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| Original Text | 日本語訳 |
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| It has recently been revealed that, in curved black-hole spacetimes, non-minimally coupled massive Proca fields may be characterized by the existence of poles in their linearized perturbation equations and may therefore develop exponentially growing instabilities. Interestingly, recent numerical computations [H. W. Chiang, S. Garcia-Saenz, and A. Sang, arXiv:2504.04779] have provided compelling evidence that the onset of monopole instabilities in the composed black-hole-field system is controlled by the dimensionless physical parameter $\mu r_-$, where $\mu$ is the proper mass of the non-minimally coupled Proca field and $r_-\equiv (-2\alpha)^{1/3}r_{\text{H}}$ is the radial location of the pole [here $\alpha$ is the non-minimal coupling parameter of the Einstein-Proca theory and $r_{\text{H}}$ is the radius of the black-hole horizon]. In the present paper we use {\it analytical} techniques in order to explore the physical properties of critical (marginally-stable) composed Schwarzschild-black-hole-nonminimally-coupled-monopole-Proca-field configurations. In particular, we derive a remarkably compact analytical formula for the discrete spectrum $\{\mu(r_{\text{H}},r_-;n) \}^{n=\infty}_{n=1}$ of Proca field masses which characterize the critical black-hole-monopole-Proca-field configurations in the dimensionless regime ${{r_- -r_{\text{H}}}\over{r_{\text{H}}}}\ll1$ of near-horizon poles. The physical significance of the analytically derived resonance spectrum stems from the fact that the critical field mass $\mu_{\text{c}}\equiv\mu(r_{\text{H}},r_-;n=1)$ marks the onset of instabilities in the Schwarzschild-black-hole-nonminimally-coupled-monopole-Proca-field system. In particular, composed black-hole-linearized-Proca-field configurations in the small-mass regime $\mu\leq\mu_{\text{c}}$ of the Proca field are stable. | 最近、曲がったブラックホール時空において、非最小結合の質量を持つプロカ場は、線形摂動方程式に極が存在するという特徴を持ち、指数関数的に増大する不安定性を生じる可能性があることが明らかになりました。 興味深いことに、最近の数値計算[H. W. Chiang, S. Garcia-Saenz, A. Sang, arXiv:2504.04779] は、複合ブラックホール場系におけるモノポール不安定性の発現が、無次元物理パラメータ $\mu r_-$ によって制御されるという説得力のある証拠を示しています。 ここで、$\mu$ は非最小結合プロカ場の固有質量、$r_-\equiv (-2\alpha)^{1/3}r_{\text{H}}$ は極の半径位置です [ここで、$\alpha$ はアインシュタイン-プロカ理論の非最小結合パラメータ、$r_{\text{H}}$ はブラックホール地平線の半径です]。 本論文では、{\it 解析的}手法を用いて、シュワルツシルトブラックホール非最小結合モノポールProca場の臨界（限界安定）構成の物理的性質を探求する。 特に、地平線近傍極の無次元領域${{r_- -r_{\text{H}}}\over{r_{\text{H}}}}\ll1$における臨界ブラックホールモノポールProca場構成を特徴付けるProca場質量の離散スペクトル$\{\mu(r_{\text{H}},r_-;n) \}^{n=\infty}_{n=1}$に対する非常にコンパクトな解析的公式を導出する。 解析的に導かれた共鳴スペクトルの物理的意義は、臨界場質量$\mu_{\text{c}}\equiv\mu(r_{\text{H}},r_-;n=1)$がシュワルツシルト-ブラックホール-非最小結合モノポール-プロカ場系における不安定性の始まりを示すという事実に由来する。 特に、プロカ場の小質量領域$\mu\leq\mu_{\text{c}}$におけるブラックホール-線形化プロカ場の合成配置は安定である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Black bounces are compact objects with a wormhole structure hidden behind an event horizon. This type of metric can be obtained through general relativity by considering the presence of exotic matter. Such spacetimes can also arise within the framework of effective theories inspired by loop quantum gravity. In this work, we verify the possibility of obtaining black bounce models inspired by loop quantum gravity as solutions of general relativity. For this, we examine which sources can generate these solutions and the consequences of using these types of sources. We find that the sources can be expressed as a combination of a phantom scalar field and nonlinear electrodynamics. Once we obtain the sources in terms of fields, we analyze the energy conditions for each field separately to verify which of the fields is responsible for the violation of the energy conditions. | ブラックバウンスは、事象の地平線の背後に隠されたワームホール構造を持つコンパクト天体です。 この種の計量は、エキゾチック物質の存在を考慮することで一般相対論を通して得ることができます。 このような時空は、ループ量子重力に触発された有効理論の枠組み内でも発生する可能性があります。 本研究では、ループ量子重力に触発されたブラックバウンスモデルを一般相対論の解として得る可能性を検証します。 そのために、どのソースがこれらの解を生成できるか、そしてこれらのタイプのソースを使用することの結果を調べます。 その結果、これらのソースはファントムスカラー場と非線形電気力学の組み合わせとして表現できることが分かりました。 ソースを場の観点から得たら、各場のエネルギー条件を個別に解析し、どの場がエネルギー条件の破れの原因であるかを検証します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate an ensemble of boundary CFTs within the framework of a tensor model recently constructed to model 3d quantum gravity. The incorporation of CFT borders introduces new elements to the gravity theory. In particular, it leads to an open-closed extension of Virasoro TQFT, which in the classical limit gives rise to 3d gravity with tensionful end-of-the-world branes. It also provides predictions for off-shell manifolds with bordered asymptotic boundaries, such as the annulus wormhole. As an application, we construct a purely open variant of the tensor model to study a purely open bootstrap problem in the context of CFT triangulation. We also briefly discuss the extension to non-orientable CFTs. | 我々は、3次元量子重力をモデル化するために最近構築されたテンソル模型の枠組みの中で、境界CFTのアンサンブルを調査する。 CFT境界の導入は、重力理論に新たな要素を導入する。 特に、Virasoro TQFTの開閉拡張につながり、古典極限において張力のある世界端ブレーンを持つ3次元重力をもたらす。 また、環状ワームホールのような、境界付き漸近境界を持つオフシェル多様体に対する予測も提供する。 応用として、我々はテンソル模型の純粋に開の変種を構築し、CFT三角測量の文脈における純粋に開のブートストラップ問題を研究する。 また、非有向CFTへの拡張についても簡単に議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We use new cosmic microwave background (CMB) primary temperature and polarization anisotropy measurements from the Atacama Cosmology Telescope (ACT) Data Release 6 (DR6) to test foundational assumptions of the standard cosmological model and set constraints on extensions to it. We derive constraints from the ACT DR6 power spectra alone, as well as in combination with legacy data from Planck. To break geometric degeneracies, we include ACT and Planck CMB lensing data and baryon acoustic oscillation data from DESI Year-1, and further add supernovae measurements from Pantheon+ for models that affect the late-time expansion history. We verify the near-scale-invariance (running of the spectral index $d n_s/d\ln k = 0.0062 \pm 0.0052$) and adiabaticity of the primordial perturbations. Neutrino properties are consistent with Standard Model predictions: we find no evidence for new light, relativistic species that are free-streaming ($N_{\rm eff} = 2.86 \pm 0.13$, which combined with external BBN data becomes $N_{\rm eff} = 2.89 \pm 0.11$), for non-zero neutrino masses ($\sum m_\nu < 0.082$ eV at 95% CL), or for neutrino self-interactions. We also find no evidence for self-interacting dark radiation ($N_{\rm idr} < 0.134$), early-universe variation of fundamental constants, early dark energy, primordial magnetic fields, or modified recombination. Our data are consistent with standard BBN, the FIRAS-inferred CMB temperature, a dark matter component that is collisionless and with only a small fraction allowed as axion-like particles, a cosmological constant, and the late-time growth rate predicted by general relativity. We find no statistically significant preference for a departure from the baseline $\Lambda$CDM model. In general, models introduced to increase the Hubble constant or to decrease the amplitude of density fluctuations inferred from the primary CMB are not favored by our data. | アタカマ宇宙論望遠鏡（ACT）データリリース6（DR6）による新しい宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の一次温度と偏光異方性の測定結果を用いて、標準宇宙論モデルの基本仮定を検証し、その拡張に対する制約条件を設定する。 制約条件は、ACT DR6パワースペクトルのみから導出するとともに、Planckの既存データと組み合わせて導出する。 幾何学的縮退を打破するため、ACTとPlanckのCMBレンズデータ、およびDESI Year-1の重粒子音響振動データを使用し、さらに後期膨張史に影響を与えるモデルについてはPantheon+による超新星観測データも追加する。 原始的摂動の近似スケール不変性（スペクトル指数$d n_s/d\ln k = 0.0062 \pm 0.0052$の変動）と断熱性を検証する。 ニュートリノの性質は標準モデルの予測と一致している。 すなわち、自由流動する新しい軽い相対論的種（$N_{\rm eff} = 2.86 \pm 0.13$、外部BBNデータと合わせると$N_{\rm eff} = 2.89 \pm 0.11$）、非ゼロニュートリノ質量（95%信頼区間で$\sum m_\nu < 0.082$ eV）、ニュートリノ自己相互作用の証拠は見つかっていない。 また、自己相互作用する暗黒放射（$N_{\rm idr} < 0.134$）、初期宇宙における基本定数の変動、初期暗黒エネルギー、原始磁場、または修正再結合の証拠も見つかっていない。 我々のデータは、標準的なBBN、FIRASによって推定されたCMB温度、衝突がなくアクシオン型粒子として認められる割合がごくわずかである暗黒物質成分、宇宙定数、そして一般相対論によって予測される後期成長率と整合している。 ベースライン$\Lambda$CDMモデルからの逸脱に関して、統計的に有意な選好は見られない。 一般的に、ハッブル定数を増加させるため、あるいは主CMBから推定される密度変動の振幅を減少させるために導入されたモデルは、我々のデータに有利ではない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In a Universe with nearly-Gaussian initial curvature perturbations, the abundance of primordial black holes can be derived from the curvature power spectrum. When the latter is enhanced within a narrow range around a characteristic scale, the resulting mass function has a single distinct peak, corresponding to Schwarzschild radii set by the horizon entry time of that scale. In contrast, we show (both numerically and by providing an analytic estimation) that a broad enhancement - such as a plateau bounded by infrared and ultraviolet scales - produces a bimodal mass function, with a primary peak close to the infrared scale. We find that the typical initial gravitational potential (compaction function), conditioned on meeting the threshold for critical collapse, is generated by a thin spherical shell with infrared radius and a thickness comparable to the ultraviolet scale. This suggests a higher-than-expected abundance of PBH originating from Type II initial fluctuations. Our results significantly impact overproduction bounds on the amplitude of the power spectrum, and tighten the viable mass range for primordial black holes as dark matter. | ほぼガウス分布的な初期曲率擾乱を持つ宇宙においては、原始ブラックホールの存在量は曲率パワースペクトルから導くことができる。 後者が特徴的スケールの狭い範囲内で増大する場合、結果として得られる質量関数は、そのスケールの地平線突入時刻によって設定されるシュワルツシルト半径に対応する単一の明瞭なピークを持つ。 対照的に、我々は（数値的および解析的推定の両方によって）赤外線と紫外線スケールで囲まれたプラトーのような広い増大は、赤外線スケール付近に主ピークを持つ二峰性の質量関数を生成することを示す。 