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| Original Text | 日本語訳 |
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| The motion of particles hit by a burst of gravitational waves generated by flyby admits, for the derivative-of-the-Gaussian profile, only a numerical description. The profile can however be approximated by the hyperbolic Scarf potential which admits an exact analytic solution via the Nikiforov-Uvarov method. Our toy model is consistent with the prediction of Zel'dovich and Polnarev provided the wave amplitude takes certain ``magical'' values. | フライバイによって生成された重力波のバーストに衝突した粒子の運動は、ガウス分布の微分プロファイルについては数値的記述しかできない。 しかし、このプロファイルは双曲型スカーフポテンシャルで近似することができ、ニキフォロフ-ウバロフ法によって正確な解析解が得られる。 我々のトイモデルは、波の振幅が特定の「魔法の」値をとるという条件で、ゼルドビッチとポルナレフの予測と整合する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Tsallis-Cirto non-extensive statistics with $\delta=2$ describes the processes of splitting and merging of black holes and their thermodynamics. Here we consider a toy model, which matches this generalized statistics and extends it by providing the integer valued entropy of the black hole, $S_{\rm BH}(N)=N(N-1)/2$. In this model the black hole consists of $N$ the so-called Planckons -- objects with reduced Planck mass $m_{\rm P}=1/\sqrt{8\pi G}$ -- so that its mass is quantized, $M=Nm_{\rm P}$. The entropy of each Planckon is zero, but the entropy of black hole with $N$ Planckons is provided by the $N(N-1)/2$ degrees of freedom -- the correlations between the gravitationally attracted Planckons. This toy model can be extended to a charged Reissner-Nordstr\"om (RN) black hole, which consists of charged Planckons. Despite the charge, the statistical ensemble of Planckons remains the same, and the RN black hole with $N$ Planckons has the same entropy as the electrically neutral hole, $S_{\rm RNBH}(N)=N(N-1)/2$. This is supported by the adiabatic process of transformation from the RN to Schwarzschild black hole by varying the fine structure constant. The adiabaticity is violated in the extreme limit, when the gravitational interaction between two Planckons is compensated by the repulsion between their electric charges, and the RN black hole loses stability. The entropy of a white hole formed by the same $N$ Planckons has negative entropy, $S_{\rm WH}(N)=-N(N-1)/2$. | $\delta=2$ の Tsallis-Cirto 非示量統計は、ブラックホールの分裂・合体の過程とそれらの熱力学を記述する。 ここでは、この一般化された統計に適合し、ブラックホールの整数値エントロピー $S_{\rm BH}(N)=N(N-1)/2$ を与えることで拡張されたトイモデルを考える。 このモデルでは、ブラックホールは $N$ 個のいわゆるプランクコン（縮約プランク質量 $m_{\rm P}=1/\sqrt{8\pi G}$ を持つ天体）で構成され、その質量は量子化され、$M=Nm_{\rm P}$ となる。 各プランコンのエントロピーはゼロですが、N個のプランコンを持つブラックホールのエントロピーは、重力によって引き寄せられるプランコン間の相関関係であるN(N-1)/2の自由度によって決まります。 このトイモデルは、荷電したプランクトンからなる荷電ライスナー・ノルドストローム（RN）ブラックホールに拡張できる。 プランクトンが荷電しているにもかかわらず、プランクトン統計集団は変わらず、$N$ 個のプランクトンからなるRNブラックホールは、電気的に中性なブラックホールと同じエントロピー、$S_{\rm RNBH}(N)=N(N-1)/2$を持つ。 これは、微細構造定数を変化させることによってRNブラックホールからシュワルツシルトブラックホールへと変化する断熱過程によって裏付けられる。 この断熱性は極限で破れ、2つのプランクトン間の重力相互作用がそれらの電荷間の反発によって相殺され、RNブラックホールは安定性を失う。 同じ$N$ 個のプランクトンによって形成されるホワイトホールのエントロピーは負のエントロピー、$S_{\rm WH}(N)=-N(N-1)/2$です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A few members of the recently-discovered class of ultra-long period objects have been identified as binaries with white-dwarf primaries. In most cases however, electromagnetic data are inconclusive and isolated magnetars or compact binaries remain viable. If the pulsation period matches that of the orbit though -- as is the case for ILT J1101+5521 and GLEAM-X J0704-37 -- some of these elusive radio transients could be gravitational-wave bright in the mHz band. Space-based interferometers could thus be used to provide independent constraints on their nature. We quantify the signal-to-noise ratio for the known systems, under a variety of scenarios, and show that a few could be detectable for sufficiently large chirp masses. Astrophysical implications for (non-)detections are discussed. | 最近発見された超長周期天体の中には、白色矮星を主星とする連星系であることが確認されているものもいくつかある。 しかし、ほとんどの場合、電磁気データは決定的なものではなく、孤立したマグネターやコンパクト連星系が存在する可能性もある。 しかし、ILT J1101+5521やGLEAM-X J0704-37のように、脈動周期が軌道周期と一致する場合、これらの捉えにくい電波トランジェントの一部は、mHz帯で重力波のように明るくなる可能性があります。 したがって、宇宙設置型干渉計を用いることで、それらの性質に対する独立した制約を与えることができる可能性があります。 我々は、様々なシナリオ下における既知のシステムの信号対雑音比を定量化し、十分に大きなチャープ質量を持つ場合、いくつかのシステムは検出可能であることを示す。 検出（または非検出）に関する天体物理学的意味合いについても議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The center of our galaxy hosts Sagittarius~A*, a supermassive compact object of $\sim 4.3\times 10^6$ solar masses, usually associated with a black hole. Nevertheless, black holes possess a central singularity, considered unphysical, and an event horizon, which leads to loss of unitarity in a quantum description of the system. To address these theoretical inconsistencies, alternative models, collectively known as exotic compact objects, have been proposed. In this paper, we investigate the potential detectability of signatures associated with non-rotating exotic compact objects within the Sgr~A* polarized flares dataset, as observed through GRAVITY and future instruments. We examine a total of eight distinct metrics, originating from four different categories of static and spherically symmetric compact objects: Black Holes, Boson stars, Fluid spheres, and Gravastars. Our approach involves utilizing a toy model that orbits the compact object in the equatorial plane, at the Schwarzschild-Keplerian velocity. Using simulated astrometric and polarimetric data with present GRAVITY and future GRAVITY+ uncertainties, we fit the datasets across all metrics examined. We evaluated the detectability of the metric for each dataset based on the resulting $\chi^2_\mathrm{red}$ and BIC-based Bayes factors. Plunge-through images of ECOs affect polarization and astrometry. With GRAVITY's present uncertainties, only a compact boson-star model is discernible. GRAVITY+'s improved sensitivity allows detection of most exotic compact object models. However, enhancing the astrophysical complexity of the hot spot model diminishes these outcomes. Presently, GRAVITY's uncertainties limit us to detecting just one exotic compact object metric. With GRAVITY+'s enhanced sensitivity, we can expect to uncover additional exotic compact object models and use Sgr~A* as a laboratory for fundamental physics. | 私たちの銀河系の中心には、太陽質量の約4.3倍の超大質量コンパクト天体であるいて座A*が存在します。 この天体は、通常、ブラックホールと関連付けられています。 しかしながら、ブラックホールは、非物理的であると考えられる中心特異点と、系の量子論的記述におけるユニタリー性の喪失につながる事象の地平線を有しています。 これらの理論的矛盾に対処するため、エキゾチックコンパクト天体と呼ばれる代替モデルが提案されています。 本論文では、GRAVITY衛星および将来の観測装置によって観測されたSgr~A*偏光フレアデータセット内の非回転エキゾチックコンパクト天体に関連するシグネチャーの検出可能性を検証します。 静的かつ球対称なコンパクト天体の4つの異なるカテゴリ、すなわちブラックホール、ボソン星、流体球、グラバ星から得られる合計8つの異なる指標を検証します。 我々のアプローチでは、赤道面においてシュワルツシルト・ケプラー速度でコンパクト天体を周回するトイモデルを用いる。 現在のGRAVITYと将来のGRAVITY+の不確実性を考慮したシミュレートされた天体測定データと偏光測定データを用いて、検討したすべてのメトリクスについてデータセットをフィッティングした。 得られた$\chi^2_\mathrm{red}$とBICベースのベイズ係数に基づき、各データセットのメトリクスの検出可能性を評価した。 ECOのプランジスルー画像は偏光と天体測定に影響を与える。 GRAVITYの現在の不確実性では、コンパクトボソン星モデルのみが識別可能である。 GRAVITY+の向上した感度により、ほとんどのエキゾチックコンパクト天体モデルを検出できる。 しかし、ホットスポットモデルの天体物理学的複雑さが増すと、これらの結果は減少する。 現在、GRAVITYの不確実性により、エキゾチックコンパクト天体メトリクスを1つしか検出できない。 GRAVITY+の感度向上により、新たなエキゾチックなコンパクト天体モデルを発見し、Sgr~A*を基礎物理学の実験室として活用できるようになることが期待されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational lensing is a powerful tool to probe compact astrophysical objects and the distribution of dark matter at large scales. As a counterpart of photons, lensed relativistic neutrinos could also be used to explore properties of curved spacetimes. In the present paper we consider neutrino oscillations in the Ellis wormhole (WH) spacetime in comparison with the widely discussed black hole (BH) spacetimes. We investigate the oscillations involving lensing effects with 2- and 3-flavor neutrinos under the weak-field approximation. In the two-flavor model, the flavor oscillation probabilities display the impacts of the throat radius, neutrino mass hierarchy, and the lightest neutrino mass. In the realistic 3-flavor case, the similar observations are obtained with the up-to-date global fit data of neutrino experiments. The influence of the Ellis WH on the coherence of neutrinos is also studied in the paper. In general, the observations from neutrino oscillations cannot be used to discriminate Ellis WH spacetimes from typical BH spacetimes under the weak-field limit. | 重力レンズ効果は、コンパクトな天体や大規模スケールにおける暗黒物質の分布を探る強力なツールです。 光子の対応物として、レンズ効果を受けた相対論的ニュートリノは、曲がった時空の性質を探るためにも使用できます。 本論文では、エリスワームホール（WH）時空におけるニュートリノ振動を、広く議論されているブラックホール（BH）時空と比較しながら考察します。 弱場近似の下で、2フレーバーおよび3フレーバーニュートリノのレンズ効果を伴う振動を調べます。 2フレーバーモデルでは、フレーバー振動確率は、スロート半径、ニュートリノ質量階層、および最軽量ニュートリノ質量の影響を示します。 現実的な3フレーバーの場合、最新のニュートリノ実験のグローバルフィッティングデータを用いて同様の観測結果が得られています。 本論文では、エリスWHがニュートリノのコヒーレンスに与える影響についても研究されている。 一般に、ニュートリノ振動の観測は、弱場極限においてエリスWH時空と典型的なBH時空を区別するために用いることはできない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Quasinormal modes of Schwarzschild black holes are defined by their properties at infinite distances. It is believed that the quasinormal mode spectrum is discrete, but the derivation makes assumptions about finite distances. We prove that the spectrum is continuous if the usual definition is used, so a new definition is required if a discrete spectrum is desired. Within the usual definition, any frequency corresponds to a valid mode, and each frequency is two-fold degenerate. Even within the continuous spectrum, the fundamental least-damped discrete quasinormal mode should dominate the dynamics, due to its lack of an incoming component at finite distances. On the other hand, the discrete overtones are very similar to the continuum modes, since all highly-damped modes have very small incoming components. Furthermore, the continuous spectrum may be complete. | シュワルツシルトブラックホールの準正規モードは、無限距離における特性によって定義されます。 準正規モードのスペクトルは離散的であると考えられていますが、その導出では有限距離に関する仮定が置かれています。 通常の定義を用いるとスペクトルは連続的であることが証明されているため、離散スペクトルが必要な場合は新しい定義が必要です。 通常の定義では、任意の周波数が有効なモードに対応し、各周波数は2回縮退しています。 連続スペクトル内であっても、有限距離では入射成分がないため、最も減衰の少ない基本離散準正規モードがダイナミクスを支配するはずです。 一方、離散倍音は連続モードと非常によく似ています。 なぜなら、すべての減衰の大きいモードは入射成分が非常に小さいからです。 さらに、連続スペクトルは完全である可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Mock modular forms, first invented by Ramanujan, provide a beautiful generalization of the usual modular forms. In recent years, it was found that they capture generating functions of the number of microstates of BPS black holes appearing in compactifications of string theory with 8 and 16 supercharges. This review describes these results and their applications which range from the actual computation of these generating functions for both compact and non-compact compactification manifolds (encoding, respectively, Donaldson-Thomas and Vafa-Witten topological invariants) to the construction of new non-commutative structures on moduli spaces of Calabi-Yau threefolds. | ラマヌジャンによって最初に発明されたモックモジュラー形式は、通常のモジュラー形式の美しい一般化を提供する。 近年、それらは、8および16のスーパーチャージを持つ弦理論のコンパクト化に現れるBPSブラックホールのミクロ状態の数の生成関数を捉えることが発見された。 本レビューでは、これらの結果と、コンパクトおよび非コンパクトコンパクト化多様体（それぞれドナルドソン-トーマスおよびヴァファ-ウィッテン位相不変量を符号化する）に対するこれらの生成関数の実際の計算から、カラビ-ヤウ三次元多様体のモジュライ空間上の新しい非可換構造の構築に至るまでの応用について述べる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the entanglement generation or harvesting between two identical, comoving Unruh-DeWitt detectors in the cosmological de Sitter spacetime. The detectors are assumed to be unentangled initially. They are individually coupled to a complex scalar field, which eventually leads to coupling between themselves. Two kinds of complex scalar fields are investigated here-conformally invariant and massless minimally coupled. By tracing out the degrees of freedom corresponding to the scalar, we construct the reduced density matrix for the two detectors, whose eigenvalues characterise transition probabilities between the energy levels of the detectors. We have computed the negativity, quantifying the degree of entanglement generated at late times between the two detectors. The similarities and differences of these results between the aforementioned two kinds of scalar fields have been discussed. We also compare our results with the existing result of the real scalar field, and point out the qualitative differences. In particular, we emphasise that entanglement harvesting is more resilient in scenarios involving complex fields and nonlinear couplings. | 我々は、宇宙論的ド・ジッター時空における、2つの同一の共動ウンルー・デウィット検出器間のエンタングルメント生成またはエンタングルメントハーベスティングを調査する。 検出器は最初はエンタングルメントが存在しないと仮定する。 検出器はそれぞれ複素スカラー場に結合しており、最終的には検出器同士が結合する。 ここでは、共形不変な複素スカラー場と質量ゼロの極小結合の2種類の複素スカラー場を調査する。 スカラーに対応する自由度をトレースすることにより、2つの検出器の縮約密度行列を構築する。 その固有値は、検出器のエネルギー準位間の遷移確率を特徴付ける。 我々は負性を計算し、2つの検出器間で後期に生成されるエンタングルメントの度合いを定量化した。 前述の2種類のスカラー場におけるこれらの結果の類似点と相違点について議論した。 また、我々の結果を実スカラー場の既存の結果と比較し、質的な差異を指摘する。 