astrophysical black hole to refer to any object having a huge mass confined within a sufficiently small region of spacetime. This terminology encompasses both the classical black hole solutions predicted by general relativity, as well as alternative compact objects that may not possess an event horizon. We propose models of Astrophysical Black holes (ABHs) without event horizons (EHs), as a more viable explanation for the long-term quenching phenomenon in galaxies. At the same time, the short-term quenching is explained here in terms of an efficient feedback expected in the models of stellar-mass astrophysical black holes (StMABHs). We have calculated the radiative flux from the disk in a general spherically symmetric metric background and used it to contrast the distinctive features of the BHs and ABHs scenarios. We demonstrate the relative ease of wind generation from the accretion disk surrounding an ABH without an event horizon, compared to a BH, and highlight the significant strength of these winds. The nature of the feedbacks arising from accretion onto a BH and an ABH in the `quasar' and `radio' modes are compared and some possible observational signatures of the StMABHs are pointed out. | 超コンパクト天体の存在を支持する観測的証拠が増加していることを踏まえ、十分に狭い時空領域内に閉じ込められた巨大な質量を持つあらゆる天体を「天体ブラックホール」という用語で表現する。 この用語は、一般相対論によって予言される古典的なブラックホール解と、事象の地平線を持たない可能性のある代替コンパクト天体の両方を包含する。 我々は、銀河における長期的なクエンチング現象のより現実的な説明として、事象の地平線（EH）を持たない天体ブラックホール（ABH）モデルを提案する。 同時に、短期的なクエンチングは、恒星質量天体ブラックホール（StMABH）モデルで期待される効率的なフィードバックによって説明される。 我々は、一般的な球対称な計量背景におけるディスクからの放射フラックスを計算し、それを用いてBHシナリオとABHシナリオの特徴を比較した。 事象の地平線を持たないABHを囲む降着円盤からの風生成は、BHと比較して比較的容易であることを示し、これらの風の強さを強調する。 BHとABHへの降着から生じる「クエーサー」モードと「電波」モードのフィードバックの性質を比較し、StMABHの観測的特徴の可能性をいくつか指摘する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The transition from the end of inflation to a hot, thermal Universe, commonly referred to as (re)heating, is a critical yet often misunderstood phase in early Universe cosmology. This short review aims to provide a comprehensive, conceptually clear, and accessible introduction to the physics of (re)heating, tailored to the particle physics community. We critically examine the standard Boltzmann approach, emphasizing its limitations in capturing the intrinsically non-perturbative and non-linear dynamics that dominate the early stages of energy transfer. These include explosive particle production, inflaton fragmentation, turbulence, and thermalization; phenomena often overlooked in perturbative treatments. We survey a wide range of theoretical tools, from Boltzmann equations to lattice simulations, clarifying when each is applicable and highlighting scenarios where analytic control is still feasible. Special attention is given to model-dependent features such as (pre)heating, the role of fermions, gravitational couplings, and the impact of multifield dynamics. We also discuss exceptional cases, including Starobinsky-like models and instant (pre)heating, where (re)heating proceeds through analytically tractable channels without requiring full non-linear simulations. Ultimately, this review serves both as a practical guide and a cautionary tale, advocating for a more nuanced and physically accurate understanding of this pivotal epoch within the particle physics community. | インフレーション終焉から高温の熱的宇宙への移行は、一般的に（再）加熱と呼ばれ、初期宇宙論において極めて重要でありながら、しばしば誤解されている段階です。 この短いレビューは、素粒子物理学コミュニティ向けに、包括的で概念的に明確かつ分かりやすい（再）加熱の物理学への入門を提供することを目的としています。 標準的なボルツマンアプローチを批判的に検討し、エネルギー移動の初期段階を支配する本質的に非摂動論的かつ非線形なダイナミクスを捉えることにおけるその限界を強調します。 これらのダイナミクスには、爆発的な粒子生成、インフレーションの破砕、乱流、熱化などがあり、摂動論的扱いではしばしば見落とされる現象が含まれます。 ボルツマン方程式から格子シミュレーションまで、幅広い理論的ツールを概観し、それぞれがどのような場合に適用されるかを明確にし、解析的制御が依然として実行可能なシナリオを強調します。 特に、（予）加熱、フェルミオンの役割、重力相互作用、多場ダイナミクスの影響といったモデル依存の特徴に注目する。 また、スタロビンスキー型モデルや、完全な非線形シミュレーションを必要とせずに解析的に扱いやすい経路で（再）加熱が進行する瞬間（予）加熱といった例外的なケースについても議論する。 最終的に、本レビューは実践的なガイドであると同時に、素粒子物理学コミュニティにおけるこの極めて重要な時代について、より繊細で物理的に正確な理解を促す教訓となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Although the interpretation of complexity in extended theories of gravity is available in the literature, its illustration in $f(R,L_{m},\mathcal{T})$ theory is still ambiguous. The orthogonal decomposition of the Riemann tensor results in the emergence of complexity factor as recently proposed by Herrera [1]. We initiate the analysis by contemplating the interior spacetime as a static spherical anisotropic composition under the presence of charge. The modified field equations are derived along with the establishment of association between the curvature and conformal tensors that have significant relevance in evaluating complexity of the system. Furthermore, the generalized expressions for two different masses are calculated, and their link with conformal tensor is also analyzed. Moreover, we develop a particular relation between predetermined quantities and evaluate the complexity in terms of a certain scalar $Y_{TF}$. Several interior solutions admitting vanishing complexity are also determined. Interestingly, compact objects having anisotropic matter configuration along with the energy density inhomogeneity possess maximum complexity. It is concluded that the spherical distribution of matter might not manifest complexity or admitting minimal value of this factor in the framework of $f(R,L_{m},\mathcal{T})$ theory due to the appearance of dark source terms. | 拡張重力理論における複雑性の解釈は文献で入手可能であるものの、$f(R,L_{m},\mathcal{T})$理論におけるその図示は依然として不明確である。 リーマンテンソルの直交分解は、最近Herrera[1]によって提案された複雑性因子の出現をもたらす。 我々は、内部時空を電荷の存在下で静的な球面異方性構成として考察することから解析を開始する。 系の複雑性を評価する上で重要な意味を持つ曲率と共形テンソルの関係を確立するとともに、修正された場の方程式を導出する。 さらに、2つの異なる質量に対する一般化された表現を計算し、それらの共形テンソルとの関連も解析する。 さらに、所定の量間の特定の関係を構築し、特定のスカラー$Y_{TF}$を用いて複雑性を評価する。 ゼロとなる複雑性を持つ内部解もいくつか決定された。 興味深いことに、エネルギー密度の不均一性とともに異方的な物質配置を持つコンパクトオブジェクトは、最大の複雑性を持つ。 $f(R,L_{m},\mathcal{T})$理論の枠組みでは、暗黒源項の出現により、物質の球状分布は複雑性を示さず、この因子の最小値を許容しない可能性があると結論される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study theories of the "General Relativity + Yang-Mills" type in 4d spacetime with cosmological constant, focusing on formulations where the basic variables are connections and curvatures (but no metric). We present a new Lagrangian for GR coupled to Yang-Mills, which uses the same kind of variables for both sectors, and has a manifest double-copy structure. This Lagrangian comes in both non-chiral (real) and chiral (complex) versions. The chiral version makes it easy to isolate the self-dual sector. The latter lends itself to a higher-spin (HS) generalization, which combines the HS Self-Dual GR and HS Self-Dual Yang-Mills of Krasnov, Skvortsov and Tran. We then descend from the covariant formulation to lightcone gauge, and construct a cubic-exact lightcone action. For HS Self-Dual Yang-Mills, we solve the lightcone field equations to all orders in perturbation theory. Finally, we discuss the relation between lightcone foliations that share a lightray -- a setup relevant for the scattering problem in the de Sitter static patch. We derive this relation at the linearized level, and argue from causality+symmetry that it cannot receive non-linear corrections. We explore the associated gauge transformations in the non-linear covariant theory. | 我々は、宇宙定数を含む4次元時空における「一般相対論 + ヤン＝ミルズ」型理論を研究する。 特に、接続と曲率（計量変数は含まない）を基本変数とする定式化に焦点を当てる。 ヤン＝ミルズと結合した一般相対論のための新しいラグランジアンを提示する。 このラグランジアンは、両セクターに同じ種類の変数を用い、明示的な二重コピー構造を持つ。 このラグランジアンには、非カイラル（実）版とカイラル（複素）版の両方がある。 カイラル版では自己双対セクターの分離が容易になる。 後者は、クラスノフ、スクヴォルツォフ、トランによるHS自己双対一般相対論とHS自己双対ヤン＝ミルズを組み合わせた高スピン（HS）一般化に適している。 次に、共変定式化から光円錐ゲージへと降りていき、3次厳密な光円錐作用を構築する。 HS自己双対ヤン＝ミルズに対して、光円錐場の方程式を摂動論におけるすべての次数まで解く。 最後に、光線を共有する光円錐の葉理構造間の関係について議論する。 これは、ド・ジッター静的パッチにおける散乱問題に関連する設定である。 この関係を線形化レベルで導出し、因果律と対称性から、非線形補正を受けないことを論じる。 関連するゲージ変換を非線形共変理論で考察する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Recent progress on the black hole information paradox has reproduced the Page curve as required by the unitary evolution of the black hole entanglement entropy. In this Letter, we will argue that, the quantum speed limit on how fast a quantum system can evolve unitarily, when saturating the maximal information transmission bounds (Pendry's bound and Bremermann-Bekenstein bound), will slow down the would-be divergent rate of dynamical black hole entropy decreasing at the very end of the Hawking evaporation, during which the Penrose inequality from cosmic censorship conjecture is exactly saturated. Therefore, an evaporating Schwarzschild black hole is the fastest transmitter of information in nature. Further applying the Bremermann-Bekenstein bound on the de Sitter entanglement entropy exactly reproduces the trans-Planckian censorship conjecture, indicating that the would-be-ended inflating de Sitter space is the fastest receiver of information in nature. | ブラックホール情報パラドックスに関する最近の進歩は、ブラックホールエンタングルメントエントロピーのユニタリー進化に求められるページ曲線を再現した。 本稿では、最大情報伝達限界（ペンドリーの限界とブレマーマン・ベッケンシュタインの限界）を飽和させた際に、量子系がユニタリー進化できる速度に関する量子速度限界が、ホーキング蒸発のまさに終焉、すなわち宇宙検閲予想からのペンローズ不等式がちょうど飽和する時点において、動的ブラックホールエントロピーの減少の発散速度を遅くするであろうことを主張する。 したがって、蒸発するシュワルツシルトブラックホールは、自然界で最も高速な情報伝達装置である。 さらに、ド・ジッターエンタングルメントエントロピーにブレーマーマン・ベッケンシュタイン境界を適用すると、トランスプランク検閲予想が正確に再現され、終了するはずのインフレーションド・ジッター空間が自然界で最も高速な情報受信機であることが示されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study the Jeans instability of a self-gravitating fluid in the context of alternative gravitational theories. Our formulation accommodates arbitrary corrections to the Newtonian potential, providing a versatile approach to analyzing a wide range of gravity theories in the weak-field limit. As concrete examples, we explore in detail three specific modifications: the Maneff potential, a logarithmic correction, and a Yukawa-type correction to Newtonian gravity. These three cases serve as representative examples of the range of functional forms -- power-law, logarithmic, and exponential -- that one might expect to arise in alternative theories of gravity. We determine the conditions for instability and the growth rate of perturbations for these potentials. To evaluate their validity, we compare the established stability criteria with the observed stability data from Bok globules, thereby enabling us to place constraints on the parameters of these alternative gravitational theories. Additionally, we extend our analysis to the quantum regime, offering a broader perspective on the interplay between gravity and quantum effects in the context of alternative theories of gravity. | 我々は、代替重力理論の文脈において、自己重力流体のジーンズ不安定性を研究する。 我々の定式化は、ニュートンポテンシャルに対する任意の補正を許容し、弱場極限における幅広い重力理論を解析するための汎用的なアプローチを提供する。 具体的な例として、マネフポテンシャル、対数補正、そしてニュートン重力に対する湯川型補正という3つの具体的な修正を詳細に検討する。 これら3つの事例は、代替重力理論において出現すると予想される様々な関数形（べき乗則、対数、指数関数）の代表例となる。 我々は、これらのポテンシャルに対する不安定性の条件と摂動の成長率を決定する。 その妥当性を評価するために、確立された安定性基準をボック球状粒子の観測された安定性データと比較し、それによってこれらの代替重力理論のパラメータに制約を課すことを可能にする。 さらに、我々は解析を量子領域にまで拡張し、代替重力理論の文脈における重力と量子効果の相互作用についてより広い視点を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study the behavior of a self-gravitating perfect relativistic fluid satisfying the Einstein-Euler system in the presence of a weak null terminal spacetime singularity. This type of singularities is expected in the interior of generic dynamical black holes. In the vacuum case, weak null singularities have been constructed locally by Luk, where the metrics extend continuously to the singularities while the Christoffel symbols fail to be square integrable in any neighborhood of any point on the singular boundaries. We prove that this type of singularities persists in the presence of a self-gravitating fluid. Moreover, using the fact that the speed of sound is strictly less than the speed of light, we prove that the fluid variables also extend continuously to the singularity. | 我々は、弱いヌル終端時空特異点が存在する状況において、アインシュタイン-オイラー系を満たす自己重力完全相対論的流体の挙動を研究する。 この種の特異点は、一般的な動的ブラックホールの内部で予想される。 真空の場合、弱いヌル特異点はLukによって局所的に構築されており、そこでは計量は特異点まで連続的に拡張されるが、クリストッフェル記号は特異点境界上の任意の点の任意の近傍において平方積分不可能である。 我々は、この種の特異点が自己重力流体の存在下でも持続することを証明した。 さらに、音速が光速より厳密に小さいという事実を用いて、流体変数もまた特異点まで連続的に拡張されることを示した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| A detailed Hamilton-Jacobi analysis for linearized $\lambda R$ gravity is developed. The model is constructed by rewriting linearized gravity in terms of a parameter $\lambda$ and new variables. The set of all hamiltonians is identified successfully, and the fundamental differential is established. The non-involutive hamiltonians are eliminated, and the Hamilton-Jacobi generalized brackets are calculated. Such brackets are used to report the characteristic equations, and the counting of the number of degrees of freedom is performed. We fixed the gauge to indicate an intimate closeness between the model under study and linearized gravity. | 線形化$\lambda R$重力に対する詳細なハミルトン・ヤコビ解析を開発した。 このモデルは、線形化重力をパラメータ$\lambda$と新しい変数を用いて書き直すことで構築される。 すべてのハミルトニアンの集合は正常に同定され、基本微分が確立される。 非対合性ハミルトニアンは除去され、ハミルトン・ヤコビの一般化括弧が計算される。 これらの括弧は特性方程式を報告するために使用され、自由度の数の計算が行われる。 