我々は、臨界崩壊の閾値を満たすことを条件とする典型的な初期重力ポテンシャル（圧縮関数）が、赤外線半径と紫外線スケールに匹敵する厚さを持つ薄い球殻によって生成されることを発見した。 これは、タイプII初期揺らぎに起因するPBHの存在量が予想よりも高いことを示唆している。 我々の研究結果は、パワースペクトルの振幅における過剰生成の限界に大きな影響を与え、原始ブラックホールが暗黒物質として考えられる質量範囲を狭めます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We compute the two-point correlation function of the area operator for semiclassical states of loop quantum gravity in the limit of large spins. The cases of intrinsic and extrinsic coherent states are considered, along with a new class of semiclassical states constructed as perturbations of Livine-Speziale coherent states. For the usual coherent states, the correlations are shown to be short-ranged, decaying exponentially with the distance. Introducing perturbations given by correlated elementary excitations and decays of the gravitational field along pairs of loops, we obtain new states that, while preserving the peakedness properties of the unperturbed states, can also display long-ranged correlations. The perturbed coherent states include examples reproducing the typical decay of correlations for quantum fluctuations of the geometry associated with free gravitons on a background metric. Such a behavior is a natural requirement for the compatibility of semiclassical states in quantum gravity with the physical regime pictured by perturbative quantum gravity. | ループ量子重力の半古典的状態に対する面積作用素の2点相関関数を、大スピン極限において計算する。 固有および外在的コヒーレント状態の場合、ならびにLivine-Spezialeコヒーレント状態の摂動として構成される新しいクラスの半古典的状態を考察する。 通常のコヒーレント状態の場合、相関は短距離であり、距離とともに指数関数的に減衰することが示される。 相関のある素励起とループ対に沿った重力場の減衰によって与えられる摂動を導入することで、摂動を受けていない状態の尖鋭性を保ちながら長距離相関も示すことができる新しい状態を得る。 摂動を受けたコヒーレント状態には、背景計量上の自由重力子に関連する幾何学の量子ゆらぎに対する相関の典型的な減衰を再現する例が含まれる。 このような振る舞いは、量子重力における半古典的状態と、摂動量子重力によって描かれる物理的領域との両立性にとって自然な要件である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In anticipation of future multi-frequency observations of black hole with the Next Generation Event Horizon Telescope (ngEHT), we construct spectral images of a thin accretion disk around a spherically symmetric black hole immersed in cold, non-magnetized, pressureless plasma. The radiation from the disk is assumed to be thermal, and the surrounding plasma is entrained by its rotation. We use the general relativistic transport equation for the radiation in the plasma, accounting for both dispersion and plasma motion but neglecting absorption. Shadow images and intensity maps are computed across the full spectrum for an inverse power-law plasma density profile. The results show a strong dependence of the observed images on the radiation frequency, which looks promising for the possibility of extracting new information in future observations of the ngEHT. | 次世代イベント・ホライズン・テレスコープ（ngEHT）によるブラックホールの将来的な多周波数観測を見据え、低温で非磁化かつ無圧力のプラズマ中に沈んだ球対称ブラックホールの周囲の薄い降着円盤のスペクトル画像を構築した。 円盤からの放射は熱放射であると仮定し、周囲のプラズマは円盤の回転に同調する。 プラズマ中の放射には一般相対論的輸送方程式を用い、分散とプラズマの運動を考慮しつつ吸収は無視する。 逆べき乗則に従うプラズマ密度プロファイルの全スペクトルにわたって、シャドウ画像と強度マップを計算した。 結果は、観測画像が放射周波数に強く依存することを示しており、これは将来のngEHT観測において新たな情報を引き出す可能性を示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This work mainly focuses on the nonlinear Einstein-Euler-Heisenberg theory and its applications from various aspects. Firstly, thermodynamic variables are analytically determined via Smarr formula for a four dimensional spherically symmetric Einstein-Euler-Heisenberg black hole by taking the Hawking-Bekenstein entropy as the basis. The results are supported by graphical illustrations for certain Euler-Heisenberg and electric charge parameters, which are in turn used for making further comments on the stability and possible critical points of the concerned black hole. The thermodynamic analyses are then repeated for two distinct cases in which entropy is subject to a logarithmic and an exponential correction, respectively. Our assessments have shown that statistical quantum fluctuations and nonlinear electrodynamic effects can alter the stability and the thermodynamic properties of black holes. Finally, the one-sided bending angle and the gravitational redshift of light are determined in the vicinity of astronomical structures obeying the nonlinear Einstein- Euler-Heisenberg model and the results obtained are applied to three electrically charged, compact stars. | 本研究は主に非線形アインシュタイン-オイラー-ハイゼンベルク理論とその様々な側面からの応用に焦点を当てています。 まず、ホーキング-ベッケンシュタインエントロピーを基底として、4次元球対称アインシュタイン-オイラー-ハイゼンベルクブラックホールの熱力学変数をSmarrの公式を用いて解析的に決定します。 結果は、特定のオイラー-ハイゼンベルクパラメータと電荷パラメータのグラフ表示によって裏付けられ、それらは、対象となるブラックホールの安定性と臨界点の可能性についてさらに考察するために用いられます。 次に、エントロピーがそれぞれ対数補正と指数補正を受ける2つの異なるケースについて、熱力学解析を繰り返します。 我々の評価により、統計的量子ゆらぎと非線形電気力学的効果がブラックホールの安定性と熱力学的特性を変化させる可能性があることが示されました。 最後に、非線形アインシュタイン-オイラー-ハイゼンベルク模型に従う天体構造の近傍における光の片側屈曲角と重力赤方偏移を決定し、得られた結果を3つの電荷を帯びたコンパクト星に適用する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We utilize various computational techniques in flat and curved backgrounds to calculate the classical gravitational Compton amplitude up to the second post-Minkowskian order. Our novel result supports the use of worldline quantum field theory in non-trivial background spacetimes to obtain new theoretical insights that can both enhance computational efficiency and provide useful cross-checks of results, particularly in the context of classical binary black hole mergers. | 我々は、平坦背景および曲面背景における様々な計算手法を用いて、ポストミンコフスキー秩序までの古典重力コンプトン振幅を計算した。 我々の新たな結果は、非自明な背景時空における世界線量子場理論の適用を支持するものであり、これにより計算効率を向上させ、特に古典的な連星ブラックホール合体の文脈において、結果の有用なクロスチェックを提供する新たな理論的知見が得られる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This work conducts an in-depth exploration of exact electrically charged solutions, including traversable wormholes, black holes, and black bounces, within the framework of the scalar-tensor representation of hybrid metric-Palatini gravity (HMPG) with a non-zero scalar potential. By integrating principles from both the metric and Palatini formulations, HMPG provides a flexible approach to addressing persistent challenges in General Relativity (GR), such as the late-time cosmic acceleration and the nature of dark matter. Under the assumption of spherical symmetry, we employ an inverse problem technique to derive exact solutions in both the Jordan and Einstein conformal frames. This method naturally leads to configurations involving either canonical or phantom scalar fields. A thorough examination of horizon structures, throat conditions, asymptotic behaviour, and curvature regularity (via the Kretschmann scalar) reveals the intricate causal structures permitted by this theoretical model. The analysis uncovers a diverse range of geometric configurations, with the phantom sector exhibiting a notably richer spectrum of solutions than the canonical case. These solutions encompass traversable wormholes, black universe models, where the interior of a black hole evolves into an expanding cosmological phase rather than a singularity, as well as black bounce structures and multi-horizon black holes. The results demonstrate that introducing a non-zero scalar potential within HMPG significantly expands the array of possible gravitational solutions, yielding complex causal and curvature properties that go beyond standard GR. Consequently, HMPG stands out as a powerful theoretical framework for modelling extreme astrophysical environments, where deviations from classical gravity are expected to play a crucial role. | 本研究では、非ゼロのスカラーポテンシャルを持つハイブリッド計量-パラティーニ重力（HMPG）のスカラー-テンソル表現の枠組みにおいて、通過可能なワームホール、ブラックホール、ブラックバウンスなどの電荷を持つ正確な解を詳細に探究する。 計量定式化とパラティーニ定式化の両方の原理を統合することにより、HMPGは、後期宇宙加速や暗黒物質の性質など、一般相対論（GR）における永続的な課題に対処するための柔軟なアプローチを提供する。 球対称性の仮定の下、逆問題手法を用いて、ジョルダン共形フレームとアインシュタイン共形フレームの両方で正確な解を導出する。 この手法は、正準スカラー場またはファントムスカラー場のいずれかを含む構成を自然に導く。 地平構造、スロート条件、漸近的挙動、そして曲率の正則性（クレッチマン・スカラーによる）を徹底的に検討することで、この理論モデルが許容する複雑な因果構造が明らかになる。 解析によって多様な幾何学的構成が明らかになり、ファントムセクターは標準的なケースよりも著しく豊富な解のスペクトルを示す。 これらの解には、通過可能なワームホール、ブラックホール内部が特異点ではなく膨張宇宙相へと進化するブラック宇宙モデル、ブラックバウンス構造、そしてマルチホライズンブラックホールが含まれる。 結果は、HMPGに非ゼロのスカラーポテンシャルを導入することで、重力解の可能な範囲が大幅に拡大し、標準的な一般相対論を超える複雑な因果特性と曲率特性が得られることを示している。 その結果、HMPGは、古典的な重力からの逸脱が重要な役割を果たすと予想される極限天体物理環境をモデル化するための強力な理論的枠組みとして際立っています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this article we study uniqueness of the Black String, i.e. the product of 4-dimensional Schwarzschild space with a circle of length L. In arXiv:2410.20967, this was reduced to a non-linear elliptic PDE, and we use this setup to show that for small L the Black String is infinitesimally rigid as a Ricci-flat metric. Using a fixed point theorem, we prove that this implies local uniqueness, i.e. there exist no other Ricci-flat metrics near the Black String, and we give bounds for the size of the neighborhood in which the Black String is unique. We compare this with the toy problem of a scalar field satisfying an elliptic equation that was already solved in arXiv:2410.20967 using different methods. In this case we can use the fixed point theorem method to prove not just a local but a global statement. | 本稿では、ブラックストリング、すなわち4次元シュワルツシルト空間と長さLの円の積の一意性を考察する。 arXiv:2410.20967では、これは非線形楕円型偏微分方程式に簡約されており、この設定を用いて、Lが小さい場合、ブラックストリングはリッチ平坦計量として無限小的に剛直であることを示す。 不動点定理を用いて、これが局所的一意性、すなわちブラックストリングの近傍に他のリッチ平坦計量は存在しないことを意味することを証明し、ブラックストリングが一意となる近傍の大きさの上限を与える。 これを、arXiv:2410.20967で既に異なる手法を用いて解かれていた、楕円方程式を満たすスカラー場のトイプロブレムと比較する。 