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| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the dynamics of an algebraically coupled quintessence field with a dark matter fluid, focusing on particle production through the action principle via a modified interaction Lagrangian. The interaction parameter serves as the source of dark matter particle production and entropy generation. As particle creation occurs due to the interaction between the field and fluid sectors, the system exhibits additional pressure. Our analysis includes studying the system's dynamics by considering an exponential type of interaction corresponding to the field's exponential potential. We assess the system's background dynamics using the dynamical system stability technique to derive the constraints on the model parameters. Additionally, we determine the best-fit values of the model parameters against two combinations of data sets: (i) CC+Pantheon+SH0ES, and (ii) CC+Pantheon+SH0ES+SDSS BAO+ DESI BAO. By employing a comprehensive data analysis technique, we compare the evidence of our models to flat $\Lambda$CDM. Based on the Akaike Information Criterion (AIC) and Bayesian Information Criterion (BIC), one of the models emerges as a robust alternative to $\Lambda$CDM when considering the joint data sets. | 我々は、暗黒物質流体と代数的に結合したクインテッセンス場のダイナミクスを、修正された相互作用ラグランジアンを用いた作用原理による粒子生成に焦点を当てて調査する。 相互作用パラメータは、暗黒物質粒子生成とエントロピー生成の源となる。 粒子生成は、場と流体セクター間の相互作用によって起こるため、系は追加の圧力を呈する。 我々の解析には、場の指数関数的ポテンシャルに対応する指数関数型の相互作用を考慮することにより、系のダイナミクスを研究することが含まれる。 我々は、動的システム安定性手法を用いて系の背景ダイナミクスを評価し、モデルパラメータに対する制約を導出する。 さらに、(i) CC+Pantheon+SH0ES、および(ii) CC+Pantheon+SH0ES+SDSS BAO+DESI BAOという2つのデータセットの組み合わせに対して、モデルパラメータの最適値を決定する。 包括的なデータ分析手法を用いて、我々のモデルのエビデンスをフラットな$\Lambda$CDMと比較した。 赤池情報量基準（AIC）とベイズ情報量基準（BIC）に基づくと、結合データセットを考慮した場合、モデルの1つが$\Lambda$CDMの堅牢な代替として浮かび上がる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We argue that semiclassical gravity can be rendered consistent by assuming that quantum systems only emit a gravitational field when they interact with a stable determination chain (SDCs), which are specific chains of interactions modeled via decoherence and test functions obeying a set of conditions. When systems are disconnected from SDCs, they do not emit a gravitational field. This denies the universality of gravity, while upholding a version of the equivalence principle. We argue that this theory can be tested by experiments that investigate the gravitational field emitted by isolated systems like in gravcats experiments or by investigating the gravitational interactions between entangled systems like in the (Bose-Marletto-Vedral) BMV experiment. Our theory fits into a new framework which holds that in the absence of certain conditions, quantum systems cannot emit a gravitational field. There are many possible conditions for systems to emit a gravitational field, and we will adopt a subset of them. We will show how this subset of conditions provides multiple benefits beyond rendering semiclassical gravity consistent, which includes deriving the value of the cosmological constant from first principles and providing an explanation for why the vacuum does not gravitate. | 量子系は安定決定連鎖（SDC）と相互作用する場合にのみ重力場を放出すると仮定することで、半古典的重力理論を整合させることができると我々は主張する。 安定決定連鎖とは、デコヒーレンス関数とテスト関数を用いてモデル化された、一連の条件に従う特定の相互作用連鎖である。 系がSDCから切り離されている場合、重力場を放出しない。 これは重力の普遍性を否定する一方で、等価性原理の一種を支持する。 この理論は、重力キャッツ実験のように孤立系から放出される重力場を調べる実験、あるいは（ボーズ-マルレット-ヴェドラル）BMV実験のようにエンタングルド系間の重力相互作用を調べる実験によって検証できると我々は主張する。 我々の理論は、特定の条件がない場合には量子系は重力場を放出できないという新しい枠組みに適合する。 系が重力場を放出する条件は数多く考えられますが、ここではその一部を採用します。 この条件のサブセットが、半古典的重力理論を整合させるだけでなく、宇宙定数の値を第一原理から導出することや、真空が重力を持たない理由を説明することなど、複数の利点をもたらすことを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Cosmic evolution is the most sensational topic among researchers of modern cosmology. This article explores cosmic evolution in 4D Einstein Gauss Bonnet (EGB) gravity, focusing on mass accretion of compact objects (black holes and wormholes) by dark energy (DE). Three DE models Chevallier Polarski Linder (CPL), Jassal Bagla Padmanabhan (JBP), and Barboza Alcaniz (BA) parameterizations are studied within 4D EGB gravity, with their Hubble parameters derived and compared against observational data (Cosmic Chronometers, Type Ia Supernovae, Baryon Acoustic Oscillations, and CMB). Bayesian analysis favors the CPL and BA models, with CPL providing the best fit. For black holes, mass accretion of CPL and JBP DE shows transitions between quintessence and phantom eras, while BA and LambdaCDM strictly exhibit quintessence-like behavior, driving cosmic acceleration. In contrast, wormholes exhibit the opposite trend, favoring a phantom-dominated era for the BA and LambdaCDM models. The study highlights the dynamic nature of DE in 4D EGB gravity and its role in cosmic expansion. | 宇宙進化は、現代宇宙論の研究者にとって最もセンセーショナルなトピックです。 本稿では、4次元アインシュタイン・ガウス・ボネ（EGB）重力における宇宙進化を考察し、ダークエネルギー（DE）によるコンパクト天体（ブラックホールおよびワームホール）への質量集積に焦点を当てます。 3つのDEモデル、シュヴァリエ・ポラルスキー・リンダー（CPL）、ジャッサル・バグラ・パドマナバン（JBP）、バルボザ・アルカニス（BA）のパラメータ化を4次元EGB重力において研究し、それらのハッブルパラメータを導出し、観測データ（宇宙クロノメータ、Ia型超新星、重粒子音響振動、CMB）と比較します。 ベイズ解析ではCPLモデルとBAモデルが優れており、CPLモデルが最も適合度が高いことが示されました。 ブラックホールの場合、CPLとJBP DEの質量集積はクインテッセンス時代とファントム時代の間の遷移を示しますが、BAとLambdaCDMは厳密にクインテッセンスのような挙動を示し、宇宙の加速を引き起こします。 対照的に、ワームホールは逆の傾向を示し、BAとLambdaCDMモデルではファントムが支配的な時代を支持します。 