研究対象のモデルと線形化重力との密接な近さを示すためにゲージを固定した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The Quantum-Enhanced Space-Time (QUEST) experiment consists of a pair of co-located Power Recycled Michelson Interferometers, each designed to have a broadband, shot-noise limited displacement sensitivity of $2\times10^{-19}$ $\mathrm{m/\sqrt{Hz}}$ from 1 to 200 MHz. Here we present the first results of QUEST that set new upper limits on correlated length fluctuations from 13 to 80 MHz, constituting the first broadband constraints for a stochastic gravitational wave background at these frequencies. In a coincident observing run of $10^{4}$ s the averaging of the cross-correlation spectra between the two interferometer signals resulted in a strain sensitivity of $3\times10^{-20}$ $\mathrm{1/\sqrt{Hz}}$ at 40 MHz, making QUEST the most sensitive table-top interferometric system to date. | 量子増強時空（QUEST）実験は、共存する2台のパワーリサイクル型マイケルソン干渉計で構成され、それぞれが1MHzから200MHzまでの範囲で、ショットノイズ限界の広帯域変位感度$2\times10^{-19}$ $\mathrm{m/\sqrt{Hz}}$ を持つように設計されています。 本稿では、13MHzから80MHzまでの相関長変動に新たな上限を設定したQUESTの最初の結果を示し、これらの周波数における確率的重力波背景に対する初めての広帯域制約条件となります。 同時観測を$10^{4}$秒実行した結果、2つの干渉計信号間の相互相関スペクトルを平均化した結果、40MHzで$3\times10^{-20}$ $\mathrm{1/\sqrt{Hz}}$の歪み感度が得られ、QUESTは現在までに最も感度の高い卓上干渉計システムとなりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Light does not travel in a perfectly straight line when it passes near massive objects. Instead, it follows the curvature of spacetime as predicted by general relativity. In this work, we apply the gauge theory of unified gravity [Rep. Prog. Phys. 88, 057802 (2025)], formulated as an extension of the Standard Model to include gravity. Using dynamical equations, we calculate gravitational deflection of light near astrophysical objects without need to use a curved metric. We do not use a single free parameter, and the ray optics method for the present problem is extremely accurate. The deflection angles obtained from unified gravity and general relativity are equal in the first power of the gravitational constant, which explains previous experiments. However, the second-order terms reveal a measurable relative difference of $1/15\approx6.7\%$. Therefore, experimentally differentiating between the two theories will become possible in the near future. | 光は質量の大きい物体の近くを通過する際、完全に直線的に進むわけではありません。 代わりに、一般相対性理論が予測するように時空の曲率に従います。 本研究では、標準模型を拡張して重力を組み込んだ統一重力ゲージ理論[Rep. Prog. Phys. 88, 057802 (2025)]を適用します。 力学方程式を用いて、曲率計量を用いることなく、天体近傍における光の重力偏向を計算します。 自由パラメータは1つも使用せず、本問題に対する光線光学法は極めて正確です。 統一重力理論と一般相対性理論から得られる偏向角は重力定数の1乗で等しく、これは過去の実験結果とよく一致しています。 しかしながら、2次の項には測定可能な相対差、$1/15\approx6.7\%$が存在します。 したがって、近い将来、2つの理論を実験的に区別することが可能になるでしょう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
In this work, we show that stimulated decay of axions or axion-like particles
(ALP) in black hole superradiance is an efficient way to find and hunt
primordial black holes (PBH). When de Broglie's wavelength of the axion/ ALP is
comparable or larger than the black hole horizon radius, a large population of
them accumulates in the surroundings of the black hole. When these axions or
ALPs couple to photons, the bosonic cloud decays into radiation that
contributes to the X-ray, visible light, and radio wave background flux that
can exceed current observational limits measured at Earth. If the masses are in
the interval of $10^{-3}\mathrm{eV}<\mu <1\mathrm{eV}$, to be consistent with
current observations of microwave background light, we found that the fraction
of primordial black holes should be smaller than $f_{PBH} < 10^{-17}$ for
primordial black holes with masses within $10^{-19} M_{\odot}| 本研究では、ブラックホール超放射におけるアクシオンまたはアクシオン類似粒子（ALP）の誘導崩壊が、原始ブラックホール（PBH）を発見・探索する効率的な方法であることを示す。 アクシオン／ALPのド・ブロイ波長がブラックホールの地平線半径と同等かそれより大きい場合、ブラックホールの周囲に大量のアクシオン／ALPが蓄積する。 これらのアクシオンまたはALPが光子と結合すると、ボソン雲は放射に崩壊し、X線、可視光、電波背景放射に寄与する。 この放射は、地球における現在の観測限界を超える可能性がある。 質量が$10^{-3}\mathrm{eV}\mu <1\mathrm{eV}$の範囲内にある場合、マイクロ波背景光の現在の観測結果と整合するためには、質量が$10^{-19} M_{\odot}M_{BH}10^{-7} M_\odot$以内の原始ブラックホールの割合は$f_{PBH} < 10^{-17}$より小さくなければならないことがわかった。 |
|
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Supermassive black hole (SMBH) binary systems are unavoidable outcomes of galaxy mergers. Their dynamics encode information about their formation and growth, the composition of their host galactic nuclei, the evolution of galaxies, and the nature of gravity. Many SMBH binaries with separations pc-kpc have been found, but closer (sub-parsec) binaries remain to be confirmed. Identifying these systems may elucidate how binaries evolve past the ``final parsec'' until gravitational radiation drives them to coalescence. Here we show that SMBH binaries in non-active galactic nuclei can be identified and characterized by the gravitational lensing of individual bright stars, located behind them in the host galaxy. The rotation of `caustics' -- regions where sources are hugely magnified due to the SMBH binary's orbit and inspiral -- leads to Quasi-Periodic Lensing of Starlight (QPLS). The extreme lensing magnification of individual bright stars produces a significant variation in the host galaxies' luminosity; their lightcurve traces the orbit of the SMBH binary and its evolution. QPLS probes the population of sources observable by pulsar timing arrays and space detectors (LISA, TianQin), offering advance warning triggers for merging SMBHs for coincident or follow-up GW detections. SMBH population models predict $1-50\; [190-5,000] \left({n_\star}/{\rm pc}^{-3}\right)$ QPLS binaries with period less than $10\; [40]$ yr with comparable masses and $z<0.3$, where $n_\star$ is the stellar number density. Additionally, stellar and orbital motion will lead to frequent instances of single/double flares caused by SMBHBs with longer periods. This novel signature can be searched for in a wealth of existing and upcoming time-domain photometric data: identifying quasi-periodic variability in galactic lightcurves will reveal an ensemble of binary systems and illuminate outstanding questions around them. | 超大質量ブラックホール（SMBH）連星系は、銀河合体の避けられない結果です。 そのダイナミクスは、その形成と成長、主銀河核の構成、銀河の進化、そして重力の性質に関する情報を符号化しています。 分離距離がpc-kpcのSMBH連星系は数多く発見されていますが、より近い（サブパーセク）連星系はまだ確認されていません。 これらの連星系を特定することで、連星系が「最終パーセク」を超えて重力放射によって合体するまでの過程を解明できる可能性があります。 本研究では、活動していない銀河核にあるSMBH連星系が、主銀河内でその背後に位置する個々の明るい星の重力レンズ効果によって特定され、特徴付けられることを示します。 SMBH連星の軌道とインスパイラルによって光源が大きく拡大される領域である「コースティック」の回転は、準周期的星光レンズ効果（QPLS）を引き起こす。 個々の明るい星の極端なレンズ効果による拡大は、ホスト銀河の光度に大きな変化をもたらし、その光度曲線はSMBH連星の軌道とその進化をトレースする。 QPLSは、パルサータイミングアレイと宇宙検出器（LISA、TianQin）によって観測可能な光源の種族を調査し、同時発生または追跡的な重力波検出のための合体SMBHの事前警告トリガーを提供する。 SMBH種族モデルは、周期が10未満のQPLS連星を$1-50\; [190-5,000] \left({n_\star}/{\rm pc}^{-3}\right)$と予測する。 [40]$年で、同程度の質量を持ち、$z<0.3$の恒星が観測されます。 ここで、$n_\star$は恒星の数密度です。 さらに、恒星の運動と軌道運動により、より長い周期を持つSMBHBによって引き起こされる単一/二重フレアが頻繁に発生します。 この新しい特徴は、既存および今後得られる豊富な時間領域測光データから探すことができます。 銀河の光度曲線における準周期的変動を特定することで、連星系の集合体が明らかになり、それらを取り巻く未解決の疑問が解明されるでしょう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In light of the latest results from ACT observations we review a class of potentials labeled as fractional attractors, that can originate from Palatini gravity. We show that, for certain choices of the scalar potential $V(\phi)$, the fractional attractors predict both a spectral index $n_s$ and a tensor-to-scalar ratio $r$ that fall within the $1\sigma$ region of the combined ACT+Planck data for a wide range of parameters. We also provide a numerical fit for the parameter space of this models in the case of a simple quadratic and quartic fractional potential. | ACT観測の最新結果を踏まえ、パラティーニ重力に由来する可能性のある、分数アトラクターと呼ばれるポテンシャルのクラスをレビューする。 スカラーポテンシャル$V(\phi)$の特定の選択に対して、分数アトラクターは、ACT+Planckデータの広いパラメータ範囲における$1\sigma$領域内に収まるスペクトル指数$n_s$とテンソル対スカラー比$r$の両方を予測することを示す。 また、単純な2次および4次の分数ポテンシャルの場合について、このモデルのパラメータ空間に対する数値フィッティングも提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The true nature of gravity is a remarkable open problem in Gravitation. Theoretical and observational motivations open the avenue of alternative theories of gravity. One possibility resorts to nonminimal couplings and non-metricity properties of spacetime, and is dubbed as nonminimally coupled Weyl connection gravity. It has the advantage of leading to metric field equations of second order together with a constraint equation for the Weyl vector, and has well behaved space-form. We analyse this model by exploring its weak regime and its implications for astrophysics and cosmology. | 重力の真の性質は、重力理論における重要な未解決問題である。 理論的および観測的動機は、重力の代替理論への道を開く。 一つの可能性は、時空の非最小結合と非計量性を利用するものであり、非最小結合ワイル接続重力と呼ばれる。 これは、ワイルベクトルに対する拘束方程式とともに2次の計量場方程式を導くという利点があり、良好な空間形式を持つ。 我々はこのモデルを、その弱領域と天体物理学および宇宙論への示唆を探ることによって解析する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The tidal deformability is a key observable to test the nature of compact objects in a binary coalescence. Within vacuum General Relativity, the tidal Love numbers of a four-dimensional black hole are strictly zero, while they are non-zero and model-dependent for material objects, matter distributions around black holes, or in alternative theories of gravity. Here, we develop a model-agnostic framework based on the membrane paradigm, where the tidal properties of a spherically symmetric object are encoded in the response of a fictitious membrane in terms of viscosity coefficients. We show that both neutron stars and exotic compact objects (in particular, we provide an explicit example for thin-shell gravastars) are included in this framework, provided that the bulk and shear viscosity coefficients of the membrane have a nontrivial frequency dependence. We derive a general result for the electric and magnetic tidal Love numbers for non-rotating and spherically symmetric compact objects in terms of the viscosity coefficients, discussing their behavior with the compactness of the object, and identifying the conditions for the logarithmic behavior found in previous literature for various ultracompact objects. Finally, we show that the membrane shear viscosity coefficients associated with neutron star models feature novel quasi-universal relations, which depend only mildly on the neutron-star equation of state. | 潮汐変形は、連星合体におけるコンパクト天体の性質を検証するための重要な観測量である。 真空一般相対論では、4次元ブラックホールの潮汐ラブ数は厳密にゼロであるが、物質天体、ブラックホール周囲の物質分布、あるいは代替重力理論においてはゼロではなく、モデルに依存する。 本研究では、球対称天体の潮汐特性を、粘性係数を用いて架空の膜の応答に符号化する膜パラダイムに基づく、モデルに依存しない枠組みを構築する。 膜の体積粘性係数とせん断粘性係数が非自明な周波数依存性を持つという条件で、中性子星とエキゾチックコンパクト天体（特に薄殻重力星の明確な例を示す）の両方がこの枠組みに含まれることを示す。 回転しない球対称コンパクト天体の電気的および磁気的潮汐ラブ数について、粘性係数の観点から一般的な結果を導き、その挙動と天体のコンパクト性との関係を議論し、様々な超コンパクト天体について過去の文献で見出された対数的挙動の条件を特定する。 最後に、中性子星モデルに関連する膜せん断粘性係数は、中性子星状態方程式にほとんど依存しない、新しい準普遍関係を示すことを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this work, we critically reanalyze the explicit breaking of the Peccei-Quinn global symmetry -- and the corresponding corrections to the QCD axion potential -- induced by gravity. Specifically, we examine the role of gravitational instantons, which are non-perturbative, finite-action solutions to the Euclidean Einstein equations. These instantons represent topologically nontrivial configurations of spacetime and are analogous to instantons in gauge theory. The amount of symmetry breaking induced by gravitational instantons can be computed in a controlled way within the framework of semi-classical gravity, using 't Hooft operators, in full analogy to the computation of the axion potential arising from QCD small instanton effects. Contrary to previous results in the literature, we find that the effects of gravitational instantons are extremely small and therefore do not give rise to a significant quality problem for the axion solution to the strong CP problem, both within the Standard Model and in beyond-the-Standard-Model scenarios that involve multiple copies of the Standard Model. In conclusion, we argue that, assuming the ultraviolet completion of gravity is weakly coupled, the axion solution to the strong CP problem remains free from any quality issues due to gravity. Along the way, we derive the effective Lagrangian of the QCD axion, including its gravitational coupling. | 本研究では、重力によって誘起されるペッチェイ-クイン大域対称性の明示的な破れ、およびそれに伴うQCDアクシオンポテンシャルへの補正を批判的に再解析する。 具体的には、ユークリッド・アインシュタイン方程式の非摂動的有限作用解である重力インスタントンの役割を検証する。 これらのインスタントンは位相的に非自明な時空構成を表し、ゲージ理論におけるインスタントンに類似している。 重力インスタントンによって誘起される対称性の破れの量は、半古典的重力の枠組みの中で、トフーフト演算子を用いて制御された方法で計算することができる。 これは、QCDの小さなインスタントン効果から生じるアクシオンポテンシャルの計算と完全に類似している。 これまでの文献の結果とは対照的に、重力インスタントンの効果は極めて小さく、したがって標準模型の範囲内、および標準模型の複数のコピーを含む標準模型を超えたシナリオの両方において、強いCP問題に対するアクシオン解に重大な品質問題を引き起こさないことがわかった。 結論として、重力の紫外完成が弱結合していると仮定すると、強いCP問題に対するアクシオン解は重力によるいかなる品質問題からも自由であると主張する。 