この場合、不動点定理法を使って、局所的な命題だけでなく、大域的な命題も証明することができます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the scenario of black holes coupled with the Euler-Heisenberg nonlinear electromagnetic field in the framework of $f(R,T)$ gravity. The black hole solutions for electrically charged, magnetically charged and the dyonic case are separately analyzed, and we discuss the scalar curvature and the energy conditions of the black hole spacetime. In the magnetic charge solution, the $f(R,T)$ correction appears in the $1/r^6$ Euler-Heisenberg electromagnetic field correction term, while the electrically charged solution includes an $r^2$ term, with the curvature of the spacetime determined by the $f(R,T)$ coupling parameter. The dyonic solution is obtained through vacuum polarization quantum electrodynamics corrections, where electromagnetic duality is broken and the solution exists higher-order correction terms. The relationship between the event horizon and charge of dyonic extreme black holes is studied. Furthermore, we investigate the effective metric, photon trajectories, and innermost stable circular orbit under nonlinear electromagnetic effects, providing images of photon geodesic for varying electric and magnetic charge strengths and $f(R,T)$ coupling parameter. | 我々は、オイラー・ハイゼンベルク非線形電磁場と結合したブラックホールのシナリオを、$f(R,T)$重力の枠組みの中で考察する。 電荷を持つブラックホール解、磁気電荷を持つブラックホール解、そしてダイオニックブラックホール解をそれぞれ解析し、ブラックホール時空のスカラー曲率とエネルギー条件について議論する。 磁気電荷を持つブラックホール解では、$f(R,T)$補正は$1/r^6$オイラー・ハイゼンベルク電磁場補正項に現れるが、電荷を持つブラックホール解には$r^2$項が含まれ、時空の曲率は$f(R,T)$結合パラメータによって決定される。 ダイオニック解は真空分極量子電気力学補正によって得られる。 この補正項では電磁双対性が破れ、高次の補正項が存在する。 ダイオニック極限ブラックホールの事象の地平線と電荷の関係を研究する。 さらに、非線形電磁気効果下における有効計量、光子の軌道、および最内周の安定円軌道を調査し、電荷強度と磁荷強度、および$f(R,T)$結合パラメータを変化させた場合の光子測地線の画像を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The nature of dark energy remains one of the most profound mysteries in modern cosmology. One intriguing proposal is that black holes (BHs) could be the astrophysical source of dark energy through a cosmological coupling mechanism, and strong evidence has been claimed via analyzing the growth of the black hole masses in the red-sequence elliptical galaxies at redshifts $\leq 2.5$. In this work, with a group of very high redshift AGNs detected by the James Webb Space Telescope (JWST) in the red-sequence elliptical galaxies, we show that the possibility of BHs being the astrophysical source of dark energy has been rejected at a confidence level exceeding 10$\sigma$. Moreover, it turns out that the Little Red Dots recently discovered by JWST, characterized by the low accretion rates, can naturally evolve into the red-sequence elliptical galaxies hosting the relatively low mass black holes at the redshifts of $\sim 0.7-2.5$, without the need of black hole cosmological coupling. | ダークエネルギーの本質は、現代宇宙論における最も深遠な謎の一つです。 ブラックホール（BH）が宇宙論的相互作用を通じてダークエネルギーの天体物理学的源泉となる可能性があるという興味深い提唱があり、赤方偏移$\leq$2.5の赤色系列楕円銀河におけるブラックホール質量の成長を解析することで、その強力な証拠が主張されています。 本研究では、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）によって赤色系列楕円銀河において検出された非常に高赤方偏移のAGN群を用いて、BHがダークエネルギーの天体物理学的源泉となる可能性が10$\sigma$を超える信頼水準で否定されたことを示します。 さらに、JWSTによって最近発見されたリトル・レッド・ドットは、低い降着率を特徴としており、ブラックホールとの宇宙論的相互作用を必要とせずに、赤方偏移$\sim 0.7-2.5$の比較的低質量のブラックホールをホストする赤色系列楕円銀河へと自然に進化する可能性があることが判明しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the influence of Born-Infeld (BI) nonlinear electrodynamics on magnetic field configurations, photon orbits, and black hole shadows for Schwarzschild black holes immersed in magnetic fields. Assuming that the BI magnetic fields are asymptotically uniform and aligned with the polar axis, we solve the nonlinear magnetic field equations numerically using pseudospectral methods. Our analysis shows that nonlinear electromagnetic effects become prominent near the event horizon, particularly in the polar regions, where the magnetic field strength is significantly enhanced. This enhancement leads to closed photon orbits on the meridional plane becoming prolate, with noticeable stretching along the polar axis. Simulations of black hole images reveal that, at high observer inclinations, the shadow, which is circular in the Maxwell limit, becomes increasingly elongated along the polar direction as the nonlinear effects increase. | 我々は、磁場中に置かれたシュワルツシルトブラックホールについて、ボルン・インフェルト（BI）非線形電磁気学が磁場構成、光子軌道、およびブラックホールシャドウに与える影響を調査する。 BI磁場が漸近的に均一で極軸と一致すると仮定し、擬スペクトル法を用いて非線形磁場方程式を数値的に解く。 解析の結果、非線形電磁気効果は事象の地平線付近、特に磁場強度が著しく増大する極領域で顕著になることが示された。 この増強により、子午面上の閉じた光子軌道は長球状になり、極軸に沿って顕著に伸びる。 ブラックホール像のシミュレーションにより、観測者の傾斜角が大きい場合、マクスウェル限界では円形であるシャドウは、非線形効果が増大するにつれて極方向に沿って次第に細長くなることが明らかになった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study energy transport in a conformal junction connecting three 2D conformal field theories using the AdS/CFT correspondence. The holographic dual consists of three AdS$_3$ spacetimes joined along the worldsheet of a tensile string anchored at the junction. Within a specific range of string tension, where the bulk solution is uniquely determined, we find that all energy reflection and transmission coefficients vary monotonically with the string tension. Notably, the total energy transmission, which quantifies the energy flux from one CFT through the junction, is bounded above by the effective central charge associated with both the CFTs and the junction. Results for energy transport in conformal interfaces are recovered in a special limit. Furthermore, we extend our analysis to junctions connecting $N$ 2D CFTs. | 我々は、AdS/CFT対応を用いて、3つの2次元共形場理論を接続する共形接合におけるエネルギー輸送を研究する。 ホログラフィック双対は、接合に固定された張力弦の世界面に沿って接合された3つのAdS$_3$時空から構成される。 弦の張力の特定の範囲内（バルク解が一意に決定される）において、すべてのエネルギー反射係数および透過係数は弦の張力に対して単調に変化することがわかる。 特に、1つのCFTから接合を通過するエネルギー流束を定量化する全エネルギー透過率は、CFTと接合の両方に関連する有効中心電荷によって上界となる。 共形界面におけるエネルギー輸送の結果は、特別な極限で得られる。 さらに、我々は解析をN個の2次元CFTを接続する接合に拡張する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Quantum algorithms offer the potential for significant computational advantages; however, in many cases, it remains unclear how these advantages can be practically realized. Causal Set Theory is a discrete, Lorentz-invariant approach to quantum gravity which may be well positioned to benefit from quantum computing. In this work, we introduce a quantum algorithm that investigates the dynamics of causal sets by sampling the space of causal sets, improving on classical methods. Our approach builds on the quantum-enhanced Markov chain Monte Carlo technique developed by Layden et al. [Nature 619, 282 (2023)], adapting it to sample from the constrained spaces required for application. This is done by adding a constraint term to the Hamiltonian of the system. A qubit Hamiltonian representing the Benincasa-Dowker action (the causal set equivalent of the Einstein-Hilbert action) is also derived and used in the algorithm as the problem Hamiltonian. We achieve a super-quadratic quantum scaling advantage and, under some conditions, demonstrate a greater potential compared to classical approaches than previously observed in unconstrained QeMCMC implementations. | 量子アルゴリズムは計算上の大きな利点をもたらす可能性を秘めていますが、多くの場合、これらの利点がどのように実用的に実現されるかは依然として不明です。 因果集合論は、量子重力に対する離散的かつローレンツ不変なアプローチであり、量子コンピューティングの恩恵を受けられる可能性が高いと考えられます。 本研究では、因果集合の空間をサンプリングすることで因果集合のダイナミクスを調査する量子アルゴリズムを導入し、従来の手法を改良します。 私たちのアプローチは、Laydenら [Nature 619, 282 (2023)] によって開発された量子強化マルコフ連鎖モンテカルロ法を基盤とし、適用に必要な制約付き空間からサンプリングできるように改良されています。 これは、システムのハミルトニアンに制約項を追加することで実現されます。 ベニンカサ-ダウカー作用（アインシュタイン-ヒルベルト作用の因果集合相当）を表す量子ビットハミルトニアンも導出され、アルゴリズムにおいて問題ハミルトニアンとして用いられる。 我々は超二次の量子スケーリングの利点を達成し、いくつかの条件下では、従来の手法と比較して、制約のないQeMCMC実装においてこれまで観察されたものよりも大きな可能性を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The static spherical vacuum solution in a bumblebee gravity model where the bumblebee field \(B_\mu\) has a time-like vacuum expectation value \(b_\mu\) is studied. We show that in general curved space-time solutions are not allowed and only the Minkowski space-time exists. However, it is surprising that non-trivial solutions can be obtained so long as a unique condition for the vacuum expectation \(b^2\equiv -b^\mu b_\mu=2/\kappa\), where \(\kappa=8\pi G\), is satisfied. We argue that naturally these solutions are not stable since quantum corrections would invalidate the likely numerical coincidence, unless there are some unknown fine-tuning mechanisms preventing any deviation from this condition. Nevertheless, some properties of these novel but peculiar solutions are discussed, and we show that the extremal Reissner-Nordstr{\"o}m solution is a limit of one of our solutions. | バンブルビー重力模型における静的球状真空解、すなわちバンブルビー場 \(B_\mu\) が時間的な真空期待値 \(b_\mu\) を持つ場合について考察する。 一般に曲がった時空解は許されず、ミンコフスキー時空のみが存在することを示す。 しかし、真空期待値 \(b^2\equiv -b^\mu b_\mu=2/\kappa\)（\(\kappa=8\pi G\)）の唯一の条件が満たされる限り、非自明な解が得られることは驚くべきことである。 この条件からの逸脱を防ぐ未知の微調整機構が存在しない限り、量子補正によってこの可能性のある数値的一致が無効化されるため、これらの解は当然安定ではないことを主張する。 それでもなお、これらの新しいが特異な解のいくつかの性質について議論し、極限ライスナー・ノルドストローム解が我々の解の1つの極限であることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We extend the arguments of Maldacena and N\'u\~nez to include higher co-dimension brane setups and derive a new no-go theorem. Specifically, we show that under reasonable assumptions on the energy-momentum conservation and the bulk curvature, co-dimension-two branes fail to support stable de Sitter solutions. For co-dimensions higher than two embedded in a compact internal space, we show that negative tension sources would be required. This result places strong constraints on the viability of higher-dimensional braneworld models as a means to obtain de Sitter space within string theory. | 我々はマルダセナとヌネズの議論を高次元ブレーン設定に拡張し、新たなノーゴー定理を導出する。 具体的には、エネルギー運動量保存則とバルク曲率に関する合理的な仮定の下で、共次元2のブレーンは安定なド・ジッター解を支持できないことを示す。 コンパクトな内部空間に埋め込まれた2よりも高い共次元の場合、負の張力源が必要となることを示す。 