本研究は、4次元EGB重力におけるDEの動的性質と、宇宙膨張におけるその役割を浮き彫りにしています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We derive formulae that resum, at a given order in the soft limit, the infinite series of Post-Minkowskian (small gravitational coupling) or Post-Newtonian (small velocities) corrections to the gravitational waveform produced by particles moving along a general (open or closed) trajectory in the Schwarzschild geometry in the probe limit. Specifying to the case of circular orbits, we compute the waveform and the energy flux to order 30PN, and compare it against the available results in the literature. Our results are based on a novel hypergeometric representation of the solutions of the Heun equation (and its confluence), that leads to a simple mathematical proof of the Heun connection formula. | 我々は、プローブ極限においてシュワルツシルト幾何学における一般的な（開いたまたは閉じた）軌道に沿って運動する粒子によって生成される重力波形に対する、ポストミンコフスキー（小さな重力結合）またはポストニュートン（小さな速度）補正の無限級数を、ソフト極限における所定の位数でまとめる公式を導出する。 円軌道の場合を特に考慮し、30PN位までの波形とエネルギー流束を計算し、文献で入手可能な結果と比較する。 我々の結果は、ホイン方程式（およびその合流点）の解の新しい超幾何的表現に基づいており、ホイン接続公式の簡単な数学的証明につながる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Overlapping gravitational wave (GW) signals are expected in the third-generation (3G) GW detectors, leading to one of the major challenges in GW data analysis. Inference of overlapping GW sources is complicated - it has been reported that hierarchical inference with signal subtraction may amplify errors, while joint estimation, though more accurate, is computationally expensive. However, in this work, we show that hierarchical subtraction can achieve accurate results with a sufficient number of iterations, and on the other hand, neural density estimators, being able to generate posterior samples rapidly, make it possible to perform signal subtraction and inference repeatedly. We further develop likelihood-based resampling to accelerate the convergence of the iterative subtraction. Our method provides fast and accurate inference for overlapping GW signals and is highly adaptable to various source types and time separations, offering a potential general solution for overlapping GW signal analysis. | 第三世代（3G）重力波検出器では、重なり合う重力波信号が予想されており、重力波データ解析における主要な課題の一つとなっています。 重なり合う重力波源の推論は複雑で、信号減算を伴う階層的推論は誤差を増幅させる可能性があることが報告されています。 また、結合推定はより正確ではあるものの、計算コストが高いことが報告されています。 しかし、本研究では、階層的減算は十分な反復回数で正確な結果を達成できることを示し、一方で、事後サンプルを迅速に生成できるニューラル密度推定器は、信号減算と推論を繰り返し実行することを可能にします。 さらに、反復減算の収束を加速するために、尤度に基づくリサンプリングを開発しました。 我々の手法は、重複する重力波信号の高速かつ正確な推論を可能にし、様々な発生源の種類や時間間隔に高度に適応できるため、重複する重力波信号の解析における潜在的な汎用解を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A Gauss-Bonnet (GB) coupled scalar field $\phi$, responsible for the late-time cosmic acceleration and interacting with a coherent scalar field $\psi$ through an interaction potential $W(\phi,\psi)$, is considered from the point of view of particle physics for two different models. The non-minimal coupling between the GB curvature term and the field $\phi$ leads to a time-dependent speed of gravitational waves (GWs), which is fixed to unity in order to be consistent with current GW observations, rendering the GB coupling function model-independent. We investigate the dynamical stability of the system by formulating it in the form of an autonomous system, and constrain the model parameters using various sets of observational data. We find that both models are physically viable and closely follow the $\Lambda$CDM trend. We also use the updated Roman mock high redshift data to further constrain the parameters of the two models. | ガウス・ボネ（GB）結合スカラー場$\phi$は、後期宇宙加速の原因であり、相互作用ポテンシャル$W(\phi,\psi)$を介してコヒーレントスカラー場$\psi$と相互作用する。 これを素粒子物理学の観点から、2つの異なるモデルについて考察する。 GB曲率項と場$\phi$の非最小結合は、重力波（GW）の時間依存速度につながる。 この速度は、現在の重力波観測と整合するように1に固定され、GB結合関数はモデルに依存しない。 我々は、この系の動的安定性を自律系として定式化することで調査し、様々な観測データを用いてモデルパラメータを制約する。 両モデルは物理的に実行可能であり、$\Lambda$CDMトレンドに密接に従うことがわかった。 また、更新されたローマン模擬高赤方偏移データを用いて、2つのモデルのパラメータをさらに制約する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A new class of exact spacetimes in Einstein's gravity, which are Kerr black holes immersed in an external magnetic (or electric) field that is asymptotically uniform and oriented along the rotational axis, is presented. These are axisymmetric stationary solutions to the Einstein-Maxwell equations such that the null directions of the Faraday tensor are not aligned with neither of the two principal null directions of the Weyl tensor of algebraic type D (unlike the Kerr-Melvin spacetime). Three physical parameters are the black hole mass $m$, its rotation $a$, and the external field value $B$. For vanishing $B$ the metric directly reduces to standard Boyer-Lindquist form of the Kerr black hole, while for zero $m$ we recover conformally flat Bertotti-Robinson universe with a uniform Maxwell field. For zero $a$ the spacetime is contained in the Van den Bergh-Carminati solution which can be understood as the Schwarzschild black hole in a magnetic field. Our family of black holes with non-aligned Maxwell hair - that can be called the Kerr-Bertotti-Robinson (Kerr-BR) black holes - may find application in various studies ranging from mathematical relativity to relativistic astrophysics. | アインシュタインの重力における新しいクラスの正確な時空、すなわち、漸近的に一様で回転軸に沿って配向された外部磁場（または電場）中に浸されたカーブラックホールが提示される。 これらはアインシュタイン-マクスウェル方程式の軸対称定常解であり、ファラデーテンソルの零方向は代数型Dのワイルテンソルの2つの主要な零方向のどちらとも一致しない（カー-メルビン時空とは異なり）。 3つの物理的パラメータは、ブラックホールの質量$m$、その回転$a$、および外部場の値$B$である。 $B$がゼロの場合、計量はカーブラックホールの標準的なボイヤー-リンドキスト形に直接帰着するが、$m$がゼロの場合、一様マクスウェル場を持つ共形平坦なベルトッティ-ロビンソン宇宙が回復する。 