特に、複素場と非線形結合を伴うシナリオにおいて、エンタングルメント・ハーベスティングはより耐性があることを強調する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| As wide-field surveys yield increasingly precise data, multiprobe analyses offer significant advantages. In this work, we use our previously developed framework for jointly analyzing cosmic microwave background (CMB) and large-scale structure data. We analyze combinations of three CMB (Planck PR3, Planck PR4, and ACT+WMAP) datasets, DESI Y1 Baryon Acoustic Oscillation (BAO) data, and a $9\times 2$pt low-$z$ dataset comprising KiDS-1000, BOSS DR12, and Planck CMB lensing/Integrated Sachs Wolfe (including all cross-correlations). We first assess internal consistency, finding a mild ($<2\sigma$) tension between CMB and low-$z$ datasets in the full parameter space and hints of systematics in Planck PR3 and KiDS-1000. We then derive constraints in $\Lambda\mathrm{CDM}$ and, motivated by recent DESI results, dynamical dark energy ($w_0w_a\mathrm{CDM}$) and free neutrino mass extensions. In $\Lambda \mathrm{CDM}$, we derive a novel $9\times2$pt constraint of $S8=0.777^{+0.17}_{-0.17}$ and find strong consistency among CMB datasets. In $w_0w_a\mathrm{CDM}$, adding low-$z$ to CMB+BAO tightens $(w_0,w_a)$ constraints by 50\% (in figure-of-merit terms) in our baseline combination of Planck PR4 + low-$z$ + BAO. The posterior accommodates a cosmological constant ($w_0 = -1, w_a = 0$) within $1\sigma$, in contrast to the $\sim2\sigma$ preference for evolving dark energy from CMB+BAO alone. For neutrino masses, our baseline dataset yields a systematics-robust constraint of $M_\nu<0.12\mathrm{eV}$ in $\nu\Lambda\mathrm{CDM}$. Allowing dynamical dark energy and free neutrino mass ($\nu w_0w_a\mathrm{CDM}$) broadens and shifts the neutrino mass posterior higher, yielding a $1.8\sigma$ constraint ($M_\nu=0.16^{+0.09}_{-0.09}\mathrm{eV}$) in our baseline. Our analysis demonstrates the power of multiprobe analyses for assessing tensions, identifying systematics and providing robust constraints. | 広視野サーベイにより高精度なデータが得られるようになるにつれ、マルチプローブ解析は大きな利点をもたらす。 本研究では、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）と大規模構造データの共同解析のために、以前に開発したフレームワークを用いる。 3つのCMBデータセット（Planck PR3、Planck PR4、ACT+WMAP）、DESI Y1重粒子音響振動（BAO）データ、そしてKiDS-1000、BOSS DR12、Planck CMBレンズ／Integrated Sachs Wolfe（すべての相互相関を含む）からなる$9\times 2$pt低$z$データセットを組み合わせて解析する。 まず内部整合性を評価し、全パラメータ空間においてCMBと低$z$データセットの間に軽度（$<2\sigma$）の緊張関係が見られ、Planck PR3とKiDS-1000には系統的な変化の兆候が見られることを明らかにした。 次に、$\Lambda\mathrm{CDM}$ における制約条件を導出し、最近の DESI の結果を参考に、動的ダークエネルギー ($w_0w_a\mathrm{CDM}$) と自由ニュートリノ質量拡張についても制約条件を導出します。 $\Lambda \mathrm{CDM}$ では、$S8=0.777^{+0.17}_{-0.17}$ という新たな $9\times2$pt 制約条件を導出し、CMB データセット間で強い整合性があることを示しました。 $w_0w_a\mathrm{CDM}$ では、CMB+BAO に低 $z$ を追加することで、Planck PR4 + 低 $z$ + BAO のベースラインの組み合わせにおいて、$(w_0,w_a)$ 制約条件が 50\% (性能指数で) 強化されます。 事後分布は、CMB+BAOのみからのダークエネルギー発展に対する$\sim2\sigma$の優先とは対照的に、宇宙定数（$w_0 = -1、w_a = 0$）を$1\sigma$以内で許容する。 ニュートリノ質量については、ベースラインデータセットは、$\nu\Lambda\mathrm{CDM}$において、系統的に頑健な$M_\nu<0.12\mathrm{eV}$という制約を与える。 動的ダークエネルギーと自由ニュートリノ質量（$\nu w_0w_a\mathrm{CDM}$）を許容すると、ニュートリノ質量事後分布は広がり、より高くなるため、ベースラインでは$1.8\sigma$の制約（$M_\nu=0.16^{+0.09}_{-0.09}\mathrm{eV}$）を与える。 私たちの分析は、緊張関係を評価し、系統的特徴を特定し、堅牢な制約を提供するためのマルチプローブ解析の威力を実証しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the impact of statistical inhomogeneity and anisotropy in primordial scalar perturbations on the scalar-induced gravitational waves (SIGW). Assuming inflationary quantum fluctuations originate from a coherent state, the resulting primordial scalar perturbations acquire a non-zero space-dependent mean, violating statistical homogeneity, statistical isotropy, and parity. As a consequence of statistical inhomogeneities, SIGW acquires distinct scale-dependent features in its correlation function. Statistical anisotropies further lead to possible parity violation and correlation between different polarization modes in the tensor perturbations. Therefore, detection of these signatures in the stochastic gravitational wave background would offer probes to the statistical nature of primordial scalar perturbations beyond the scales accessible to CMB observations. | 我々は、原始スカラー擾乱における統計的不均一性と異方性がスカラー誘起重力波（SIGW）に与える影響を調査する。 インフレーション量子ゆらぎがコヒーレント状態から生じると仮定すると、結果として生じる原始スカラー擾乱は空間依存の平均値がゼロでなくなり、統計的一様性、統計的等方性、およびパリティが破れる。 統計的不均一性の結果として、SIGWの相関関数は明確なスケール依存特性を獲得する。 統計的異方性はさらに、テンソル擾乱におけるパリティの破れや異なる偏光モード間の相関を引き起こす可能性がある。 したがって、確率的重力波背景におけるこれらの特徴の検出は、CMB観測で観測可能なスケールを超えた原始スカラー擾乱の統計的性質を探る手がかりとなるだろう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper seeks to establish a connection between the cosmological constant and Renyi entropy within the framework of Kalb-Raymond(K-R) gravity. Our analysis is supported by evidence showing the equivalence of the thermodynamic topology of K-R AdS black holes in the Gibbs-Boltzmann (GB) statistical framework and K-R flat black holes in the Renyi statistical framework. We begin by exploring the thermodynamic topology of K-R black holes in flat spacetimes, focusing on the topological characteristics and phase transition behavior in both statistical frameworks. We find that K-R flat black holes in Renyi statistics exhibit equivalent global and local topological properties to K-R AdS black holes in GB statistics. This equivalence points to a potential connection between the cosmological constant and the Renyi parameter. We derive an approximate relationship between the Renyi parameter and the cosmological constant, which is consistent with similar findings in the literature from a cosmological perspective. | 本論文は、カルプ・レイモンド（K-R）重力理論の枠組みにおいて、宇宙定数とレニイエントロピーの関係を確立しようとするものである。 我々の解析は、ギブス・ボルツマン（GB）統計的枠組みにおけるK-R AdSブラックホールの熱力学的トポロジーと、レニイ統計的枠組みにおけるK-R平坦ブラックホールの熱力学的トポロジーの等価性を示す証拠によって裏付けられている。 まず、平坦時空におけるK-Rブラックホールの熱力学的トポロジーを、両方の統計的枠組みにおけるトポロジカル特性と相転移挙動に焦点を当てて考察する。 レニイ統計におけるK-R平坦ブラックホールは、GB統計におけるK-R AdSブラックホールと等価な大域的および局所的なトポロジカル特性を示すことがわかった。 この等価性は、宇宙定数とレニイパラメータの間に潜在的な関連があることを示唆している。 我々は、レニイパラメータと宇宙定数の間の近似的な関係を導出した。 これは、宇宙論的観点からの文献における同様の知見と整合している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we explore the influence of nonlinear electrodynamics (NED) on the quasi-periodic oscillations (QPOs) of a magnetic charged black hole by analyzing the motion of test particles and their epicyclic frequencies. Starting from the effective potential, angular momentum, and energy of circular orbits, we examine how the NED parameter b alters the orbital dynamics. We find that as b increases, the system transitions smoothly from the RN regime towards the Schwarzschild profile, with observable changes in the innermost stable circular orbit (ISCO) and Keplerian frequencies. We further investigate the variation in the radii of QPOs with respect to the NED parameter b by employing the RP, WD, and ER models. We also perform Markov Chain Monte Carlo (MCMC) analysis using observational QPO data from a diverse set of black hole sources spanning stellar-mass, intermediate-mass, and supermassive regimes. The MCMC results yield consistent constraints on the parameter b across all mass regimes, indicating that NED effects leave a distinguishable signature on the QPO structure of a charged black hole. | 本研究では、テスト粒子の運動とその周回軌道周波数を解析することにより、非線形電気力学（NED）が磁気荷電ブラックホールの準周期振動（QPO）に与える影響を調査する。 有効ポテンシャル、角運動量、円軌道エネルギーから出発し、NEDパラメータbが軌道ダイナミクスをどのように変化させるかを調べる。 bが増加するにつれて、系はRN領域からシュワルツシルトプロファイルへと滑らかに遷移し、最内周安定円軌道（ISCO）とケプラー周波数に観測可能な変化が見られることがわかった。 さらに、RP、WD、ERモデルを用いて、NEDパラメータbに対するQPO半径の変化を調べる。 さらに、恒星質量、中間質量、超大質量領域にわたる多様なブラックホール源からの観測QPOデータを用いて、マルコフ連鎖モンテカルロ（MCMC）解析を行う。 MCMCの結果は、すべての質量領域にわたってパラメータbに一貫した制約を与え、NED効果が荷電ブラックホールのQPO構造に識別可能な特徴を残すことを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we study the influence of string fluids on the extended thermodynamic structure and microscopic interactions of Hayward black holes by employing thermodynamic geometry as an empirical tool. Using the novel equation of state obtained for regular black holes surrounded by string fluids, we analyze the extended phase space with enthalpy as the central thermodynamic potential. By examining the behavior of the normalized Ruppeiner curvature scalar $R_N$ in the temperature-volume $(T,V)$ plane, we analyzed the influence of the string fluid parameters on the microstructure of the black hole. Our analysis reveals that the presence of string fluids significantly modifies the dominant microscopic interactions, transitioning from attractive to repulsive regimes depending on the charge and volume of the black hole. We see that the thermodynamic curvature effectively detects critical points and phase transitions, reflecting the nature of repulsive or attractive interactions among black hole microstructures. We further investigate thermodynamic topology to provide a novel classification scheme for stability and phase behavior, delineating local stable and unstable regions in parameter space. We investigate the thermodynamic topology of Hayward-AdS black holes surrounded by string fluids, showing that the number and type of topological charges depend on the parameters $\epsilon$ and $b$, revealing phase transitions and stability characteristics encoded in the global topological charge $W$. This integrated study of the thermodynamic geometry and topology structure enhances the understanding of Hayward black holes surrounded by string fluids, showing overall thermodynamic stability and configuration with significant implications for holographic duality and potential astrophysical observations. | 本論文では、経験的ツールとして熱力学幾何学を用いて、弦流体がヘイワードブラックホールの拡張熱力学構造と微視的相互作用に与える影響を研究する。 弦流体に囲まれた通常のブラックホールに対して得られた新しい状態方程式を用いて、エンタルピーを中心熱力学ポテンシャルとする拡張位相空間を解析する。 温度-体積$(T,V)$平面における正規化ルッパイナー曲率スカラー$R_N$の挙動を調べることで、弦流体パラメータがブラックホールの微視的構造に与える影響を解析した。 解析の結果、弦流体の存在は支配的な微視的相互作用を大きく変化させ、ブラックホールの電荷と体積に依存して引力領域から斥力領域へと遷移することが明らかになった。 熱力学的曲率は、ブラックホールの微視的構造間の斥力相互作用または引力相互作用の性質を反映して、臨界点と相転移を効果的に検出することがわかる。 さらに、熱力学的トポロジーをさらに調査し、安定性と位相挙動の新たな分類体系を構築し、パラメータ空間における局所的な安定領域と不安定領域を描き出します。 弦流体に囲まれたヘイワード-AdSブラックホールの熱力学的トポロジーを調査し、トポロジカルチャージの数と種類がパラメータ$\epsilon$と$b$に依存することを示し、グローバルなトポロジカルチャージ$W$にエンコードされた相転移と安定性特性を明らかにします。 この熱力学的幾何学とトポロジー構造の統合的な研究は、弦流体に囲まれたヘイワードブラックホールの理解を深め、全体的な熱力学的安定性と構成を示し、ホログラフィック双対性や潜在的な天体物理学的観測に重要な意味を持ちます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We point out that the odd-in-velocity contribution to the $\mathcal{O}(G^4)$ radiated angular momentum for two-body scattering is determined by the radiation-reaction (RR) term in the one-loop waveform. This RR term is actually proportional to the tree-level waveform, and this reduces the calculation of the odd-in-velocity contribution to the $\mathcal{O}(G^4)$ angular momentum loss, $J_\text{2rad}$, to two loops, instead of three loops as one would expect by power counting. We exploit this simplification, which follows from unitarity, to obtain a closed-form expression for $J_\text{2rad}$ for generic velocities, which resums all fractional post-Newtonian (PN) corrections to the $\mathcal{O}(G^4)$ angular momentum loss starting at 1.5PN. | 二体散乱における放射角運動量$\mathcal{O}(G^4)$への速度の奇数寄与は、1ループ波形の放射反応(RR)項によって決定されることを指摘する。 このRR項は実際にはツリーレベルの波形に比例しており、これにより、$\mathcal{O}(G^4)$角運動量損失$J_\text{2rad}$への速度の奇数寄与の計算が、べき乗計算で予想される3ループではなく2ループに短縮される。 ユニタリー性から導かれるこの簡略化を利用して、一般的な速度に対する$J_\text{2rad}$の閉じた形式表現を得る。 この表現は、1.5PNから始まる$\mathcal{O}(G^4)$角運動量損失に対するすべての分数ポストニュートン(PN)補正を要約する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this study, we explore a relativistic quantum Otto heat engine with a qutrit as the working substance interacting with a quantum scalar field in curved spacetime. Unlike qubits, which extract work by simply expanding or shrinking a single energy gap, qutrits allow multiple energy gaps to be adjusted independently, enabling more versatile work extraction in the quantum Otto cycle. We derive a general positive work condition in terms of the effective temperature that each pair of energy levels perceives. Moreover, we discuss additional subtleties that are absent when using a qubit, such as the generation of coherence terms in the density matrix due to interactions. | 本研究では、曲がった時空において量子スカラー場と相互作用する量子トリットを作業物質とする相対論的量子オットー熱機関を探求する。 単一のエネルギーギャップを単純に拡大または縮小することで仕事を抽出する量子ビットとは異なり、量子トリットでは複数のエネルギーギャップを独立に調整できるため、量子オットーサイクルにおいてより多様な仕事抽出が可能となる。 我々は、各エネルギー準位ペアが感知する有効温度の観点から、一般的な正の仕事条件を導出する。 さらに、相互作用による密度行列におけるコヒーレンス項の生成など、量子ビットを用いた場合には見られないさらなる微細な点についても議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This work focuses on particle production described by a nonminimally coupled model during inflation. In this model, three parameters determine the characteristic frequency and strength of the induced gravitational waves (GWs). Considering the impact of particle production on inflation, we identify the parameter values that generate the strongest GWs without violating the slow-roll mechanism at the CMB scale. However, even with such extreme parameters, the power spectrum of induced GWs is only about three thousandths of that of primordial GWs. This contribution remains insignificant when identifying the primary source of the detected CMB B-mode polarization. Furthermore, when our results are integrated with the constraints driven by P+ACT+LB+BK18, the contribution of induced GWs at CMB scales becomes negligible. In contrast, their impact on the scalar spectral index $n_s$ proves significant. For a range of parameter values, the Starobinsky inflation model yields predictions for $n_s$ that are consistent with the measurements obtained from P+ACT+LB+BK18. | 本研究は、インフレーション中の非最小結合モデルによって記述される粒子生成に焦点を当てています。 このモデルでは、3つのパラメータが誘起重力波（GW）の特性周波数と強度を決定します。 粒子生成がインフレーションに与える影響を考慮し、CMBスケールでスローロール機構を破ることなく最も強い重力波を生成するパラメータ値を特定します。 しかし、このような極端なパラメータを用いても、誘起重力波のパワースペクトルは原始重力波の約1000分の3に過ぎません。 この寄与は、検出されたCMB Bモード偏光の主発生源を特定する際には依然として重要ではありません。 さらに、本研究の結果をP+ACT+LB+BK18によって導かれる制約と統合すると、CMBスケールでの誘起重力波の寄与は無視できるようになります。 対照的に、スカラースペクトル指数$n_s$への影響は顕著であることがわかります。 様々なパラメータ値において、スタロビンスキーインフレーションモデルは、P+ACT+LB+BK18から得られた測定値と一致する$n_s$の予測値をもたらします。 |