その過程で、QCDアクシオンの有効ラグランジアンを、その重力結合を含めて導出する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Recently proposed $SL(2,\mathbb{Z})$ invariant $\alpha$-attractor models have plateau potentials with respect to the inflaton and axion fields. The slope of the potential in the inflaton direction is exponentially suppressed at large values of the inflaton field, but the slope of the potential in the axion direction is double-exponentially suppressed. Therefore, the axion field remains nearly massless and practically does not change during inflation. The inflationary trajectory in such models is stable with respect to quantum fluctuations of the axion field. We show that isocurvature perturbations do not feed into the curvature perturbations during inflation, and discuss the possibility of such transfer at the post-inflationary stage. | 最近提案された$SL(2,\mathbb{Z})$不変$\alpha$アトラクター模型は、インフレーション場とアクシオン場に関してプラトーポテンシャルを持つ。 インフレーション場の大きな値において、インフレーション方向のポテンシャルの傾きは指数関数的に抑制されるが、アクシオン方向のポテンシャルの傾きは二重指数関数的に抑制される。 したがって、アクシオン場はほぼ質量ゼロのままであり、インフレーション中も実質的に変化しない。 このような模型におけるインフレーション軌道は、アクシオン場の量子揺らぎに対して安定である。 我々は、等曲率摂動がインフレーション中に曲率摂動に影響を与えないことを示し、インフレーション後の段階でそのような移行が起こる可能性について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study the epicyclic oscillations of test particles around rotating quantum-corrected black holes (QCBHs), characterized by mass $M$, spin $a$, and quantum deformation parameter $b$. By deriving the radial ($\Omega_r$) and vertical ($\Omega_\theta$) oscillation frequencies, we explore their dependence on spacetime parameters and show that quantum corrections ($b \neq 0$) significantly modify the dynamics compared to the classical Kerr case. Through numerical modelling of accretion around QCBHs, we further examine how $b$ influences strong-field phenomena, comparing the results with test-particle dynamics and observational data. Our analysis reveals: 1. Quantum corrections shift the ISCOs outward, with $b$ altering the effective potential and conditions for stable circular motion. 2. The curvature of the potential and thus the epicyclic frequencies change $\Omega_r$ shows up to 25% deviation for typical $b$ values, underscoring sensitivity to quantum effects. 3. Precession behavior is modified: while Lense-Thirring precession ($\Omega_{LT}$) remains primarily governed by $a$, periastron precession ($\Omega_P$) is notably affected by $b$, especially near the black hole. 4. Accretion disk simulations confirm the physical effects of $b$, aligning well with the test particle analysis. Moreover, quasi-periodic oscillation (QPO) frequencies obtained via both approaches agree with observed low-frequency QPOs from sources like GRS $1915+105$, GRO $J1655{-}40$, XTE $J1550{-}564$, and $H1743{-}322$. The distinct frequency profiles and altered ratios offer observational signatures that may distinguish QCBHs from classical black holes. Our findings present testable predictions for X-ray timing and a new avenue to constrain quantum gravity parameters. | 我々は、質量$M$、スピン$a$、量子変形パラメータ$b$によって特徴付けられる、回転する量子補正ブラックホール（QCBH）の周りのテスト粒子の周回円運動を研究する。 動径方向（$\Omega_r$）および垂直方向（$\Omega_\theta$）の振動周波数を導出することにより、それらの時空パラメータへの依存性を調べ、量子補正（$b \neq 0$）が古典的なカーの場合と比較してダイナミクスを大きく変化させることを示す。 QCBHの周りの降着の数値モデル化を通じて、$b$が強場現象にどのように影響するかをさらに調べ、その結果をテスト粒子のダイナミクスおよび観測データと比較する。 我々の解析から以下のことが明らかになった。 1. 量子補正はISCOを外側にシフトさせ、$b$は有効ポテンシャルと安定円運動の条件を変化させる。 2. ポテンシャルの曲率、ひいては周転円周波周波数の変化$\Omega_r$は、典型的な$b$値に対して最大25%の偏差を示し、量子効果に対する敏感さを強調しています。 3. 歳差運動の挙動は変化します。 レンズ・サーリング歳差運動（$\Omega_{LT}$）は主に$a$によって支配されますが、近点歳差運動（$\Omega_P$）は、特にブラックホール近傍で$b$の影響を顕著に受けます。 4. 降着円盤シミュレーションは$b$の物理的効果を確認し、テスト粒子解析とよく一致しています。 さらに、両方のアプローチで得られた準周期振動（QPO）周波数は、GRS $1915+105$、GRO $J1655{-}40$、XTE $J1550{-}564$、$H1743{-}322$などの天体から観測された低周波QPOと一致する。 明確な周波数プロファイルと変化した比率は、QCBHと古典的ブラックホールを区別できる観測的特徴を示している。 我々の研究結果は、X線タイミングに関する検証可能な予測と、量子重力パラメータを制限するための新たな道筋を示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Based on general relativity, clock comparisons enable the determination of the gravity potential relative to a stable reference. Lunar surface clocks, owing to the Moon's low-noise conditions, high orbital stability, and broad Earth visibility, are promising reference clocks for global-scale comparisons between terrestrial clocks. Meanwhile, the need for an independent lunar time system-driven by future lunar navigation-requires maintaining links to terrestrial standards. This Letter simulates fractional frequency differences between Earth (E) and Moon (L) clocks by modeling three key time transformations: proper-to-coordinate time for E-clocks and for L-clocks (both linked to the local gravity potential), and the coordinate time relation between Earth and Moon. Signal propagation effects are not addressed. Gravity potential differences impact observations at the 10^-10 level, and the coordinate time ratio at 10^-11. Contributions from static, tidal, and non-tidal potentials, body self-rotation, and different celestial bodies are evaluated. | 一般相対性理論に基づき、時計の比較により、安定した基準に対する重力ポテンシャルを決定することができます。 月面時計は、月の低ノイズ条件、高い軌道安定性、そして地球の広い可視範囲により、地球上の時計を地球規模で比較するための基準時計として有望です。 一方、将来の月航行によって推進される独立した月時刻システムの必要性は、地上の標準とのリンクを維持することを必要とします。 本論文では、3つの主要な時間変換、すなわちE時計とL時計（どちらも局所的な重力ポテンシャルにリンクされている）の固有時刻から座標時刻への変換、および地球と月間の座標時刻の関係をモデル化することにより、地球（E）時計と月（L）時計間の分数周波数差をシミュレートします。 信号伝播効果は考慮されていません。 重力ポテンシャル差は10^-10レベルで観測に影響を与え、座標時刻比は10^-11レベルで観測に影響を与えます。 静的、潮汐的、非潮汐的ポテンシャル、天体の自己回転、そして様々な天体からの寄与が評価されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Quadratic quasinormal modes encode fundamental properties of black hole spacetimes. They are also one of the key ingredients of nonlinearities of General Relativity in the ringdown stage of binary black hole coalescence. In this work, we classify all possible quadratic coupling channels of quasinormal modes for a generic Kerr black hole, and use a frequency-domain pseudospectral code with hyperboloidal slicing to calculate these couplings. After accounting for all the channels in systems with reflection symmetry, our results become consistent with those extracted from numerical simulations and time-domain fits. This agreement provides a compelling example demonstrating the success of black hole second-order perturbation theory. We also explore potential applications of our calculations in future ringdown data analysis by carrying out a detectability survey for various quadratic modes. We find that a few of them are observationally relevant for third-generation ground-based detectors like Cosmic Explorer, as well as the space-borne detector LISA (Laser Interferometer Space Antenna). | 2次準正規モードは、ブラックホール時空の基本特性を符号化する。 また、連星ブラックホール合体のリングダウン段階における一般相対論の非線形性の重要な構成要素の一つでもある。 本研究では、一般的なカーブラックホールの2次準正規モードのあらゆる可能な結合チャネルを分類し、双曲面スライスを用いた周波数領域擬スペクトルコードを用いてこれらの結合を計算する。 反射対称性を持つ系のすべてのチャネルを考慮すると、我々の結果は数値シミュレーションおよび時間領域フィッティングから得られた結果と整合する。 この一致は、ブラックホール2次摂動論の成功を示す説得力のある例である。 また、様々な2次モードの検出可能性調査を実施することにより、将来のリングダウンデータ解析における我々の計算の潜在的な応用を探求する。 これらのうちいくつかは、コズミック・エクスプローラーのような第三世代の地上検出器や、宇宙搭載型検出器LISA（レーザー干渉計宇宙アンテナ）の観測にも関連していることがわかりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We compute the renormalized expectation value of the stress-energy tensor operator for a quantum scalar field propagating on three-dimensional global anti-de Sitter space-time. The scalar field has general mass and nonminimal coupling to the Ricci scalar curvature, and is subject to Dirichlet, Neumann or Robin boundary conditions at the space-time boundary. We consider both vacuum and thermal states, and explore whether the weak and null energy conditions are satisfied by the quantum stress-energy tensor. We uncover a rather complicated picture: compliance with these two energy conditions depends strongly on the mass and coupling of the scalar field to the curvature, and the boundary conditions applied. | 3次元大域反ド・ジッター時空を伝播する量子スカラー場に対する応力エネルギーテンソル演算子の繰り込まれた期待値を計算する。 スカラー場は一般質量を持ち、リッチ・スカラー曲率との非極小結合を有し、時空境界においてディリクレ、ノイマン、またはロビン境界条件に従う。 真空状態と熱状態の両方を考慮し、量子応力エネルギーテンソルが弱エネルギー条件とヌルエネルギー条件を満たすかどうかを検証する。 その結果、かなり複雑な描像が明らかになる。 すなわち、これら2つのエネルギー条件への適合性は、スカラー場の質量と曲率への結合、そして適用される境界条件に強く依存する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Using a purely kinematical argument, the Borde-Guth-Vilenkin (BGV) theorem states that any maximal space-time with average positive expansion is geodesically incomplete, hence past eternal inflation would be necessarily singular. Recently, discussions about the broadness of this theorem have been resurfaced by applying it to new models and/or challenging the space-time maximality hypothesis. In the present work, we use reference frames of non co-moving observers and their kinematical properties in order to inquire into the nature of such possible singular beginnings. Using the spatially flat de Sitter (dS) space-time as a laboratory, this approach allows us to exhaust all possibilities bounded by the BGV theorem in the case of general spatially flat Friedmann-Lema\^{\i}tre-Robertson-Walker (FLRW) geometries. We show that either there exists a scalar or parallelly propagated curvature singularity, or the space-time must be past asymptotically dS (with a definite non-zero limit of the Hubble parameter when the scale factor becomes null, hence excluding certain cyclic models) in order to be extensible. We are able to present this local extension without violating the null energy condition, and we show that this extension must contain a bounce. This is a mathematical result based on purely kinematical arguments and intuition. The possible physical realization of such extensions are also discussed. As a side product, we present a new chart that covers all de Sitter space-time. | 純粋に運動学的な議論を用いると、Borde-Guth-Vilenkin（BGV）定理は、平均正膨張を伴う任意の最大時空は測地学的に不完全であり、したがって過去の永遠のインフレーションは必然的に特異となることを述べている。 近年、この定理の広範性に関する議論は、新しいモデルへの適用や時空最大性仮説への異議申し立てによって再燃している。 本研究では、非共動観測者の参照フレームとその運動学的特性を用いて、そのような可能性のある特異な始まりの性質を調査する。 空間的に平坦なド・ジッター（dS）時空を実験室として用いることで、このアプローチは、一般的な空間的に平坦なフリードマン・レマ・トレ・ロバートソン・ウォーカー（FLRW）幾何学の場合にBGV定理によって制限されるすべての可能性を網羅することを可能にする。 我々は、時空が拡張可能であるためには、スカラーまたは平行伝播する曲率特異点が存在するか、あるいは漸近的にdSを超えている必要がある（スケール因子がゼロになるときにハッブルパラメータに明確な非ゼロ極限があり、したがって特定の巡回モデルは除外される）ことを示す。 我々は、この局所拡張をゼロエネルギー条件に違反することなく提示することができ、この拡張には必ずバウンスが含まれることを示す。 これは、純粋に運動学的議論と直感に基づく数学的結果である。 このような拡張の物理的実現可能性についても議論する。 副産物として、すべてのド・ジッター時空をカバーする新しいチャートを提示する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| This work aims to explore the holographic dual of the thermodynamics of 4-D dyonic AdS black holes within the AdS/CFT correspondence framework. With the alterations in $\Lambda$ as cosmological constant and $G_N$ as Newton's constant, the AdS black hole thermodynamics can be extended. This relates to incorporating the $C$ as CFT central charge and $\mu$ as its chemical potential to the standard pairs of $(T, S)$ that is temperature vs. entropy, and $(p,\mathcal{V})$ as field theory pressure vs. volume as a pair in the dual CFT for conjugate thermodynamic variables. We explore the dyonic system which is rich in phase transitions so the traditional pairs for potential and charges become $(\tilde{\Phi}_e,\tilde{Q}_e)$ as electric potential and charge and $(\tilde{\Phi}_m, \tilde{Q}_m)$ as magnetic potential and charge. Exploration of all the 16 ensembles, showed that some show interesting phase behaviour and criticality in some ensembles like $(\tilde{Q}_m,\tilde{\Phi}_e,\mathcal{V},C)$, $(\tilde{Q}_e,\tilde{\Phi}_m,\mathcal{V},C)$, $(\tilde{Q}_m,\tilde{Q}_e,\mathcal{V},C)$ where we get a number of phase transitions and criticality namely Van der Waals, Superfluid $\lambda$ and Davies type where Davies type is missing in the last ensemble. In ensembles $(\tilde{Q}_m,\tilde{\Phi}_e,\mathcal{V},\mu)$, $(\tilde{Q}_e,\tilde{\Phi}_m,\mathcal{V},\mu)$, $(\tilde{Q}_m,\tilde{Q}_e,\mathcal{V},\mu)$, we see only a Davies type phase transitions. In ensemble $(\tilde{Q}_m,\tilde{\Phi}_e,p,C)$, $(\tilde{Q}_m,\tilde{\Phi}_e,p,\mu)$, $(\tilde{Q}_e,\tilde{\Phi}_m,p,C)$, $(\tilde{Q}_e,\tilde{\Phi}_m,p,\mu)$, $(\tilde{\Phi}_m,\tilde{\Phi}_e,p,\mu)$, $(\tilde{Q}_m,\tilde{Q}_e,p,C)$, $(\tilde{Q}_m,\tilde{Q}_e,p,\mu)$ we see no criticality but we do see Davies type phase transition. In ensembles $(\tilde{\Phi}_m,\tilde{\Phi}_e,\mathcal{V},C)$, we see a confined/deconfined and Davies-type phase transition. | 本研究は、AdS/CFT対応の枠組みにおいて、4次元ダイオニックAdSブラックホールの熱力学のホログラフィック双対性を探求することを目的とする。 宇宙定数$\Lambda$とニュートン定数$G_N$を変更することで、AdSブラックホールの熱力学を拡張することができる。 これは、共役熱力学変数の双対CFTにおいて、温度とエントロピーの関係を表す標準的なペア$(T, S)$と、場の理論の圧力と体積の関係を表す標準的なペア$(p,\mathcal{V})$に、CFTの中心電荷$C$とその化学ポテンシャル$\mu$を組み込むことと関係している。 我々は相転移に富むダイオン系を研究し、従来のポテンシャルと電荷のペアは、電位と電荷として$(\tilde{\Phi}_e,\tilde{Q}_e)$、磁気ポテンシャルと電荷として$(\tilde{\Phi}_m, \tilde{Q}_m)$となる。 16個のアンサンブルすべてを調査した結果、いくつかのアンサンブルにおいて、興味深い相挙動と臨界状態が見られることが分かりました。 例えば、 $(\tilde{Q}_m,\tilde{\Phi}_e,\mathcal{V},C)$、 $(\tilde{Q}_e,\tilde{\Phi}_m,\mathcal{V},C)$、 $(\tilde{Q}_m,\tilde{Q}_e,\mathcal{V},C)$ などです。 これらのアンサンブルでは、ファンデルワールス転移、超流動転移、そしてデイヴィス転移といった様々な相転移と臨界状態が見られますが、最後のアンサンブルではデイヴィス転移は見られません。 アンサンブルでは、 $(\tilde{Q}_m,\tilde{\Phi}_e,\mathcal{V},\mu)$、 $(\tilde{Q}_e,\tilde{\Phi}_m,\mathcal{V},\mu)$、 $(\tilde{Q}_m,\tilde{Q}_e,\mathcal{V},\mu)$、Davies型の相転移のみが観測されます。 