ゼロ $a$ の場合、時空はファン・デン・ベルフ＝カルミナティ解に含まれ、これは磁場中のシュワルツシルト・ブラックホールとして理解できます。 我々の非整列マクスウェルヘアを持つブラックホールのファミリー、つまりカー・ベルトッティ・ロビンソン（Kerr-BR）ブラックホールは、数学的相対論から相対論的天体物理学に至るまで、様々な研究に応用できる可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We revisit the bulk Hilbert space interpretation of chords in the double-scaled SYK (DSSYK) model and introduce a notion of intertwiner that constructs bulk states from states with fixed boundary conditions. This leads to an isometric map that factorizes the one-particle bulk Hilbert space into a tensor product of two boundary Hilbert spaces without particle insertion. The map enables a systematic derivation of a family of correlation functions with arbitrary finite amount of matter insertions, relevant for capturing the switchback effect-a feature of holographic complexity. We further develop a path integral framework that describes multiple shockwave configurations in the semiclassical limit. For the two-body scattering processes in semi-classical regime, we show it exhibits sub-maximal chaos at finite temperature, consistent with the scramblon dynamics associated with the "fake disk" geometry. The effective "fake temperature" governing this behavior emerges from the semiclassical limit of the quantum $6 j$-symbol associated with the out-of-time-order correlator. We further analyze multi-shockwave configurations and derive precise conditions under which the switchback effect is realized, both in terms of the total chord number and the Krylov complexity of precursor operators. Our results clarify the structure of correlation functions with multiple operator insertions, their bulk interpretation in terms of shockwave geometries in the semiclassical regime, and provide a microscopic derivation of the switchback effect in the DSSYK model. | 我々は、二重スケールSYK（DSSYK）模型における弦のバルクヒルベルト空間解釈を再検討し、固定境界条件を持つ状態からバルク状態を構築するインタートワイナーの概念を導入する。 これは、1粒子バルクヒルベルト空間を、粒子挿入のない2つの境界ヒルベルト空間のテンソル積に因数分解する等長写像につながる。 この写像は、任意の有限量の物質挿入を伴う相関関数の族を系統的に導出することを可能にし、これはホログラフィック複雑性の特徴であるスイッチバック効果を捉える上で重要である。 さらに、半古典極限における複数の衝撃波構成を記述する経路積分の枠組みを開発する。 半古典領域における2体散乱過程については、有限温度で準最大カオスを示すことを示す。 これは、「偽ディスク」形状に関連するスクランブロンダイナミクスと整合する。 この振る舞いを支配する有効な「偽の温度」は、時間順序外相関器に関連する量子$6j$記号の半古典的極限から現れる。 さらに、多重衝撃波構成を解析し、スイッチバック効果が実現される正確な条件を、全弦数と先行演算子のクリロフ複雑性の両方の観点から導出する。 我々の結果は、多重演算子挿入を伴う相関関数の構造、半古典的領域における衝撃波幾何学によるそれらのバルク解釈を明らかにし、DSSYK模型におけるスイッチバック効果の微視的導出を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the thermodynamic properties, light deflection, and orbital dynamics of regular magnetically charged black holes (NRCBHs) arising from nonlinear electrodynamics (NED) coupled to general relativity. The metric function $f(r)$ ensures complete regularity at the origin while maintaining asymptotic flatness, with the extremal magnetic charge limit reaching $q_{\text{ext}} \approx 2.54M$, significantly exceeding the Reissner-Nordstr\"{o}m value. Using the quantum tunneling framework, we derive the Hawking temperature and incorporate generalized uncertainty principle (GUP) corrections, showing $T_{\text{GUP}} = (f'(r_h)/4\pi)\sqrt{1-2\beta m_p^2}$. The weak deflection of light is analyzed through the Gauss-Bonnet theorem (GBT), revealing charge-dependent behavior where large $q$ values lead to negative deflection angles due to electromagnetic repulsion. Plasma effects further modify the deflection through the refractive index $n(r) = \sqrt{1 - \omega_p^2(r)f(r)/\omega_0^2}$. Keplerian motion analysis demonstrates that the angular velocity $\Omega(r)$ exhibits charge-sensitive maxima related to quasi-periodic oscillations (QPOs) in accretion disks. Finally, we examine Joule-Thomson expansion (JTE) properties, finding that the coefficient $\mu_J$ indicates cooling behavior for higher charges and larger event horizons. Our results provide comprehensive insights into the observational signatures of NRCBHs, with implications for gravitational lensing, X-ray astronomy, and tests of nonlinear electromagnetic theories in strong gravitational fields. | 一般相対論と結合した非線形電気力学（NED）から生じる、通常の磁気荷電ブラックホール（NRCBH）の熱力学的特性、光の偏向、および軌道ダイナミクスを調査します。 計量関数$f(r)$は、漸近平坦性を維持しながら原点における完全な正則性を確保し、極限磁気電荷極限は$q_{\text{ext}} \approx 2.54M$に達し、ライスナー・ノルドシュトラス\"{o}m値を大幅に上回ります。 量子トンネル効果の枠組みを用いて、ホーキング温度を導出し、一般化不確定性原理（GUP）補正を組み込むことで、$T_{\text{GUP}} = (f'(r_h)/4\pi)\sqrt{1-2\beta m_p^2}$を示します。 光の弱い偏向はガウス・ボネ定理（GBT）を用いて解析され、大きな$q$値が電磁反発により負の偏向角をもたらす電荷依存の挙動が明らかになりました。 プラズマ効果は屈折率$n(r) = \sqrt{1 - \omega_p^2(r)f(r)/\omega_0^2}$。 ケプラー運動の解析により、角速度$\Omega(r)$は、降着円盤における準周期振動（QPO）に関連した電荷依存の極大値を示すことが示された。 最後に、ジュール・トムソン展開（JTE）特性を検証し、係数$\mu_J$が、より高い電荷とより大きな事象の地平線において冷却挙動を示すことを明らかにした。 我々の結果は、NRCBHの観測的特徴に関する包括的な知見を提供し、重力レンズ効果、X線天文学、そして強い重力場における非線形電磁気理論の検証に重要な示唆を与える。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The LISA mission is an international collaboration between ESA, its member states, and NASA, for the detection of gravitational waves from space. It was adopted in January 2024 and is scheduled for launch in the mid-2030's. It will be a constellation of three identical spacecraft forming a near-equilateral triangle in an heliocentric orbit, transferring laser beams over $2.5 \cdot 10^6$ km long arms. Laser interferometry is used to track separations between test masses, thus measuring spacetime strain variations as a function of time. LISA Science Objectives tackle many open questions in astrophysics, fundamental physics and cosmology, including ESA's Cosmic Vision questions "What are the fundamental laws of the universe?" and "How did the universe originate and of what is it made?". In this contribution, based on the LISA Red Book, we present a summary of the LISA Science Objectives relevant for the European Strategy for Particle Physics. | LISAミッションは、ESA、その加盟国、そしてNASAによる宇宙からの重力波の検出を目的とした国際協力です。 