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| We present a new method to search for gravitational waves from quasinormal modes in the ringdowns of the remnants of the mergers of the binary black hole systems. The method is based on maximum likelihood estimation. We derive a time-domain matched-filtering statistic that can be used to search for any number of modes in the data. The parameters of the modes can be estimated and the modes present in the data can be reconstructed. We perform Monte Carlo simulations of the method by injecting the quasinormal mode waveforms to noise. We analyze performance of the method for searches of quasinormal modes in the advanced detectors data like LIGO and Virgo, in the third generation of detectors like Einstein Telescope and Cosmic Explorer and in the space detector LISA data. We analyze ringdown of publicly available GW190521 event and we compare our results with analysis by other methods. | 連星ブラックホール系の合体残骸のリングダウンにおける準正規モードからの重力波探索のための新しい手法を提示する。 この手法は最尤推定に基づく。 データ中の任意の数のモードを探索するために使用できる時間領域マッチドフィルタリング統計量を導出する。 モードのパラメータを推定し、データ中に存在するモードを再構成することができる。 準正規モード波形にノイズを注入することにより、この手法のモンテカルロシミュレーションを実行する。 LIGOやVirgoのような先進検出器のデータ、アインシュタイン望遠鏡やコズミック・エクスプローラーのような第三世代検出器、そして宇宙検出器LISAのデータにおける準正規モード探索に対するこの手法の性能を解析する。 公開されているGW190521イベントのリングダウンを解析し、他の手法による解析結果と比較する。 |
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| Lagrangians which transform homogeneously under a global transformation of the fields (a global rescaling, for instance) can be written on-shell as a total derivative which has a universal, solution-independent expression, using a functional version of the Euler theorem for homogeneous functions. We study the uniqueness of this expression and how this result can be used in the construction of generalized Komar charges. | 場の大域的変換（例えば大域的再スケーリング）の下で同次的に変換するラグランジアンは、同次関数に対するオイラーの定理の関数版を用いて、オンシェルで全微分として表すことができ、これは普遍的で解に依存しない表現となる。 我々はこの表現の一意性と、この結果が一般化コマーチャージの構築にどのように用いられるかを研究する。 |
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| 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 $\alpha N$. | 一次形式論では、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。 |
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| Pulsar timing array (PTA) collaborations recently presented evidence for a gravitational-wave background (GWB) signal at nanohertz frequencies. In this paper, we introduce new refitting techniques for PTA data analysis that elevate related techniques in the literature to a more rigorous level and thus provide the basis for fast and accurate Bayesian inference and physically intuitive model comparisons. The key idea behind our approach is to construct maps \Phi from GWB spectral models to a running-power-law (RPL) reference model, such that the pullback \Phi^* P_RPL of the RPL posterior density P_RPL induces a likelihood on the GWB model parameter space; in other words, we refit spectral models to the RPL posterior density. In order to construct \Phi, we introduce a matched-filtering approach in which \Phi follows from a \chi^2 minimization that accounts for the frequency dependence of PTA sensitivity curves. We validate and illustrate our techniques by three concrete examples: GWs from stable cosmic strings, GWs from metastable strings, and scalar-induced GWs. | パルサータイミングアレイ（PTA）共同研究グループは最近、ナノヘルツ周波数における重力波背景（GWB）信号の証拠を発表しました。 本論文では、PTAデータ解析のための新しい再フィッティング手法を紹介します。 この手法は、文献で紹介されている関連手法をより厳密なレベルに引き上げ、高速かつ正確なベイズ推論と物理的に直感的なモデル比較の基盤を提供します。 私たちのアプローチの核となるアイデアは、GWBスペクトルモデルからランニング・ベキ乗則（RPL）参照モデルへの写像\Phiを構築することです。 これにより、RPL事後密度P_RPLの引き戻し\Phi^* P_RPLが、GWBモデルのパラメータ空間に尤度を誘導します。 言い換えれば、スペクトルモデルをRPL事後密度に再フィッティングするのです。 \Phiを構築するために、\PhiがPTA感度曲線の周波数依存性を考慮した\χ2最小化に従うマッチドフィルタリング手法を導入する。 安定宇宙弦からの重力波、準安定弦からの重力波、そしてスカラー誘起重力波という3つの具体的な例を用いて、この手法の妥当性と有効性を示す。 |
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| Polarization is a prominent feature of gravitational wave observations and can be used to distinguish between different modified gravity theories. Compared to General Relativity, f(R) gravity exhibits an additional polarization originating from a scalar field, which is a combination of the longitudinal and breathing modes. When the scalar mass of f(R) is zero, the mixed mode will reduce to a pure breathing mode with the disappearance of the longitudinal mode. However, this reducing seems to be disallowed because a positive scalar mass is often required to maintain the stability of the cosmological perturbation. In fact, the massless scalar case can provide a stable perturbation, but more detailed constraints need to be considered. For the completeness of the polarization analysis, we explore the possibility that there are stable massless scalar polarizations in viable dark energy f(R) models. We find that the existence of stable massless scalar polarization depends on the structure of f(R) model and can be used to distinguish different models in f(R) gravity. | 偏極は重力波観測の顕著な特徴であり、様々な修正重力理論を区別するために用いることができる。 一般相対論と比較すると、f(R)重力は、スカラー場に起因する追加の偏極、すなわち縦波モードとブリージングモードの混合を示す。 f(R)のスカラー質量がゼロのとき、混合モードは縦波モードの消失とともに純粋なブリージングモードに減少する。 しかし、宇宙論的摂動の安定性を維持するためには正のスカラー質量がしばしば必要とされるため、この減少は認められないように見える。 実際には、質量ゼロのスカラーの場合、安定した摂動を与えることができるが、より詳細な制約を考慮する必要がある。 偏極解析の完全性を確保するために、実現可能なダークエネルギーf(R)モデルにおいて、安定な質量ゼロのスカラー偏極が存在する可能性を検討する。 安定な質量ゼロのスカラー偏極の存在はf(R)モデルの構造に依存し、f(R)重力における異なるモデルを区別するために使用できることがわかりました。 |
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| We investigate the charging performance of a quantum battery (QB) coupled to a scalar field under the background of a three-dimensional rotating black hole. It is shown that under Dirichlet boundary conditions, when the QB's energy level spacing is smaller than the charging amplitude, the black hole rotation enhances the charging performance at finite times, whereas in other parameter regimes, it degrades the charging performance. Notably, as the black hole approaches extremal rotation, charging performance undergoes significant amplification or suppression, depending on the parameter regime. This indicates that the performance of QBs can probe critical properties of black holes. Additionally, regarding the energy flow in QB, it is further demonstrated that the energy extraction from vacuum fluctuations via dissipation, and rotation suppresses the QB's capacity to extract this energy. Our findings not only advance the relativistic dissipation dynamics of QBs but also propose a novel method to detect black hole rotation and extremal-state transitions. | 我々は、3次元回転ブラックホールを背景としたスカラー場と結合した量子電池（QB）の充電性能を調べた。 ディリクレ境界条件下において、QBのエネルギー準位間隔が充電振幅よりも小さい場合、ブラックホールの回転は有限時間において充電性能を向上させるが、他のパラメータ領域においては充電性能を低下させることが示された。 特に、ブラックホールが極限回転に近づくにつれて、パラメータ領域に依存して充電性能は大幅に増幅または抑制される。 これは、QBの性能がブラックホールの重要な特性を調べることができることを示している。 さらに、QBにおけるエネルギーの流れに関して、真空揺らぎからの散逸および回転を介したエネルギー抽出が、QBのエネルギー抽出能力を抑制することがさらに実証された。 私たちの研究結果は、量子ビームの相対論的散逸ダイナミクスを進歩させるだけでなく、ブラックホールの回転と極限状態遷移を検出するための新しい手法を提案しています。 |
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| It has been shown that defining gravitational entanglement entropies relative to quantum reference frames (QRFs) intrinsically regularizes them. Here, we demonstrate that such relational definitions also have an advantage in lattice gauge theories, where no ultraviolet divergences occur. To this end, we introduce QRFs for the gauge group via Wilson lines on a lattice with global boundary, realizing edge modes on the bulk entangling surface. Overcoming challenges of previous nonrelational approaches, we show that defining gauge-invariant subsystems associated with subregions relative to such QRFs naturally leads to a factorization across the surface, yielding distillable relational entanglement entropies. Distinguishing between extrinsic and intrinsic QRFs, according to whether they are built from the region or its complement, leads to extrinsic and intrinsic relational algebras ascribed to the region. The "electric center algebra" of previous approaches is recovered as the algebra that all extrinsic QRFs agree on, or by incoherently twirling any extrinsic algebra over the electric corner symmetry group. Similarly, a generalization of previous proposals for a "magnetic center algebra" is obtained as the algebra that all intrinsic QRFs agree on, or, in the Abelian case, by incoherently twirling any intrinsic algebra over a dual magnetic corner group. Altogether, this leads to a compelling regional algebra and relative entropy hierarchy. Invoking the corner twirls, we also find that the extrinsic/intrinsic relational entanglement entropies are upper bounded by the non-distillable electric/magnetic center entropies. Finally, using extrinsic QRFs, we discuss the influence of "asymptotic" symmetries on regional entropies. Our work thus unifies and extends previous approaches and reveals the interplay between entropies and regional symmetry structures. | 重力エンタングルメントエントロピーを量子参照系（QRF）を基準として定義すると、本質的に正則化されることが示されている。 本稿では、このような関係的な定義が、紫外発散が生じない格子ゲージ理論においても利点を持つことを示す。 この目的のために、我々は大域境界を持つ格子上のウィルソン線を介してゲージ群のQRFを導入し、バルクエンタングルメント面上にエッジモードを実現する。 これまでの非関係的アプローチの課題を克服し、このようなQRFを基準として部分領域に関連付けられたゲージ不変なサブシステムを定義すると、自然に面全体の因数分解につながり、蒸留可能な関係的なエンタングルメントエントロピーが得られることを示す。 外在的QRFと内在的QRFを、それが領域から構築されるか、その補領域から構築されるかによって区別することは、領域に帰属する外在的および内在的な関係代数につながる。 従来のアプローチにおける「電気中心代数」は、すべての外在的QRFが同意する代数として、あるいは任意の外在的代数を電気コーナー対称群上で非整合的に回転させることによって回復される。 同様に、「磁気中心代数」に関する従来の提案の一般化は、すべての内在的QRFが同意する代数として、あるいはアーベルの場合は双対磁気コーナー群上の任意の内在的代数を非整合的に回転させることによって得られる。 全体として、これは説得力のある領域代数と相対エントロピー階層につながる。 コーナー・トゥワールを用いることで、外在的／内在的関係エンタングルメント・エントロピーは、蒸留不可能な電気／磁気中心エントロピーによって上限が定められることも発見した。 最後に、外在的QRFを用いて、「漸近的」対称性が局所エントロピーに与える影響について議論する。 このように、本研究は従来のアプローチを統合・拡張し、エントロピーと局所対称性構造の相互作用を明らかにするものである。 |
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| The validity of inflation models is mainly evaluated according to the consistency of the predicted scalar spectral index $n_{\mathrm{s}}$, the tensor scalar ratio $r$, and the running scalar spectral index $\alpha_{\mathrm{s}}$ with cosmic microwave background observations. In warm inflation (WI) scenarios, one can find exact analytical solutions for $\alpha_{\mathrm{s}}$ in principle, but long expressions may be obtained. Previous studies for WI scenarios have only shown approximate analytical solutions or numerical results for $\alpha_{\mathrm{s}}$. In this study, we present a general analytical expression of $\alpha_{\mathrm{s}}$ without approximation in WI. The obtained analytical expression of $\alpha_{\mathrm{s}}$ is used in the study of warm natural inflation (WNI). Although $n_{\mathrm{s}}$ and $r$ have been previously investigated, $\alpha_{\mathrm{s}}$ is omitted in previous studies on WNI. Our study of $\alpha_{\mathrm{s}}$ completes previous phenomenological studies on WNI. In particular, the lower limit of the symmetry-breaking scale in WNI becomes more concrete in this study. | インフレーションモデルの妥当性は、主に予測されるスカラースペクトル指数$n_{\mathrm{s}}$、テンソルスカラー比$r$、およびランニングスカラースペクトル指数$\alpha_{\mathrm{s}}$と宇宙マイクロ波背景放射の観測との整合性によって評価される。 温暖インフレーション（WI）シナリオでは、原理的には$\alpha_{\mathrm{s}}$の厳密な解析解が得られるが、長い表現式が得られる場合がある。 WIシナリオに関するこれまでの研究では、$\alpha_{\mathrm{s}}$の近似解析解または数値結果のみが示されてきた。 本研究では、WIにおいて近似を用いない一般的な$\alpha_{\mathrm{s}}$の解析表現を提示する。 得られた$\alpha_{\mathrm{s}}$の解析表現は、温暖自然インフレーション（WNI）の研究に用いられる。 $n_{\mathrm{s}}$ と $r$ はこれまでにも研究されてきたものの、WNI に関するこれまでの研究では $\alpha_{\mathrm{s}}$ は省略されていました。 今回の $\alpha_{\mathrm{s}}$ の研究は、WNI に関するこれまでの現象論的研究を補完するものです。 特に、WNI における対称性の破れのスケールの下限は、本研究でより具体的になります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Space-based gravitational wave (GW) detectors, such as LISA, are expected to detect thousands of Galactic close white dwarf binaries emitting nearly monochromatic GWs. In this study, we demonstrate that LISA is reasonably likely to detect higher harmonic GW signals, particularly the $(l, |m|) = (3, 3)$ mode, from a limited sample of nearby close white dwarf binaries, even with small orbital velocities $v/c$ of order $10^{-3}$. The amplitudes of these post-Newtonian modes provide robust probes of mass asymmetry in such systems, making them valuable observational targets, especially in mass-transferring binaries. Long-term, coordinated detector operations will further improve the prospects for detecting these informative signals. | LISAなどの宇宙設置型重力波検出器は、ほぼ単色の重力波を放出する数千もの銀河近傍白色矮星連星を検出することが期待されています。 本研究では、LISAが、軌道速度が10の-3乗程度と小さい場合でも、限られた数の近傍白色矮星連星から、高調波重力波信号、特に(l, |m|) = (3, 3)モードを検出できる可能性が高いことを実証しました。 これらのポストニュートンモードの振幅は、このような系における質量非対称性の堅牢なプローブとなるため、特に質量移動連星においては貴重な観測対象となります。 長期にわたる協調的な検出器運用により、これらの有益な信号を検出する可能性はさらに高まります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the charged black hole solutions of a 2+1 nonlinear electrodynamical theory with cosmological constant. Considered as a one-parameter group of theories (the exponent of the squared Maxwell tensor) the causal structure of all possible black holes is scrutinized. We analyze the singularity character that each theory delivers together with their horizons and the plausible limitations in the black hole charges. The investigation demonstrates a rich structure of three different groups of theories, according to the qualitative behavior of the singularity, horizons and limitations in the geometric charges. For such groups we study the effect of a scalar field propagating in the fixed black holes spacetime. All geometries analyzed were stable to such linear perturbations, these evolving as usual quasinormal spectra of the black holes that we calculate in different cases. | 我々は、宇宙定数を持つ2+1非線形電気力学理論の荷電ブラックホール解を研究する。 