アンサンブル$(\tilde{Q}_m,\tilde{\Phi}_e,p,C)$, $(\tilde{Q}_m,\tilde{\Phi}_e,p,\mu)$, $(\tilde{Q}_e,\tilde{\Phi}_m,p,C)$, $(\tilde{Q}_e,\tilde{\Phi}_m,p,\mu)$, $(\tilde{\Phi}_m,\tilde{\Phi}_e,p,\mu)$, $(\tilde{Q}_m,\tilde{Q}_e,p,C)$, $(\tilde{Q}_m,\tilde{Q}_e,p,\mu)$では臨界性は見られませんが、デイヴィス型相転移が見られます。 アンサンブルでは、$(\tilde{\Phi}_m,\tilde{\Phi}_e,\mathcal{V},C)$ において、閉じ込め／非閉じ込めおよびデイヴィス型の相転移が観測されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present a comparative observational investigation of two Dirac-Born-Infeld (DBI) k-essence scalar field models that address late-time cosmic acceleration and dark sector dynamics. The first model involves a non-canonical scalar field representing dark energy alongside standard matter, which is regulated by the Lagrangian, $\mathcal{L} = -\left[f(\phi)\sqrt{1- \frac{2X}{f(\phi)}} - f(\phi) + V(\phi)\right] + \mathcal{L}_m$. The second model combines dark matter and dark energy with $ \mathcal{L} = -V(\phi)\sqrt{1-2X}$. The background evolution is based on modified Friedmann and scalar field equations constrained by Pantheon+ Type Ia supernovae, Hubble parameter data, and BAO (including DESBAO). A hybrid inference methodology is chosen, which includes Bayesian parameter estimation using the NUTS sampler in {\it NumPyro} and a deep-learning emulator employing supervised neural networks to speed up likelihood computations. A nuisance parameter $\mu_0$ is added to reduce systematics and improve the estimate of $H_0$, $r_d$, and $\Omega_{d0}$. The deceleration parameter $q(z)$ exhibits significant differences: Model I yields $q^{\text{Bayes}}_0 = -0.538$, $q^{\text{ML}}_0 = -0.509$, with $z^{\text{Bayes}}_{\text{trans}} = 0.650$, $z^{\text{ML}}_{\text{trans}} = 0.602$, consistent with $\Lambda$CDM, while Model II results in stronger present acceleration ($q^{\text{Bayes}}_0 = -0.831$, $q^{\text{ML}}_0 = -0.780$). Model I performs better statistically and dynamically than Model II, as shown by lower $\chi^2_\nu$, AIC, and BIC values. We additionally use symbolic regression ({\it PySR}) to rebuild analytic forms of $\omega_{\text{eff}}(z)$, which improves interpretability. Model I provides a feasible, statistically preferred alternative to $\Lambda$CDM that addresses the Hubble tension. | 本稿では、後期宇宙加速とダークセクターのダイナミクスを扱う2つのディラック・ボルン・インフェルト（DBI）kエッセンス・スカラー場モデルの比較観測的研究を紹介する。 最初のモデルは、標準物質と並んでダークエネルギーを表す非正準スカラー場を用いており、ラグランジアン$\mathcal{L} = -\left[f(\phi)\sqrt{1- \frac{2X}{f(\phi)}} - f(\phi) + V(\phi)\right] + \mathcal{L}_m$で規定される。 2つ目のモデルは、ダークマターとダークエネルギーを$\mathcal{L} = -V(\phi)\sqrt{1-2X}$で結合する。 背景進化は、パンテオン+型Ia超新星、ハッブルパラメータデータ、およびBAO（DESBAOを含む）によって制約された修正フリードマン方程式とスカラー場方程式に基づいています。 ハイブリッド推論手法が選択され、これには{\it NumPyro}のNUTSサンプラーを用いたベイズパラメータ推定と、教師ありニューラルネットワークを用いた深層学習エミュレーターによる尤度計算の高速化が含まれます。 系統誤差を低減し、$H_0$、$r_d$、および$\Omega_{d0}$の推定値を改善するために、ニューサンスパラメータ$\mu_0$が追加されています。 減速パラメータ$q(z)$には有意な差が見られます。 モデルIでは、$q^{\text{Bayes}}_0 = -0.538$、$q^{\text{ML}}_0 = -0.509$、$z^{\text{Bayes}}_{\text{trans}} = 0.650$、$z^{\text{ML}}_{\text{trans}} = 0.602$となり、$\Lambda$CDMと一致しています。 一方、モデルIIでは、より強い現在加速が見られます（$q^{\text{Bayes}}_0 = -0.831$、$q^{\text{ML}}_0 = -0.780$）。 モデルIは、$\chi^2_\nu$、AIC、BIC値が低いことからわかるように、統計的にも動的にもモデルIIよりも優れたパフォーマンスを発揮します。 さらに、記号回帰（{\it PySR}）を用いて$\omega_{\text{eff}}(z)$の解析的形式を再構築することで、解釈可能性を向上させる。 モデルIは、ハッブル張力に対処する$\Lambda$CDMに代わる、実現可能で統計的に好ましい代替モデルを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Many years of development have gone into producing instruments that meet the required noise performance of the LISA interferometric detection system. Concurrently, software simulations have been used to extensively develop the data analysis libraries to be used in the LISA pipeline, not least among which are the Time Delay Interferometry (TDI) algorithms. To bridge the gap between these two, we are developing a hardware-in-the-loop testbed to apply realistic, time-varying delays to signals traveling between phasemeters. We have shown that the testbed adds a sufficiently low amount of noise across the entire relevant LISA spectrum. We have also injected a realistic gravitational wave signal, generated via the LISA Data Challenge codebase, and successfully extracted it using TDI to remove the obscuring frequency noise of the carrier signal. Future efforts will expand the testbed to create a representative simulation of the entire LISA constellation, with an eye towards its use as a tool to aid in the development of the LISA data analysis pipelines. | LISA干渉計検出システムに要求されるノイズ性能を満たす機器の開発には、長年の開発期間が費やされてきました。 同時に、ソフトウェアシミュレーションを用いて、LISAパイプラインで使用されるデータ解析ライブラリ、特に時間遅延干渉法（TDI）アルゴリズムを広範囲に開発してきました。 これら2つのギャップを埋めるため、位相計間を移動する信号に現実的な時間変動遅延を適用するためのハードウェアインザループテストベッドを開発しています。 このテストベッドは、関連するLISAスペクトル全体にわたって十分に低いノイズ量しか追加しないことを示しました。 また、LISAデータチャレンジのコードベースから生成された現実的な重力波信号を注入し、TDIを用いて搬送信号の周波数ノイズを除去することに成功しました。 今後の取り組みでは、テストベッドを拡張してLISAコンステレーション全体の代表的なシミュレーションを作成し、LISAデータ分析パイプラインの開発を支援するツールとして使用することを視野に入れています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Quasinormal mode (QNM) spectra of black holes exhibit two open problems [Conf. Proc. C 0405132, 145 (2004); CQG 26, 163001 (2009)]: (i) the discontinuity in highly damped QNMs between Schwarzschild and Kerr solutions as $a \to 0$, and (ii) the unexplained spectral proximity between QNMs and algebraically special (AS) frequencies, particularly the anomalous multiplet splitting for Kerr $\ell=2$, $m \geq 0$ modes. We develop a novel method to compute complete QNM spectra for Type-D black holes, solving both problems and establishing a mathematical framework for boundary value problems of dissipative systems. Using analytic continuation of radial eigenvalue equations, our method eliminates the dependence on auxiliary parameters in the connection formulas for confluent Heun solutions. This breakthrough overcomes the long-standing challenge of calculating QNMs that cross or lie on the negative imaginary axis (NIA). For Schwarzschild and Kerr spacetimes ($0 \leq \hat{n} \leq 41$, $2 \leq \ell \leq 16$), we present complete spectra validated through scattering amplitudes with errors $<10^{-10}$. The results provide definitive solutions to both open problems: (i) The inability of conventional methods to compute QNMs crossing or residing on the NIA leads to apparent discontinuities in Kerr spectra as $a \to 0$. (ii) When a QNM exactly coincides with the AS frequency, an additional QNM (unconventional mode) appears nearby. For the Kerr case with $\ell=2$, overtone sequences from both unconventional and AS modes exhibit precisely $2\ell+1$ branches, without multiplets or supersymmetry breaking at AS frequencies. Our method confirms Leung's conjecture of high-$\ell$ unconventional mode deviations from the NIA through the first $\ell=3$ calculation. Moreover, this paradigm surpasses the state-of-the-art Cook's continued fraction and isomonodromic methods in computational efficiency. | ブラックホールの準正規モード（QNM）スペクトルには、2つの未解決問題が存在します。 [Conf. Proc. C 0405132, 145 (2004); CQG 26, 163001 (2009)]：(i) 高度に減衰したQNMにおけるシュワルツシルト解とカー解の間の不連続性（$a \to 0$）、および(ii) QNMと代数的特殊振動数（AS）との間の説明のつかないスペクトル近接性、特にカー$\ell=2$、$m \geq 0$モードにおける異常な多重項分裂。 我々は、D型ブラックホールの完全なQNMスペクトルを計算するための新たな手法を開発し、これらの問題を解決し、散逸系の境界値問題に対する数学的枠組みを確立しました。 ラジアル固有値方程式の解析接続を用いることで、本手法は合流型ホイン解の接続公式における補助パラメータへの依存性を排除する。 この画期的な進歩は、負の虚軸（NIA）を横切る、またはNIA上に存在するQNMを計算するという長年の課題を克服する。 シュワルツシルト時空とカー時空（$0 \leq \hat{n} \leq 41$、$2 \leq \ell \leq 16$）について、誤差$<10^{-10}$の散乱振幅によって検証された完全なスペクトルを提示する。 この結果は、以下の2つの未解決問題に対する決定的な解決策を提供する。 (i) 従来の手法ではNIAを横切る、またはNIA上に存在するQNMを計算できないため、カースペクトルにおいて$a \to 0$の方向に見かけ上の不連続が生じる。 (ii) QNMがAS周波数と正確に一致する場合、近傍に別のQNM（非従来型モード）が出現する。 $\ell=2$のKerrケースでは、非従来型モードとASモードの両方からの倍音列は、AS周波数で多重項や超対称性の破れを示さずに、正確に$2\ell+1$個の分岐を示す。 我々の手法は、最初の$\ell=3$計算によって、高$\ell$非従来型モードがNIAから逸脱するというLeungの予想を裏付ける。 さらに、このパラダイムは、最先端のCookの連分数法やアイソモノドロミック法を計算効率において凌駕する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| This study constrains the cosmological parameters within the scope of a spherically symmetric FLRW cosmological model, the role of a nonlinear spinor field in the universe's evolution. To test this approach, we incorporate the recent Cosmic chronometers, Supernova, and Sloan Digital Sky Survey data. It is found that if spherical coordinates give the FLRW model, the energy-momentum tensor (EMT) of the spinor field possesses nontrivial non-diagonal components. These non-diagonal components of EMT neither depend on the spinor field nonlinearity nor the value of the parameter $k$ defining the type of curvature of the FLRW model. In this context, we construct a dark energy model and perform an MCMC simulation to obtain the best-fit values of the parameters. The results are well comparable to the present Hubble parameter and deceleration parameter, indicating the accelerated expansion of the universe. | 本研究では、球対称FLRW宇宙論モデルの範囲内で宇宙論パラメータを制約し、宇宙の進化における非線形スピノル場の役割を明らかにする。 このアプローチを検証するために、最近の宇宙クロノメータ、スーパーノヴァ、スローンデジタルスカイサーベイのデータを取り込む。 球座標がFLRWモデルを与える場合、スピノル場のエネルギー運動量テンソル（EMT）は非自明な非対角成分を持つことが判明した。 EMTのこれらの非対角成分は、スピノル場の非線形性にも、FLRWモデルの曲率の種類を定義するパラメータ$k$の値にも依存しない。 この文脈において、我々はダークエネルギーモデルを構築し、MCMCシミュレーションを実行してパラメータの最適値を得た。 結果は現在のハッブルパラメータおよび減速パラメータとよく一致しており、宇宙の加速膨張を示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this short note we perform canonical analysis of Eddington gravity using L. Faddeev and Jackiw formalism. We demonstrate that resulting canonical action has the same form as General Relativity canonical action which proves an equivalence of Eddington gravity and General Relativity in Hamiltonian formalism. | この短い論文では、L. Faddeev と Jackiw の形式論を用いてエディントン重力の正準解析を行う。 得られた正準作用が一般相対論の正準作用と同じ形を持つことを示し、これはハミルトン形式論におけるエディントン重力と一般相対論の同値性を証明する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The goal of this talk is to give an overview of the current status of the development of the Einstein Telescope and Cosmic Explorer ground based gravitational wave (GW) detectors and of their foreseen scientific goals. These detectors will be up to a factor 8 more sensitive across the band covered by current detectors, namely LIGO, Virgo and KAGRA, and will extend the accessible frequency band towards the low frequency regime, i.e., below 10 Hz. These improvements will not only enhance the number and quality of GW observations, but will also enable researchers to have access to sources and physical processes which are out of reach for current detectors and explore the possibility of detecting previously unknown GW sources. The improvement in sensitivity in the low frequency regime will also increase the observation time of compact binary coalescence events, strengthening the collaboration with electromagnetic observatories for multimessenger observations of binary neutron star events. In fact, current detectors proved that joint observations of GW events with electromagnetic observatories are not only possible, but they can also give us unprecedented insights on the underlying physics of astrophysical processes. | 本講演の目的は、アインシュタイン望遠鏡と宇宙探査機に搭載される地上設置型重力波（GW）検出器の開発状況と、それらの科学的目標について概説することです。 これらの検出器は、LIGO、Virgo、KAGRAといった現在の検出器がカバーする帯域全体にわたって最大8倍の感度を持ち、利用可能な周波数帯域を10Hz以下の低周波領域まで拡張します。 これらの改良は、重力波観測の回数と質を向上させるだけでなく、研究者が現在の検出器では観測できない源や物理過程にアクセスし、これまで未知の重力波源の検出可能性を探ることを可能にします。 低周波領域における感度の向上は、コンパクトな連星合体現象の観測時間を増加させ、連星中性子星現象のマルチメッセンジャー観測のための電磁波観測所との協力を強化します。 実際、現在の検出器は、重力波と電磁波観測所の共同観測が可能であるだけでなく、天体物理学的プロセスの基礎となる物理学について前例のない知見をもたらすことを証明しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present an evaluation of how site dependent noise can affect the signal to noise ratio (SNR) of compact binary coalescence (CBC) signals in the future 3rd generation gravitational wave (GW) detector Einstein Telescope (ET). The design of ET is currently pushing the scientific community to study its scientific potential with respect to known, and possibly unexpected, GW signals using its design sensitivity curves. However, local ambient noise may have an impact on the ET sensitivity at low frequency and therefore affect the SNR of CBC signals at low frequency. Therefore, we study the impact of ambient noise on the ET sensitivity curve at the two sites candidate to host ET - Sardinia, in Italy, and the Euregio Meuse-Rhine (EMR) at the Netherlands-Belgium border - and infer the impact on the ET sensitivity curve and how the SNR of CBC signals at low frequencies is affected. We find that Sardinia shows results which are on par, if not better, than the design case. On the other hand, ambient noise for the current EMR sensitivity curve in Terziet causes a higher degradation of the SNR performances. | 将来の第3世代重力波検出器アインシュタイン望遠鏡（ET）におけるコンパクトバイナリコアレッセンス（CBC）信号の信号対雑音比（SNR）に、設置場所に依存するノイズがどのように影響するかを評価する。 ETの設計は、現在、科学界に設計感度曲線を用いた既知およびおそらくは予期せぬ重力波信号に対する科学的可能性の研究を迫っている。 しかし、局所的な周囲ノイズは低周波におけるETの感度に影響を与え、ひいては低周波におけるCBC信号のSNRにも影響を与える可能性がある。 そこで我々は、ETの設置候補地としてイタリアのサルデーニャ島と、オランダとベルギーの国境にあるユーレジオ・マース＝ライン（EMR）の2つの設置場所において、周囲ノイズがET感度曲線に与える影響を調査し、ET感度曲線への影響と、低周波におけるCBC信号のSNRへの影響を推定する。 サルデーニャ島では、設計ケースと同等、あるいはそれ以上の結果が出ていることがわかりました。 