2024年1月に採択され、2030年代半ばの打ち上げが予定されています。 太陽中心軌道上でほぼ正三角形を形成する3機の同一宇宙機からなるコンステレーション（衛星群）からなり、2.5 10^6 kmの長腕にわたってレーザービームを伝送します。 レーザー干渉計を用いて試験質量間の距離を追跡し、時空の歪みの変化を時間の関数として測定します。 LISAの科学目標は、ESAの宇宙ビジョンの問いである「宇宙の基本法則とは何か？」や「宇宙はどのようにして誕生し、何からできているのか？」など、天体物理学、基礎物理学、宇宙論における多くの未解決の問いに取り組んでいます。 本稿では、LISAレッドブックに基づき、欧州素粒子物理学戦略に関連するLISA科学目標の概要を提示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The ground-based measurement of gravitational waves (GW) from merging binary black holes (BBH) uniquely allows determination of spins of stellar-remnant black holes (BH), thereby offering insights into their formation mechanisms. The observed population of BBH mergers exhibits two intriguing peculiarities related to BH spins, namely, a positively biased distribution of effective spin parameter, $\chi_{\rm eff}$, and an apparent anti-correlation between merger mass ratio, $q$, and $\chi_{\rm eff}$. Here we investigate the potential mechanisms for such observed properties, in BBH mergers via isolated binary evolution. We synthesize BBH mergers with the fast binary evolution code BSE. The role of various physical assumptions is explored, including tidal spin-up, compact remnant mass, and mass transfer physics. We compare the properties of WR-BH binaries that formed through stable mass transfer (SMT) and common envelope evolution (CE). We find that both the asymmetry in $\chi_{\rm eff}$ distribution and the $\chi_{\rm eff}-q$ anti-correlation are natural outcomes of isolated-binary BBH formation with the standard assumptions on mass transfer physics. The anti-correlation is particularly pronounced for SMT-channel BBH mergers that experience a mass-ratio-reversal, i.e., those where the second-born BH is the more massive member. The anti-correlation arises from the dependence of orbital shrinking during mass transfer and the Roche lobe size on the system's mass ratio. This characteristic $\chi_{\rm eff}-q$ trend diminishes with increasing metallicity and when the isolated-binary BBH merger population is mixed with a significant contribution of dynamically formed BBH mergers. Our results demonstrate that isolated massive binary evolution via the SMT sub-channel can reproduce the observable BBH merger population, with characteristic signatures in mass, mass ratio, and spin distributions.[abr.] | 合体する連星ブラックホール（BBH）からの重力波（GW）の地上測定は、恒星残骸ブラックホール（BH）のスピンを独自に決定することを可能にし、それによってそれらの形成メカニズムへの知見をもたらす。 観測されたBBH合体集団は、BHスピンに関連する2つの興味深い特異性、すなわち、有効スピンパラメータ$\chi_{\rm eff}$の正の偏りのある分布と、合体質量比$q$と$\chi_{\rm eff}$の間の見かけの逆相関を示す。 本研究では、孤立連星進化を経たBBH合体において、このような観測特性の潜在的なメカニズムを調査する。 高速連星進化コードBSEを用いてBBH合体を合成する。 潮汐力によるスピンアップ、コンパクト残骸質量、質量移動物理など、様々な物理的仮定の役割を探求する。 安定質量移動（SMT）と共通エンベロープ進化（CE）によって形成されたWR-BH連星の特性を比較する。 $\chi_{\rm eff}$分布の非対称性と$\chi_{\rm eff}-q$反相関は、質量移動物理学に関する標準的な仮定に基づく孤立連星BBH形成の自然な結果であることがわかった。 この反相関は、質量比の逆転を経験するSMTチャネルBBH合体、すなわち、2番目に誕生したBHがより質量の大きいメンバーである場合に特に顕著である。 この反相関は、質量移動中の軌道収縮とロッシュローブの大きさが系の質量比に依存することから生じる。 この特徴的な$\chi_{\rm eff}-q$の傾向は、金属量の増加、および孤立連星BBH合体集団に動的に形成されたBBH合体が有意に混在するにつれて減少する。 我々の研究結果は、SMTサブチャネルを介した孤立した大質量連星の進化が、質量、質量比、およびスピン分布に特徴的な特徴を示す観測可能なBBH合体集団を再現できることを示す。 [abr.] |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We prove that in any spacetime dimension and under the null energy condition, every totally geodesic connected smooth compact null hypersurface (hence every compact Cauchy horizon) admits a smooth lightlike tangent vector field of constant surface gravity. That is, we solve the open degenerate case by showing that, if there is a complete generator, then there exists a smooth future-directed geodesic lightlike tangent field. The result can be stated as an existence result for a particular cohomological equation. The proof uses elements of ergodic theory, Hodge theory and Riemannian flow theory. We emphasize that, remarkably, these results really require only the null energy condition, whereas previous works assumed, already in the Killing or the non-degenerate case, the stronger dominant energy condition. | 任意の時空次元において、ヌルエネルギー条件のもとで、すべての全測地線連結な滑らかなコンパクトヌル超曲面（したがってすべてのコンパクトコーシー地平線）は、定数表面重力の滑らかな光状接ベクトル場を許容することを証明する。 すなわち、完全な生成元が存在するならば、滑らかな未来向きの測地線光状接ベクトル場が存在することを示すことにより、開退化の場合を解く。 この結果は、特定のコホモロジー方程式の存在結果として述べることができる。 証明には、エルゴード理論、ホッジ理論、リーマンフロー理論の要素を用いる。 注目すべきことに、これらの結果は実際にはヌルエネルギー条件のみを必要とするのに対し、これまでの研究では、キリングの場合、あるいは非退化の場合において既に、より強い支配的なエネルギー条件が仮定されていたことを強調する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A technique to build perturbative series for the spectator field's correlation functions in de Sitter space through the Fokker-Planck equation is proposed. We derive from the first-order differential equation the iterative integral relation for equal- and multi-time correlation functions. With an appropriate integration, the obtained two-point and four-point correlation functions are in agreement with quantum field theory's ones. | フォッカー・プランク方程式を用いて、ド・ジッター空間における観察場の相関関数の摂動級数を構築する手法を提案する。 この一次微分方程式から、等時間相関関数および多重時間相関関数に対する反復積分関係を導出する。 