1パラメータ理論群（マクスウェルテンソルの2乗指数）として考察し、あらゆる可能性のあるブラックホールの因果構造を精査する。 各理論がもたらす特異点特性、その地平線、そしてブラックホール荷電における妥当な限界を解析する。 この研究は、特異点、地平線、そして幾何学的荷電における限界の定性的な振る舞いに応じて、3つの異なる理論群の豊かな構造を示す。 これらの群について、固定されたブラックホール時空を伝播するスカラー場の効果を研究する。 解析したすべての幾何学は、このような線形摂動に対して安定であり、これらは様々なケースで計算したブラックホールの準正規スペクトルとして通常通り発展する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The generalized Gullstrand-Painleve geometry is investigated for expanding matter. Compared to other studies, we take into account an anisotropic stress tensor as the source of curvature with an equation of state resembling the MIT bag model form. The spacetime becomes de Sitter for $t>>1/\sqrt{\Lambda}, \Lambda$ being the equivalent cosmological constant. The energy density and pressures of the fluid are only time dependent but the scalar curvature is constant. The radial geodesics are computed. | 一般化されたGullstrand-Painleve幾何学を膨張物質に対して検討する。 他の研究とは異なり、我々はMITバッグモデルに類似した状態方程式を持つ異方性応力テンソルを曲率の源として考慮する。 時空は$t>>1/\sqrt{\Lambda}のときド・ジッターとなり、\Lambda$は等価な宇宙定数である。 流体のエネルギー密度と圧力は時間のみに依存するが、スカラー曲率は一定である。 ラジアル測地線を計算する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we set up the theoretical framework and indicate future applications of symmetric Yang--Mills fields to cosmology. We analyze the coset space dimensional reduction scheme to construct pure Yang--Mills fields on spacetimes given as cylinders over cosets. Particular cases of foliations using $H^n$, dS$_n$ and AdS$_n$ slices as non-compact symmetric spaces are solved, compared to previous results in the literature, and generalized in a structured fashion. Coupling to general relativity in FLRW-type universes is introduced via the cosmological scale factor. For the hyperbolic slicing in 4D, the dynamics of the Einstein--Yang--Mills system is analytically solved and discussed. Finally, we generalize the analysis to warped foliations of the cylinders, which enlarge the range of possible spacetimes while also introducing a Hubble friction-like term in the equation of motion for the Yang--Mills field. | 本研究では、対称ヤン＝ミルズ場の理論的枠組みを構築し、その宇宙論への将来的な応用を示す。 剰余類空間の次元削減スキームを解析し、剰余類上の円筒として与えられた時空上に純粋ヤン＝ミルズ場を構築する。 $H^n$、dS$_n$、およびAdS$_n$スライスを非コンパクト対称空間として用いる葉理構造の特定のケースを解き、文献における先行研究の結果と比較し、構造的に一般化する。 FLRW型宇宙における一般相対論との結合は、宇宙論的スケール因子を介して導入される。 4次元における双曲的スライスについては、アインシュタイン＝ヤン＝ミルズ系のダイナミクスを解析的に解き、議論する。 最後に、この解析を円筒の歪んだ葉脈構造に一般化し、可能な時空の範囲を拡大するとともに、ヤン-ミルズ場の運動方程式にハッブル摩擦のような項を導入する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Can there be multiple bulk theories for the same boundary theory? We answer this affirmatively in the double-scaled SYK (DSSYK) model using the tools of constrained systems. We find different symmetry sectors generated by specific constraints within the chord Hilbert space of the DSSYK with matter. Each sector corresponds to a different bulk description. These include chord parity symmetry, corresponding to End-Of-The-World (ETW) branes and Euclidean wormholes in sine dilaton gravity; and relative time-translations in a doubled DSSYK model (as a single DSSYK with an infinitely heavy chord) used in de Sitter holography. We derive the partition functions and thermal correlation functions in the ETW brane and Euclidean wormhole systems from the boundary theory. We deduce the holographic dictionary by matching geodesic lengths in the bulk with the spread complexity of the parity-gauged DSSYK. The Euclidean wormholes of fixed size are perturbatively stable, and their baby universe Hilbert space is non-trivial only when matter is added. We conclude studying the constraints in the path integral of the doubled DSSYK. We derive the gauge invariant operator algebra of one of the DSSYKs dressed to the other one and discuss its holographic interpretation. | 同一の境界理論に対して、複数のバルク理論が存在できるだろうか？我々は、制約系を用いて、二重スケールSYK（DSSYK）模型においてこの問いに肯定的に答える。 物質を含むDSSYKの弦ヒルベルト空間内に、特定の制約条件によって生成される異なる対称セクターを見出す。 各セクターは異なるバルク記述に対応する。 これらには、正弦ディラトン重力における世界の果て（ETW）ブレーンやユークリッドワームホールに対応する弦パリティ対称性、そしてド・ジッターホログラフィーで使用される二重DSSYK模型（無限に重い弦を持つ単一のDSSYKとして）における相対時間並進が含まれる。 我々は、ETWブレーン系とユークリッドワームホール系の分配関数と熱相関関数を境界理論から導出する。 我々は、バルク内の測地線長とパリティゲージ付きDSSYKの広がり計算量を対応させることにより、ホログラフィック辞書を導出する。 固定サイズのユークリッドワームホールは摂動的に安定であり、その子宇宙であるヒルベルト空間は、物質が加えられた場合にのみ非自明となる。 我々は、二重DSSYKの経路積分における制約の研究を終える。 我々は、一方のDSSYKを他方のDSSYKにドレッシングしたゲージ不変作用素代数を導出し、そのホログラフィック解釈について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Modified General Relativity (MGR) is the natural extension of General Relativity (GR). MGR explicitly uses the smooth regular line element vector field $(\bm{X},-\bm{X}) $, which exists in all Lorentzian spacetimes, to construct a connection-independent symmetric tensor that represents the energy-momentum of the gravitational field. It solves the problem of the non-localization of gravitational energy-momentum in GR, preserves the ontology of the Einstein equation, and maintains the equivalence principle. The line element field provides MGR with the extra freedom required to describe dark energy and dark matter. An extended Schwarzschild solution for the matter-free Einstein equation of MGR is developed, from which the Tully-Fisher relation is derived, and the gravitational energy density is calculated. The mass of the invisible matter halo of galaxy NGC 3198 calculated with MGR is identical to the result obtained from GR using a dark matter profile. Although dark matter in MGR is described geometrically, it has an equivalent representation as a particle with the property of a vector boson or a pair of fermions; the geometry of spacetime and the quantum nature of matter are linked together by the unit line element covectors that belong to both the Lorentzian metric and the spin-1 Klein-Gordon wave equation. The three classic tests of GR provide a comparison of the theories in the solar system and several parts of the cosmos. MGR provides the flexibility to describe inflation after the Big Bang and galactic anisotropies. | 修正一般相対論（MGR）は、一般相対論（GR）の自然な拡張です。 MGRは、すべてのロレンツ時空に存在する滑らかな正則線要素ベクトル場$(\bm{X},-\bm{X})$を明示的に用いて、重力場のエネルギー運動量を表す接続に依存しない対称テンソルを構築します。 MGRは、一般相対論における重力エネルギー運動量の非局在性の問題を解決し、アインシュタイン方程式の存在論を維持し、同値原理を維持します。 線要素場は、MGRに暗黒エネルギーと暗黒物質を記述するために必要な追加の自由度を提供します。 MGRの物質自由アインシュタイン方程式の拡張シュワルツシルト解が構築され、そこからタリー-フィッシャー関係が導出され、重力エネルギー密度が計算されます。 MGR で計算された銀河 NGC 3198 の不可視物質ハローの質量は、一般相対性理論 (GR) から暗黒物質プロファイルを用いて得られた結果と一致します。 MGR における暗黒物質は幾何学的に記述されますが、ベクトルボソンまたはフェルミオン対の性質を持つ粒子として等価的に表現されます。 時空の幾何学と物質の量子性は、ローレンツ計量とスピン 1 のクライン＝ゴルドン波動方程式の両方に属する単位線要素共ベクトルによって結び付けられます。 一般相対性理論の 3 つの古典的なテストは、太陽系と宇宙のいくつかの領域における理論の比較を可能にします。 MGR は、ビッグバン後のインフレーションと銀河の異方性を記述する柔軟性を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Anisotropic stochastic gravitational wave background (SGWB) serves as a potential probe of the large-scale structure (LSS) of the universe. In this work, we explore the anisotropic SGWB from local ($z < \sim 0.085$) merging stellar mass compact binaries, specifically focusing on merging stellar binary black holes, merging neutron-star-black-hole binaries, and merging binary neutron stars. The analysis employs seven all-sky mock lightcone gravitational wave event catalogues, which are derived from the Millennium simulation combined with a semi-analytic model of galaxy formation and a binary population synthesis model. We calculate the angular power spectra $\mathrm{C}_\ell$ at multipole moments $\ell$, expressed as $\text{log}_{10} [\ell(\ell+1)\mathrm{C}_\ell/(2\pi)]$, based on the skymaps of the overdensity $\delta_\mathrm{GW}$ in the anisotropic SGWB. The spectra for all three source types exhibit an approximately linear increase with $\text{log}_{10} \ell$ at higher $\ell$ (e.g., $\ell > \sim 30 - 300$) in seven catalogues, with a characteristic slope of $\sim 2$. The spectra of seven catalogues exhibit considerable variations, arising from fluctuations in spatial distribution, primarily in the radial distribution, of nearby sources (e.g., $< 50$ Mpc/h). After subtracting these nearby sources, the variations become much smaller and the spectra for the three source types become closely aligned (within discrepancies of a factor of $\sim 2$ across $\ell = 1 - 1000$ for all catalogues). We also find that including further sources results in a rapid decrease in the anisotropy. | 異方性確率的重力波背景放射（SGWB）は、宇宙の大規模構造（LSS）の潜在的なプローブとして機能します。 本研究では、局所（$z < \sim 0.085$）の合体する恒星質量コンパクト連星からの異方性SGWBを調査し、特に合体する恒星連星ブラックホール、合体する中性子星-ブラックホール連星、および合体する中性子星連星に焦点を当てます。 解析には、ミレニアムシミュレーションから得られた7つの全天模擬光円錐重力波イベントカタログを使用し、銀河形成の半解析的モデルと連星種族合成モデルを組み合わせています。 異方性SGWBにおける過密度$\delta_\mathrm{GW}$のスカイマップに基づき、多重極モーメント$\ell$における角度パワースペクトル$\mathrm{C}_\ell$を計算し、$\text{log}_{10} [\ell(\ell+1)\mathrm{C}_\ell/(2\pi)]$と表記する。 7つのカタログにおいて、3種類のソースすべてにおいて、スペクトルは高い$\ell$（例えば、$\ell > \sim 30 - 300$）において、$\text{log}_{10} \ell$とともにほぼ直線的に増加し、その傾きは$\sim 2$である。 7つのカタログのスペクトルは、近傍ソース（例えば、$< 50$ Mpc/h）の空間分布、主に動径分布の変動に起因するかなりの変動を示す。 これらの近傍の天体を除くと、変動ははるかに小さくなり、3種類の天体スペクトルはほぼ一致する（すべてのカタログにおいて、$\ell = 1 - 1000$の範囲で$\sim 2$の誤差以内）。 また、より多くの天体を加えると、異方性が急速に減少することもわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analyse a stationary, cylindrically symmetric spacetime endowed with an intrinsic helical twist, $ds^{2} = -dt^{2} + dr^{2} + r^{2} d\phi^{2} + (dz + \omega\, r\,d\phi)^{2}$. Solving the Einstein equations exactly yields an anisotropic energy-momentum tensor whose density is negative and decays as $r^{-2}$, thus violating the weak energy condition near the axis. Three notable features emerge: (i) axis-centred negative energy; (ii) unequal transverse stresses; (iii) a torsional momentum flux $T_{\phi z}\omega^{3}/r$. We identify stable photon orbits and deflection angle, fully helical geodesics, and torsion-controlled wave optics modes, suggesting laboratory analogues in twisted liquid-crystal and photonic systems. The coupling between the torsion parameter $\omega$ and other physical parameters leads to significant effects, altering the motion along the positive or negative $z$-axis. These results make the twisted helical metric a useful test bed for studying the interplay of curvature, torsion, and matter in both gravitational and condensed-matter contexts. | 我々は、固有の螺旋ねじれ、$ds^{2} = -dt^{2} + dr^{2} + r^{2} d\phi^{2} + (dz + \omega\, r\,d\phi)^{2}$ を有する、静止した円筒対称時空を解析する。 アインシュタイン方程式を厳密に解くと、密度が負で$r^{-2}$ のように減衰する異方的なエネルギー運動量テンソルが得られ、軸近傍の弱エネルギー条件は破れる。 3つの注目すべき特徴が現れる：(i) 軸中心の負のエネルギー、(ii) 不等な横応力、(iii) ねじれ運動量フラックス $T_{\phi z}\omega^{3}/r$。 我々は、安定な光子軌道と偏向角、完全に螺旋状の測地線、そしてねじれ制御された波動光学モードを特定し、ねじれ液晶系や光子系における実験室での類似例を示唆している。 ねじれパラメータ$\omega$と他の物理パラメータとの結合は、正または負の$z$軸に沿った運動を変化させる重要な効果をもたらす。 これらの結果により、ねじれ螺旋計量は、重力と凝縮物質の両方の文脈において、曲率、ねじれ、物質の相互作用を研究するための有用なテストベッドとなる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present the first precise calculations of the gravitational quasinormal-mode (QNM) frequencies for spinning black holes with dimensionless angular momenta $J/M^2 := a \lesssim 0.75$ in dynamical Chern-Simons gravity. Using the \textit{Metric pErTuRbations wIth speCtral methodS} (METRICS) framework, we compute the QNM frequencies of both axial and polar metric perturbations, focusing on the $nl m = 022$, $033$, and $032$ modes. The METRICS frequencies for the 022 mode achieve numerical uncertainties $\lesssim 10^{-4}$ when $0 \leq a \leq 0.5$ and $\lesssim 10^{-3}$ for $0.5 \leq a \leq 0.75$, without decoupling or simplifying the linearized field equations. We also derive optimal fitting polynomials to enable efficient and accurate evaluations of the leading-order frequency shifts in these modes. The METRICS frequencies and fitting expressions are a robust and indispensable step toward enabling gravitational-wave ringdown tests of dynamical Chern-Simons gravity. | 動的チャーン・サイモンズ重力において、無次元角運動量 $J/M^2 := a \lesssim 0.75$ を持つ回転ブラックホールの重力準基準モード（QNM）周波数の初めての精密計算を示す。 \textit{Metric pErTuRbations with spectral methodS} (METRICS) フレームワークを用いて、$nl m = 022$、$033$、および$032$モードに焦点を当て、軸および極の計量摂動のQNM周波数を計算する。 022モードのMETRICS周波数は、線形化された場の方程式を分離したり簡略化したりすることなく、数値不確かさ$\lesssim 10^{-4}$（$0 \leq a \leq 0.5$の場合）、$\lesssim 10^{-3}$（$0.5 \leq a \leq 0.75$の場合）を達成する。 また、これらのモードにおける主要次数周波数シフトを効率的かつ正確に評価できるように、最適なフィッティング多項式を導出する。 METRICS周波数とフィッティング式は、動的チャーン・サイモンズ重力の重力波リングダウンテストを可能にするための堅牢かつ不可欠なステップである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analyze the thermal fluctuations of a free, conformally invariant, Maxwell quantum field (photon) interacting with a cosmological background spacetime, in the framework of quantum field theory in curved spacetimes and semiclassical and stochastic gravity. The thermal fluctuations give rise to backreaction effects upon the spacetime geometry, which are incorporated in the semiclassical Einstein-Langevin equation, evaluated in the cosmological Friedmann-Lema\^{i}tre-Robertson-Walker spacetime. We first evaluate the semiclassical Einstein equation for the background geometry sourced by the thermal quantum stress-energy tensor. For large enough temperature, the solution is approximated by a radiation-dominated expanding universe driven by the thermal bath of photons. We then evaluate the thermal noise kernel associated to the quantum fluctuations of the photon field using point-splitting regularization methods, and give its explicit analytic form in the limits of large and small temperature, as well as a local approximation. Finally, we prove that this thermal noise kernel corresponds exactly to the thermal variance of the induced fluctuations of the linearized metric perturbation in the local and covariant measurement scheme defined by Fewster and Verch. Our analysis allows to quantify the extent to which quantum fluctuations may give rise to non-classical effects, and thus become relevant in inflationary cosmology. | 曲がった時空における量子場の理論と半古典的および確率的重力の枠組みにおいて、宇宙論的背景時空と相互作用する自由で共形不変なマクスウェル量子場（光子）の熱揺らぎを解析する。 