一方、現在のテルツィエトにおけるEMR感度曲線では、周囲ノイズの影響でSNR性能が大きく低下しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We test an analytic cosmological solution within the framework of Weyl Integrable Spacetime using current observational data. In this model, dark energy is described by a pressureless fluid, while a scalar field arises naturally through the definition of the connection. This gravitational theory reveals a Chameleon Mechanism leading to a nonzero interaction between the scalar field and the matter sector. This model extends the standard $\Lambda $CDM cosmology by introducing one additional degree of freedom, allowing for deviations from $\Lambda$CDM dynamics. For the observational constraints we consider the Supernova data of Pantheon+ collaboration, the Cosmic Chronometers, the Baryonic Acoustic Oscillators of DESI DR2 collaboration and the gamma-ray bursts. We find that Weyl Integrable Spacetime fits the data in a better way than the $\Lambda$CDM. When all datasets are considered, the statistical comparison indicates a weak to moderate preference for Weyl Integrable Spacetime according to the Akaike Information Criterion and Jeffrey's scale for the Bayesian evidence. | 我々は、最新の観測データを用いて、ワイル可積分時空の枠組みの中で解析的宇宙論解を検証する。 このモデルでは、暗黒エネルギーは無圧力流体で記述され、スカラー場は接続の定義を通して自然に生じる。 この重力理論は、スカラー場と物質セクターの間に非ゼロ相互作用をもたらすカメレオン機構を明らかにする。 このモデルは、標準的な$\Lambda$CDM宇宙論に1つの自由度を追加することで拡張し、$\Lambda$CDMダイナミクスからの逸脱を許容する。 観測的制約として、Pantheon+共同研究の超新星データ、宇宙クロノメーター、DESI DR2共同研究のバリオン音響発振器、そしてガンマ線バーストを考慮した。 その結果、ワイル可積分時空は$\Lambda$CDMよりもデータに適合することが明らかになった。 すべてのデータセットを考慮すると、統計的比較は、赤池情報量基準とベイズ証拠のジェフリー尺度によれば、ワイル積分時空が弱から中程度に好まれることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this paper, we present a detailed study of axial gravitational perturbations of the regular black hole solution in asymptotically safe gravity, as proposed in \cite{Bonanno:2023rzk}. We analyze the quasinormal mode (QNM) spectrum of this black hole using two numerical techniques: the Bernstein spectral method and the asymptotic iteration method (AIM). These approaches allow us to compute QNM frequencies with high accuracy, even for higher overtones. Our results show that the fundamental mode is only weakly affected by the deviation parameter, whereas notable deviations from the Schwarzschild case emerge for higher overtones. Additionally, we examine the correspondence between grey-body factors and QNMs using the sixth-order WKB approximation, finding excellent agreement, especially for larger multipole numbers l. | 本論文では、\cite{Bonanno:2023rzk}で提案されているように、漸近的に安全な重力における通常のブラックホール解の軸重力摂動について詳細な研究を行う。 このブラックホールの準正規モード（QNM）スペクトルを、バーンスタインスペクトル法と漸近反復法（AIM）という2つの数値解析手法を用いて解析する。 これらの手法を用いることで、高次倍音においてもQNM周波数を高精度に計算することができる。 結果から、基本モードは偏差パラメータの影響をほとんど受けないのに対し、高次倍音においてはシュワルツシルトケースからの顕著な偏差が現れることがわかる。 さらに、6次WKB近似を用いて灰色体因子とQNMの対応関係を調べたところ、特に多重極数lが大きい場合に優れた一致が得られた。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| It is well known that the expansion of the universe can create particles. However, due to ambiguities when defining particles during the expansion, there are still debates about how to choose vacuum and particle states. To clarify how particles are produced in an expanding universe, we study the creation of real scalar particles in flat FLRW spacetimes by using a recently developed equal-time Wigner formalism. By comparing this quantum kinetic formalism with the standard Bogoliubov approach, we make a natural definition of a particle number in terms of kinetic phase-space functions, which we then compare with common adiabatic particle numbers. With inspiration from flat spacetime QED, we perform numerical calculations and discuss the interpretation of the particle numbers in terms of a hypothetical switch-off in the expansion rate. Finally, we consider how this interpretation is affected by regularization. | 宇宙の膨張によって粒子が生成されることはよく知られています。 しかし、膨張中の粒子の定義には曖昧さが伴うため、真空状態と粒子状態の選択方法については依然として議論が続いています。 膨張宇宙における粒子生成の仕組みを明らかにするために、我々は最近開発された等時間ウィグナー形式を用いて、平坦FLRW時空における実スカラー粒子の生成を研究します。 この量子運動論的形式を標準的なボゴリュボフのアプローチと比較することで、運動学的位相空間関数を用いた粒子数の自然な定義を行い、それを一般的な断熱粒子数と比較します。 平坦時空QEDに着想を得て、数値計算を行い、膨張率の仮想的なスイッチオフの観点から粒子数の解釈について議論します。 最後に、この解釈が正則化によってどのように影響を受けるかを考察します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The Carroll group arises in the vanishing speed of light limit of the Poincar\'{e} group and was initially discarded as just a mathematical curiosity. However, recent developments have proved otherwise. Carroll and conformal Carroll symmetries are now ubiquitous, appearing in diverse physical phenomena starting from condensed matter physics to quantum gravity. This review aims to provide the reader a gateway into this fast-developing field. After an introduction and setting the stage with basics of the symmetry in question, we detail the construction of Carrollian and Carrollian Conformal field theories (CCFT). We then focus on applications. By far the most popular of these applications is in the context of the construction of holography in asymptotically flat spacetimes (AFS) in terms of a co-dimension one dual CCFT. We review the early work on AFS$_3$ /CCFT$_2$ before delving into an in-depth analysis for the construction of the dual to 4D AFS. Two other important sets of applications are in hydrodynamics and in condensed matter physics, which we discuss in detail. Carroll hydrodynamics is introduced as the $c\to 0$ limit of relativistic hydrodynamics first and then reconstructed from a symmetry based approach. Relations to ultrarelativistic flows and connections to the quark-gluon plasma are discussed with concrete examples of the Bjorken and Gubser flow models. In condensed matter applications, we cover connections to fractons, flat bands, and phase separation in Luttinger liquid models. To conclude, we give very brief outlines of other topics of interest including string theory and black hole horizons. | キャロル群はポアンカレe群の光速度零極限で出現し、当初は単なる数学的な好奇心として無視されていました。 しかし、近年の発展により、その考えは覆されました。 キャロル対称性および共形キャロル対称性は現在、凝縮系物理学から量子重力に至るまで、様々な物理現象に広く現れています。 本レビューは、読者にこの急速に発展している分野への入り口を提供することを目指しています。 まず、導入と対称性の基礎的な説明を行った後、キャロル対称性理論およびキャロル共形場理論（CCFT）の構築を詳細に解説します。 次に、応用に焦点を当てます。 これらの応用の中で圧倒的に普及しているのは、共次元1の双対CCFTを用いた漸近平坦時空（AFS）におけるホログラフィーの構築です。 我々は、AFS$_3$ /CCFT$_2$ に関する初期の研究を概観した後、4D AFS への双対構築に関する詳細な分析に踏み込む。 他の重要な応用分野として、流体力学と凝縮系物理学の2つがあり、これらについて詳細に議論する。 キャロル流体力学は、まず相対論的流体力学の $c\to 0$ 極限として導入され、次に対称性に基づくアプローチから再構成される。 超相対論的流れとの関係、およびクォーク-グルーオンプラズマとの関連について、ビョルケン流モデルとグブサー流モデルの具体的な例を用いて議論する。 凝縮系への応用においては、フラクトン、フラットバンド、およびラッティンジャー液体モデルにおける相分離との関連を扱う。 最後に、弦理論やブラックホール地平線など、他の興味深いトピックについても簡単に概説する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study the evolution of the eccentricity of an eccentric orbit with spinning components. We develop a prescription to express the evolving eccentricity in terms of reference eccentricity and frequency. For that purpose we considered the spins to be perpendicular to the orbital plane. Using this we found an analytical result for the contribution of spin in eccentricity evolution. As a result, we expressed orbital eccentricity in a series of reference eccentricity and gravitational wave frequency. The prescription developed here can easily be used to find arbitrarily higher-order contributions of reference eccentricity. With this we computed the eccentricity upto $\mathcal{O}(e_0^5)$. This result can be used to construct the waveforms of spinning compact objects in an eccentric orbit. Since, our expression depends on the spin induced quadrupole moments, we also study the impact of component properties on the eccentricity evolution through the quadrupole moment. We find for BNSs the evolution depends on the equation of state very mildly unless the NSs are subsolar mass. For subsolar mass NSs the deviations from BH case is comparatively larger and has equation of state dependence. For binary boson stars the deviations are comparatively larger across the mass values. We argue that it may affect our understanding of formation channels and their corresponding populations. We also argue that this can possibly be used as another tool to constrain exoticness of compact objects in a binary. | 我々は、回転成分を持つ偏心軌道の離心率の発展を研究する。 我々は、基準離心率と周波数を用いて、変化する離心率を表すための処方箋を開発した。 この目的のために、スピンは軌道面に垂直であると仮定した。 これを用いて、離心率の発展におけるスピンの寄与に関する解析的結果を得た。 結果として、軌道離心率は、基準離心率と重力波周波数の系列で表すことができた。 ここで開発された処方箋は、基準離心率の任意の高次の寄与を容易に求めるために使用することができる。 これを用いて、$\mathcal{O}(e_0^5)$までの離心率を計算した。 この結果は、偏心軌道上を回転するコンパクト天体の波形を構築するために使用できる。 この式はスピン誘起四重極モーメントに依存するため、四重極モーメントを通して、成分特性が離心率の進化に与える影響についても調べる。 BNSの場合、NSが太陽質量未満でない限り、進化は状態方程式にほとんど依存しないことがわかった。 太陽質量未満のNSの場合、BHの場合からの偏差は比較的大きく、状態方程式に依存する。 連星ボソン星の場合、偏差は質量値に関わらず比較的大きい。 これは、形成経路とそれに対応する種族に関する理解に影響を与える可能性がある。 また、これは連星系におけるコンパクト天体のエキゾチック性を制限するための別のツールとして使用できる可能性があるとも主張する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| This work considers the dynamics of the gauge vector and inflaton (dilaton) fields inspired by Kaluza-Klein theory in an inflationary universe with Bianchi type-I spacetime. The inverse power-law potential of the inflaton field is used to study dynamical system analysis. As a result, all fixed points in the autonomous system are non-hyperbolic fixed points, and one cannot determine their stability. Therefore, a center manifold theory is required to analyze the stability of the dynamical system properly. Interestingly, we found an isotropic attractor point which means that the universe undergoes accelerated expansion (inflation) from an anisotropic phase to an isotropic phase of the universe. According to the dynamical system analysis of the anisotropic Bianchi type-I universe with the inspired Kaluza-Klein model, our results supported the isotropization of the observed universe. | 本研究では、カルツァ＝クライン理論に着想を得た、ビアンキI型時空を持つインフレーション宇宙におけるゲージベクトル場とインフレーション（ディラトン）場のダイナミクスを考察する。 インフレーション場の逆べき乗ポテンシャルを用いて力学系解析を研究する。 その結果、自律系内のすべての固定点は非双曲的固定点となり、それらの安定性を決定することはできない。 したがって、力学系の安定性を適切に解析するには、中心多様体理論が必要となる。 興味深いことに、我々は等方性アトラクター点を発見した。 これは、宇宙が異方性相から等方性相へと加速膨張（インフレーション）することを意味する。 カルツァ＝クラインモデルを用いた異方性ビアンキI型宇宙の力学系解析によれば、我々の結果は観測された宇宙の等方化を支持するものであった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We consider the cosmological implications of a four-dimensional extension of the Gauss-Bonnet $f(G)$ gravity, where $G$ is the Gauss-Bonnet topological invariant, in which the Einstein-Hilbert action is replaced by an arbitrary function $f(R,G,T)$ of G, of the Ricci scalar $R$, and of the trace $T$ of the matter energy-momentum tensor. By construction, the extended Gauss-Bonnet type action involves a non-minimal coupling between matter and geometry. The field equations of the model are obtained by varying the action with respect to the metric. The generalized Friedmann equations, describing the cosmological evolution in the flat Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker geometry, are also presented in their general form. We investigate the cosmological evolution of the Universe in the generalized Einstein-Gauss-Bonnet theiry for a specific choice of the Lagrangian density, as given by $f(R,G,T) = \alpha_1 G^{m} + \alpha_2 R^{\beta} - 2\alpha_3 \sqrt{-T},$ where $\alpha_i$ $ i = 1, 2, 3$), $ m $, and $\beta$ are model parameters. First, the theoretical predictions of the model are compared with a set of observational data (Cosmic Chronometers, Type IA Supernovae, Baryon Acoustic Oscillations) via an MCMC analysis, which allows us to obtain constraints on the model parameters. A comparison with the predictions of the $\Lambda$CDM system is also performed. Next, the generalized Friedmann equations are reformulated as a dynamical system, and the properties of its critical points are studied by using the Lyapunov linear stability analysis. This investigation allows for the reconstruction of the Universe's history in this model, from the early inflationary era to the late accelerating phase. The statefinder diagnostic parameters for the model are also considered from the dynamical system perspective. | 我々はガウス・ボネ$f(G)$重力の4次元拡張の宇宙論的意味を考察する。 ここで$G$はガウス・ボネ位相不変量であり、アインシュタイン・ヒルベルト作用はG、リッチ・スカラー$R$、および物質エネルギー運動量テンソルのトレース$T$の任意の関数$f(R,G,T)$に置き換えられる。 構成上、拡張されたガウス・ボネ型作用は物質と幾何学の間に非最小結合を伴う。 このモデルの場の方程式は、作用を計量に関して変化させることによって得られる。 平坦フリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー幾何学における宇宙論的発展を記述する一般化フリードマン方程式も、その一般形で示される。 我々は、一般化アインシュタイン・ガウス・ボネ理論において、ラグランジアン密度の特定の選択、すなわち$f(R,G,T) = \alpha_1 G^{m} + \alpha_2 R^{\beta} - 2\alpha_3 \sqrt{-T},$ で与えられる宇宙の宇宙論的進化を調べる。 ここで、$\alpha_i$ (i = 1, 2, 3$)、$m $、および$\beta$はモデルパラメータである。 まず、MCMC解析を用いて、モデルの理論的予測を観測データ（宇宙クロノメータ、IA型超新星、重粒子音響振動）と比較し、モデルパラメータに対する制約条件を得る。 また、$\Lambda$CDMシステムの予測との比較も行う。 次に、一般化フリードマン方程式を力学系として再定式化し、その臨界点の特性をリアプノフ線形安定性解析を用いて調べる。 この研究により、このモデルにおける宇宙の歴史を、インフレーション初期から加速後期まで再構築することが可能になる。 