この結果は、弦理論内でド・ジッター空間を得るための手段としての高次元ブレーンワールド模型の実現可能性に強い制約を課す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recently, there has been a lot of interest in Carroll black holes and in particular whether or not one could find a Carrollian analogue of a rotating black hole spacetime. Here we show that every stationary and axisymmetric solution (and thence also a black hole) of Carrollian general relativity in any number of $d>3$ dimensions is necessarily also static (up to a "topological rotation"). The case of $d=3$ dimensions is special. There, the topological rotation is important and one can have a rotating Carroll BTZ black hole, obtained from a static one by the Carroll boost accompanied by the re-identification of the angular coordinate, similar to what happens in the Lorentzian case. We also find a Carrollian analogue of an accelerating black hole, showing that Schwarzschild is not the only possible stationary and axisymmetric Carroll black hole in four dimensions. A generalization of the no go theorem to include Maxwell, dilatonic, and axionic matter fields is also discussed. | 最近、キャロルブラックホール、特に回転ブラックホール時空のキャロル類似体が見出されるかどうかに大きな関心が集まっています。 本稿では、任意の次元数$d>3$におけるキャロル一般相対論の定常かつ軸対称な解（ひいてはブラックホールも）は、必然的に（「位相的回転」を除いて）静的でもあることを示します。 $d=3$次元の場合は特殊です。 この場合は位相的回転が重要であり、ローレンツの場合と同様に、キャロルブーストと角座標の再同定によって、静的なキャロルBTZブラックホールから回転するキャロルBTZブラックホールを得ることができます。 また、加速ブラックホールのキャロル類似体も見出され、4次元における定常かつ軸対称なキャロルブラックホールはシュワルツシルトブラックホールだけではないことが示されました。 マクスウェル、ディラトン、アクシオン物質場を含むノーゴー定理の一般化についても議論される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We pave the way for future gravitational-wave detection experiments, such as the Big Bang Observer and DECIGO, to constrain dark sectors made of SU(N) Yang-Mills confined theories. We go beyond the state-of-the-art by combining first principle lattice results and effective field theory approaches to infer essential information about the non-perturbative dark deconfinement phase transition driving the generation of gravitational-waves in the early universe, such as the order, duration and energy budget of the phase transition which are essential in establishing the strength of the resulting gravitational-wave signal. | 我々は、ビッグバン・オブザーバーやDECIGOといった将来の重力波検出実験において、SU(N)ヤン・ミルズ閉じ込め理論で構成されたダークセクターを制限する道を開く。 第一原理格子理論の結果と有効場の理論アプローチを組み合わせることで、最先端研究の域を超え、初期宇宙における重力波生成を駆動する非摂動的なダーク・デコンファインメント相転移に関する重要な情報、例えば相転移の順序、持続時間、エネルギー収支といった、結果として生じる重力波信号の強度を決定する上で不可欠な情報を推論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The construction of equilibrium models of accretion disks around compact objects has become a highly relevant topic in the recent times, thanks to the current understanding that indicates a direct relationship between these objects with the electromagnetic emission of supermassive compact objects residing at center of the galaxies M87 and Milky Way, both observed by the Event Horizon Telescope Collaboration. As the physical properties of the compact sources are estimated using the results of computer simulations of the system comprising of the disk plus the compact object, adding new physical ingredients to the initial data of the simulation is pertinent to enhance our knowledge about these objects. In this work, we thus present equilibrium solutions of geometrically thick, non-self-gravitating, constant orbital specific angular momentum, neutral Weyssenhoff spin fluid accretion tori in the Kerr spacetime, building upon a previous work that was restricted to the Schwarzschild geometry. Our models are obtained under the assumptions of stationarity and axisymmetry in the fluid quantities, circularity of the flow and a polytropic equation of state. We study how the deviations from an ideal no-spin fluid depend on both the magnitude of the macroscopic spin of the fluid and on the spin parameter of the Kerr black hole, carefully encompassing both the co-rotating and the counter-rotating cases. Our results demonstrate that the characterstic radii, the thickness and the radial extent of such a torus can change importantly in the presence of the macroscopic spin of the ideal fluid. We also find some limitations of our approach that constraint the amount of spin the fluid can have in the rotating Kerr background. Finally, we present a parameter space exploration that gives us additional constraints on the possible values of the fluid spin denoted by the parameter $s_0$. | コンパクト天体周囲の降着円盤の平衡モデルの構築は、近年、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観測されたM87銀河と天の川銀河の中心に位置する超大質量コンパクト天体の電磁放射とこれらの天体との直接的な関係を示す最新の知見のおかげで、非常に重要なトピックとなっている。 コンパクト天体の物理的特性は、円盤とコンパクト天体からなるシステムのコンピュータシミュレーション結果を用いて推定されるため、シミュレーションの初期データに新たな物理的要素を加えることは、これらの天体に関する知識を深める上で重要である。 そこで本研究では、シュワルツシルト幾何学に限定された先行研究に基づき、カー時空における幾何学的に厚く、自己重力を持たず、一定の軌道比角運動量を持ち、ワイセンホフスピンが中立な流体降着トーラスの平衡解を提示する。 我々のモデルは、流体量の定常性と軸対称性、流れの円形性、そしてポリトロープ状態方程式という仮定の下で得られる。 我々は、理想的な無スピン流体からの偏差が、流体の巨視的スピンの大きさとカーブラックホールのスピンパラメータの両方にどのように依存するかを、共回転と反回転の両方の場合を注意深く考慮しながら調べる。 我々の結果は、そのようなトーラスの特性半径、厚さ、および半径方向の広がりが、理想流体の巨視的スピンの存在下で大きく変化し得ることを示している。 また、我々のアプローチには、回転カー背景において流体が持ち得るスピンの量を制限するいくつかの限界があることも明らかにした。 最後に、パラメータ$s_0$で表される流体スピンの可能な値に対する追加の制約を与えるパラメータ空間探索を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct spin-induced scalarized black hole solutions in a class of Einstein-Maxwell-scalar models, where a scalar field is non-minimally coupled to the electromagnetic field. Our results show that scalar hair develops only for rapidly rotating black holes, while slowly spinning ones remain well described by the Kerr-Newman (KN) metric. The scalar field contributes only a small fraction of the total mass, indicating suppressed nonlinear effects. This suppression may account for the narrow existence domains of scalarized black holes and the similarities observed in their existence domains across different coupling functions. Moreover, scalarized black holes are found to coexist with linearly stable, entropically favored KN black holes. These results motivate further investigations into the nonlinear dynamics and stability of scalarized black holes in these models. | 我々は、スカラー場が電磁場と非最小結合しているアインシュタイン-マクスウェル-スカラー模型の一種において、スピン誘起スカラー化ブラックホール解を構築する。 我々の結果は、スカラーヘアは高速回転するブラックホールでのみ発達し、低速回転するブラックホールはカー-ニューマン（KN）計量によって良好に記述されることを示している。 スカラー場は全質量のわずかな割合にしか寄与せず、非線形効果が抑制されていることを示唆している。 この抑制は、スカラー化ブラックホールの存在領域が狭いこと、および異なる結合関数にわたって観測されるそれらの存在領域の類似性を説明する可能性がある。 さらに、スカラー化ブラックホールは、線形安定でエントロピー的に有利なKNブラックホールと共存することが判明した。 これらの結果は、これらの模型におけるスカラー化ブラックホールの非線形ダイナミクスと安定性に関する更なる研究を促すものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we investigate the interior structure of a holographic multi-band superconductor with the coexistence of s-wave and p-wave order parameters. Especially, we investigate the singularity structure of this multi-band model. Different from the single p-wave case, the alternation rule is jointly determined by parameters involving both s-wave order and p-wave order. In the coexistence region, we derive the Kasner alternation laws from both analytical and numerical methods which fit each other nicely. Furthermore, we find that the occurrence of the s-wave order parameter will lead to a chaotic-stable transition for the near singularity structure which matches the expectation of cosmological billiard approach. This novel transition for the near singularity structure constitutes a holographic counterpart of the secondary condensation in boundary superconducting system, offering a complementary perspective for characterizing the properties of boundary condensed matter systems. | 本研究では、s波秩序パラメータとp波秩序パラメータが共存するホログラフィック多バンド超伝導体の内部構造を調べる。 特に、この多バンドモデルの特異点構造を調べる。 p波単独の場合とは異なり、交代則はs波秩序とp波秩序の両方のパラメータによって共同で決定される。 共存領域において、解析的手法と数値的手法の両方からカスナー交代則を導出し、それらは互いによく適合する。 さらに、s波秩序パラメータの出現は、宇宙論的ビリヤードアプローチの予想と一致する、特異点近傍構造のカオス安定転移をもたらすことを明らかにした。 この特異点近傍構造の新規転移は、境界超伝導系における二次凝縮のホログラフィック対応物であり、境界凝縮系の特性を特徴付けるための補完的な視点を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| N=2, 4 and 8 supersymmetric string theories in four dimensional flat space-time have moduli space of vacua. We argue that starting from a theory where the moduli approach a particular moduli space point A at infinity, we can construct a classical solution that contains an arbitrarily large space-time region where the moduli take values corresponding to any other moduli space point B of our choice to any desired accuracy. Therefore the observables of a theory with a given set of asymptotic values of the moduli will have complete information on the observables for any other asymptotic values of the moduli. Also it is physically impossible for any experiment, performed over a finite time, to determine the asymptotic values of the moduli. We point out the difference between asymptotically flat space-time and asymptotically AdS space-time in this regard and discuss the possible implication of these results for holographic duals of string theories in flat space-time. For N=2 supersymmetric theories, A and B could correspond to compactifications on topologically distinct Calabi-Yau manifolds related by flop or conifold transitions. | 4次元平坦時空におけるN=2、4、および8の超対称弦理論は、真空のモジュライ空間を持つ。 モジュライが特定のモジュライ空間点Aに無限遠で近づく理論から出発して、任意のモジュライ空間点Bに対応する値を任意の精度で取る任意の大きさの時空領域を含む古典解を構築できることを主張する。 したがって、モジュライの漸近値の集合が与えられた理論の観測量は、モジュライの他の漸近値に対する観測量に関する完全な情報を持つ。 また、有限時間にわたって行われるいかなる実験においても、モジュライの漸近値を決定することは物理的に不可能である。 この点に関して、漸近的に平坦な時空と漸近的にAdS時空の違いを指摘し、これらの結果が平坦な時空における弦理論のホログラフィック双対にどのような影響を与えるかについて議論する。 