熱揺らぎは時空幾何学に反作用効果を生じさせ、これは宇宙論的フリードマン・レマトレ・ロバートソン・ウォーカー時空で評価される半古典的アインシュタイン・ランジュバン方程式に組み込まれる。 まず、熱的量子応力エネルギーテンソルを源とする背景幾何学に対する半古典的アインシュタイン方程式を評価する。 十分に高い温度に対して、解は光子の熱浴によって駆動される輻射が支配的な膨張宇宙によって近似される。 次に、点分割正則化法を用いて光子場の量子ゆらぎに関連する熱雑音核を評価し、その明確な解析的形を、高温度および低温度の極限、ならびに局所近似で与える。 最後に、この熱雑音核が、FewsterとVerchによって定義された局所共変測定スキームにおける線形化計量摂動の誘起ゆらぎの熱分散と正確に一致することを証明する。 我々の解析により、量子ゆらぎが非古典的効果を引き起こし、インフレーション宇宙論においてどの程度重要になるかを定量化することができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a new self-consistent perturbative expansion for realistic isolated differentially rotating systems -- disc galaxies. At leading order it is formally equivalent to Ehlers' Newton-Cartan limit, which we reinterpret in terms of quasilocal energy and angular momentum. The self-consistent coupling of these quasilocal terms leads to first-order differences from the conventional Newtonian limit. A modified Poisson equation is obtained, along with modifications to the equations of motion for the effective fluid elements. By fitting to astrophysical data, we show that the phenomenology of collisionless dark matter for disc galaxies can be reproduced. Potential important consequences for gravitational physics on galactic and cosmological scales are briefly discussed. | 我々は、現実的な孤立差動回転系（円盤銀河）に対する新しい自己無撞着摂動展開を提示する。 この展開は主要次数において、形式的にはエーラースのニュートン・カルタン極限と等価であり、我々はこれを準局所エネルギーと角運動量の観点から再解釈する。 これらの準局所項の自己無撞着な結合は、従来のニュートン極限との一次の差異をもたらす。 修正されたポアソン方程式が得られ、有効流体要素の運動方程式も修正される。 天体物理学的データへのフィッティングにより、円盤銀河の無衝突暗黒物質の現象論が再現できることを示す。 銀河スケールおよび宇宙スケールにおける重力物理学への潜在的に重要な帰結についても簡単に議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we study the excitation of a compact star under the influence of external gravitational driving in the relativistic regime. Using a model setup in which a wave with constant frequency is injected from past null infinity and scattered by the star to future null infinity, we show that the scattering coefficient encodes rich information of the star. For example, the analytical structure of the scattering coefficient implies that the decay rate of a mode generally plays the role of ``star excitation factor'', similar to the ``black hole excitation factor'' previously defined for describing black hole mode excitations. With this star excitation factor we derive the transient mode excitation as a binary system crosses a generic mode resonance of a companion star during the inspiral stage. This application is useful because previous description of resonant mode excitation of stars still relies on the mode and driving force decomposition based on the Newtonian formalism. In addition, we show that the scattering phase is intimately related to the total energy of spacetime and matter under the driving of a steady input wave from infinity. We also derive the relevant tidal energy of a star under steady driving and compare that with the dynamic tide formula. We estimate that the difference may lead to $\mathcal{O}(0.5)$ radian phase modulation in the late stage of the binary neutron star inspiral waveform. | 本研究では、相対論的領域における外部重力駆動の影響下にあるコンパクト星の励起を研究する。 一定周波数の波動が過去の零無限遠から入射され、星によって未来の零無限遠へ散乱されるモデル設定を用いて、散乱係数が星の豊富な情報を符号化することを示す。 例えば、散乱係数の解析的構造は、モードの減衰率が一般に「星励起係数」の役割を果たすことを示唆している。 これは、ブラックホールモード励起を記述するために以前に定義された「ブラックホール励起係数」に類似している。 この星励起係数を用いて、連星系がインスパイラル段階で伴星の一般的なモード共鳴を横切る際の過渡的モード励起を導出する。 これまでの星の共鳴モード励起の記述は、ニュートン形式に基づくモードと駆動力の分解に依存しているため、この応用は有用である。 さらに、無限遠からの定常入力波の駆動下における散乱位相が、時空と物質の全エネルギーと密接に関係していることを示す。 また、定常駆動下における星の潮汐エネルギーを導出し、それを動的潮汐公式と比較する。 この差により、連星中性子星のインスパイラル波形の後期段階で$\mathcal{0}(0.5)$ラジアンの位相変調が生じる可能性があると推定する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent rigorous results on black hole interiors clearly suggest that the strong cosmic censorship conjecture fails in its most fundamental, i.e. weak, formulation: violations are expected for a class of spherically symmetric charged black holes in the presence of a positive cosmological constant near extremality. These results require sufficiently regular solutions. Conversely, when non-smooth, finite-energy initial data are prescribed for linear waves propagating on a fixed black hole background belonging to the aforementioned family, it was shown that the local energy of these linear waves blows up at the Cauchy horizon, hence hinting that non-smooth initial data may suppress the possible violations of the $H^1$ formulation of strong cosmic censorship. In line with this intuition, we prove that rough initial data can also trigger an instability at the Cauchy horizon in the non-linear setting, via mass inflation. In particular, we analyse a characteristic initial value problem for the spherically symmetric Einstein-Maxwell-real scalar field system describing the interior of a black hole. Our results show that, when prescribing 1) initial data asymptotically approaching those of a sub-extremal Reissner-Nordstr\"om-de Sitter solution, and 2) initial data belonging to $W^{1, 2}\setminus W^{1, q}$, for every $q > 2$, along the initial ingoing compact segment; then the Hawking mass diverges at the Cauchy horizon of the black hole solution we construct, for every parameter choice of the reference black hole. In this larger family of configurations, we prove that the smooth data suggesting violations of strong cosmic censorship are non-generic in a ``positive co-dimension'' sense, conditionally to the validity of the expected Price law bounds. Moreover, we illustrate the transition between smooth and rough initial data. | ブラックホール内部に関する最近の厳密な結果は、強い宇宙検閲予想が最も基本的な、すなわち弱い定式化において破綻していることを明確に示唆している。 すなわち、正の宇宙定数が極限近傍に存在する球対称の荷電ブラックホールのクラスでは、破綻が予想される。 これらの結果は、十分に正則な解を必要とする。 逆に、前述のファミリーに属する固定されたブラックホール背景上を伝播する線形波動に対して、非滑らかで有限エネルギーの初期データを与えると、これらの線形波動の局所エネルギーがコーシー地平線で爆発することが示され、したがって、非滑らかな初期データは、強い宇宙検閲の$H^1$定式化の破綻の可能性を抑制する可能性があることを示唆している。 この直感に沿って、我々は、非線形設定において、質量インフレーションを介して、粗い初期データもコーシー地平線での不安定性を引き起こし得ることを証明する。 特に、ブラックホール内部を記述する球対称なアインシュタイン-マクスウェル実スカラー場系の特性初期値問題を解析する。 我々の結果は、1) 初期データが亜極限Reissner-Nordstr\"om-de Sitter解に漸近的に近づくこと、および2) 初期入力コンパクトセグメントに沿って、任意の$q > 2$に対して$W^{1, 2}\setminus W^{1, q}$に属することを規定すると、参照ブラックホールのあらゆるパラメータ選択に対して、我々が構築するブラックホール解のCauchy地平線でホーキング質量が発散することを示している。 このより大きな構成族において、強い宇宙検閲の違反を示唆する滑らかなデータは、「正の余次元」の意味で非ジェネリックであり、期待されるプライス法則の境界の妥当性を条件として非ジェネリックであることを証明した。 さらに、滑らかな初期データと粗い初期データ間の遷移を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the dynamics of charged and neutral particles in the vicinity of a Schwarzschild-like black hole immersed in an external magnetic field. We find that the innermost stable circular orbits (ISCOs) for charged particles are systematically smaller than those of neutral particles, demonstrating a fundamental distinction in their orbital dynamics. In the presence of a strong magnetic field, charged particle ISCOs can approach arbitrarily close to the event horizon. We show that collisions between charged particles in ISCOs and neutral particles falling from infinity can produce unbounded center-of-mass energies in the strong-field regime, suggesting the black hole magnetosphere as a natural particle accelerator. Additionally, we apply the relativistic precession model to study quasi-periodic oscillations around the Schwarzschild-like black hole, treating orbital perturbations as coupled harmonic oscillators. Our results provide new insights into high-energy astrophysical processes near magnetized black holes and offer observational signatures through quasi-periodic oscillating frequencies that could be detected by current and future X-ray missions. | 外部磁場中に置かれたシュワルツシルト型ブラックホール近傍における荷電粒子と中性粒子のダイナミクスを調べた。 荷電粒子の最内安定円軌道（ISCO）は中性粒子のそれよりも系統的に小さく、軌道ダイナミクスに根本的な違いがあることを明らかにした。 強磁場下では、荷電粒子ISCOは事象の地平線に任意に接近することができる。 ISCO内の荷電粒子と無限遠から落下する中性粒子との衝突により、強磁場領域において無制限の質量中心エネルギーが生成されることを示し、ブラックホール磁気圏が天然の粒子加速器として機能する可能性を示唆した。 さらに、相対論的歳差運動モデルを適用し、シュワルツシルト型ブラックホール周辺の準周期振動を、軌道摂動を結合調和振動子として扱いながら調べた。 私たちの研究結果は、磁化ブラックホール近傍の高エネルギー天体物理学的プロセスに関する新たな知見を提供するとともに、現在および将来のX線探査機によって検出可能な準周期振動周波数による観測的特徴を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The present work reveals a direct correspondence between modified theories of gravity (cosmology) and entropic cosmology based on the thermodynamics of apparent horizon. It turns out that due to the total differentiable property of entropy, the usual thermodynamic law (used for Einstein gravity) needs to be generalized for modified gravity theories having more than one thermodynamic degrees of freedom (d.o.f.). For the modified theories having $n$ number of thermodynamic d.o.f., the corresponding horizon entropy is given by: $S_\mathrm{h} \sim S_\mathrm{BH} +$ terms containing the time derivatives of $S_\mathrm{BH}$ up to $(n-1)$-th order, and moreover, the coefficient(s) of the derivative term(s) are proportional to the modification parameter of the gravity theory (compared to the Einstein gravity; $S_\mathrm{BH}$ is the Bekenstein-Hawking entropy). By identifying the independent thermodynamic variables from the first law of thermodynamics, we show that the equivalent thermodynamic description of modified gravity naturally allows the time derivative of the Bekenstein-Hawking entropy in the horizon entropy. | 本研究は、見かけの地平線の熱力学に基づく修正重力理論（宇宙論）とエントロピー宇宙論との間に直接的な対応関係があることを明らかにする。 エントロピーの全微分可能特性のため、通常の熱力学法則（アインシュタイン重力に用いられる）は、複数の熱力学的自由度（d.o.f.）を持つ修正重力理論に一般化する必要があることがわかった。 $n$ 個の熱力学的自由度を持つ修正理論の場合、対応する地平エントロピーは次のように与えられる： $S_\mathrm{h} \sim S_\mathrm{BH} +$ は $S_\mathrm{BH}$ の $(n-1)$ 次までの時間微分を含む項であり、さらに、微分項の係数は重力理論の修正パラメータ（アインシュタイン重力と比較した場合；$S_\mathrm{BH}$ はベッケンシュタイン-ホーキングエントロピーである）に比例する。 熱力学第一法則から独立熱力学変数を同定することにより、修正重力の等価な熱力学的記述が、地平エントロピーにおけるベッケンシュタイン-ホーキングエントロピーの時間微分を自然に許容することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Glitches are non-Gaussian noise transients originating from environmental and instrumental sources that contaminate data from gravitational wave detectors. Some glitches can even mimic gravitational wave signals from compact object mergers, which are the primary targets of terrestrial observatories. In this study, we present a method to analyze noise transients from the LIGO observatories using Q-transform information combined with t-Distributed Stochastic Neighbor Embedding (t-SNE). We implement classification techniques, examine the influence of parameters on glitch classification, and conduct a week-long daily analysis to track outlier transients over time. | グリッチとは、環境や機器の起源から発生する非ガウス分布のノイズ過渡現象であり、重力波検出器のデータに混入します。 一部のグリッチは、地上観測所の主要な観測対象であるコンパクト天体合体からの重力波信号を模倣することさえあります。 本研究では、Q変換情報とt分布確率的近傍埋め込み（t-SNE）を組み合わせた手法を用いて、LIGO観測所からのノイズ過渡現象を解析する手法を提示します。 分類手法を実装し、パラメータがグリッチ分類に与える影響を調べ、1週間にわたる毎日の解析を実施して、時間の経過に伴う外れ値の過渡現象を追跡します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| One of the key issues in holography is going beyond $\mathrm{AdS}$ and defining quantum gravity in spacetimes with a null boundary. Recent examples of this type involve linear dilaton asymptotics and are related to the $T \overline{T}$ deformation. We present a holographic correspondence derived from string theory, which is an example of a kind of celestial holography. The holographic definition is a spacetime non-commutative open string theory supported on D1-D5 branes together with fundamental strings. The gravity solutions interpolate between $\mathrm{AdS}_3$ metrics and six-dimensional metrics. Radiation can escape to null infinity, which makes both the encoding of quantum information in the boundary and the dynamics of black holes quite different from $\mathrm{AdS}$ spacetimes. | ホログラフィーにおける重要な課題の一つは、$\mathrm{AdS}$ を超えて、ヌル境界を持つ時空における量子重力を定義することである。 この種の最近の例としては、線形ディラトン漸近挙動が挙げられ、$T\overline{T}$ 変形と関連している。 我々は弦理論から導かれるホログラフィック対応を提示する。 これは一種の天体ホログラフィーの一例である。 ホログラフィック定義は、D1-D5 ブレーンと基本弦理論によって支えられた時空非可換開弦理論である。 重力解は、$\mathrm{AdS}_3$ 計量と6次元計量の間を補間する。 輻射はヌル無限大へ逃げることができるため、境界における量子情報の符号化とブラックホールのダイナミクスは、$\mathrm{AdS}$ 時空とは大きく異なる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Quantum fields can notoriously violate the null energy condition (NEC). In a cosmological context, NEC violation can lead to, e.g., dark energy at late times with an equation-of-state parameter smaller than $-1$ and nonsingular bounces at early times. However, it is expected that there should still be a limit in semiclasssical gravity to how much `negative energy' can accumulate over time and in space as a result of quantum effects. In the course of formulating quantum-motivated energy conditions, the smeared null energy condition has emerged as a recent proposal. This condition conjectures the existence of a semilocal bound on negative energy along null geodesics, which is expected to hold in semiclassical gravity. In this work, we show how the smeared null energy condition translates into theoretical constraints on NEC-violating cosmologies. Specifically, we derive the implied bounds on dark energy equation-of-state parameters and an inequality between the duration of a bouncing phase and the growth rate of the Hubble parameter at the bounce. In the case of dark energy, we identify the parameter space over which the smeared null energy condition is consistent with the recent constraints from the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). | 量子場はヌルエネルギー条件（NEC）を破ることで有名である。 