また、このモデルの状態探索診断パラメータについても、力学系の観点から考察する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We construct a family of asymptotically flat Cauchy initial data for the Einstein vacuum equations that contain no trapped surfaces, yet whose future development admits multiple causally independent trapped surfaces. Assuming the weak cosmic censorship conjecture, this implies the formation of multiple black holes in finite time. The initial data are obtained by surgically modifying a vacuum geometrostatic manifold equipped with the Brill-Lindquist metric: the data agree exactly with the Brill-Lindquist metric outside a collection of balls centered at its multiple poles, and each ball is replaced by a constant-time slice of a well-prepared dynamical spacetime. The construction is based on Christodoulou's short-pulse framework, a stability analysis in the finite future of the short-pulse region, the geometry of geometrostatic manifolds with small mass and large separation, and the obstruction-free annular gluing method developed by Mao-Oh-Tao. The absence of trapped surfaces in the initial data is verified via a standard mean curvature comparison argument. | 我々は、アインシュタイン真空方程式に対して、トラップ面を含まないものの、将来の発展によって因果的に独立な複数のトラップ面が許容される漸近平坦なコーシー初期データの族を構築する。 弱い宇宙検閲予想を仮定すると、これは有限時間内に複数のブラックホールが形成されることを意味する。 初期データは、ブリル・リンドキスト計量を備えた真空幾何静力学多様体を外科的に改変することによって得られる。 データは、その多重極を中心とする球体の集合の外側ではブリル・リンドキスト計量と完全に一致し、各球体は適切に準備された動的時空の定数時間スライスに置き換えられる。 この構築は、クリストドゥルーの短パルス枠組み、短パルス領域の有限未来における安定性解析、小さな質量と大きな分離を持つジオメトロスタティック多様体の幾何学、そしてマオ・オ・タオによって開発された障害のない環状接着法に基づいています。 初期データに捕捉面が存在しないことは、標準的な平均曲率比較の議論によって検証されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In recent years, the shape of the photon ring in black holes images has been argued to provide a sharp test of the Kerr hypothesis for future black hole imaging missions. In this work, we confront this proposal to beyond Kerr geometries and investigate the degeneracy in the estimations of the black hole parameters using the circlipse shape proposed by Gralla and Lupsasca. To that end, we consider a model-independent parametrization of the deviations to the Kerr black hole geometry, dubbed Kerr off shell (KOS), which preserves the fundamental symmetry structure of Kerr known as the Killing tower. Besides exhibiting a Killing tensor and thus a Carter-like constant, all the representants of this family also possess a Killing-Yano tensor and are of Petrov type D. The allowed deviations to Kerr, selected by the symmetry, are encoded in two free functions which depend respectively on the radial and polar angle coordinates. Using the symmetries, we provide an analytic study of the radial and polar motion of photon trajectories generating the critical curve, to which the subrings composing the photon ring converge. This allows us to derive a ready-to-use closed formula for the parametric critical curve in term of the free functions parametrizing the deviations to Kerr. Using this result, we confront the circlipse fitting function to four examples of Kerr-like objects and we show that it admits a high degree of degeneracy. At a given inclination, the same circlipse can fit both a Kerr black hole of a given mass and spin $(M,a)$ or a modified rotating black hole with different mass and spin parameters $(M,a)$ and a new parameter $\alpha$. Therefore, future tests of the Kerr hypothesis could be achieved only provided one can measure independently the mass and spin of the black hole to break this degeneracy. | 近年、ブラックホール画像における光子リングの形状は、将来のブラックホール撮像ミッションにおいてカー仮説を鋭く検証する材料となると主張されている。 本研究では、この提案をカー幾何学を超えて検証し、グララとルプサスカによって提案された円唇形状を用いたブラックホールパラメータ推定における退化を調査する。 そのために、カーブラックホール幾何学からの偏差のモデル非依存パラメータ化、すなわちカーオフシェル（KOS）を考察する。 KOSは、キリングタワーとして知られるカーの基本的な対称性構造を維持する。 このファミリーの代表例はすべて、キリングテンソル、ひいてはカーター型定数を示すことに加え、キリング-ヤノテンソルも持ち、ペトロフ型Dである。 対称性によって選択されるカーへの許容偏差は、それぞれ動径角座標と極角座標に依存する2つの自由関数に符号化される。 これらの対称性を用いて、光子リングを構成する部分環が収束する臨界曲線を生成する光子軌道の動径方向および極方向の運動を解析的に研究する。 これにより、カーへの偏差をパラメータ化する自由関数を用いて、パラメータ臨界曲線のすぐに使用可能な閉じた式を導くことができる。 この結果を用いて、カー型物体の4つの例に円弧フィッティング関数を適用し、それが高度な退化を許容することを示す。 与えられた傾斜角において、同じ円弧は、与えられた質量とスピン $(M,a)$ を持つカーブラックホールにも、異なる質量とスピンパラメータ $(M,a)$ と新しいパラメータ $\alpha$ を持つ修正された回転ブラックホールにも適合する。 したがって、カー仮説の将来の検証は、ブラックホールの質量とスピンを独立に測定してこの退化を破ることができた場合にのみ達成できる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| It is unclear whether an observable notion of time exists in quantum gravity even in principle because spacetime itself fluctuates. We propose a form of observable time in perturbative quantum gravity. First, we define an elapsed proper time in curved space using intersections of worldlines and future light cones. Here, time arises from causality via the dependence on light cones. We then propose that performing the gravitational path integral describes quantum gravity corrections to this notion of proper time at all orders in $G_N$. Using this prescription, we compute the leading quantum gravity corrections to two-point correlation functions of elapsed time. We find that the commutators can be nonzero, showing this notion of time is a quantum operator in quantum gravity. | 時空自体が揺らぐため、量子重力において観測可能な時間概念が存在するかどうかは原理的にさえ不明である。 我々は摂動論的量子重力における観測可能な時間の一形態を提案する。 まず、世界線と未来光円錐の交点を用いて、曲がった空間における経過した固有時間を定義する。 ここで、時間は光円錐への依存を介して因果関係から生じる。 次に、重力経路積分を実行することで、$G_N$ のあらゆる順序において、この固有時間概念に対する量子重力補正を記述できることを提案する。 この処方を用いて、経過時間の2点相関関数に対する主要な量子重力補正を計算する。 交換子は非ゼロになる可能性があることがわかり、この時間概念は量子重力における量子演算子であることが示される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this paper, we investigate gravitational collapse scenarios involving baryonic matter transitioning into quark-gluon plasma under extreme astrophysical conditions, focusing on their implications for the formation of regular black holes. Standard gravitational collapse models inevitably predict central singularities, highlighting the limitations of classical general relativity in extreme density regimes. By introducing a physically motivated, inhomogeneous transition rate between baryonic and quark matter, we demonstrate analytically and numerically that it is possible to construct regular black hole solutions featuring a nonsingular de Sitter-like core. We further analyze the observable consequences of these models, particularly emphasizing modifications to the black hole shadow radius, which provide direct observational constraints accessible through Event Horizon Telescope (EHT) measurements. | 本論文では、極限天体物理学的条件下でのバリオン物質からクォーク・グルーオン・プラズマへの遷移を伴う重力崩壊シナリオを考察し、それらが通常のブラックホールの形成に及ぼす影響に焦点を当てる。 標準的な重力崩壊モデルは必然的に中心特異点を予測し、極限密度領域における古典的一般相対論の限界を浮き彫りにする。 バリオン物質とクォーク物質間の物理的に動機付けられた不均一な遷移率を導入することにより、特異でないド・ジッター型コアを特徴とする通常のブラックホール解を構築できることを解析的および数値的に証明する。 さらに、これらのモデルの観測可能な帰結を解析し、特にイベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）測定によって直接アクセスできる観測的制約を与えるブラックホールシャドウ半径の修正に重点を置く。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| It is known that the axion-photon coupling can lead to quantum stimulated emission of photons and classic exponential amplification of electromagnetic (EM) fields at half the axion mass frequency, when the axion density or the coupling constant is sufficiently large. In this work, we studied the EM photon cloud induced from an axion cloud around a Kerr black hole in the first order of the coupling constant classically. In the presence of a static EM background (like Wald extended solution) valid in realistic astrophysical environment, we found that an EM photon cloud emerges, oscillating at the same frequency as the axion cloud and growing exponentially in accordance with the axion cloud when the superradiant condition for the axion field is satisfied. Notably, the first-order study indicates that this photon cloud exists with no threshold for the coupling constant. The evolution of the EM photon cloud with time and azimuthal angle is obtained analytically while the cross-sectional distribution is solved numerically. Intriguingly, the induced EM field exhibits significantly different symmetries in contrast to the background EM field, which may serve as an indication of the existence of both an axion cloud and axion-photon coupling. Furthermore, in the near horizon region, the induced EM field has some overlap with the photon region as expected. | アクシオン-光子結合は、アクシオン密度または結合定数が十分に大きい場合、アクシオン質量周波数の半分で光子の量子誘導放出と電磁場の古典的な指数関数的増幅をもたらすことが知られています。 本研究では、カーブラックホールの周りのアクシオン雲から誘起される電磁光子雲を、結合定数の一次で古典的に研究しました。 現実的な天体物理学的環境で有効な静的電磁背景（ワルド拡張解など）の存在下では、アクシオン場の超放射条件が満たされる場合、アクシオン雲と同じ周波数で振動し、アクシオン雲に応じて指数関数的に成長する電磁光子雲が出現することを発見しました。 特に、一次の研究は、この光子雲が結合定数の閾値なしで存在することを示しています。 電磁光子雲の時間と方位角に対する変化は解析的に得られ、断面積分布は数値的に解かれる。 興味深いことに、誘起電磁場は背景電磁場とは著しく異なる対称性を示し、これはアクシオン雲とアクシオン-光子結合の両方の存在を示唆している可能性がある。 さらに、近地平線領域では、予想通り、誘起電磁場は光子領域といくらか重なり合っている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this paper, we study the trajectories of massive and massless particles in four dimensional static and spherically symmetric black holes in de Rham-Gabadadze-Tolley (dRGT) massive gravity theory via phase-plane analysis and point out several novel features. In particular, we show the existence of a static sphere, a finite radial distance outside the black holes in these theories, where a massive particle can be at rest, as seen by an asymptotic zero angular momentum observer. Topological arguments show that the stable and unstable static spheres, which come in pairs, have opposite charges. In the presence of angular momentum, we first study the behaviour of massless particles and find the presence of stable and unstable photon spheres in both neutral and charged black holes. Subsequently, we study the motion of massive test particles around these black holes, and find one pair of stable and unstable time-like circular orbits (TCOs), such that the stable and unstable TCO's are disconnected in certain regions. Computing the angular velocity $\Omega_{\text{\tiny CO}}$ of the TCOs, measured by a static observer at rest, shows the unusual nature of its monotonic increase with the radius of TCO, near the location of stable photon sphere. This confirms the existence of Aschenbach effect for spherically symmetric black holes in massive gravity, which was only found to exist in rapidly spinning black holes, with the only other exception being the rare example of gravity coupled to quasi-topological electromagnetism. | 本論文では、位相平面解析を用いて、デ・ラム-ガバダゼ-トーリー（dRGT）質量重力理論における4次元静的および球対称ブラックホールにおける質量粒子と質量ゼロ粒子の軌道を研究し、いくつかの新しい特徴を指摘する。 特に、これらの理論において、ブラックホールの外側に有限の半径距離にある静的球が存在することを示す。 この静的球では、漸近的ゼロ角運動量観測者から見て、質量粒子が静止している可能性がある。 位相的な議論から、安定な静的球と不安定な静的球は対になって存在し、反対の電荷を持つことがわかる。 角運動量が存在する場合、まず質量ゼロ粒子の挙動を研究し、中性ブラックホールと荷電ブラックホールの両方に安定な光子球と不安定な光子球が存在することを明らかにする。 次に、これらのブラックホール周囲の質量を持つテスト粒子の運動を研究し、安定な時間的円軌道（TCO）と不安定な時間的円軌道（TCO）のペアを発見した。 これらの軌道は、特定の領域で安定なTCOと不安定なTCOが分離している。 静止した観測者によって測定されたTCOの角速度$\Omega_{\text{\tiny CO}}$を計算すると、安定光子球の位置付近において、TCOの半径とともに単調に増加するという異常な性質が示された。 これは、質量を持つ重力場における球対称ブラックホールのアッシェンバッハ効果の存在を裏付けるものである。 この効果は高速回転するブラックホールでのみ存在が確認されており、他の唯一の例外は、準トポロジカル電磁気学と結合した重力の稀な例である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We scrutinized the Locally Rotational Symmetry (LRS) Bianchi type-I cosmological model in the presence of fractional holographic dark energy. We calculate the value of the Hubble parameter $H(z)$ using the field equations. After that, we fit the model by employing the MCMC techniques to observational data, which includes Hubble, Hubble+BAO, Hubble+Pantheon+Shoes, and Hubble+BAO+Pantheon+Shoes datasets. With the help of these datasets, we calculate the model parameters, viz. $H_{0}(z), \alpha,$ and $\Omega_{m_{0}}$. The value of $H_{0}(z),\alpha$ and $\Omega_{m_{0}}$ lies in the range $67.688^{+1.246}_{-1.197}- 67.80^{+1.23}_{-1.23}, 0.86^{+0.14}_{-0.15}- 0.885^{+0141}_{-0.149}$ and $0.264^{+0.018}_{-0.018}- 0.27^{+0.02}_{-0.02}$ respectively. Our results indicate that the evolution of the density parameters corresponding to dark energy (DE) and dark matter (DM), particularly for $\alpha=1.01$, along with the transition at $z_{t} = 0.55$ of the deceleration parameter $q$ from positive values to $-1$, reflects a phase of accelerated expansion that closely resembles the $\Lambda$CDM model. The behavior of the equation of state (EoS) parameter further demonstrates that the Universe's evolution aligns well with the framework of the fractional holographic dark energy (FHDE) model, suggesting its compatibility with scenarios of late-time cosmology. Moreover, the analysis of the statefinder diagnostics ${(r,s)}$ and the present value of ${(r,s)} = (0.74,0.07)$ reveal characteristics that converge towards the $\Lambda$CDM fixed point. A comparison between the observational constraints on our model parameters and those of the $\Lambda$CDM model exhibits a strong degree of agreement, thereby reinforcing the physical plausibility and consistency of the proposed cosmological model. | 我々は、分数ホログラフィック暗黒エネルギーが存在する場合の局所回転対称性（LRS）ビアンキI型宇宙論モデルを精査した。 ハッブルパラメータ$H(z)$の値を場の方程式を用いて計算した。 その後、MCMC法を用いて、ハッブル、ハッブル+BAO、ハッブル+パンテオン+シューズ、ハッブル+BAO+パンテオン+シューズデータセットを含む観測データにモデルをフィッティングした。 これらのデータセットを用いて、モデルパラメータ、すなわち$H_{0}(z)、\alpha$、および$\Omega_{m_{0}}$を計算した。 $H_{0}(z),\alpha$、$\Omega_{m_{0}}$の値は、それぞれ、 $67.688^{+1.246}_{-1.197}- 67.80^{+1.23}_{-1.23}、0.86^{+0.14}_{-0.15}- 0.885^{+0141}_{-0.149}$、$0.264^{+0.018}_{-0.018}- 0.27^{+0.02}_{-0.02}$ の範囲にあります。 我々の研究結果は、特に$\alpha=1.01$におけるダークエネルギー（DE）とダークマター（DM）に対応する密度パラメータの進化、ならびに$z_{t} = 0.55$における減速パラメータ$q$の正の値から$-1$への遷移が、$\Lambda$CDMモデルに酷似した加速膨張の段階を反映していることを示している。 状態方程式（EoS）パラメータの挙動は、宇宙の進化が分数ホログラフィックダークエネルギー（FHDE）モデルの枠組みとよく整合していることをさらに示しており、後期宇宙論のシナリオとの整合性を示唆している。 さらに、状態探索診断${(r,s)}$と現在の${(r,s)} = (0.74,0.07)$の解析は、$\Lambda$CDM固定点に向かって収束する特性を明らかにしている。 我々のモデルパラメータに対する観測的制約と$\Lambda$CDMモデルの制約を比較すると、高い一致が見られ、提案された宇宙論モデルの物理的な妥当性と一貫性が強化されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Systematic errors in detector calibration can bias signal analyses and potentially lead to incorrect interpretations suggesting violations of general relativity. In this study, we investigate how calibration systematics affect black hole (BH) spectroscopy, a technique that uses the quasinormal modes (QNMs) emitted during the ringdown phase of gravitational waves (GWs) to study remnant BHs formed in compact binary coalescences. We simulate a series of physically motivated, tunable calibration errors and use them to intentionally miscalibrate numerical relativity waveforms. We then apply a QNM extraction method -- the rational QNM filter -- to quantify the impact of these calibration errors. We find that current calibration standards (errors within $10\%$ in magnitude and $10^\circ$ in phase across the most sensitive frequency range of 20--2000 Hz) are adequate for BH ringdown analyses with existing observations, but insufficient for the accuracy goals of future upgraded and next-generation observatories. Specifically, we show that for events with a high ringdown signal-to-noise ratio of $\sim 120$, calibration errors must remain $\lesssim 6\%$ in magnitude and $\lesssim 4^\circ$ in phase to avoid introducing biases. While this analysis addresses a particular aspect of BH spectroscopy, the results offer broadly applicable quantitative benchmarks for calibration standards crucial to fully realizing the potential of precision GW astrophysics in the next-generation detector era. | 検出器の較正における系統的誤差は、信号解析にバイアスを与え、一般相対性理論の破れを示唆する誤った解釈につながる可能性があります。 本研究では、較正の系統的誤差がブラックホール（BH）分光法にどのように影響するかを調査します。 BH分光法は、重力波（GW）のリングダウン段階で放出される準基準モード（QNM）を用いて、コンパクトな連星合体中に形成される残留BHを研究する手法です。 私たちは、物理的に動機付けられた一連の調整可能な較正誤差をシミュレートし、それらを用いて数値相対論波形を意図的に誤較正します。 次に、QNM抽出法（有理QNMフィルター）を適用して、これらの較正誤差の影響を定量化します。 現在の較正標準（最も感度の高い周波数範囲20～2000 Hzにおける振幅で$10\%$、位相で$10^\circ$以内の誤差）は、既存の観測データを用いたBHリングダウン解析には十分であるが、将来のアップグレードされた次世代観測所の精度目標には不十分であることがわかった。 具体的には、リングダウン信号対雑音比が$\sim 120$と高いイベントの場合、バイアスの導入を避けるためには、較正誤差を振幅で$\lesssim 6\%$、位相で$\lesssim 4^\circ$以内に抑える必要があることを示す。 本解析はBH分光法の特定の側面を扱っているが、その結果は、次世代検出器時代における精密重力波天体物理学の可能性を最大限に引き出すために不可欠な較正標準のための、広く適用可能な定量的なベンチマークを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this paper we investigate how a regular scale-dependent black hole, characterized by a single extra parameter $\epsilon$, behaves under perturbations by a test field (quasi-normal modes) and under light imaging (shadows) in a four-dimensional space-time background. On the quasi-normal modes side, we study how it responds to scalar and Dirac perturbations. To do this, we implement the well known WKB semi-analytic method of 6th order for obtaining the quasi-normal frequencies. We discuss the behavior of the real and imaginary parts of the quasi-normal modes for different values of the parameter $\epsilon$ and the overtone $n$ and multipole $\ell$ numbers. On the black hole imaging side, we ray-trace the geometry and illuminate it with a thin-accretion disk. Choosing $\epsilon=1.0$ we compute the size of the central brightness depression and generate full images of the black hole. We discuss the features (i.e. luminosity) of successive photon rings through the Lyapunov exponent of nearly-bound, unstable geodesics. Furthermore we use the correspondence (in the limit $\ell \gg n$) between quasi-normal mode frequencies and unstable bound light orbits to infer the numerical values of the latter using the former and find a remarkable accuracy of the correspondence in providing the right numbers. Our results support the usefulness of this correspondence in order to perform cross-tests of black holes using these two messengers. | 本論文では、単一の追加パラメータ$\epsilon$によって特徴付けられる、通常のスケール依存ブラックホールが、4次元時空背景におけるテストフィールド（準正規モード）による摂動と光結像（影）の下でどのように振舞うかを調べる。 準正規モード側では、スカラー摂動とディラック摂動にどのように応答するかを調べる。 そのために、準正規周波数を求めるために、よく知られている6次のWKB半解析的手法を実装する。 パラメータ$\epsilon$、倍音$n$、多重極$\ell$数の異なる値に対して、準正規モードの実部と虚部の振舞いを議論する。 ブラックホール結像側では、幾何学的形状を光線追跡し、薄い降着円盤で照明する。 $\epsilon=1.0$ を選択して、中心輝度低下の大きさを計算し、ブラックホールの全体像を生成する。 連続する光子リングの特徴（例えば、光度）を、ほぼ束縛された不安定測地線のリアプノフ指数を通して議論する。 さらに、準基準モード周波数と不安定束縛光軌道との間の対応関係（極限 $\ell \gg n$ において）を用いて、前者を用いて後者の数値を推定し、正しい数値を与えるという点でこの対応関係が驚くべき精度を持つことを見出した。 我々の結果は、この対応関係が、これら2つのメッセンジャーを用いてブラックホールのクロステストを行う上で有用であることを裏付けている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The Unruh effect establishes a fundamental equivalence between acceleration and thermality by demonstrating that a uniformly accelerated ground-state detector undergoes excitation as if immersed in a thermal bath. In this paper, we investigate how acceleration influences the interaction between two ground-state atoms that are synchronously and uniformly accelerated in vacuum with proper acceleration $a$ and coupled to a fluctuating electromagnetic field. We find that the resulting interaction potential comprises both diagonal components $(\delta E)^{jk}$ with $j=k$, which are present in both inertial and acceleration cases, and off-diagonal components $(\delta E)^{jk}$ with $j\neq k$, which arise exclusively due to acceleration and vanish in the inertial case. The dependence of each component on acceleration and interatomic separation $L$ generally differs. For small accelerations, the leading-order diagonal components of the van der Waals (vdW) and Casimir-Polder (CP) interaction potentials remain unchanged from their inertial counterparts, exhibiting the standard scaling behaviors $\sim L^{-6}$ and $\sim L^{-7}$, respectively. In contrast, the off-diagonal components scale as $\sim a^2L^{-4}$ in the vdW subregions and $\sim a^2L^{-5}$ in the CP subregion. However, when the acceleration becomes sufficiently large, both diagonal and off-diagonal components of the vdW and CP interaction potentials are significantly modified, giving rise to entirely new interaction behaviors that deviate from those observed in the inertial case, whether in vacuum or thermal environments, indicating a breakdown of the acceleration-thermality equivalence established by the Unruh effect for single detectors. | ウンルー効果は、均一に加速された基底状態検出器があたかも熱浴に浸されているかのように励起を受けることを実証することにより、加速と熱性の間に根本的な等価性を確立する。 本論文では、真空中で同期して均一に加速され、固有加速度 $a$ で変動電磁場に結合された2つの基底状態原子間の相互作用に、加速がどのように影響するかを調べる。 結果として生じる相互作用ポテンシャルは、慣性および加速の両方のケースに存在する $j=k$ の対角成分 $(\delta E)^{jk}$ と、加速によってのみ発生し慣性の場合は消滅する $j\neq k$ の非対角成分 $(\delta E)^{jk}$ の両方から構成されることがわかった。 各成分の加速および原子間距離 $L$ への依存性は、一般に異なる。 微小加速度の場合、ファンデルワールス（vdW）相互作用ポテンシャルとカシミール・ポルダー（CP）相互作用ポテンシャルの主次対角成分は慣性ポテンシャルと変わらず、それぞれ標準的なスケーリング挙動 $\sim L^{-6}$ と $\sim L^{-7}$ を示す。 対照的に、非対角成分はvdWサブ領域では$\sim a^2L^{-4}$、CPサブ領域では$\sim a^2L^{-5}$ にスケーリングされる。 しかし、加速度が十分に大きくなると、vdWおよびCP相互作用ポテンシャルの対角成分と非対角成分の両方が大幅に変化し、真空環境であろうと熱環境であろうと、慣性の場合に観測されるものとは大きく異なる全く新しい相互作用挙動が生じ、単一検出器に対するウンルー効果によって確立された加速度と熱の等価性が破綻することを示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In the first-order formalism, the Einstein--Hilbert action can be modified by the addition of a Holst term multiplied by the Barbero parameter $\alpha$. This modification breaks parity although it does not affect the equations of motion. We show that the standard Komar charge is also modified by the addition of a topological term multiplied by the Barbero parameter $\alpha$. For the Killing vector that generates time translations, the value of the Komar integral at infinity is modified by the addition of a term proportional to the NUT charge $N$ and the parity-breaking Barbero parameter. Thus, as in the standard Witten effect, a non-vanishing NUT charge $N$ induces a non-vanishing mass $\alpha N$. | 一次形式論において、アインシュタイン-ヒルベルト作用は、ホルスト項にバルベロパラメータ$\alpha$を乗じた項を加えることで修正できる。 この修正は運動方程式には影響を与えないが、パリティを破る。 標準的なコマー電荷も、位相項にバルベロパラメータ$\alpha$を乗じた項を加えることで修正されることを示す。 時間並進運動を生成するキリングベクトルの場合、無限遠におけるコマー積分の値は、NUT電荷$N$とパリティを破るバルベロパラメータに比例する項を加えることで修正される。 したがって、標準的なウィッテン効果と同様に、ゼロでないNUT電荷$N$はゼロでない質量$\alpha N$を誘起する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present a novel mechanism for the formation of black hole remnants arising from a third order effective field theory correction to general relativity. We first calculate the corresponding modifications to the Schwarzschild metric and the Hawking temperature and use these to derive a modified evaporation law that deviates significantly from the classical prediction for sufficiently small black holes. Notably, the rate of mass loss vanishes at a critical mass $M_{crit}$, while the Hawking temperature remains finite. This leads to a freeze-out in the evaporation process, naturally producing stable black hole remnants of Planck scale called Planck relics. We also identify a local maximum in the evaporation rate for a certain mass $M_{*} > M_{crit}$, and compute the corresponding heat capacities which differ from Hawking's predictions. Our results show that higher-order curvature corrections in effective field theory can provide a physical mechanism for the production of black hole remnants, although the validity of such predictions near the Planck scale remains limited by the breakdown of semiclassical approximations. | 一般相対論に対する三次の有効場の理論補正から生じる、ブラックホール残骸の形成に関する新たなメカニズムを提示する。 まず、シュワルツシルト計量とホーキング温度に対する対応する修正を計算し、それらを用いて、十分に小さいブラックホールに対する古典的な予測から大きく逸脱する修正蒸発法則を導出する。 注目すべきは、質量損失率は臨界質量$M_{crit}$でゼロになるのに対し、ホーキング温度は有限のままである点である。 これは蒸発過程の凍結につながり、プランクスケールの安定したブラックホール残骸、プランク残骸が自然に生成される。 また、ある質量$M_{*} > M_{crit}$において蒸発速度の極大値を特定し、それに対応する熱容量を計算するが、これはホーキングの予測とは異なる。 我々の結果は、有効場の理論における高次の曲率補正がブラックホール残骸生成の物理的メカニズムを提供できることを示しているが、プランクスケール付近でのそのような予測の妥当性は、半古典的近似の破綻によって依然として制限されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We consider near-horizon collisions between two particles moving freely in the Schwarzschild metric in the region outside the horizon. One of them emerges from a white hole. We scrutiny when such a process can lead to the indefinitely large growth of the energy in the center of mass frame in the point of collision. We also trace how the kinematics of collision manifests itself in preserving the principle of kinematic censorship according to which the energy released in any event of collision cannot be literally infinite. According to this principle, the energy released in any event of collision, must remain finite although it can be made as large as one likes. Also, we find that particle decay near the singularity leads to unbounded release of energy independently of its initial value. | 地平線の外側の領域においてシュワルツシルト計量内で自由に運動する2つの粒子間の地平線近傍衝突を考える。 粒子の一方はホワイトホールから出現する。 このような過程が、衝突点における質量中心座標系におけるエネルギーの無限大増加にいつつながるかを詳しく調べる。 また、衝突の運動学が、衝突時に放出されるエネルギーが文字通り無限大にはなり得ないという運動学的検閲の原理をどのように維持するかについても追跡する。 この原理によれば、衝突時に放出されるエネルギーは、好きなだけ大きくすることができるとはいえ、有限のままでなければならない。 また、特異点近傍における粒子の崩壊は、初期値とは無関係に、エネルギーの無限大放出につながることも発見した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We construct retarded and advanced Green's functions for gravitational perturbations in Kerr in an ingoing radiation gauge. Our Green's functions have a frequency domain piece that has previously been obtained by Ori [Phys. Rev. D 67 (2003)] based on the Chrzanowski-Cohen-Kegeles metric reconstruction method. As is well known, this piece by itself is not sufficient to obtain an actual Green's function. We show how to complete it with a piece based on a method by Green et al. [Class. Quant. Grav. 37 (2020)]. The completion piece has a completely explicit form in the time-domain and is supported on pairs of points on the same outgoing principal null geodesic which are in the appropriate causal order. We expect our Green's functions to be useful for gravitational self-force calculations and other perturbation problems on Kerr spacetime. | 我々は、入射輻射ゲージにおけるカーの重力摂動に対する遅延グリーン関数と先進グリーン関数を構築する。 我々のグリーン関数は、Ori [Phys. Rev. D 67 (2003)] によってChrzanowski-Cohen-Kegeles計量再構成法に基づいて既に得られている周波数領域部分を持つ。 周知のように、この部分だけでは実際のグリーン関数を得るのに十分ではない。 我々は、Green et al. [Class. Quant. Grav. 37 (2020)] の方法に基づく部分を用いてこれを完成する方法を示す。 完成部分は時間領域において完全に明示的な形を持ち、適切な因果順序にある同じ出射主ヌル測地線上の点のペアによって支えられる。 