適切な積分を施すことで、得られた2点および4点相関関数は量子場理論の相関関数と一致する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational wave observation has provided numerous insights into the merger of astrophysical black holes. In contrast to other violent events (e.g. supernovae), they are, however, not expected to lead to significant emissions of photons and neutrinos. In this paper we discuss a scenario that would lead to characteristic observable gamma ray bursts, which would provide numerous hints to physics beyond General Relativity. Starting from the hypothesis that micro-black holes (called morsels) are formed during the merger process, we show that it is possible to observe their Hawking radiation, which takes the form of gamma ray bursts of a uniquely characteristic form: with energies in the TeV range, their temporal structure is unlike that stemming from any other astrophysical event. Notably, the time delay from the gravitational wave event is correlated to the mass distribution of the morsels. The integrated mass of the morsels, allowed by the unaccounted merger mass, leads to a Hawking radiation in photons that is above the sensitivity of atmospheric Cherenkov telescopes such as HESS, LHAASO and HAWC, and gamma ray space telescopes, such as Fermi-LAT. This renders the hypothesis of morsel creation experimentally testable, and we provide the first concrete bounds on the total mass of morsels formed in specific events. | 重力波観測は、天体ブラックホールの合体に関する多くの知見をもたらしてきた。 しかしながら、他の激しい事象（例えば超新星）とは異なり、これらの事象は光子やニュートリノの顕著な放出には至らないと予想されている。 本論文では、一般相対性理論を超える物理学への多くのヒントを与えるであろう、特徴的な観測可能なガンマ線バーストにつながるシナリオについて議論する。 合体過程で微小ブラックホール（モーセルと呼ばれる）が形成されるという仮説に基づき、そのホーキング放射を観測可能であることを示す。 この放射は、TeV領域のエネルギーを持つ、他に類を見ない特徴的なガンマ線バーストの形をとる。 その時間構造は、他の天体事象に起因するものとは異なっている。 特に、重力波事象からの時間遅延は、モーセルの質量分布と相関している。 考慮されていない合体質量によって許容される小片の積分質量は、HESS、LHAASO、HAWCなどの大気チェレンコフ望遠鏡や、Fermi-LATなどのガンマ線宇宙望遠鏡の感度を超える光子によるホーキング放射をもたらす。 これにより、小片生成の仮説は実験的に検証可能となり、特定の事象において形成される小片の総質量に関する具体的な境界を初めて提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We derive the metric of a circular chiral vorton in the weak field limit. The object is self-supporting by means of its chiral current. A conical singularity with deficit angle, identical to that of straight string with the same linear mass density, is present at the vorton's core. We find that the metric is akin to the electromagnetic $4$-potential of a circular current wire loop, illustrating the concept of gravito-electromagnetism. Surprisingly we find that the solution asymptotically mimics a Kerr-like naked singularity with mass $M_v=4\pi R\mu$ and spin parameter $a=R/2$. Finally, we also simulate the gravitational lensing images by solving the corresponding null geodesic equations. This reveals interesting properties of the images, such as the simultaneous creation of a minimally distorted source image and its Einstein ring, as well as the formation of double images on the back side of the ring. | 弱場極限における円形カイラルボルトンの計量を導出する。 この物体はカイラルカレントによって自立している。 ボルトンの中心核には、直線状の弦と同じ線質量密度を持つ欠損角を持つ円錐状の特異点が存在する。 この計量は、円形電流線ループの電磁気的 $4$ ポテンシャルに類似しており、重力電磁気学の概念を示している。 驚くべきことに、解は漸近的に、質量 $M_v=4\pi R\mu$、スピンパラメータ $a=R/2$ を持つカー型の裸の特異点を模倣することがわかる。 最後に、対応するヌル測地線方程式を解くことで、重力レンズ像のシミュレーションも行う。 これにより、歪みが最小限に抑えられたソースイメージとそのアインシュタインリングが同時に生成されることや、リングの裏側に二重像が形成されることなど、画像の興味深い特性が明らかになります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| While the two derivative action of gravitation is specified uniquely, higher derivative operators are also allowed with coefficients that are not specified uniquely by effective field theory. We focus on a four derivative operator in which the Riemann tensor couples directly to the electromagnetic field $a\,R_{\mu\nu\alpha\beta}F^{\mu\nu}F^{\alpha\beta}$. We compute the corresponding corrections to the Shapiro time delay in the solar system and compare this to data from the Cassini probe. We place an observational upper bound on the coefficient $a$ at 95\% confidence $|a|<26\,(1000\,\mbox{km})^2$. By way of motivation, we also compare this to a weak gravity conjecture (WGC) prediction of a bound on the coefficients $a,\,b$ of four derivative operators involving the graviton and the photon; this includes the above term $a\,R_{\mu\nu\alpha\beta}F^{\mu\nu}F^{\alpha\beta}$ as well as $b\,F^4$. We show that by using the observed value of the $b$ coefficient from measurements of light by light scattering, which arises in the Standard Model from integrating out the electron, the WGC predicted bound for $a$ is $a\lesssim 7.8\,(1000\,\mbox{km})^2$. This is consistent with the above observational bound, but is intriguingly close and can be further probed in other observations. | 重力の2つの微分作用は一意に定まるが、有効場理論では一意に定まらない係数を持つ高次の微分作用素も許容される。 我々は、リーマンテンソルが電磁場$a\,R_{\mu\nu\alpha\beta}F^{\mu\nu}F^{\alpha\beta}$に直接結合する4つの微分作用素に注目する。 太陽系におけるシャピロ時間遅延に対する対応する補正を計算し、カッシーニ探査機のデータと比較する。 係数$a$の観測的上限を、95\%信頼区間$|a|<26\,(1000\,\mbox{km})^2$とする。 動機付けとして、これを、重力子と光子を含む4つの微分作用素の係数$a,\,b$の上限に関する弱重力予想（WGC）の予測とも比較する。 これには上記の項$a\,R_{\mu\nu\alpha\beta}F^{\mu\nu}F^{\alpha\beta}$と$b\,F^4$が含まれます。 標準模型において電子を積分することによって生じる光散乱による光の測定から得られた係数$b$の観測値を用いることで、WGCが予測する$a$の境界は$a\lesssim 7.8\,(1000\,\mbox{km})^2$であることを示します。 