宇宙論の文脈では、NECの破れは、例えば、後期には状態方程式パラメータが$-1$未満のダークエネルギーを、初期には非特異なバウンスをもたらす可能性がある。 しかし、半古典的重力理論においては、量子効果の結果として時間と空間にわたって蓄積される「負のエネルギー」の量には依然として限界があるはずである。 量子効果に基づくエネルギー条件を定式化する過程で、スミアード・ヌルエネルギー条件が最近提案された。 この条件は、ヌル測地線に沿った負のエネルギーに半局所的な上限が存在すると推測しており、これは半古典的重力理論においても成立すると期待される。 本研究では、スミアード・ヌルエネルギー条件がNECを破る宇宙論に対する理論的制約にどのように変換されるかを示す。 具体的には、ダークエネルギーの状態方程式パラメータの暗黙的な上界と、跳ね返り位相の持続時間と跳ね返り時のハッブルパラメータの成長率との間の不等式を導出します。 ダークエネルギーの場合、スミアリングされたヌルエネルギー条件がダークエネルギー分光装置（DESI）による最近の制限と整合するパラメータ空間を特定します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Dark matter is fundamental to the composition, structure, and evolution of the universe. Combining the ACT's cosmic microwave background, DESI's baryon acoustic oscillations with DESY5 type Ia supernova observations, we find a $3.4\,\sigma$ evidence for dynamical dark matter (DDM) with an equation of state, $\omega_{dm}(a)=\omega_{dm0}+\omega_{dma}(1-a)$. Independent of the Planck measurements, the ACT data confirms the linear relation $\omega_{dma}=-\omega_{dm0}$, inducing that the equation of state of dark matter is directly proportional to the scale factor $a$. Furthermore, the effects of DDM on the large-scale structure observables are thoroughly studied. Our findings are of great significance for understanding cosmic acceleration, structure growth, and the fate of the universe. | 暗黒物質は、宇宙の構成、構造、そして進化の根幹を成すものです。 ACTの宇宙マイクロ波背景放射、DESIの重粒子音響振動、そしてDESY5のIa型超新星観測を組み合わせることで、状態方程式$\omega_{dm}(a)=\omega_{dm0}+\omega_{dma}(1-a)$を持つ動的暗黒物質（DDM）の証拠を$3.4\,\sigma$発見しました。 Planckの測定とは独立して、ACTのデータは線形関係$\omega_{dma}=-\omega_{dm0}$を確認し、暗黒物質の状態方程式がスケールファクター$a$に正比例することを示唆しています。 さらに、DDMが大規模構造観測量に与える影響についても徹底的に研究されています。 私たちの研究結果は、宇宙の加速、構造の成長、そして宇宙の運命を理解する上で非常に重要です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We introduce a novel class of algorithms, the ``spatially varying boost'', for generating dynamical field initial conditions with prescribed bulk velocities. Given (non-moving) initial field data, the algorithm generates new initial data with the given velocity profile by performing local Lorentz boosts. This algorithm is generic, with no restriction on the type of the field, the equation of motion, and can endow fields with ultra-relativistic velocities. This algorithm enables new simulations in different branches of physics, including cosmology and condensed matter physics. For demonstration, we used this algorithm to (1) boost two Sine-Gordon solitons to ultra-relativistic speeds for subsequent collision, (2) generate a relativistic transverse Proca field with random velocities, and (3) set up a spin-$1$ Schr\"{o}dinger-Poisson field with velocity and density perturbations consistent with dark matter in matter dominated universe. | 我々は、所定のバルク速度を持つ動力学場初期条件を生成するための新しいアルゴリズム「空間可変ブースト」を導入する。 （移動しない）初期場データが与えられると、このアルゴリズムは局所ローレンツブーストを実行することで、与えられた速度プロファイルを持つ新しい初期データを生成する。 このアルゴリズムは汎用的であり、場の種類や運動方程式に制限はなく、場に超相対論的速度を与えることができる。 このアルゴリズムは、宇宙論や凝縮物質物理学を含む物理学の様々な分野における新しいシミュレーションを可能にする。 デモンストレーションとして、我々はこのアルゴリズムを用いて、(1) 2つのサイン・ゴルドン・ソリトンをその後の衝突のために超相対論的速度までブーストする、(2) ランダム速度を持つ相対論的横方向プロカ場を生成する、(3) 物質優勢宇宙における暗黒物質と整合する速度および密度摂動を持つスピン$1$シュレーディンガー・ポアソン場を設定する、という実験を行った。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| During the Cosmic Dawn (CD), the HI 21-cm optical depth ($\tau$ ) in the intergalactic medium can become significantly large. Consequently, the second and higher-order terms of $\tau$ appearing in the Taylor expansion of the HI 21-cm differential brightness temperature ($\delta T_{\rm b}$ ) become important. This introduces additional non-Gaussianity into the signal. We study the impact of large $\tau$ on statistical quantities of HI 21-cm signal using a suite of standard numerical simulations that vary X-ray heating efficiency and the minimum halo mass required to host radiation sources. We find that the higher order terms suppress statistical quantities such as skewness, power-spectrum and bispectrum. However, the effect is found to be particularly strong on the non-Gaussian signal. We find that the change in skewness can reach several hundred percent in low X-ray heating scenarios. For moderate and high X-ray heating models changes are around $\sim40\%$ and $60\%$, respectively, for $M_{\rm h,min}=10^{9}\, {\rm M}_{\odot}$. This change is around $\sim 75\%$, $25\%$ and $20\%$ for low, moderate and high X-ray heating models, respectively, for $M_{\rm h,min}=10^{10}\, {\rm M}_{\odot}$. The change in bispectrum in both the halo cutoff mass scenarios ranges from $\sim 10\%$ to $\sim 300\%$ for low X-ray heating model. However, for moderate and high X-ray heating models the change remains between $\sim 10\%$ to $\sim 200\%$ for both equilateral and squeezed limit triangle configuration. Finally, we find that up to third orders of $\tau$ need to be retained to accurately model $\delta T_{\rm b}$, especially for capturing the non-Gaussian features in the HI 21-cm signal. | 宇宙の夜明け（CD）期には、銀河間物質におけるHI 21cmの光学的厚さ（$\tau$）が著しく大きくなる可能性がある。 その結果、HI 21cm微分輝度温度（$\delta T_{\rm b}$）のテイラー展開に現れる$\tau$の2次項および高次の項が重要になる。 これにより、信号にさらなる非ガウス性が導入される。 我々は、X線加熱効率と放射源をホストするために必要な最小ハロー質量を変化させる一連の標準的な数値シミュレーションを用いて、大きな$\tau$がHI 21cm信号の統計量に与える影響を調べた。 高次の項は、歪度、パワースペクトル、バイスペクトルなどの統計量を抑制することがわかった。 しかし、その影響は非ガウス信号に対して特に強いことがわかった。 歪度の変化は、X線加熱が低いシナリオでは数百パーセントに達する可能性があることがわかった。 中程度および高X線加熱モデルの場合、$M_{\rm h,min}=10^{9}\, {\rm M}_{\odot}$に対して、変化はそれぞれ約$\sim40\%$および$\sim60\%$です。 この変化は、$M_{\rm h,min}=10^{10}\, {\rm M}_{\odot}$に対して、低、中、高X線加熱モデルでそれぞれ約$\sim75\%$、$25\%$、$20\%$です。 ハローカットオフ質量の両シナリオにおけるバイスペクトルの変化は、低X線加熱モデルで$\sim 10\%$から$\sim 300\%$の範囲です。 しかし、中程度および高X線加熱モデルの場合、変化は正三角形およびスクイーズ限界三角形の両方で$\sim 10\%$から$\sim 200\%$の範囲にとどまります。 最後に、$\delta T_{\rm b}$を正確にモデル化するには、特にHI 21cm信号の非ガウス分布を捉えるためには、最大3次の$\tau$を保持する必要があることがわかりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that a single strongly coupled gauge theory naturally gives rise to a unified description of the dark sector, simultaneously addressing the origin of dark energy at the meV scale and self-interacting dark matter at the TeV scale. Building on the density-responsive scalar field framework that resolves cosmological singularities and generates dark energy without fine-tuning, we show that the same underlying SU(3) gauge theory with $N_f = 10$ flavors predicts complete dark matter phenomenology. The theory generates not only the required anomalous dimension $\gamma \approx 0.50\pm0.05$ for the dark-energy mechanism, but also produces a composite particle spectrum featuring a TeV-scale dark matter candidate ($m_\chi \approx 600$~GeV) and a heavier scalar meson. Remarkably, the mass ratio $m_{\Phi_h}/m_\chi \approx 2$ naturally emerges from the dynamics of confinement, without any fine-tuning. This resonance condition, which initially appears as a coincidence, is revealed to be a robust prediction of the gauge dynamics, completely resolving the long-standing tension between achieving the correct relic abundance and solving small-scale structure problems through self-interactions. The framework makes sharp, testable predictions: a narrow scalar resonance at $\sim 1.2$~TeV accessible at HL-LHC, dark matter self-interactions of $\sigma_T/m \sim 1$~cm$^2$/g at dwarf galaxy velocities, and a stochastic gravitational wave background from the confinement phase transition. By deriving both dark energy and dark matter from a single microscopic theory, our work demonstrates how 95\% of the universe's energy content can emerge from one underlying strongly-coupled gauge theory, providing a complete and predictive framework for dark sector physics across 15 orders of magnitude in energy. | 我々は、単一の強く結合したゲージ理論が、暗黒領域の統一的な記述を自然に導き、meVスケールの暗黒エネルギーとTeVスケールの自己相互作用する暗黒物質の起源を同時に解明することを示す。 宇宙論的特異点を解決し、微調整なしに暗黒エネルギーを生成する密度応答スカラー場の枠組みに基づき、$N_f = 10$ フレーバーを持つ同じ基礎SU(3)ゲージ理論が、完全な暗黒物質現象を予言することを示す。 この理論は、暗黒エネルギー機構に必要な異常次元 $\gamma \approx 0.50\pm0.05$ を生成するだけでなく、TeVスケールの暗黒物質候補（$m_\chi \approx 600$～GeV）とより重いスカラー中間子を特徴とする複合粒子スペクトルも生成する。 驚くべきことに、質量比$m_{\Phi_h}/m_\chi \approx 2$は、微調整なしに閉じ込めのダイナミクスから自然に現れる。 この共鳴条件は、当初は偶然の産物のように見えるが、ゲージダイナミクスの堅牢な予測であることが明らかになり、正しい残存元素存在比の達成と自己相互作用による小規模構造問題の解決との間の長年の葛藤を完全に解決する。 この枠組みは、HL-LHCでアクセス可能な$\sim 1.2$～TeVの狭いスカラー共鳴、矮小銀河速度での$\sigma_T/m \sim 1$～cm$^2$/gの暗黒物質自己相互作用、そして閉じ込め相転移からの確率的重力波背景といった、明確で検証可能な予測を行う。 我々の研究は、暗黒エネルギーと暗黒物質の両方を単一の微視的理論から導くことで、宇宙のエネルギー量の95%が、一つの基礎となる強結合ゲージ理論からどのように導き出されるかを実証し、エネルギーの15桁にわたる暗黒領域の物理学に対する完全かつ予測的な枠組みを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate quantum corrections to scalar quasi-normal modes (QNMs) in the near-extremal Reissner-Nordstr\"om black hole background with quantum correction in the near-horizon AdS$_2\times \mathrm{S}^2$ region. By performing a dimensional reduction, we obtain an effective Jackiw-Teitelboim (JT) gravity theory, whose quantum fluctuations are captured by the Schwarzian action. Using path integral techniques, we derive the quantum-corrected scalar field equation, which modifies the effective potential governing the QNMs. These corrections are extended from the near-horizon region to the full spacetime via a matching procedure. We compute the corrected QNMs using both the third-order WKB method and the Prony method and find consistent results. Our analysis reveals that quantum corrections can lead to substantial shifts in the real parts of QNM frequencies, particularly for small-mass or near-extremal black holes, while the imaginary parts remain relatively stable. This suggests that quantum gravity effects may leave observable imprints on black hole perturbation spectra, which could be potentially relevant for primordial or microscopic black holes. | 我々は、近傍地平線AdS$_2\times \mathrm{S}^2$領域における量子補正を伴う、近傍極限Reissner-Nordstromブラックホール背景におけるスカラー準基準モード（QNM）に対する量子補正を調べる。 次元縮減を行うことで、シュワルツ作用によって量子ゆらぎを捉える有効Jackiw-Teitelboim（JT）重力理論を得る。 経路積分法を用いて、QNMを支配する有効ポテンシャルを修正する量子補正スカラー場方程式を導出する。 これらの補正は、マッチング手順によって近傍地平線領域から全時空に拡張される。 補正されたQNMを3次WKB法とProny法の両方を用いて計算し、一貫した結果を得た。 我々の解析は、量子補正がQNM周波数の実数部に大きなシフトをもたらす可能性があることを明らかにした。 これは、特に小質量の場合に顕著である。 あるいは極限ブラックホールに近いブラックホールでは、虚数部は比較的安定している。 これは、量子重力効果がブラックホールの摂動スペクトルに観測可能な痕跡を残す可能性があることを示唆しており、これは原始ブラックホールや微視的ブラックホールにも関連する可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present a model that offers an explanation for the presence of (Dark Matter and) Dark Energy in the universe. A key idea is to express the volume form of the Lorentzian metric on space-time in terms of a positive function of a new scalar field multiplying a certain four-form given by the wedge product of the differential of the mimetic scalar field and a certain closed three-form. An ansatz for this three-form related to one commonly used to determine the winding number of a map from a three-dimensional hypersurface to a three-sphere is discussed. An action functional depending on the space-time metric, the new scalar field, the mimetic scalar and the three-form is proposed, and the field equations are derived. Special solutions of these equations for a Friedmann-Lema\^itre universe are presented. | 我々は、宇宙における（暗黒物質と）暗黒エネルギーの存在を説明するモデルを提示する。 鍵となるアイデアは、時空上のロレンツ計量の体積形式を、模倣スカラー場の微分と特定の閉三次元形式との楔積によって与えられる特定の四次元形式を乗じた新しいスカラー場の正関数で表すことである。 この三次元形式に対する仮説は、三次元超曲面から三次元球面への写像の巻き数を決定するために一般的に用いられるものと関連している。 時空計量、新しいスカラー場、模倣スカラー、および三次元形式に依存する作用関数を提案し、場の方程式を導出する。 フリードマン・ルメートル宇宙に対するこれらの方程式の特殊解を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In future space-borne \ac{GW} observations, matter arround the sources might influence the evolution and \ac{GW} signals from \ac{BBH} inspirals, which can be mistaken as deviations from \ac{GR}. Former research \cite{yuan2024} proposed a statistic $F$ that characterizes the dispersion of measured parameters to distinguish environmental effect(\ac{DF} from \ac{DM} spike) and theory of modified gravity effect(varying $G$). In this work we use the statistic to distinguish other couples of effects with \ac{GW} corrections at $-4$ PN order: \ac{DF} from \ac{DM} spike and the extra dimension theory, additionally try to determine the distinguishing threshold in more reasonable way to avoid arbitrariness, especially when the two effects to compare have more overlap in the $F$ distribution. Sources of different astronomical models are also considered, and two effects are still distinguishable but not much as in former work\cite{yuan2024}, so the threshold should be carefully selected. Following these procedures, we finally obtain the statistic thresholds of distinguishment between the three effects with \ac{GW} corrections at $-4$ PN order: \ac{DF} from \ac{DM} spike, the extra dimension theory, and varying $G$ theory. The method can be used to distinguish other effects among environmental effects and modified theories of gravity effects with the detections of \ac{GW} events. | 将来の宇宙搭載型\ac{GW}観測では、発生源周囲の物質が\ac{BBH}インスパイラルからの\ac{GW}信号の進化や変化に影響を与える可能性があり、\ac{GR}からの偏差と誤認される可能性があります。 以前の研究\cite{yuan2024}では、測定パラメータの分散を特徴付ける統計量$F$が提案されており、環境効果（\ac{DF}と\ac{DM}スパイク）と修正重力効果理論（変動する$G$）を区別しています。 本研究では、この統計量を用いて、$-4$PNオーダーでの\ac{GW}補正を伴う他の効果の組み合わせ（\ac{DF}と\ac{DM}スパイク、および余剰次元理論）を区別します。 さらに、比較する2つの効果が$F$分布においてより重なり合う場合、恣意性を回避するために、より合理的な方法で区別閾値を決定することを試みます。 異なる天文学モデルの起源も考慮されており、2つの効果は依然として区別可能であるものの、以前の研究\cite{yuan2024}ほどではないため、閾値は慎重に選択する必要がある。 