我々のグリーン関数は、カー時空における重力自己力計算やその他の摂動問題に有用であると期待される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| This thesis employs the dynamical systems approach to explore two cosmological models: an anisotropic dark energy scenario in a Bianchi-I background and the Generalized SU(2) Proca (GSU2P) theory in a flat FLRW background. In the first case, a numerical framework is developed to analyze the interaction between a scalar tachyon field and a vector field, identifying parameter regions that allow anisotropic accelerated attractors. The second case examines the viability of GSU2P as a driver of inflation and late-time acceleration. Our analysis reveals fundamental limitations, including the absence of stable attractors and smooth cosmological transitions, ultimately ruling out the model as a complete description of the Universe's expansion. This work highlights the effectiveness of dynamical systems techniques in assessing alternative cosmological scenarios and underscores the need for refined theoretical frameworks aligned with observational constraints. | 本論文では、力学系アプローチを用いて、2つの宇宙論モデル、すなわちビアンキI背景における異方性ダークエネルギーシナリオと平坦FLRW背景における一般化SU(2)プロカ（GSU2P）理論を検証する。 前者では、スカラータキオン場とベクトル場との相互作用を解析するための数値的枠組みを開発し、異方性加速アトラクターを許容するパラメータ領域を特定する。 後者では、インフレーションと後期加速の駆動力としてのGSU2Pの実現可能性を検証する。 解析の結果、安定なアトラクターや滑らかな宇宙論的遷移の欠如など、根本的な限界が明らかになり、最終的にこのモデルが宇宙膨張の完全な記述として成立しないことが示された。 本研究は、代替宇宙論シナリオの評価における力学系手法の有効性を強調し、観測的制約に沿った洗練された理論的枠組みの必要性を強調する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| A rotating version of the solution of the Einstein-Maxwell system of equations modeling static electrically charged regular black holes by Lemos and Zanchin [Phys. Rev. D 83, 124005 (2011)] is obtained in the present work. The full rotating geometry consists of the Kerr-Newman exterior geometry outside a rotating de Sitter-type core, with an electrically charged spheroidal shell at the boundary. The properties of the entire rotating solution, such as electromagnetic charge and current distributions, curvature regularity, energy-momentum tensor, and energy conditions, are thoroughly examined, revealing various types of charged rotating objects. We also study in detail the possible electromagnetic fields allowed in the interior region of the spheroidal shell of charge. By assuming that the interior geometry is described by the G\"urses-G\"ursey metric with an arbitrary mass function, we show that no well-behaved electromagnetic field is allowed in the interior region if it is devoid of electromagnetic sources. We also note that, although the overall electric charge of the static solution is preserved, the arbitrariness of the algorithm allows us to propose different electromagnetic fields and charge distributions for the same geometry of the interior region, together with different charge densities on the rotating boundary shell, without changing the exterior Kerr-Newman solution. For a particular choice of the interior electromagnetic fields, we show that it is possible to interpret the rotating de Sitter fluid as being electrically polarized due to the presence of the rotating charged spheroidal shell, despite the absence of net electric charge within the interior region, which is instead concentrated solely on the charged shell, with the interior medium behaving as a perfect conductor with infinite conductivity. | 本研究では、Lemos と Zanchin [Phys. Rev. D 83, 124005 (2011)] による静的電荷を持つ正則ブラックホールをモデル化するアインシュタイン-マクスウェル方程式系の回転版の解を得る。 完全な回転幾何学は、回転するド・ジッター型コアの外側のカー-ニューマン外部幾何学と、その境界に電荷を持つ回転楕円体殻から構成される。 回転解全体の特性、例えば電磁電荷と電流の分布、曲率の正則性、エネルギー運動量テンソル、エネルギー条件などを徹底的に調べ、様々なタイプの荷電回転物体を明らかにする。 また、電荷を持つ回転楕円体殻の内部領域に許容される電磁場についても詳細に検討する。 内部形状が任意の質量関数を持つG\"urses-G\"ursey計量で記述されると仮定することにより、電磁波源が存在しない場合は内部領域に良好な電磁場は存在しないことを示す。 また、静的解の全体的な電荷は保持されるものの、アルゴリズムの任意性により、外部Kerr-Newman解を変更することなく、内部領域の同じ形状に対して異なる電磁場と電荷分布、および回転境界シェル上の異なる電荷密度を提案できることにも留意する。 内部電磁場の特定の選択に対して、内部領域内に正味電荷が存在せず、代わりに電荷シェルのみに集中し、内部媒質が無限の導電率を持つ完全導体として振舞うにもかかわらず、回転する荷電球状シェルの存在により、回転するド・ジッター流体が電気的に分極していると解釈できることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The asymptotically flat, electrically charged, rotating black holes (BHs) in Einstein-Maxwell-dilaton (EMd) theory are known in closed form for \textit{only} two particular values of the dilaton coupling constant $\gamma$: the Einstein-Maxwell coupling ($\gamma=0$), corresponding to the Kerr-Newman (KN) solution, and the Kaluza-Klein coupling ($\gamma=\sqrt{3}$). Rotating solutions with arbitrary $\gamma$ are known only in the slow-rotation or weakly charged limits. In this work, we numerically construct such EMd BHs with arbitrary $\gamma$. We present an overview of the parameter space of the solutions for illustrative values of $\gamma$ together with a study of their basic properties. The solutions are in general KN-like; there are however, new features. The data suggest that the spinning solutions with $0<\gamma<\sqrt{3}$ possess a zero temperature limit, which, albeit regular in terms of curvature invariants, exhibits a $pp$-singularity. A different limiting behaviour is found for $\gamma>\sqrt{3}$, in which case, moreover, we have found hints of BH non-uniqueness for the same global charges. | アインシュタイン-マクスウェル-ディラトン（EMd）理論における漸近平坦で電荷を帯びた回転ブラックホール（BH）は、ディラトン結合定数 $\gamma$ の特定の2つの値に対してのみ閉じた形で知られています。 すなわち、カー-ニューマン（KN）解に対応するアインシュタイン-マクスウェル結合（$\gamma=0$）と、カルツァ-クライン結合（$\gamma=\sqrt{3}$）です。 任意の $\gamma$ を持つ回転解は、低速回転または弱荷電極限においてのみ知られています。 本研究では、任意の $\gamma$ を持つこのような EMd BH を数値的に構築します。 $\gamma$ の例示的な値に対する解のパラメータ空間の概要と、それらの基本的性質の検討を示します。 これらの解は一般に KN 解に類似していますが、新しい特徴も存在します。 データは、$0<\gamma<\sqrt{3}$ の回転解が零温度極限を持つことを示唆しており、これは曲率不変量の観点からは正則ではあるものの、$pp$特異性を示す。 $\gamma>\sqrt{3}$ の場合、異なる極限挙動が見られ、さらに、この場合には、同じ全体電荷に対して BH の非一意性の兆候も見出された。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this research work, we explore the late-time accelerated expansion of the universe within the framework of modified gravity, specifically $f(R, L_m)$ theory, by considering two non-linear models: $f(R, L_{m}) = \frac{R}{2}+(1+\eta R) L_{m}$ and $f(R, L_{m}) = \frac{R}{2}+ L_{m}^{\eta}$, where $\eta$ is a free parameter. Adopting a parametric form of the deceleration parameter $q(z)$, we derive a quadratic expression for the normalized Hubble parameter. By use of Bayesian statistical analysis with the $\chi^{2}$-minimization approach, we determine the median values of the model parameters for both the cosmic chronometer (CC) and the joint (CC+Pantheon) dataset. Furthermore, we examine the fundamental cosmological parameters: energy density, pressure, the equation of state (EoS) parameter and energy conditions. The cosmographic parameters are thoroughly analyzed and the present age of the universe is estimated based on this model. | 本研究では、修正重力理論、具体的には$f(R, L_m)$理論の枠組みにおいて、2つの非線形モデル$f(R, L_{m}) = \frac{R}{2}+(1+\eta R) L_{m}$および$f(R, L_{m}) = \frac{R}{2}+ L_{m}^{\eta}$（$\eta$は自由パラメータ）を考察することにより、宇宙の後期加速膨張を探求する。 減速パラメータ$q(z)$のパラメトリック形式を採用することにより、正規化ハッブルパラメータの二次式を導出する。 $\chi^{2}$最小化アプローチを用いたベイズ統計解析により、宇宙クロノメータ（CC）と統合（CC+パンテオン）データセットの両方におけるモデルパラメータの中央値を決定する。 さらに、エネルギー密度、圧力、状態方程式（EoS）パラメータ、エネルギー条件といった基本的な宇宙論パラメータを検証します。 これらの宇宙論パラメータを徹底的に解析し、このモデルに基づいて現在の宇宙の年齢を推定します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| If primordial black holes (PBHs) of asteroidal mass make up the entire dark matter, they could be detectable through their gravitational influence in the solar system. In this work, we study the perturbations that PBHs induce on the orbits of planets. Detailed numerical simulations of the solar system, embedded in a halo of PBHs, are performed. We find that the gravitational effect of the PBHs is dominated by the closest encounter. Using the Earth-Mars distance as an observational probe, we show that the perturbations are smaller than the current measurement uncertainties and thus PBHs are not directly constrained by solar system ephemerides. We estimate that an improvement in the ranging accuracy by an order of magnitude or the extraction of signals well below the noise level is required to detect the gravitational influence of PBHs in the solar system in the foreseeable future. | 小惑星質量の原始ブラックホール（PBH）が暗黒物質の全てを構成している場合、太陽系におけるその重力的影響を通じて検出できる可能性があります。 本研究では、PBHが惑星の軌道に引き起こす摂動を研究します。 PBHのハローに埋め込まれた太陽系の詳細な数値シミュレーションを実行しました。 その結果、PBHの重力的影響は最接近遭遇によって支配されることが分かりました。 地球-火星間距離を観測プローブとして用いた結果、摂動は現在の測定不確かさよりも小さく、したがってPBHは太陽系の暦によって直接制約されないことが示されました。 近い将来、太陽系におけるPBHの重力的影響を検出するには、測距精度を1桁向上させるか、ノイズレベルをはるかに下回る信号を抽出する必要があると推定されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Leptogenesis is arguably the best motivated theory of baryogenesis given the discovery of finite neutrino masses, yet its experimental test is elusive given its high energy scale. We discuss gravitational waves (GWs) produced via graviton bremsstrahlung in right-handed neutrino decays during leptogenesis. The presence of right-handed neutrinos in the early universe can lead to a period of early matter domination. In this context, the resultant GW spectrum scales quadratically with the right-handed neutrino mass, while its peak frequency scales inversely with the Yukawa coupling. Detecting such a spectrum would provide strong evidence for leptogenesis and the existence of heavy right-handed neutrinos. We also discuss how the GW spectrum emitted from the thermal plasma is altered by an era of early matter domination. We show that it can mimic the effects of additional relativistic degrees of freedom and a higher reheating temperature, and that information from the graviton bremsstrahlung GW spectrum can break this degeneracy. | レプトジェネシスは、ニュートリノの有限質量の発見を踏まえると、バリオン生成の最も根拠のある理論と言えるでしょう。 しかし、その高エネルギースケールゆえに、実験的検証は困難です。 本研究では、レプトジェネシス過程における右巻きニュートリノの崩壊時に重力子の制動放射によって生成される重力波（GW）について考察します。 初期宇宙における右巻きニュートリノの存在は、初期物質優勢期をもたらす可能性があります。 この文脈において、結果として生じる重力波スペクトルは右巻きニュートリノ質量に2乗して比例し、そのピーク周波数は湯川結合に反比例します。 このようなスペクトルを検出できれば、レプトジェネシスと重い右巻きニュートリノの存在の強力な証拠となるでしょう。 また、熱プラズマから放出される重力波スペクトルが、初期物質優勢期によってどのように変化するかについても考察します。 我々は、それが追加の相対論的自由度とより高い再加熱温度の効果を模倣できること、そして重力子制動放射の重力波スペクトルからの情報がこの縮退を破ることができることを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Gibbons and Hawking proposed that the Euclidean gravity path integral with periodic boundary conditions in time computes the thermal partition sum of gravity. As a corollary, they argued that a derivative of the associated free energy with respect to the Euclidean time period computes gravitational entropy. Why is this interpretation is correct? That is, why does this path integral compute a trace over the Hilbert space? Here, we show that the quantity computed by the Gibbons-Hawking path integral is equal to an {\it a priori} different object -- an explicit thermal trace over the Hilbert space spanned by states produced by the Euclidean gravity path integral. This follows in two ways: (a) if the Hilbert space with two boundaries factorizes into a product of two single boundary Hilbert spaces, as we have previously shown; and (b) via explicit resolution of the trace by a spanning basis of states. We similarly show how a replicated Euclidean gravity path integral with a single periodic boundary computes a Hilbert space trace of powers of the density matrix, explaining why this approach computes the entropy of states entangled between two universes. | ギボンズとホーキングは、時間における周期的境界条件を伴うユークリッド重力経路積分は、重力の熱分割和を計算すると提案した。 系として、彼らは、関連する自由エネルギーのユークリッド時間周期に関する微分は重力エントロピーを計算すると主張した。 なぜこの解釈が正しいのか？つまり、なぜこの経路積分はヒルベルト空間上のトレースを計算するのか？ここでは、ギボンズ-ホーキング経路積分によって計算される量が、{\it a priori}別の対象、すなわちユークリッド重力経路積分によって生成される状態によって張られるヒルベルト空間上の明示的な熱トレースに等しいことを示す。 これは、次の2つの方法で導かれる：(a) 2つの境界を持つヒルベルト空間が、以前に示したように、2つの単一境界ヒルベルト空間の積に因数分解される場合、および(b) トレースを状態の張基底によって明示的に分解する場合。 同様に、単一の周期境界を持つ複製ユークリッド重力経路積分が、密度行列の冪のヒルベルト空間トレースをどのように計算するかを示し、このアプローチが2つの宇宙間でエンタングルされた状態のエントロピーを計算する理由を説明します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Inspired by an earlier idea of Mashhoon, who suggested to relate the discrete quasinormal resonant modes of a black hole to the bound-state resonances of the corresponding inverted black-hole potential, V\"olkel [Phys. Rev. Lett. {\bf 134}, 241401 (2025)] has recently computed numerically, for the first time, the bound-state energy spectrum of the inverted Schwarzschild potential. Motivated by this intriguing work, in the present work we use {\it analytical} techniques in order to explore the physical and mathematical properties of the Schwarzschild bound-state resonances. In particular, we derive closed-form compact analytical formulas for the infinite spectrum $\{E_n\}_{n=0}^{n=\infty}$ of energy eigenvalues that characterize the inverted (binding) black-hole potential. Interestingly, it is explicitly shown that our analytically derived energy spectrum of the black-hole inverted potential agrees remarkably well with the corresponding numerical data that recently appeared in the physics literature. | ブラックホールの離散的な準正規共鳴モードを、対応する反転ブラックホールポテンシャルの束縛状態共鳴に関連付けるというMashhoonの以前のアイデアに触発され、V\"olkel [Phys. Rev. Lett. {\bf 134}, 241401 (2025)] は最近、初めて反転シュワルツシルトポテンシャルの束縛状態エネルギースペクトルを数値的に計算しました。 この興味深い研究に触発され、本研究では、シュワルツシルト束縛状態共鳴の物理的および数学的特性を調査するために{\it解析的}手法を用います。 特に、反転（束縛）ブラックホールポテンシャルを特徴付けるエネルギー固有値の無限スペクトル$\{E_n\}_{n=0}^{n=\infty}$に対する閉じた形のコンパクトな解析式を導出します。 興味深いことに、我々が解析的に導出したブラックホール逆ポテンシャルのエネルギースペクトルは、物理学の文献に最近発表された対応する数値データと驚くほどよく一致することが明確に示されています。 |