これは上記の観測的境界と整合していますが、興味深いことに非常に近いため、他の観測によってさらに詳しく調べることができます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we investigate the thermodynamic topology of black holes within the framework of Tsallis statistics. By integrating Tsallis non-extensive statistics with topological thermodynamics, we analyze the local and global stability of various black hole solutions, including Schwarzschild, Reissner-Nordstrom, and higher-dimensional black holes. The introduction of Tsallis entropy, parameterized by the non-extensive parameter delta, results in distinct thermodynamic behaviors depending on its value. Employing Duan's phi-mapping theory, we classify the thermodynamic topology of four-dimensional Schwarzschild black holes and non-charged higher-dimensional black holes into three distinct classes based on their topological number W: stable (W = +1), unstable (W = -1), and critical (W = 0). Additionally, the thermodynamic topology of Reissner-Nordstrom and charged higher-dimensional black holes is categorized into two classes, where W = +1 indicates a stable class and W = 0 represents a less stable class. Our study further demonstrates that the number of dimensions does not affect the topological thermodynamics within the context of non-extensive statistics. This approach provides novel insights into the interplay between Tsallis statistics and black hole thermodynamics, underscoring the pivotal role of topology in understanding black hole physics. | 本論文では、Tsallis統計の枠組みを用いてブラックホールの熱力学的トポロジーを解析する。 Tsallisの非示量的統計と位相熱力学を統合することにより、シュワルツシルト、ライスナー・ノルドストローム、高次元ブラックホールなど、様々なブラックホール解の局所的および大域的安定性を解析する。 非示量的パラメータデルタでパラメータ化されたTsallisエントロピーを導入すると、その値に応じて異なる熱力学的挙動が生じる。 Duanのファイ写像理論を用いて、4次元シュワルツシルトブラックホールと非荷電高次元ブラックホールの熱力学的トポロジーを、位相数Wに基づいて3つの異なるクラス、すなわち安定（W = +1）、不安定（W = -1）、臨界（W = 0）に分類する。 さらに、ライスナー・ノルドストロームブラックホールと荷電高次元ブラックホールの熱力学的トポロジーは2つのクラスに分類され、W = +1 は安定なクラス、W = 0 はより不安定なクラスを表します。 本研究はさらに、次元数が非示量統計の文脈におけるトポロジカル熱力学に影響を与えないことを実証しています。 このアプローチは、ツァリス統計とブラックホール熱力学の相互作用に関する新たな知見を提供し、ブラックホール物理の理解におけるトポロジーの極めて重要な役割を強調しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Strong self-gravitational fields enable the realization of macroscopic odd-parity quantum objects. Using ray-tracing methods, we systematically analyze the shadow features of rotating black holes with parity-odd scalar hair and contrast them with those of Kerr black holes. Our results demonstrate measurable distinctions between scalar-haired black hole shadows and their Kerr counterparts. Notably, even for tiny scalar charge and negligible scalar hair mass contributions, these differences remain quantitatively resolvable. These findings provide critical theoretical benchmarks for future observational campaigns targeting scalar-field dark matter candidates through black hole shadow imaging. | 強い自己重力場は、巨視的な奇パリティ量子物体の実現を可能にする。 光線追跡法を用いて、奇パリティスカラーヘアを持つ回転ブラックホールの影の特徴を系統的に解析し、カーブラックホールの影の特徴と比較した。 我々の結果は、スカラーヘアブラックホールの影とカーブラックホールの影の間に測定可能な違いがあることを示している。 特に、スカラー電荷が微小で、スカラーヘア質量の寄与が無視できる場合でも、これらの違いは定量的に分解可能である。 これらの発見は、ブラックホールシャドウ画像化を通してスカラー場暗黒物質候補をターゲットとする将来の観測キャンペーンにとって、重要な理論的ベンチマークとなる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider a minimally coupled, massless quantum scalar field $\hat{\Phi}$ propagating in the background geometry of a four-dimensional black hole formed by the collapse of a spherical thin null shell, with a Minkowski interior and a Schwarzschild exterior. The field is taken in the natural ``in'' vacuum state, namely, the quantum state in which no excitations arrive from past null infinity. Within the semiclassical framework, we analyze the vacuum polarization $\left\langle\hat{\Phi}^{2}\right\rangle _{\text{ren}}$ and the energy outflux density $\left\langle \hat{T}_{uu}\right\rangle _{\text{ren}}$ (where $u$ is the standard null Eddington coordinate) just outside the shell. Using the point-splitting method, we derive closed-form analytical expressions for both these semiclassical quantities. In particular, our result for $\left\langle \hat{T}_{uu}\right\rangle _{\text{ren}}$ reveals that it vanishes like $(1-2M_{0}/r_{0})^{2}$ as the shell collapses toward the event horizon, where $M_{0}$ is the shell's mass and $r_{0}$ is the value of the area coordinate $r$ at the evaluation point. This confirms that, along a late-time outgoing null geodesic (i.e., one that emerges from the shell very close to the event horizon and propagates toward future null infinity), the outflux gradually evolves (from virtually zero) up to its final Hawking-radiation value while the geodesic traverses the strong-field region (rather than the Hawking-radiation outflux being emitted entirely from the collapsing shell, which would lead to significant backreaction effects). | ミンコフスキー内部とシュワルツシルト外部を持つ、球状の薄いヌルシェルの崩壊によって形成された4次元ブラックホールの背景幾何学を伝播する、最小結合の質量ゼロ量子スカラー場$\hat{\Phi}$を考える。 この場は、自然な真空中の状態、すなわち、ヌル無限遠を越えて励起が到達しない量子状態をとる。 半古典的な枠組みの中で、真空偏極$\left\langle\hat{\Phi}^{2}\right\rangle _{\text{ren}}$と、シェルのすぐ外側のエネルギー流出密度$\left\langle \hat{T}_{uu}\right\rangle _{\text{ren}}$（ここで$u$は標準ヌルエディントン座標）を解析する。 点分割法を用いて、これらの半古典的な量の両方について、閉じた形式の解析的表現を導出する。 特に、$\left\langle \hat{T}_{uu}\right\rangle _{\text{ren}}$ の結果は、シェルが事象の地平線に向かって崩壊するにつれて、$(1-2M_{0}/r_{0})^{2}$ のように消滅することを示している。 ここで、$M_{0}$ はシェルの質量、$r_{0}$ は評価点における面積座標 $r$ の値である。 