これらの手順に従うことで、最終的に、PNオーダー$-4$における\ac{GW}補正を用いた3つの効果（\ac{DM}スパイクからの\ac{DF}、余剰次元理論、および変動$G$理論）を区別するための統計閾値が得られる。 この方法は、\ac{GW}イベントの検出によって、環境効果や重力効果の修正理論などの他の効果を区別するために使用できる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this paper, we systematically investigate the optical appearance of a Schwarzschild black hole illuminated by three geometrically thin accretion disk models under varying observational inclination angles. Based on the geometric relationship between the black hole and observer, we first divide the accretion disk into co-side and counter-side semi-disks. Subsequently, we analyze their differences in photon orbit distributions, transfer functions, and received intensities. Our results reveal distinct inclination-dependent behaviors between the two semi-disks: when the inclination approaches $\pi/2$, the co-side semi-disk develops richer ring structures with the lensed emission dominating the total brightness. Furthermore, through explicit specification of the emission profiles of the three models, we present optical images for both optically thin and thick disk scenarios at different inclinations. The results demonstrate that: (i) the bright rings in all three models become progressively compressed and deviate from circularity as inclination increases; (ii) for thick disks, partial rings are obscured and the overall intensity is lower than thin disks. These results may advance our understanding of general black hole imaging processes and provide a new approach to test gravitational theories through optical morphology studies. | 本論文では、観測傾斜角を変化させながら、3つの幾何学的に薄い降着円盤モデルによって照らされたシュワルツシルトブラックホールの光学的な外観を系統的に調査する。 ブラックホールと観測者の幾何学的関係に基づき、まず降着円盤を共側と反側の半円盤に分割する。 次に、それらの光子軌道分布、伝達関数、および受信強度の違いを解析する。 結果は、2つの半円盤の間に明確な傾斜角依存の挙動を示すことを明らかにした。 傾斜角が$\pi/2$に近づくと、共側半円盤はより豊かなリング構造を発達させ、レンズ効果による放射が全体の輝度を支配する。 さらに、3つのモデルの放射プロファイルを明示的に指定することにより、異なる傾斜角における光学的に薄い円盤シナリオと厚い円盤シナリオの両方の光学画像を示す。 結果は、(i) 3つのモデルすべてにおいて、明るいリングは傾斜角が増加するにつれて徐々に圧縮され、円形から外れていくこと、(ii) 厚いディスクでは部分的なリングが隠され、全体的な強度は薄いディスクよりも低くなることを示しています。 これらの結果は、一般的なブラックホールの撮像プロセスに関する理解を深め、光学形態学的研究を通じて重力理論を検証するための新たなアプローチを提供する可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present a new class of regular, spherically symmetric spacetimes in nonlinear electrodynamics that are asymptotically dynamical but not de Sitter, exhibiting power-law Maxwell behavior at infinity. Generalizing to black holes, we derive their existence conditions and construct corresponding Penrose diagrams. Both the weak and dominant energy conditions are shown to be satisfiable. Magnetic solutions are first obtained, with electric counterparts derived via FP duality. Uniqueness conditions for the electric solutions are then established. Although electric duals are absent in square-root Maxwell theory, our auxiliary scalar formulation restores duality and enables a generalized duality transformation. The effective light propagation metric remains regular for particular magnetic configurations (without black holes) but becomes singular for electric cases. Additionally, spacelike photon trajectories are admitted in this spacetime. Finally, the ADM mass is shown to enter the Lagrangian, with the first law and Smarr formula derived, establishing the existence of thermodynamically stable black holes with positive heat capacity. | 我々は、非線形電気力学において、漸近的に力学的であるがド・ジッター的ではなく、無限遠でべき乗則マクスウェル挙動を示す、新しい種類の正則球対称時空を提示する。 ブラックホールに一般化し、その存在条件を導出し、対応するペンローズ図を構築する。 弱エネルギー条件と支配エネルギー条件の両方が満たされることを示す。 まず磁気解が得られ、次にFP双対性を介して電気解が導出される。 次に、電気解の一意性条件を確立する。 平方根マクスウェル理論には電気双対性は存在しないが、我々の補助的なスカラー定式化によって双対性が回復され、一般化された双対性変換が可能になる。 有効光伝搬計量は、特定の磁気構成（ブラックホールがない場合）では正則性を維持するが、電気の場合は特異になる。 さらに、この時空では空間的な光子軌道が許容される。 最後に、ADMの質量がラグランジアンに入ることが示され、第一法則とSmarrの公式が導出され、正の熱容量を持つ熱力学的に安定なブラックホールの存在が確立されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present a study aimed at quantifying the detectability of radio counterparts of binary neutron star (BNS) mergers with total masses $\lesssim 3$\,M$_{\odot}$, which may form neutron star (NS) remnants. We focus on mergers localized by gravitational-wave (GW) observations to sky areas $\lesssim 10$\,deg$^2$, a precision that greatly facilitates optical counterpart identification and enables radio discovery even without detections at other wavelengths. Widely separated GW detectors are essential for building samples of well-localized BNS mergers accessible to US-based radio telescopes, with minimum yearly detection rates (assuming the smallest values of the BNS local merger rate) ranging from a few with current GW detectors to hundreds with next-generation GW instruments. Current GW networks limit well-localized detections to $z\lesssim 0.2$, while next-generation GW detectors extend the reach to $z\lesssim 0.8$, encompassing the median redshift of short gamma-ray bursts (GRBs). With next-generation radio arrays operating at a several tens of GHz and providing an order of magnitude improvement in sensitivity compared to the most sensitive ones available today, short GRB-like jet afterglows can be detected for a large fraction of the considered BNS mergers. At lower radio frequencies, detections with current radio interferometric arrays are feasible, though subject to synchrotron self-absorption effects. The enhanced sensitivity and survey speed of future radio interferometers operating at a few GHz, combined with the higher detection rate of well-localized BNSs enabled by next-generation GW observatories, are key to probing disk-wind and dynamical ejecta afterglows, as well as remnant diversity. | 本研究では、全質量が $\lesssim 3$\,M$_{\odot}$ であり、中性子星残骸を形成する可能性のある連星中性子星（BNS）合体の電波対応物の検出可能性を定量化することを目的とした研究を紹介します。 本研究では、重力波（GW）観測によって $\lesssim 10$\,deg$^2$ の空域に局在化された合体に焦点を当てます。 この精度は、光学的な対応物の同定を著しく容易にし、他の波長で検出されなくても電波による発見を可能にします。 米国の電波望遠鏡でアクセス可能な、よく局在化されたBNS合体のサンプルを構築するには、広く離れた重力波検出器が不可欠です。 BNSの局所的合体率の最小値を仮定すると、年間の最小検出率は、現在の重力波検出器では数個から、次世代の重力波観測装置では数百個に及びます。 現在の重力波ネットワークでは、十分に局所的な検出範囲は $z\lesssim 0.2$ に制限されていますが、次世代の重力波検出器は、その範囲を $z\lesssim 0.8$ まで拡張し、短時間ガンマ線バースト（GRB）の赤方偏移の中央値を含みます。 数十GHzで動作し、現在利用可能な最高感度のアレイと比較して感度が1桁向上する次世代の電波アレイにより、検討対象のBNS合体の大部分において、短時間ガンマ線バーストのようなジェット残光を検出できます。 より低い電波周波数では、現在の電波干渉計アレイによる検出は可能ですが、シンクロトロン自己吸収効果の影響を受けます。 数GHzで動作する将来の電波干渉計の感度とサーベイ速度の向上、そして次世代重力波観測所によって可能になる、よく局在したBNSのより高い検出率との組み合わせは、円盤風と力学的放出物の残光、そして残余物の多様性を探る鍵となります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The multiplicative Lagrangian and Hamiltonian introduce an additional parameter that, despite its variation, results in identical equations of motion as those derived from the standard Lagrangian. This intriguing property becomes even more striking in the case of a free particle. By manipulating the parameter and integrating out, the statistical average of the multiplicative Lagrangian and Hamiltonian naturally arises. Astonishingly, from this statistical viewpoint, the relativistic Lagrangian and Hamiltonian emerge with remarkable elegance. On the action level, this formalism unveils a deeper connection: the spacetime of Einstein's theory reveals itself from a statistical perspective through the action associated with the multiplicative Lagrangian. This suggests that the multiplicative Lagrangian/Hamiltonian framework offers a profound and beautiful foundation, one that reveals the underlying unity between classical and relativistic descriptions in a way that transcends traditional formulations. In essence, the multiplicative approach introduces a richer and more intricate structure to our understanding of physics, bridging the gap between different theoretical realms through a statistical perspective. | 乗法ラグランジアンとハミルトニアンは、変動するにもかかわらず、標準ラグランジアンから導かれる運動方程式と同一の運動方程式をもたらす追加のパラメータを導入します。 この興味深い性質は、自由粒子の場合にさらに顕著になります。 パラメータを操作して積分すると、乗法ラグランジアンとハミルトニアンの統計平均が自然に生じます。 驚くべきことに、この統計的な観点から見ると、相対論的なラグランジアンとハミルトニアンは驚くほど優雅に現れます。 作用レベルでは、この形式主義はより深いつながりを明らかにします。 すなわち、アインシュタイン理論の時空は、乗法ラグランジアンに関連する作用を通して、統計的な観点からその姿を現すのです。 これは、乗法的なラグランジアン/ハミルトニアン枠組みが、伝統的な定式化を超越した方法で古典的記述と相対論的記述の根底にある統一性を明らかにする、深遠で美しい基盤を提供していることを示唆しています。 本質的に、乗法的なアプローチは、統計的視点を通して異なる理論領域間のギャップを埋め、物理学の理解に、より豊かで複雑な構造をもたらします。 |
| 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 \(b^2\equiv -b^\mu b_\mu=2/\kappa\)、ここで \(\kappa=8\pi G\) 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 present a comprehensive analysis of inflationary models in light of projected sensitivities from forthcoming CMB and gravitational wave experiments, incorporating data from recent ACT DR6, DESI DR2, CMB-S4, LiteBIRD, and SPHEREx. Focusing on precise predictions in the $(n_s, \alpha_s, \beta_s)$ parameter space, we evaluate a broad class of inflationary scenarios -- including canonical single-field models, non-minimally coupled theories, and string-inspired constructions such as Starobinsky, Higgs, Hilltop, $\alpha$-attractors, and D-brane models. Our results show that next-generation observations will sharply constrain the scale dependence of the scalar power spectrum, elevating $\alpha_s$ and $\beta_s$ as key discriminants between large-field and small-field dynamics. Strikingly, several widely studied models -- such as quartic Hilltop inflation and specific DBI variants -- are forecast to be excluded at high significance. We further demonstrate that the combined measurement of $\beta_s$ and the field excursion $\Delta\phi$ offers a novel diagnostic of kinetic structure and UV sensitivity. These findings underscore the power of upcoming precision cosmology to probe the microphysical origin of inflation and decisively test broad classes of theoretical models. | 我々は、今後のCMBおよび重力波実験から予測される感度を考慮し、最近のACT DR6、DESI DR2、CMB-S4、LiteBIRD、およびSPHERExのデータを取り入れたインフレーションモデルの包括的な解析を提示する。 $(n_s, \alpha_s, \beta_s)$パラメータ空間における精密な予測に焦点を当て、標準的な単一場モデル、非最小結合理論、そして弦理論に着想を得たスタロビンスキー模型、ヒッグス模型、ヒルトップ模型、$\alpha$アトラクター、Dブレーン模型などの構成を含む、幅広いインフレーションシナリオを評価する。 我々の結果は、次世代観測によってスカラーパワースペクトルのスケール依存性が明確に制限され、$\alpha_s$と$\beta_s$が大場ダイナミクスと小場ダイナミクスを区別する重要な指標となることを示している。 驚くべきことに、広く研究されているいくつかのモデル、例えば4次ヒルトップインフレーションや特定のDBIバリアントなどは、高い有意性で除外されると予測されています。 さらに、$\beta_s$と視野エクスカーション$\Delta\phi$の組み合わせ測定が、運動構造と紫外線感度の新たな診断法となることを実証しました。 これらの発見は、インフレーションの微物理的起源を探り、幅広い理論モデルを決定的に検証するための、今後の精密宇宙論の力を強調するものです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Cosmic censorship conjecture takes a pivotal status in general relativity. We demonstrate that quantum effects, Hawking effect together with Shwinger effect inevitably lead to violation of cosmic censorship. We find that naked singularity spontaneously appears in late time evolution of an isolated large dilatonic black hole. The critical discovery is that the power of Hawking radiation converges to a finite value for an extreme dilatonic black hole, which directly exposes the singularity in finite time. The spectrum of Hawking radiation of extreme dilatonic black holes becomes a truncated shrink Planck distribution. We analyze the underlying physics of the spectrum of Hawking radiation, which roots in extraordinarily wide potential around the horizon. We study the discharge mechanism of a dilatonic black hole through Schwinger effect. Amazingly, the Schwinger pair production naturally ceases for an extreme dilatonic black hole with mass larger than $1.7\times 10^5$ solar masses. Furthermore, we show that evaporation of charged particle because of the Schwinger effect do not save the cosmic censorship for black holes heavier than $1.784\times 10^7 $ solar masses in a significant region of initial charge parameter space. For the first time, we demonstrate that the naked singularities are {\rm spontaneously} formed driven by quantum effects, such that we learn quantum gravity directly from the information shedded from the singularity. | 宇宙検閲予想は一般相対論において極めて重要な位置を占める。 我々は、量子効果、ホーキング効果、そしてシュウィンガー効果が、宇宙検閲の破れに必然的につながることを示す。 孤立した巨大ディラトンブラックホールの後期発展において、裸の特異点が自発的に出現することを発見した。 重要な発見は、極端なディラトンブラックホールではホーキング放射の強度が有限値に収束し、有限時間内に特異点を直接露出させることである。 極端なディラトンブラックホールのホーキング放射のスペクトルは、切断された収縮プランク分布となる。 我々は、地平線周辺の異常に広いポテンシャルに根ざしたホーキング放射スペクトルの基礎物理を解析する。 シュウィンガー効果を通して、ディラトンブラックホールの放電メカニズムを研究する。 驚くべきことに、質量が太陽質量の1.7倍の10^5倍を超える極端なディラトンブラックホールでは、シュウィンガー対生成は自然に停止します。 さらに、初期荷電パラメータ空間の重要な領域において、シュウィンガー効果による荷電粒子の蒸発が太陽質量の1.784倍の10^7倍を超えるブラックホールの宇宙検閲を救済しないことを示します。 我々は初めて、裸の特異点が量子効果によって{\rm 自発的に}形成され、特異点から放出される情報から直接量子重力を理解できることを実証しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this paper, we investigate the shadow and thin accretion disk around Ay\'{o}n-Beato-Garc\'{i}a (ABG) black hole (BH) coupled with a cloud of strings (CS), characterized by the nonlinear electrodynamics (NLED) parameter $g$, and the CS parameter $a$. By comparing shadow diameters with Event Horizon Telescope (EHT) observations of M87$^{*}$ and Sgr A$^*$, we have established constraints on the BH parameters $g$ and $a$. Additionally, we analyze the BH shadow, lensing ring, and photon ring features for the ABG BH coupled with CS. Our results indicate that the shadow radius increases monotonically with the CS parameter $a$, while it decreases with increasing $g$. Finally, the study explores the physical properties and observational signatures of thin accretion disks around ABG BH with CS. The results show that an increase in parameter $g$ leads to a hotter and more luminous disk, while an increase in parameter $a$ results in a cooler and less luminous disk. | 本論文では、弦雲（CS）と結合したアイオノ・ベアート・ガルシア（ABG）ブラックホール（BH）の周囲の影と薄い降着円盤を、非線形電気力学（NLED）パラメータ$g$とCSパラメータ$a$で特徴づけて調査する。 影の直径をイベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）によるM87$^{*}$とSgr A$^*$の観測結果と比較することで、BHパラメータ$g$と$a$に対する制限を確立した。 さらに、CSと結合したABG BHのBH影、レンズリング、および光子リングの特徴を解析する。 結果から、影の半径はCSパラメータ$a$とともに単調に増加するが、$g$の増加とともに減少することがわかった。 最後に、本研究では、CSを伴うABG BHの周囲にある薄い降着円盤の物理的特性と観測的特徴を調査した。 その結果、パラメータ$g$の増加は円盤の温度上昇と輝度上昇につながり、パラメータ$a$の増加は円盤の温度上昇と輝度低下につながることが示された。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