N=2超対称理論の場合、AとBは、フロップ遷移またはコニフォールド遷移によって関連付けられた位相的に異なるカラビ・ヤウ多様体上のコンパクト化に対応する可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The fundamental nature of dark matter (DM) remains unknown, with significant uncertainties in its density profile. DM environments surrounding massive binary black holes (BBHs) modify their orbital dynamics, thereby altering gravitational wave (GW) emissions. For BBH systems at the Galactic Center, dynamical friction induced by DM spikes could produce detectable deviations in GW spectra, potentially observable by future space-based detectors. To address the uncertainties in the Galactic Center's DM profile, we systematically examine two scenarios: the generalized Navarro-Frenk-White (gNFW) profile and its post-spike modification. We investigate the evolutionary effects of DM dynamical friction and accretion on the eccentricity and semi-latus rectum of secondary black holes (BHs) in elliptical orbits. By constructing orbital models with varying initial eccentricities across the mass-semi-latus rectum parameter space and utilizing 30 years of simulated pulsar timing array data from the Square Kilometer Array (SKA), we identify detectable parameter regimes of DM effects and employ these GW observational signatures to constrain different DM density profiles. Our analysis reveals that among gNFW profiles ($\gamma=2,1.5,1,0.5$), only $\gamma=2$ produces significant detectable signatures. The formation of DM spikes further enhances these observable waveform deviations for all gNFW slopes. | 暗黒物質（DM）の根本的な性質は未だ解明されておらず、その密度プロファイルには大きな不確実性が存在する。 大質量連星ブラックホール（BBH）を取り巻くDM環境は、BBHの軌道ダイナミクスを変化させ、それによって重力波（GW）の放射を変化させる。 銀河中心のBBH系では、DMスパイクによって引き起こされる動的摩擦によって重力波スペクトルに検出可能な偏差が生じ、将来の宇宙検出器によって観測される可能性がある。 銀河中心のDMプロファイルの不確実性に対処するため、我々は一般化ナバロ・フレンク・ホワイト（gNFW）プロファイルとそのスパイク後の修正という2つのシナリオを体系的に検証する。 我々は、楕円軌道上の二次ブラックホール（BH）の離心率と半緯度直角に対するDMの動的摩擦と集積の進化的影響を調査する。 質量-半緯度直角パラメータ空間にわたって初期離心率を変化させた軌道モデルを構築し、平方キロメートルアレイ（SKA）の30年間の模擬パルサータイミングアレイデータを利用することで、DM効果の検出可能なパラメータ領域を特定し、これらの重力波観測シグネチャーを用いて異なるDM密度プロファイルを制約した。 解析の結果、gNFWプロファイル（$\gamma=2,1.5,1,0.5$）のうち、$\gamma=2$のみが有意な検出可能なシグネチャーを生成することが明らかになった。 DMスパイクの形成は、すべてのgNFW勾配において、これらの観測可能な波形偏差をさらに増大させる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present new exact charged black hole solutions in (2+1) dimensions within the framework of $f({Q})$ gravity, where ${Q}$ denotes the non-metricity scalar. By considering a cubic $f({Q})$ form we derive classes of charged and uncharged spherically symmetric solutions, and we identify conditions under which these reduce to the well-known Banados-Teitelboim-Zanelli (BTZ) black hole. Notably, our analysis reveals a novel charged solution that is asymptotically Anti-de Sitter (AdS) but cannot be continuously deformed into a GR counterpart, and thus arising purely from the higher-order nature of the non-metricity corrections. Furthermore, we explore the geometrical properties of the solutions, demonstrating the existence of multiple horizons and a softer central singularity compared to GR. Additionally, we calculate various thermodynamic quantities, such as Hawking temperature, entropy, and heat capacity, with results confirming thermal stability. Finally, a detailed study of the geodesic motion and the effective potentials unveils stable photon orbits, as well as the effect of cubic non-metricity corrections on orbital dynamics. | 我々は、$f({Q})$重力の枠組みにおいて、(2+1)次元における新しい正確な荷電ブラックホール解を提示する。 ここで、${Q}$は非計量性スカラーを表す。 立方$f({Q})$形式を考察することにより、荷電および非荷電の球対称解のクラスを導出し、これらがよく知られたバナドス-タイテルボイム-ザネリ(BTZ)ブラックホールに帰着する条件を明らかにする。 特に、我々の解析は、漸近的には反ド・ジッター(AdS)であるが、一般相対論の対応物に連続的に変形することはできず、したがって純粋に非計量性補正の高次性質から生じる、新しい荷電解を明らかにする。 さらに、我々は解の幾何学的性質を探求し、多重地平線と一般相対論と比較してよりソフトな中心特異点の存在を示す。 さらに、ホーキング温度、エントロピー、熱容量といった様々な熱力学量を計算し、熱安定性を確認しました。 最後に、測地線運動と有効ポテンシャルの詳細な研究により、安定な光子軌道と、立方非計量性補正が軌道ダイナミクスに与える影響を明らかにしました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct a recently found class of non-BPS black hole solutions with asymptotically $AdS_3\times S^3\times T^4$ in type IIB supergravity, consisting of multiple BTZ black holes localized on an $S^3$, within the group theoretical framework of Breitenlohner and Maison (BM). Starting with the multi-neutral black string solution as a seed, we solve the associated Riemann-Hilbert problem for the BM linear system. First, we determine the monodromy matrix corresponding to this seed solution by generalizing the early work of Katsimpouri et al. on the four-charged black hole of STU supergravity, where some assumptions must be relaxed for the solutions with multiple horizons. By applying the Harrison transformation, a charge-generating transformation in the $SO(4,4)$ group, to the monodromy matrix, we obtain the multi-charged black string solution. Furthermore, through a ``subtraction'' procedure -- an $SO(4,4)$ transformation that changes the asymptotic structure from $R^{1,4}\times S^1\times T^4$ to $AdS_3\times S^3\times T^4$ spacetime -- we derive the multi-BTZ black hole solution. This is the first example in which the subtraction procedure is applied to multiple black holes, and it may also have potential applications to other cases. | 我々は、BreitenlohnerとMaison (BM)の群論的枠組みを用いて、IIB型超重力において漸近的に$AdS_3\times S^3\times T^4$となる非BPSブラックホール解のクラスを、最近発見されたクラスとして構成する。 この解は、$S^3$上に局在する複数のBTZブラックホールから構成される。 多重中性ブラックストリング解をシードとして用い、BM線形系に対する関連するリーマン-ヒルベルト問題を解く。 まず、このシード解に対応するモノドロミー行列を、KatsimpouriらによるSTU超重力の4価ブラックホールに関する初期の研究を一般化することにより決定する。 ただし、多重地平を持つ解に対してはいくつかの仮定を緩和する必要がある。 $SO(4,4)$群における電荷生成変換であるハリソン変換をモノドロミー行列に適用することにより、多重価ブラックストリング解を得る。 さらに、「減算」手順、すなわち時空$R^{1,4}\times S^1\times T^4$から時空$AdS_3\times S^3\times T^4$への漸近構造を変化させる$SO(4,4)$変換を用いて、多重BTZブラックホール解を導出します。 これは、減算手順を複数のブラックホールに適用した最初の例であり、他のケースにも応用できる可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This research explores the quasinormal modes (QNMs) characteristics of charged black holes in a perfect fluid dark matter (PFDM) environment. Based on the Event Horizon Telescope (EHT) observations of the M87* black hole shadow, we implemented necessary constraints on the parameter space($a/M$,$\lambda/M$).We found that for lower values of the magnetic charge parameter, the effective range of the PFDM parameter is approximately between -0.2 and 0, while as the magnetic charge parameter increases, this effective range gradually extends toward more negative values. Then through sixth-order WKB method and time-domain method, we systematically analyzed the quasinormal oscillation spectra under scalar field and electromagnetic field perturbations. The results reveal that: the magnetic charge $a$ and PFDM parameters $\lambda$ modulate the effective potential barrier of black hole spacetime, profoundly influencing the response frequency and energy dissipation characteristics of external perturbations. The consistently negative imaginary part of QNMs across the entire physical parameter domain substantiates the dynamical stability of the investigated system. Moreover, we discovered differences in the parameter variation sensitivity between scalar field and electromagnetic field perturbations, providing a theoretical basis for distinguishing different field disturbances. These results not only unveil the modulation mechanisms of electromagnetic interactions and dark matter distribution on black hole spacetime structures but also offer potential observational evidence for future gravitational wave detection and black hole environment identification. | 本研究では、完全流体暗黒物質（PFDM）環境における荷電ブラックホールの準正規モード（QNM）特性を調査する。 イベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）によるM87*ブラックホールシャドウの観測に基づき、パラメータ空間（$a/M$、$\lambda/M$）に必要な制約を課した。 その結果、磁荷パラメータの値が小さい場合、PFDMパラメータの有効範囲はおおよそ-0.2から0の間であるのに対し、磁荷パラメータが増加するにつれて、この有効範囲は徐々に負の値へと広がることが分かった。 次に、6次WKB法と時間領域法を用いて、スカラー場および電磁場摂動下における準正規モード振動スペクトルを体系的に解析した。 結果は、磁荷 $a$ と PFDM パラメータ $\lambda$ がブラックホール時空の有効ポテンシャル障壁を変調し、外部摂動に対する応答周波数とエネルギー散逸特性に大きな影響を与えることを明らかにしました。 物理パラメータ領域全体にわたって QNM の虚数部が一貫して負であることは、調査対象のシステムの動的安定性を裏付けています。 さらに、スカラー場と電磁場の摂動におけるパラメータ変化に対する感度の違いを発見し、異なる場の摂動を区別するための理論的根拠を提供しました。 これらの結果は、ブラックホール時空構造における電磁相互作用と暗黒物質分布の変調メカニズムを明らかにするだけでなく、将来の重力波検出やブラックホール環境の特定のための観測的証拠となる可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Cosmic birefringence$-$the rotation of the polarization plane of light as it traverses the universe$-$offers a direct observational window into parity-violating physics beyond the Standard Model. In this work, we revisit the anisotropic component of cosmic birefringence, which leads to the generation of $B$-mode polarization in the cosmic microwave background (CMB). Using an exact theoretical treatment beyond the thin last-scattering surface approximation, we constrain the amplitude of anisotropic birefringence with combined polarization data from SPTpol, ACT, POLARBEAR, and BICEP. The joint analysis yields a best-fit amplitude of $A_{\rm CB} = 0.42^{+0.40}_{-0.34} \times 10^{-4}$, consistent with zero within $2\sigma$, and we place a 95\% confidence-level upper bound of $A_{\rm CB} < 1 \times 10^{-4}$. The constraint is not dominated by any single experiment and remains robust under the inclusion of a possible isotropic rotation angle. These results provide leading constraints on anisotropic cosmic birefringence from CMB $B$-mode polarization and illustrate the potential of upcoming experiments to improve sensitivity to parity-violating effects in the early universe. | 宇宙複屈折（光の偏光面が宇宙を横断する際に回転する現象）は、標準模型を超えたパリティ非保存物理を直接観測する窓を提供する。 本研究では、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）におけるBモード偏光の生成につながる宇宙複屈折の異方性成分を再検討する。 薄い最終散乱面近似を超える厳密な理論的処理を用いて、SPTpol、ACT、POLARBEAR、BICEPの偏光データを組み合わせて、異方性複屈折の振幅を制限する。 共同解析の結果、最も適合する振幅は$A_{\rm CB} = 0.42^{+0.40}_{-0.34}\times 10^{-4}$となり、これは$2\sigma$以内のゼロと整合する。 また、95\%信頼水準の上限として$A_{\rm CB} < 1 \times 10^{-4}$を設定した。 この制約は特定の実験によって支配されるものではなく、等方的な回転角を考慮した場合でも頑健である。 