これは、後期に放出されるヌル測地線（すなわち、事象の地平線に非常に近い殻から出現し、将来のヌル無限大に向かって伝播する測地線）に沿って、その測地線が強磁場領域を横断する間に、放出フラックスが（実質的にゼロから）最終的なホーキング放射値まで徐々に変化する（ホーキング放射の放出フラックスが崩壊する殻から完全に放出され、大きな反作用効果をもたらすのではなく）ことを裏付けている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we analyze electromagnetic (EM) radiations arising from scalar fields predicted by modified gravity theories and compare these features with those induced by axion-like particles (ALPs). Scalar and axion fields couple differently to the EM field due to their distinct parity properties, $\phi F_{\mu\nu} F^{\mu\nu}$ for scalar fields and $\phi F_{\mu\nu} \tilde{F}^{\mu\nu}$ for axions. Building on analytical methods developed for ALPs, this work presents a theoretical feasibility analysis that demonstrates how the scalar field in modified gravity could produce observable EM signatures from oscillating field configurations. We also show that resonance effects can amplify the EM radiation for the scalar field under specific conditions, and that the enhancement mechanisms depend on the coupling structure and the configuration of the background magnetic field. Resonance phenomena can accentuate the differences in signal strength and spectral features, potentially aiding future observations in distinguishing scalar fields from ALPs. This work provides a theoretical framework for studying generic pure and pseudo-scalar fields on an equal footing and suggests new avenues for observational tests of modified gravity scenarios alongside ALP models. | 本研究では、修正重力理論によって予測されるスカラー場から生じる電磁放射（EM）を解析し、これらの特徴をアクシオン型粒子（ALP）によって誘起される電磁放射と比較する。 スカラー場とアクシオン場は、それぞれ異なるパリティ特性（スカラー場の場合は$\phi F_{\mu\nu} F^{\mu\nu}$、アクシオンの場合は$\phi F_{\mu\nu} \tilde{F}^{\mu\nu}$）を持つため、EM場との結合が異なっている。 ALP用に開発された解析手法に基づき、本研究では、修正重力におけるスカラー場が振動する場の構成からどのように観測可能なEMシグネチャーを生成できるかを示す理論的実現可能性解析を提示する。 また、特定の条件下では共鳴効果がスカラー場のEM放射を増幅できること、そしてその増強メカニズムが結合構造と背景磁場の構成に依存することを示す。 共鳴現象は、信号強度とスペクトル特性の違いを強調し、将来の観測においてスカラー場とALPを区別するのに役立つ可能性があります。 本研究は、一般的な純粋スカラー場と擬似スカラー場を同等の立場で研究するための理論的枠組みを提供し、ALPモデルと並行して修正重力シナリオの観測検証を行うための新たな道を示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the present work consideration is given to the primordial black holes ({\bf pbhs}) in the Schwarzschild-de Sitter Metric with small mass (ultralight) in the preinflationary epoch. Within the scope of natural assumptions, it has been shown that the quantum-gravitational corrections ({\bf qgcs}) to the characteristics of such black holes can contribute to all the cosmological parameters, shifting them compared with the semiclassical consideration. These contributions are determined by a series expansion in terms of a small parameter dependent on the hole mass (radius). For this pattern different cases have been considered (stationary, black hole evaporation...). It has been demonstrated that involvement of ({\bf qgcs}) leads to a higher probability for the occurrence of such {\bf pbhs}. Besides, high-energy deformations of Friedmann Equations created on the basis of these corrections have been derived for different patterns. In the last section of this work it is introduced a study into the contributions generated by the above-mentioned {\bf qgcs} in inflationary cosmological perturbations. Besides, it has been shown that non-Gaussianity of these perturbations is higher as compared to the semi-classical pattern. | 本研究では、インフレーション前期におけるシュワルツシルト・ド・ジッター計量における微小質量（超軽量）の原始ブラックホール（{\bf pbhs}）を考察する。 自然な仮定の範囲内で、このようなブラックホールの特性に対する量子重力補正（{\bf qgcs}）が、すべての宇宙論パラメータに寄与し、半古典的な考察と比較してそれらをシフトさせることが示された。 これらの寄与は、ブラックホールの質量（半径）に依存する微小パラメータに関する級数展開によって決定される。 このパターンについて、様々なケース（定常、ブラックホール蒸発など）が考察されている。 （{\bf qgcs}）の関与により、このような{\bf pbhs}の発生確率が高くなることが実証されている。 さらに、これらの補正に基づいて作成されたフリードマン方程式の高エネルギー変形が、様々なパターンに対して導出されている。 本研究の最後の節では、インフレーション宇宙論的摂動における前述の{\bf qgcs}によって生成される寄与に関する研究を紹介する。 さらに、これらの摂動の非ガウス性は、半古典的パターンと比較して高いことが示された。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we study the dynamics of an extreme mass-ratio inspiral (EMRI) embedded within a scalar cloud populated around the massive black hole. This cloud may be generated through the black hole superradiant process if the wavelength of the scalar particle is comparable to the size of the massive black hole. The EMRI motion perturbs the cloud, producing scalar radiation towards infinity and into the black hole horizon. In addition, the backreaction of the scalar radiation onto the orbit modifies the motion of the EMRI and induces an observable gravitational-wave phase shift for a range of system parameters. We quantify the scalar flux and the induced phase shift, as one of the examples of exactly-solvable, environmental effects of EMRIs. | 本研究では、巨大ブラックホールの周囲に広がるスカラー雲に埋め込まれた極限質量比インスパイラル（EMRI）のダイナミクスを研究する。 この雲は、スカラー粒子の波長が巨大ブラックホールの大きさに匹敵する場合、ブラックホールの超放射過程によって生成される可能性がある。 EMRIの運動は雲を摂動させ、無限遠方向およびブラックホールの地平線に向けてスカラー放射を生成する。 さらに、スカラー放射の軌道への反作用はEMRIの運動を変化させ、様々なシステムパラメータに対して観測可能な重力波位相シフトを引き起こす。 我々は、EMRIの厳密に解ける環境効果の例として、スカラーフラックスと誘起される位相シフトを定量化する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The sensitivity of current gravitational wave (GW) detectors to transient GW signals is severely affected by a variety of non-Gaussian and non-stationary noise transients, such as the blip and tomte "glitches". These glitches share some time-frequency resemblance with GW signals from massive binary black holes. In earlier works [Joshi et al., Phys. Rev. D 103, 044035 (2021); Choudhary et al., Phys. Rev. D 110, 044051 (2024)], the authors presented a method for constructing a $\chi^2$-distributed optimized statistic, based on the unified formalism of $\chi^2$ discriminators [Dhurandhar et al., Phys. Rev. D 96, 103018 (2017)], to distinguish the blip and tomte glitches from the compact binary coalescence (CBC) signals. Unlike past works, the new $\chi^2$ discriminator is constructed from the most significant singular vectors obtained from the singular-value decomposition (SVD) of glitches in real detector data. We find that the chi-square developed in this work performs as efficiently as in Choudhary et al. [Phys. Rev. D 110, 044051 (2024)], which used sine-Gaussian basis vectors. This result supports past empirical findings that the blips and tomtes are well-modeled by sine-Gaussians. It also introduces a method for constructing signal- and glitch-based $\chi^2$ discriminators by directly using real data containing the glitches and, thus, holds promise for extensions to glitches that are captured less well by sine-Gaussians or other analytical functions. | 現在の重力波（GW）検出器の過渡的重力波信号に対する感度は、ブリップやトムテといった「グリッチ」のような、様々な非ガウス分布かつ非定常な過渡的ノイズによって大きく左右されます。 