The quantum-to-classical transition of inflationary perturbations remains an
unresolved fundamental problem, and quantum decoherence is one of the promising
solutions. By considering quantum perturbations during inflation as an open
quantum system interacting with its environment, quantum decoherence can be
described by the Lindblad equation. This formalism modifies the evolution of
primordial quantum perturbations and consequently alters the power spectrum of
curvature perturbations, leading to observable consequences. In this paper, we
examine the decoherence process of a polynomial attractor model featuring an
ultra-slow-roll stage, extending previous analyses limited to slow-roll
scenarios. We numerically compute the correction to the power spectrum due to
quantum decoherence, and the results show significant modification only on
large scales, with a peak generated by the decoherence correction at the
minimum of the power spectrum. Using observational constraints on the scalar
spectral index and the tensor-to-scalar ratio, and requiring complete
decoherence for relevant scales by the end of inflation, we obtain the
constraint on the interaction parameter as
$10^{-17}\text{Mpc}^{-1}| インフレーション摂動の量子状態から古典状態への遷移は未解決の基本問題であり、量子デコヒーレンスは有望な解決策の一つである。 インフレーション過程における量子摂動を、環境と相互作用する開放量子系とみなすことで、量子デコヒーレンスはリンドブラッド方程式で記述できる。 この形式主義は原始量子摂動の発展を修正し、結果として曲率摂動のパワースペクトルを変化させ、観測可能な結果をもたらす。 本論文では、超スローロール段階を特徴とする多項式アトラクター模型のデコヒーレンス過程を、スローロールシナリオに限定されていたこれまでの解析を拡張して考察する。 量子デコヒーレンスによるパワースペクトルの補正を数値的に計算し、その結果、大規模な場合にのみ顕著な変化が見られ、パワースペクトルの最小値においてデコヒーレンス補正によってピークが生じることが示された。 スカラースペクトル指数とテンソル・スカラー比に対する観測的制約を用い、インフレーションの終わりまでに関連するスケールで完全なデコヒーレンスが要求されると、相互作用パラメータに対する制約は$10^{-17}\text{Mpc}^{-1}k_\gamma<0.061\text{Mpc}^{-1}$となる。 |
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| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper we study quasinormal modes and absorption cross sections for the $(1+3)$-dimensional Bardeen black hole surrounded by perfect fluid dark matter. Studies of the massless scalar field is already done in \cite{Sun:2023slzl}. Hence, in this paper we will focus on the massive scalar field perturbations and massless Dirac field perturbations. To compute the quasinormal modes we use the semi-analytical 3rd-order WKB method, which has been shown to be one of the best approaches when the effective potential is adequate and when $n < \ell$ and $n < \lambda$. We have also utilized the P\"oschl-Teller method to compare the valus obtained using the WKB approach. We have computed quasinormal frequencies by varying various parameters of the theory such as the mass of the scalar field $\mu$, dark matter parameter $\alpha$ and the magnetic charge $g$. We have summarized our solutions in tables and figures for clarity. As for the absorption cross section, we used third order WKB approach to compute reflection, transmission coefficients and partial absorption cross sections. Graphs are presented to demonstrate the behavior of the above quantities when the dark matter parameter and mass of the massive scalar field are varied. | 本論文では、完全流体暗黒物質に囲まれた(1+3)次元バーディーンブラックホールの準正規モードと吸収断面積について調べる。 質量ゼロのスカラー場の研究は既に\cite{Sun:2023slzl}で行われている。 したがって、本論文では、質量を持つスカラー場の摂動と質量ゼロのディラック場の摂動に焦点を当てる。 準正規モードを計算するために、半解析的3次WKB法を用いる。 この法は、有効ポテンシャルが適切で、$n < \ell$かつ$n < \lambda$の場合に最良の手法の一つであることが示されている。 また、P\"oschl-Teller法を用いてWKBアプローチで得られた値を比較した。 スカラー場の質量$\mu$、暗黒物質パラメータ$\alpha$、磁荷$g$など、理論の様々なパラメータを変化させて、準正規振動数を計算した。 分かりやすくするために、解を表と図にまとめた。 吸収断面積については、3次のWKBアプローチを用いて反射係数、透過係数、および部分吸収断面積を計算した。 暗黒物質パラメータと質量スカラー場の質量を変化させた場合の上記量の挙動を示すグラフを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper we investigate a power law coupling Higgs inflationary model in which the background geometry is determined by the Palatini's variational principle. The geometrical symmetries of the background geometry determine the invariant form of the action of the model and the background geometry resulted is of the Weyl-integrable type. The invariant action results also invariant under the $U(1)$ group, which in general is not compatible with the Weyl group of invariance of the background geometry. However, we found compatibility conditions between the geometrical and physical symmetries of the action in the strong coupling limit. We found that if we start with a non-minimally coupled to gravity action, when we impose the congruence between the both groups of symmetries we end with an invariant action of the scalar-tensor type. We obtain a nearly scale invariant power spectrum for the inflaton fluctuations for certain values of some parameters of the model. Also we obtain va\-lues for the tensor to scalar ratio in agreement with PLANCK and BICEP observational data: $r<0.032$. | 本論文では、背景幾何学がパラティーニの変分原理によって決定される、べき乗則結合ヒッグスインフレーション模型を考察する。 背景幾何学の幾何学的対称性は、模型の作用の不変形を決定し、結果として得られる背景幾何学はワイル積分型となる。 不変作用は、一般に背景幾何学のワイル不変性群と両立しない$U(1)$群の下でも不変となる。 しかし、強結合極限において、作用の幾何学的対称性と物理的対称性の間に両立条件を見出した。 重力作用と非最小結合な作用から出発し、両対称性群の間に合同性を課すと、スカラーテンソル型の不変作用が得られることを見出した。 模型のいくつかのパラメータの特定の値に対して、インフレーション揺らぎのほぼスケール不変なパワースペクトルを得る。 また、テンソル対スカラー比の値はPLANCKおよびBICEPの観測データと一致する： $r<0.032$。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate observational constraints on cubic curvature corrections to general relativity by analyzing quasi-periodic oscillations (QPOs) in accreting black hole systems. In particular, we study Kerr black hole solution corrected by cubic curvature terms parameterized by $\beta_5$ and $\beta_6$. While $\beta_6$ corresponds to a field-redefinition invariant structure, the $\beta_5$ term can in principle be removed via a field redefinition. Nonetheless, since we work in the frame where the accreting matter minimally couples to the metric, $\beta_5$ is in general present. Utilizing the corrected metric, we compute the QPO frequencies within the relativistic precession framework. Using observational data from GRO J1655$-$40 and a Bayesian analysis, we constrain the coupling parameters to $|\beta_5| < (27.73\,\mathrm{km})^4$ and $|\beta_6| < (15.34\,\mathrm{km})^4$. These bounds improve upon existing constraints from big-bang nucleosynthesis and the speed of gravitational waves. | 降着ブラックホール系における準周期振動（QPO）を解析することにより、一般相対論に対する3次曲率補正に対する観測的制約を調査する。 特に、$\beta_5$および$\beta_6$でパラメータ化された3次曲率項によって補正されたカーブラックホール解を解析する。 $\beta_6$は場の再定義不変構造に対応するが、$\beta_5$項は原理的には場の再定義によって除去できる。 しかしながら、降着物質が計量と最小限に結合している系で作業するため、$\beta_5$は一般に存在する。 補正された計量を用いて、相対論的歳差運動の枠組み内でQPO周波数を計算する。 GRO J1655$-$40の観測データとベイズ解析を用いて、結合パラメータを$|\beta_5|に制限する。 < (27.73\,\mathrm{km})^4$ かつ $|\beta_6| < (15.34\,\mathrm{km})^4$。 これらの境界は、ビッグバン元素合成と重力波の速度から得られる既存の制約条件を改善するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Several missions following Planck are currently under development, which will provide high-precision measurements of the Cosmic Microwave Background (CMB) anisotropies. Specifically, measurements of the E modes will become nearly limited by cosmic variance, which, especially when considering the sharpness of the E-mode transfer functions, may allow for the ability to detect deviations from the concordance model in the CMB data. We investigate the capability of upcoming missions to scrutinize models that have been proposed to address large-scale anomalies observed in the temperature spectra from WMAP and Planck. To this purpose, we consider four benchmarks that modify the CMB angular power spectra at large scales: models producing suppression, a dip, and amplification in the primordial scalar power spectrum, as well as a beyond-Lambda CDM prescription of dark energy. Our analysis shows that large-scale measurements from LiteBIRD will be able to distinguish between various types of primordial and late-time models that predict modifications to the angular spectra at these scales. Moreover, if these deviations from the standard cosmological model are determined to be systematic and do not reflect the true universe model, future experiments could potentially dismiss these features as statistical fluctuations. We also show that additional measurements from CMB-S4 can impose more stringent constraints by probing correlated signals that these models predict at smaller scales (l>100). A byproduct of our analysis is that a recently proposed "Dark Dimension" scenario, featuring power amplification at large scales, is strongly bound by current data, pushing the deviation from the standard model to unobservable scales. Overall, our results demonstrate that future CMB measurements can provide valuable insights into large-scale anomalies that are present in the current CMB data. | Planck計画に続くいくつかのミッションが現在開発中で、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の異方性を高精度に測定する予定です。 特に、Eモードの測定は宇宙変動によってほぼ制限されるようになり、特にEモード伝達関数の鋭さを考慮すると、CMBデータにおける一致モデルからの逸脱を検出できる可能性があります。 本研究では、WMAPおよびPlanckの温度スペクトルで観測される大規模な異常に対処するために提案されているモデルを、今後のミッションが精査できるかどうかを調査します。 この目的のために、大規模なCMB角度パワースペクトルを修正する4つのベンチマーク、すなわち、原始スカラーパワースペクトルの抑制、ディップ、増幅を生成するモデル、および暗黒エネルギーのラムダ超CDM処方を検討します。 我々の分析は、LiteBIRDによる大規模測定によって、これらのスケールにおける角度スペクトルの変動を予測する様々な種類の原始的モデルと後期モデルを区別できることを示している。 さらに、標準宇宙論モデルからのこれらの逸脱が系統的であり、真の宇宙モデルを反映していないと判断された場合、将来の実験ではこれらの特徴を統計的変動として無視できる可能性がある。 また、CMB-S4による追加測定によって、これらのモデルがより小さなスケール（l>100）で予測する相関信号を調べることで、より厳しい制約を課すことができることも示している。 我々の分析の副産物として、最近提案された大規模スケールでの電力増幅を特徴とする「ダークディメンション」シナリオは、現在のデータによって強く拘束され、標準モデルからの逸脱を観測不可能なスケールまで押し広げている。 全体として、我々の結果は、将来のCMB測定が、現在のCMBデータに存在する大規模異常に関する貴重な知見を提供できることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a canonical quantization framework for static spherically symmetric spacetimes described by the Einstein-Hilbert action with a cosmological constant. In addition to recovering the classical Schwarzschild-(Anti)-de Sitter solutions via the Ehrenfest theorem, we investigate the quantum uncertainty relations that arise among the geometric operators in this setup. Our analysis uncovers an intriguing relation to black hole thermodynamics and opens a new angle towards generalized uncertainty relations. We further obtain an upper and a lower limit of the mass that is allowed in our model, for a given value of the cosmological constant. Both limits, when evaluated for the known value of the cosmological constant, have a stunning relation to observed bounds. These findings open a promising avenue for deeper insights into how quantum effects manifest in spacetime geometry and gravitational systems. | 我々は、宇宙定数を伴うアインシュタイン-ヒルベルト作用によって記述される静的球対称時空に対する標準的な量子化枠組みを提示する。 エーレンフェスト定理を用いて古典的なシュワルツシルト-(反)-ド・ジッター解を回復することに加え、この設定における幾何学的作用素間に生じる量子不確定性関係を調査する。 我々の解析は、ブラックホール熱力学との興味深い関係を明らかにし、一般化不確定性関係への新たな視点を切り開く。 さらに、与えられた宇宙定数の値に対して、我々のモデルで許容される質量の上限と下限を得る。 両方の限界は、既知の宇宙定数の値に対して評価すると、観測された限界と驚くべき関係を示す。 これらの発見は、時空幾何学および重力系における量子効果の発現について、より深い洞察を得るための有望な道を開くものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Laser Interferometer Space Antenna (LISA) is expected to detect thousands of individually resolved gravitational wave sources, overlapping in time and frequency, on top of unresolved astrophysical and/or primordial backgrounds. Disentangling resolved sources from backgrounds and extracting their parameters in a computationally intensive "global fit" is normally regarded as a necessary step toward reconstructing the properties of the underlying astrophysical populations. Here, we show that it is possible to infer the properties of the most numerous population of LISA sources - Galactic double white dwarfs - directly from the frequency (or, equivalently, time) strain series, by using a simulation-based approach that bypasses the global fit entirely. By training a normalizing flow on a custom-designed compression of simulated LISA frequency series from the Galactic double white dwarf population, we demonstrate how to infer the posterior distribution of population parameters (e.g., mass function, frequency, and spatial distributions). This allows for extracting information on the population parameters from both resolved and unresolved sources simultaneously and in a computationally efficient manner. Our approach to target population properties directly can be readily extended to other source classes (e.g., massive and stellar-mass black holes, extreme mass ratio inspirals), provided fast simulations are available, and to scenarios involving non-Gaussian or non-stationary noise (e.g., data gaps). | レーザー干渉計宇宙アンテナ（LISA）は、未分解の天体物理学的背景や原始的背景に加えて、時間と周波数が重なり合う、個別に分解された数千の重力波源を検出することが期待されています。 分解された源を背景から分離し、計算集約的な「グローバルフィッティング」によってそのパラメータを抽出することは、通常、基礎となる天体物理学的種族の特性を再構築するために必要なステップと考えられています。 本研究では、グローバルフィッティングを完全に回避するシミュレーションベースのアプローチを用いることで、LISA源の中で最も多数の種族である銀河系二重白色矮星の特性を、周波数（あるいは等価的に時間）歪み系列から直接推定することが可能であることを示します。 銀河系二重白色矮星種族からシミュレートされたLISA周波数系列のカスタム設計圧縮データに正規化フローを学習させることで、種族パラメータ（質量関数、周波数、空間分布など）の事後分布を推定する方法を示します。 これにより、分解済みおよび未分解の両方のソースから、種族パラメータに関する情報を同時に、かつ計算効率の高い方法で抽出することが可能になります。 種族特性を直接ターゲットとするこのアプローチは、高速シミュレーションが利用可能であれば、他のソースクラス（大質量および恒星質量ブラックホール、極端な質量比のインスパイラルなど）や、非ガウス分布または非定常ノイズ（データギャップなど）を含むシナリオにも容易に拡張できます。 |