これらの結果は、CMB $B$モード偏光からの異方性宇宙複屈折に対する主要な制約を与え、初期宇宙におけるパリティ破れ効果に対する感度を向上させるための今後の実験の可能性を示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Using relative stellar astrometry for the detection of coherent gravitational wave sources is a promising method for the microhertz range, where no dedicated detectors currently exist. Compared to other gravitational wave detection techniques, astrometry operates in an extreme high-baseline-number and low-SNR-per-baseline limit, which leads to computational difficulties when using conventional Bayesian search techniques. We extend a technique for efficiently searching pulsar timing array datasets through the precomputation of inner products in the Bayesian likelihood, showing that it is applicable to astrometric datasets. Using this technique, we are able to reduce the total dataset size by up to a factor of $\mathcal{O}(100)$, while remaining accurate to within 1% over two orders of magnitude in gravitational wave frequency. Applying this technique to simulated astrometric datasets for the Kepler Space Telescope and Nancy Grace Roman Space Telescope missions, we obtain forecasts for the sensitivity of these missions to coherent gravitational waves. Due to the low angular sky coverage of astrometric baselines, we find that coherent gravitational wave sources are poorly localized on the sky. Despite this, from $10^{-8}$ Hz to $10^{-6}$ Hz, we find that Roman is sensitive to coherent gravitational waves with an instantaneous strain above $h_0 \simeq 10^{-11.4}$, and Kepler is sensitive to strains above $h_0 \simeq $ $10^{-12.4}$. At this strain, we can detect a source with a frequency of $10^{-7}$ Hz and a chirp mass of $10^9$ $M_\odot$ at a luminosity distance of 3.6 Mpc for Kepler, and 0.3 Mpc for Roman. | 相対恒星位置測定法を用いたコヒーレント重力波源の検出は、現在専用の検出器が存在しないマイクロヘルツ領域において有望な手法である。 他の重力波検出手法と比較して、位置測定法は極めて高い基線数と低い基線当たりSNRの限界で動作するため、従来のベイズ探索手法を用いた場合、計算上の困難が生じる。 我々は、ベイズ尤度の内積を事前に計算することでパルサータイミングアレイデータセットを効率的に探索する手法を拡張し、それが位置測定データセットに適用可能であることを示す。 この手法を用いることで、重力波周波数において2桁にわたって1%以内の精度を維持しながら、データセット全体のサイズを最大$\mathcal{O}(100)$倍まで削減することができる。 この手法をケプラー宇宙望遠鏡とナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡ミッションの模擬天文データに適用することで、これらのミッションのコヒーレント重力波に対する感度を予測しました。 天文データ基線の角度範囲が狭いため、コヒーレント重力波源は天空上で正確に特定されていないことがわかりました。 それにもかかわらず、$10^{-8}$ Hzから$10^{-6}$ Hzの範囲では、ローマン宇宙望遠鏡は$h_0 \simeq 10^{-11.4}$を超える瞬間歪みを持つコヒーレント重力波に敏感であり、ケプラー宇宙望遠鏡は$h_0 \simeq $ $10^{-12.4}$を超える歪みに敏感であることがわかりました。 この歪みでは、ケプラーでは光度距離3.6 Mpc、ローマンでは光度距離0.3 Mpcで、周波数$10^{-7}$ Hz、チャープ質量$10^9$ M_\odot$の源を検出できます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Inspired by the amplitude bootstrap program, the spirit of this work is to constrain the space of consistent inflationary correlation functions - specifically, the bispectrum of curvature perturbations - using fundamental principles such as unitarity, locality, analyticity, and symmetries. To this end, we assume a setup for inflation in which de Sitter isometries are only mildly broken by the slow roll of the inflaton field, and study the bispectrum imprinted by a generic hidden sector during inflation. Assuming that the hidden sector's contributions to primordial non-Gaussianity are dominated by the exchange of a scalar operator (which does not preclude high-spin UV completions), we derive nontrivial positivity constraints on the resulting bispectrum $B(k_1,k_2,k_3)$. In particular, we show that $B$ must be negative in a certain region around the equilateral configuration. For instance, for isosceles triangles (with $k_2=k_3$) this region is given by $0.027\lesssim k_3/k_1\leq 2$. Furthermore, we demonstrate that unitarity imposes upper and lower bounds on the bispectrum shape, thereby carving out a Bispectrum Island where consistent shapes in our setup can reside. We complement our analysis by contemplating alternative setups where the coupling to the hidden sector is allowed to strongly break de Sitter boosts. We also identify situations that would push the bispectrum off the island and the profound physical features they would reveal. | 振幅ブートストラッププログラムに着想を得た本研究の精神は、ユニタリー性、局所性、解析性、対称性といった基本原理を用いて、矛盾のないインフレーション相関関数の空間、特に曲率摂動のバイスペクトルを制限することである。 この目的のために、インフレーションにおいて、インフレーション場のゆっくりとした回転によってド・ジッター等長変換がわずかに破れるような設定を仮定し、インフレーション中に一般的な隠れたセクターによって刻印されたバイスペクトルを調べる。 隠れたセクターの原始的非ガウス性への寄与が、スカラー演算子の交換（高スピンUV完了を妨げない）によって支配されていると仮定し、結果として得られるバイスペクトル$B(k_1,k_2,k_3)$に対する非自明な正値性制限を導出する。 特に、正三角形配置の周囲の特定の領域では、$B$が負でなければならないことを示す。 例えば、二等辺三角形（$k_2=k_3$）の場合、この領域は$0.027\lesssim k_3/k_1\leq 2$で与えられる。 さらに、ユニタリー性はバイスペクトルの形状に上限と下限を課し、それによって、我々の設定において一貫した形状が存在するバイスペクトル島を切り開くことを示す。 我々は、隠れセクターへの結合がド・ジッターブーストを強く破壊することを許容する代替設定を検討することにより、解析を補完する。 また、バイスペクトルを島から押し出す状況と、それによって明らかになる深遠な物理的特徴を特定する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We perform in this work an analysis of the background dynamics for $\alpha$-attractor models in the context of loop quantum cosmology. Particular attention is given to the determination of the duration of the inflationary phase that is preceded by the quantum bounce in these models. From an analysis of the general predictions for these models, it is shown that we can be able to put constraints in the parameter $\alpha$ of the potentials and also on the quantum model itself, especially the Barbero-Immirzi parameter. In particular, the constraints on the tensor-to-scalar ratio and spectral tilt of the cosmological perturbations limit the $\alpha$ parameter of the potentials to values such that $\alpha_{n=0} \lesssim 10$, $\alpha_{n=1} \lesssim 17$ and $\alpha_{n=2} \lesssim 67$, for the $\alpha$ attractors T, E, and $n=2$ models, respectively. Using the constraints on the minimal amount of e-folds of expansion from the quantum bounce up to the end of inflation leads to the upper bounds for the Barbero-Immirzi parameter for the $\alpha$-attractor models studied in this work: $\gamma_{n=0} \lesssim 51.2$, $\gamma_{n=1}\lesssim 63.4$ and $\gamma_{n=2} \lesssim 64.2$, which are obtained when fixing the parameter $\alpha$ in the potential at the values saturating the upper bounds given above for each model. | 本研究では、ループ量子宇宙論の文脈における$\alpha$アトラクター模型の背景ダイナミクスの解析を行う。 特に、これらの模型において量子バウンスに先行するインフレーション相の持続時間の決定に注目する。 これらの模型の一般的な予測の解析から、ポテンシャルのパラメータ$\alpha$と量子模型自体、特にBarbero-Immirziパラメータに制約を課すことができることが示される。 特に、宇宙論的摂動のテンソル対スカラー比とスペクトル傾斜に対する制約により、ポテンシャルの$\alpha$パラメータは、$\alpha$アトラクターT、E、$n=2$モデルに対して、それぞれ$\alpha_{n=0} \lesssim 10$、$\alpha_{n=1} \lesssim 17$、$\alpha_{n=2} \lesssim 67$となる値に制限されます。 量子バウンスからインフレーションの終点までの膨張のe倍数の最小量に関する制約を用いると、本研究で検討した$\alpha$アトラクター模型のBarbero-Immirziパラメータの上限が導かれる：$\gamma_{n=0} \lesssim 51.2$、$\gamma_{n=1}\lesssim 63.4$、$\gamma_{n=2} \lesssim 64.2$。 これらは、各モデルについて上記で示した上限を飽和させる値でポテンシャルのパラメータ$\alpha$を固定した場合に得られる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| It is shown to all orders of perturbation theory that in the effective field theory of general relativity the condition of vanishing of the vacuum energy leads to the same value of the cosmological constant, viewed as a parameter of the effective Lagrangian, as obtained by demanding the consistency of the effective field theory in Minkowski background. The resulting effective action is characterized by the cosmological constant term that vanishes exactly. | 一般相対論の有効場理論において、真空エネルギーがゼロになる条件は、ミンコフスキー背景における有効場理論の整合性を要求することによって得られる、有効ラグランジアンのパラメータとして見た宇宙定数と同じ値をもたらすことが、摂動論のあらゆる次数において示されている。 結果として生じる有効作用は、宇宙定数項が正確にゼロになることによって特徴付けられる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We discuss the progress on exactly solvable multistate Landau-Zener models from a perspective of their application to competing reactions of particle creation from a false vacuum. Such models generally predict that, even with identical initial conditions, and for nearly the same other particle parameters, a quantum coherent evolution results in a final particle distribution with significant asymmetry. We use an exact solution of the driven bosonic Tavis-Cummings model for two reaction pathways in order to quantify this effect, reveal a corresponding phase transition, and identify its universality class. | 我々は、正確に解ける多状態ランダウ・ツェナー模型の進歩について、擬似真空からの粒子生成という競合反応への応用という観点から議論する。 このようなモデルは一般に、同一の初期条件とほぼ同じ他の粒子パラメータであっても、量子コヒーレント発展によって最終的な粒子分布は顕著な非対称性を持つことを予測する。 我々は、この効果を定量化し、対応する相転移を明らかにし、その普遍性類を特定するために、2つの反応経路に対する駆動ボゾンTavis-Cummings模型の厳密解を用いる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present a holomorphic framework in which gravity, gauge interactions, and their couplings to charges and currents emerge from a single geometric action on a four-complex-dimensional manifold. The Hermitian metric yields on the real slice $y^\mu = 0$, a real symmetric metric $g_{(\mu \nu)}$ giving the vacuum Einstein equations, and an antisymmetric part $g_{[\mu \nu]}$ that reproduces Maxwell's equations with sources. A single holomorphic gauge connection for $G_{\text{GUT}}$, such as $SU(5)$ or $SO(10)$, encodes all gauge sectors; its Bianchi identities give homogeneous Yang--Mills equations, and variation imposes $\nabla_\mu F^{\mu \nu}_A = J^\nu_A$. Chiral fermions arise from a holomorphic Dirac Lagrangian and couple minimally to all gauge fields, reproducing the Standard Model spectrum. Anomaly cancellation follows from holomorphic gauge invariance. A holomorphic adjoint Higgs breaks $G_{\text{GUT}} \rightarrow SU(3) \times SU(2) \times U(1)$ with unified coupling, and a second Higgs breaks electroweak symmetry, generating $W^\pm$, $Z$, and fermion masses. Below the unification scale, couplings run by standard renormalization-group flow. This construction unifies Einstein gravity, Yang--Mills theory, electromagnetism, and chiral fermions into a single classical geometric framework, and admits quantization via a holomorphic path integral that reproduces standard Feynman rules. | 我々は、重力、ゲージ相互作用、そしてそれらの電荷や電流への結合が、4次元複素多様体への単一の幾何学的作用から生じる正則枠組みを提示する。 エルミート計量は、実スライス$y^\mu = 0$、真空アインシュタイン方程式を与える実対称計量$g_{(\mu \nu)}$、およびソース付きマクスウェル方程式を再現する反対称部分$g_{[\mu \nu]}$を与える。 $SU(5)$や$SO(10)$などの$G_{\text{GUT}}$に対する単一の正則ゲージ接続は、すべてのゲージセクターを符号化する。 そのビアンキ恒等式は同次ヤン-ミルズ方程式を与え、変分は$\nabla_\mu F^{\mu \nu}_A = J^\nu_A$を課す。 カイラルフェルミオンは正則ディラック・ラグランジアンから生成され、すべてのゲージ場と最小限に結合し、標準模型のスペクトルを再現する。 異常性のキャンセルは正則ゲージ不変性から生じる。 正則随伴ヒッグスは統一結合によって$G_{\text{GUT}} \rightarrow SU(3) \times SU(2) \times U(1)$を破り、2つ目のヒッグスは電弱対称性を破り、$W^\pm$、$Z$、およびフェルミオン質量を生成する。 統一スケール以下では、結合は標準的な繰り込み群フローによって実行される。 この構成は、アインシュタイン重力、ヤン-ミルズ理論、電磁気学、およびカイラルフェルミオンを単一の古典的な幾何学的枠組みに統合し、標準的なファインマン規則を再現する正則経路積分を介して量子化を可能にする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The asymptotic structure of three-dimensional Carroll gravity with negative cosmological constant is studied. We formulate a consistent set of boundary conditions preserved by an infinite-dimensional extension of the AdS$_3$ Carroll algebra, which turns out to be isomorphic to a precise generalized BMS$_3$ algebra. This is described by four independent functions of the circle at infinity, generating spatial superrotations, Carroll superboosts, spatial supertranslations and time supertranslations. Remarkably, this asymptotic symmetry algebra contains as subalgebras to BMS$_3$ (generated by spatial superrotations and time supertranslations) and the two-dimensional conformal algebra (spanned by spatial superrotations and spatial supertranslations). We also introduce a new solution - endowed with a Carroll extremal surface - that fulfills this set of asymptotic conditions. By taking advantage of the Chern-Simons formulation of the theory, Carroll thermal properties, obtained from regularity conditions, and entropy of the configuration are also addressed. | 負の宇宙定数を持つ3次元キャロル重力の漸近構造を研究する。 我々はAdS$_3$キャロル代数の無限次元拡張によって保存される一貫した境界条件の集合を定式化し、これは精密な一般化BMS$_3$代数と同型であることが判明した。 これは無限遠円の4つの独立した関数によって記述され、空間的超回転、キャロル超ブースト、空間的超並進、および時間的超並進を生成する。 注目すべきことに、この漸近対称代数は、BMS$_3$（空間的超回転と時間的超並進によって生成される）と2次元共形代数（空間的超回転と空間的超並進によって張られる）の部分代数を含む。 我々はまた、この漸近条件の集合を満たす、キャロル極値面を備えた新しい解を導入する。 理論のチャーン・サイモンズ定式化を利用することで、正則性条件から得られるキャロル熱特性と配置のエントロピーについても考察します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
Combinations of the most recent CMB, BAO, and SNeIa datasets, when analyzed
using the CPL parametrization, $w(a) = w_0 + (1 - a) w_a$, exclude $\Lambda$CDM
at $\gtrsim\!3\sigma$ in favor of a dark energy equation of state (EoS)
parameter that crosses the phantom divide. We confirm this behavior and show
that it persists when DESI BAO data are replaced by SH0ES $H_0$ measurements,
despite the known tension between these probes in the presence of CMB data. In
both cases, the constraints favor a transition from an early-time phantom-like
phase to a late-time quintessence-like phase, with the crossing occurring at
different redshifts depending on the dataset combination. The probability that
a phantom divide line (PDL) crossing does not occur within the expansion
history is excluded at significance levels ranging between
$3.1\sigma$-$5.2\sigma$. To investigate whether the apparent PDL crossing is a
genuine feature preferred by the data or an artifact of the linear form of the
CPL parametrization, we isolate the PDL crossing feature by introducing two
modified versions of CPL that explicitly forbid it: CPL${}_{>a_\mathrm{c}}$ and
CPL${}_{| 最新のCMB、BAO、SNeIaデータセットの組み合わせをCPLパラメータ化$w(a) = w_0 + (1 - a) w_a$を用いて解析すると、$\gtrsim\!3\sigma$において$\Lambda$CDMが排除され、代わりにファントム境界を横切るダークエネルギー状態方程式（EoS）パラメータが採用される。 我々はこの挙動を確認し、DESI BAOデータをSH0ES $H_0$測定に置き換えても、CMBデータが存在する場合のこれらのプローブ間の既知の緊張にもかかわらず、この挙動が持続することを示す。 どちらの場合も、制約は初期段階のファントム状フェーズから後期段階のクインテセンス状フェーズへの遷移を支持しており、交差はデータセットの組み合わせに応じて異なる赤方偏移で発生する。 ファントムディバイドライン（PDL）の交差が膨張履歴内で発生しない確率は、有意水準$3.1\sigma$～$5.2\sigma$で排除される。 見かけ上のPDL交差がデータによって優先される真の特徴なのか、それともCPLパラメータ化の線形形式によるアーティファクトなのかを調べるために、PDL交差を明示的に禁止する2つのCPL修正版、CPL${}_{>a_\mathrm{c}}$とCPL${}_{ | |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Adaptive Mesh Refinement (AMR) with subcycling in time enables different grid levels to advance using their own time steps, ensuring finer grids employ smaller steps for accuracy while coarser grids take larger steps to improve computational efficiency. We present the development, validation, and performance analysis of a subcycling in time algorithm implemented within the CarpetX driver in the Einstein Toolkit framework. This new approach significantly improves upon the previous subcycling implementation in the Carpet driver by achieving higher-order convergence -- fourth order in time instead of second order -- and enhanced scaling performance. The key innovation lies in optimizing the exchange of ghost points at refinement boundaries, limiting it to the same number as those at inter-process boundaries using dense output from coarser levels, thereby reducing computational and communication overhead compared to the implementation in Carpet, which required a larger number of buffer zones. To validate the algorithm, we first demonstrate its fourth-order convergence using a scalar wave test. We then apply the algorithm to binary black hole (BBH) simulations, confirming its robustness and accuracy in a realistic astrophysical scenario. The results show excellent agreement with the well-established LazEv code. Scaling tests on CPU (Frontera) and GPU (Vista) clusters reveal significant performance gains, with the new implementation achieving improved speed and scalability compared to the Carpet-based version. | 時間的サブサイクリングを備えたアダプティブメッシュリファインメント（AMR）は、異なるグリッドレベルが独自の時間ステップを使用して前進することを可能にし、細かいグリッドでは精度を高めるために小さなステップを使用し、粗いグリッドでは計算効率を向上させるために大きなステップを使用することを保証します。 本稿では、Einstein Toolkit フレームワークの CarpetX ドライバに実装された時間的サブサイクリングアルゴリズムの開発、検証、および性能分析を紹介します。 この新しいアプローチは、2 次ではなく 4 次という高次の収束とスケーリング性能の向上を実現することで、Carpet ドライバにおける以前のサブサイクリング実装を大幅に改善します。 重要な革新は、リファインメント境界におけるゴーストポイントの交換を最適化し、粗いレベルからの稠密な出力を使用して、プロセス間境界におけるゴーストポイントの交換と同じ数に制限することです。 これにより、より多くのバッファゾーンを必要とする Carpet での実装と比較して、計算および通信のオーバーヘッドが削減されます。 アルゴリズムを検証するために、まずスカラー波テストを用いて 4 次収束を実証します。 次に、このアルゴリズムを連星ブラックホール（BBH）シミュレーションに適用し、現実的な天体物理学的シナリオにおける堅牢性と精度を確認しました。 結果は、定評のあるLazEvコードと優れた一致を示しました。 CPU（Frontera）およびGPU（Vista）クラスターでのスケーリングテストでは、大幅なパフォーマンス向上が示され、新しい実装ではCarpetベースのバージョンと比較して速度とスケーラビリティが向上しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We revisit the question of how generic is the formation of primordial black holes via self-resonant growth of inflaton fluctuations in the post-inflationary, preheating phase. Using analytical and lattice calculations, we find that primordial black hole production is far from being a generic outcome. Also, in most of the parameter space of viable inflationary models, the metric preheating term is subleading to the anharmonic terms and the approximation of a quadratic potential for describing the resonance dynamics is inadequate. Nonetheless, the anharmonicity of the potential cannot be used to rescue the mechanism: The generic outcome of the non-linear evolution of the scalar field in this case is the formation of metastable transients or oscillons, that do not generically collapse into black holes. | インフレーション後の予熱段階におけるインフレーション揺らぎの自己共鳴成長による原始ブラックホールの形成が、どの程度一般的なのかという問題を再考する。 解析的計算と格子計算を用いて、原始ブラックホールの生成は一般的な結果からは程遠いことがわかった。 また、実行可能なインフレーション模型のパラメータ空間のほとんどにおいて、計量予熱項は非調和項の従属的導関数であり、共鳴ダイナミクスを記述するための2次ポテンシャル近似は不十分である。 しかしながら、ポテンシャルの非調和性はメカニズムの救済に用いることはできない。 この場合のスカラー場の非線形発展の一般的な結果は、一般的にブラックホールに崩壊しない準安定過渡現象または振動子の形成である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We revisit the bulk Hilbert space interpretation of chords in the double-scaled SYK (DSSYK) model and introduce a notion of intertwiner that constructs bulk states from states with fixed boundary conditions. This leads to an isometric map that factorizes the one-particle bulk Hilbert space into a tensor product of two boundary Hilbert spaces without particle insertion. The map enables a systematic derivation of a family of correlation functions with arbitrary finite amount of matter insertions, relevant for capturing the switchback effect-a feature of holographic complexity. We further develop a path integral framework that describes multiple shockwave configurations in the semiclassical limit. For the two-body scattering processes in semi-classical regime, we show it exhibits sub-maximal chaos at finite temperature, consistent with the scramblon dynamics associated with the "fake disk" geometry. The effective "fake temperature" governing this behavior emerges from the semiclassical limit of the quantum $6 j$-symbol associated with the out-of-time-order correlator. We further analyze multi-shockwave configurations and derive precise conditions under which the switchback effect is realized, both in terms of the total chord number and the Krylov complexity of precursor operators. Our results clarify the structure of correlation functions with multiple operator insertions, their bulk interpretation in terms of shockwave geometries in the semiclassical regime, and provide a microscopic derivation of the switchback effect in the DSSYK model. | 我々は、二重スケールSYK（DSSYK）模型における弦のバルクヒルベルト空間解釈を再検討し、固定境界条件を持つ状態からバルク状態を構築するインタートワイナーの概念を導入する。 これは、1粒子バルクヒルベルト空間を、粒子挿入のない2つの境界ヒルベルト空間のテンソル積に因数分解する等長写像につながる。 この写像は、任意の有限量の物質挿入を伴う相関関数の族を系統的に導出することを可能にし、これはホログラフィック複雑性の特徴であるスイッチバック効果を捉える上で重要である。 さらに、半古典極限における複数の衝撃波構成を記述する経路積分の枠組みを開発する。 半古典領域における2体散乱過程については、有限温度で準最大カオスを示すことを示す。 これは、「偽ディスク」形状に関連するスクランブロンダイナミクスと整合する。 この振る舞いを支配する有効な「偽の温度」は、時間順序外相関器に関連する量子$6j$記号の半古典的極限から現れる。 さらに、多重衝撃波構成を解析し、スイッチバック効果が実現される正確な条件を、全弦数と先行演算子のクリロフ複雑性の両方の観点から導出する。 我々の結果は、多重演算子挿入を伴う相関関数の構造、半古典的領域における衝撃波幾何学によるそれらのバルク解釈を明らかにし、DSSYK模型におけるスイッチバック効果の微視的導出を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a suite of general relativistic magnetohydrodynamic (GRMHD) simulations of binary neutron star (BNS) mergers performed with the code GR-Athena++. We investigate how a different initial magnetic field configuration, nuclear equation of state, or binary mass ratio affects the magnetic and thermodynamic evolution of the post-merger remnant and disk. We also analyze the impact of the commonly-assumed reflection (bitant) symmetry across the equatorial plane. Magnetic field amplification occurs shortly after the merger due to the Kelvin-Helmholtz instability; later, the field keeps evolving with a predominantly toroidal configuration due to winding and turbulence. The initial magnetic field topology leaves an imprint on the field structure and affects magnetic field amplification for the initial magnetic field values commonly assumed in the literature and the limited resolution of the simulations. Enforcing equatorial reflection symmetry partially suppresses the development of turbulence near the equatorial plane and impacts the post-merger magnetic field evolution. Stiffer EOSs produce larger, less compact remnants that may retain memory of the pre-merger strong poloidal field. | GR-Athena++コードを用いて実行した連星中性子星（BNS）合体の一般相対論的磁気流体力学（GRMHD）シミュレーション群を紹介する。 初期磁場構成、原子核の状態方程式、あるいは連星質量比の違いが、合体後の残骸と円盤の磁気的・熱力学的進化にどのような影響を与えるかを調査する。 また、赤道面を挟んで一般的に仮定される反射対称性（バイタント対称性）の影響も解析する。 合体直後にはケルビン・ヘルムホルツ不安定性によって磁場増幅が起こり、その後は巻き付きと乱流によって磁場は主にトロイダルな構成を維持しながら進化を続ける。 初期磁場トポロジーは磁場構造に影響を与え、文献で一般的に仮定されている初期磁場値とシミュレーションの限られた解像度において、磁場増幅に影響を与える。 赤道反射対称性の強化は、赤道面付近の乱流の発達を部分的に抑制し、合体後の磁場の進化に影響を与えます。 より硬いEOSは、より大きく、よりコンパクトでない残骸を生み出し、合体前の強いポロイダル磁場の記憶を保持している可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this work, we carry out a comprehensive perturbative analysis of four cosmological models featuring a sign-switching cosmological constant. Among these, we include the well-known $\Lambda_{\rm s}$CDM model, characterised by an abrupt transition from a negative to a positive cosmological constant. We also consider the L$\Lambda$CDM model, which exhibits a generalised ladder-step evolution, as well as the SSCDM and ECDM models, both of which undergo a smooth sign change at comparable redshifts. We solve the linear cosmological perturbation equations from the radiation-dominated era, imposing initial adiabatic conditions for matter and radiation, for modes well outside the Hubble radius in the early Universe. We analyse the behaviour of the matter density contrast, the gravitational potential, the linear growth rate, the matter power spectrum, and the $f\sigma_8$ evolution . These results are contrasted with predictions from the standard $\Lambda$CDM model and are confronted with observational data. | 本研究では、符号反転宇宙定数を特徴とする4つの宇宙論モデルについて、包括的な摂動解析を行う。 これらのモデルには、負の宇宙定数から正の宇宙定数への急激な遷移を特徴とする、よく知られた$\Lambda_{\rm s}$CDMモデルが含まれる。 また、一般化された梯子段階的進化を示すL$\Lambda$CDMモデル、および同程度の赤方偏移で滑らかな符号変化を示すSSCDMモデルとECDMモデルも考慮する。 初期宇宙においてハッブル半径をはるかに超えるモードについて、物質と放射に初期断熱条件を課し、放射優勢時代の線形宇宙論摂動方程式を解く。 物質密度コントラスト、重力ポテンシャル、線形成長率、物質パワースペクトル、および$f\sigma_8$進化の振る舞いを解析する。 これらの結果は、標準的な$\Lambda$CDMモデルの予測値と比較され、観測データと対比されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study gravitational perturbations of Schwarzschild-AdS black holes in $d = 5$ and identify a regime of late-time power-law decay for smooth initial data. Based on an analysis of the quasinormal mode spectrum, we predict and characterise this decay behaviour. We perform fully nonlinear numerical evolutions with long integration times that support the prediction and exhibit no signs of instability. Remarkably, the decay is modulated by a universal oscillatory pattern, consistent with subleading corrections from a large-angular-momentum (eikonal) analysis of the quasinormal mode spectrum. | 我々は、$d = 5$ におけるシュワルツシルト-AdS ブラックホールの重力摂動を研究し、滑らかな初期データに対して、後期のべき乗則減衰の領域を特定する。 準基準モードスペクトルの解析に基づいて、この減衰挙動を予測し、特徴付ける。 我々は、長い積分時間で完全に非線形な数値発展を行ったが、その結果は予測を裏付け、不安定性の兆候は見られなかった。 注目すべきことに、この減衰は普遍的な振動パターンによって変調されており、これは準基準モードスペクトルの大角運動量（アイコナール）解析によるサブリーディング補正と整合している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Nested sampling (NS) is the preferred stochastic sampling algorithm for gravitational-wave inference for compact binary coalenscences (CBCs). It can handle the complex nature of the gravitational-wave likelihood surface and provides an estimate of the Bayesian model evidence. However, there is another class of algorithms that meets the same requirements but has not been used for gravitational-wave analyses: Sequential Monte Carlo (SMC), an extension of importance sampling that maps samples from an initial density to a target density via a series of intermediate densities. In this work, we validate a type of SMC algorithm, called persistent sampling (PS), for gravitational-wave inference. We consider a range of different scenarios including binary black holes (BBHs) and binary neutron stars (BNSs) and real and simulated data and show that PS produces results that are consistent with NS whilst being, on average, 2 times more efficient and 2.74 times faster. This demonstrates that PS is a viable alternative to NS that should be considered for future gravitational-wave analyses. | ネストサンプリング（NS）は、コンパクトバイナリーコアレンセンス（CBC）の重力波推定に適した確率的サンプリングアルゴリズムです。 このアルゴリズムは、重力波尤度面の複雑な性質を扱い、ベイズモデルの証拠の推定値を提供します。 しかし、同じ要件を満たすものの、重力波解析には使用されていない別のクラスのアルゴリズムがあります。 それは、シーケンシャルモンテカルロ（SMC）です。 これは、サンプルを初期密度から一連の中間密度を経由して目標密度にマッピングする重要度サンプリングの拡張です。 本研究では、SMCアルゴリズムの一種であるパーシステントサンプリング（PS）を重力波推定に適用できることを検証します。 連星ブラックホール（BBH）や連星中性子星（BNS）を含む様々なシナリオ、そして実データとシミュレーションデータを考慮し、PS法はNS法と整合する結果を生成する一方で、平均して2倍の効率と2.74倍の速度を実現することを示しました。 これは、PS法が将来の重力波解析においてNS法に代わる現実的な選択肢であり、検討されるべきであることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the post-inflationary evolution of a non-minimally coupled inflaton field in scalar-tensor theories, framed within the flexible framework of Einstein-Cartan gravity. By focusing on a class of simplified Higgs-like scenarios, we simulate the transition from the end of inflation to the formation of oscillons using fully-fledged 3+1 classical lattice simulations. Once oscillons form, we extract their profiles and perform 1+1 simulations to evolve their radial equations. Our findings reveal that these oscillons, unlike typical cases in the literature, are relatively short-lived, due to the presence of self interactions at small field values. The radiation produced by this novel type of oscillons can quickly lead to a radiation-dominated Universe, even in the absence of additional fields or interactions. Finally, we leverage our results to derive precise predictions for the inflationary observables and the produced spectrum of gravitational waves associated with oscillon formation. Significantly, our study establishes also an upper bound on the duration of the heating phase in Einstein-Cartan Higgs inflation scenarios. | 我々は、アインシュタイン-カルタン重力理論の柔軟な枠組みの中で、スカラー-テンソル理論における非最小結合インフレーション場のインフレーション後発展を研究する。 簡略化されたヒッグス粒子のようなシナリオのクラスに焦点を当て、本格的な3+1古典格子シミュレーションを用いて、インフレーションの終結からオシロンの形成への遷移をシミュレートする。 オシロンが形成されると、そのプロファイルを抽出し、1+1シミュレーションを実行してその動径方程式を発展させる。 我々の発見は、これらのオシロンは、文献で典型的に見られるケースとは異なり、小さな場の値で自己相互作用が存在するため、比較的短寿命であることを示している。 この新しいタイプのオシロンによって生成される放射は、追加の場や相互作用がない場合でも、急速に放射支配の宇宙をもたらす可能性がある。 最後に、我々はこれらの結果を活用して、インフレーション観測量とオシロン形成に伴う重力波のスペクトルについて正確な予測を導き出す。 重要な点として、本研究は、アインシュタイン-カルタン・ヒッグス・インフレーション・シナリオにおける加熱段階の持続期間の上限も確立している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Disentangling the rich astrophysical structure of the stochastic gravitational-wave background (SGWB) from its cosmological component is essential for the Laser Interferometer Space Antenna (LISA) to access the physics of the early Universe beyond the reach of any other probe. In this work, we develop an analytical framework to compute the astrophysical contribution to the SGWB arising from an unresolved ensemble of inspiraling and merging black hole binaries. Accounting for various resolvability thresholds, we leverage this framework to predict the amplitude, spectral shape, and detection signal-to-noise ratio of the unresolved background from massive black hole binaries (MBHBs), capturing the possible diversity of its SGWB imprint across a range of astrophysically motivated populations. Through a joint analysis of astrophysical and primordial contributions to the SGWB, we determine the minimum detectable amplitude of the cosmological background across a range of spectral shapes. We demonstrate that, even under optimistic subtraction thresholds, unresolved MBHBs can degrade the detectability of a cosmological signal by multiple orders of magnitude, depending on the spectral shape of the primordial component. Ultimately, the MBHB-induced astrophysical SGWB acts both as a veil and a lens: it imposes a fundamental limit on cosmological sensitivity, yet simultaneously reveals the hidden population of massive black holes beyond the reach of individual detections. Accurate modeling of this late-Universe background is therefore a prerequisite for robust component separation and for realizing LISA's full scientific potential. | 確率的重力波背景放射（SGWB）の豊かな天体物理学的構造をその宇宙論的要素から分離することは、レーザー干渉計宇宙アンテナ（LISA）が他のいかなる探査機も到達できない初期宇宙の物理現象にアクセスするために不可欠です。 本研究では、未分解の渦巻き合体ブラックホール連星集団から生じるSGWBへの天体物理学的寄与を計算するための解析的枠組みを開発します。 様々な分解能閾値を考慮し、この枠組みを用いて、巨大ブラックホール連星（MBHB）からの未分解背景放射の振幅、スペクトル形状、検出信号対雑音比を予測し、天体物理学的に特徴づけられた様々な集団におけるSGWBの痕跡の多様性を捉えます。 SGWBへの天体物理学的寄与と原始的寄与の共同解析により、様々なスペクトル形状における宇宙背景放射の最小検出振幅を決定した。 楽観的な減算閾値下であっても、未分解MBHBは原始的成分のスペクトル形状に依存して、宇宙論的信号の検出能を数桁低下させる可能性があることを実証した。 最終的に、MBHBによって引き起こされる天体物理学的SGWBは、ベールとレンズの両方の役割を果たす。 つまり、宇宙論的感度に根本的な制限を課すと同時に、個々の検出範囲を超えた大質量ブラックホールの隠れた種族を明らかにする。 したがって、この後期宇宙背景放射の正確なモデル化は、堅牢な成分分離とLISAの科学的可能性の完全な実現の前提条件である。 |