これらのグリッチは、大質量連星ブラックホールからの重力波信号と時間周波数的に類似しています。 以前の研究 [Joshi et al., Phys. Rev. D 103, 044035 (2021); Choudhary et al., Phys. Rev. D 110, 044051 (2024)] において、著者らは、統一された $\chi^2$ 識別器の形式論 [Dhurandhar et al., Phys.コンパクトバイナリコアレッセンス（CBC）信号からブリップおよびトムテグリッチを区別するために、[Phys. Rev. D 96, 103018 (2017)] で提案されたカイ二乗法が用いられました。 従来の研究とは異なり、この新しいカイ二乗法は、実際の検出器データにおけるグリッチの特異値分解（SVD）から得られる最も重要な特異ベクトルから構築されます。 本研究で開発されたカイ二乗法は、正弦ガウス基底ベクトルを用いた Choudhary et al. [Phys. Rev. D 110, 044051 (2024)] で用いられたものと同等の効率で動作することがわかりました。 この結果は、ブリップおよびトムテが正弦ガウスによって適切にモデル化されるという過去の経験的知見を裏付けています。 また、グリッチを含む実データを直接使用して、信号ベースおよびグリッチベースの$\chi^2$識別器を構築する手法も導入しており、正弦ガウス分布やその他の解析関数では十分に捉えられないグリッチへの拡張が期待されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a purely quantum theory based on the novel principle of relativity, termed the quantum principle of relativity, instead of applying the diffeomorphism invariance. We demonstrate that the essence of the principle can be extended into the quantum realm, maintaining the identical structures of active and passive transformations. By employing this principle, we show that quantum gravitational effects are naturally realized within the renormalizable theory, with general relativity emerging in large distances. We derive graviton propagators and provide several examples grounded in this novel framework. | 我々は、微分同相不変性を適用する代わりに、相対性理論の新たな原理（量子相対性原理と呼ぶ）に基づく純粋に量子的な理論を構築する。 この原理の本質は、能動変換と受動変換の同一の構造を維持しながら、量子領域に拡張できることを示す。 この原理を用いることで、量子重力効果が繰り込み可能理論の範囲内で自然に実現され、一般相対性理論が遠距離で現れることを示す。 我々は重力子伝播関数を導出し、この新たな枠組みに基づいたいくつかの例を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We report some new findings regarding the subtle relations among geodesic completeness, curvature singularities and tidal forces. It is well known that any particle may be torn up near a singularity at the center of a black hole due to the divergent tidal force. However, we find that singularity is not the only cause of tidal force divergence. Even on the surface of the Earth, the tidal force experienced by a particle could be arbitrarily large if the particle moves arbitrarily close to the speed of light in a nonradial direction. Usually, a curvature singularity implies geodesic incompleteness since in many cases the metric cannot be defined at the location of the singularity. Counterexamples have been found in recent years, suggesting that geodesics could pass through curvature singularities. By taking into account the fact that any real particle is an extended body, we calculate the tidal force acting on the particle in a static and spherically symmetric spacetime. We explicitly show that an infinite tidal force always occurs near such a singularity. Therefore, no particle can actually reach the curvature singularity even if the metric is well defined at that point. We also show that the tidal acceleration along a null geodesic at the coordinate origin is divergent. For a wormhole solution that has a curvature singularity at the throat but possesses a regular metric, we show that the tidal force on any particle passing through the throat is divergent. | 測地線完全性、曲率特異点、および潮汐力の間の微妙な関係に関するいくつかの新たな知見を報告する。 ブラックホール中心の特異点付近では、発散する潮汐力によって、あらゆる粒子が引き裂かれることはよく知られている。 しかし、特異点が潮汐力発散の唯一の原因ではないことを我々は発見した。 地球表面上であっても、粒子が非放射方向に光速に任意に近い速度で移動する場合、粒子が受ける潮汐力は任意に大きくなる可能性がある。 通常、曲率特異点は測地線不完全性を意味する。 なぜなら、多くの場合、特異点の位置では計量を定義できないためである。 近年、測地線が曲率特異点を通過する可能性があることを示唆する反例が見つかっている。 実在粒子は拡張体であるという事実を考慮に入れ、静的かつ球対称な時空において粒子に作用する潮汐力を計算する。 そのような特異点の近傍では、常に無限大の潮汐力が発生することを明示的に示す。 したがって、たとえその点で計量が明確に定義されていたとしても、粒子は実際には曲率特異点に到達できない。 また、座標原点におけるヌル測地線に沿った潮汐加速度は発散することを示す。 ワームホール解が曲率特異点を持つものの、正規の計量を持つ場合、そのスロートを通過する任意の粒子に作用する潮汐力は発散することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The theory controlling the Universe's evolution in the classical regime has to be motivated by particle physics reasoning and should also generate inflation and dark energy eras in a unified way. One such framework is $F(R)$ gravity. In this work we examine a class of exponential deformations of $R^2$ gravity motivated by fundamental physics of scalaron evolution in a de Sitter background. As we show this class of models describe both inflation and the dark energy era in a viable way compatible with the Planck constraints on inflation and the cosmological parameters. Regarding the inflationary era, the exponentially deformed $R^2$ model also yields a rescaled Einstein-Hilbert term which remarkably does not affect the dynamics and the inflationary evolution is identical to that of an $R^2$ model. The dark energy era is also found to be viable and mimics the $\Lambda$-Cold-Dark-Matter model. More importantly, this class of $F(R)$ gravity exponential $R^2$ deformations also has an important characteristic, and specifically it yields total equation of state oscillations deeply in the matter domination era, for redshifts $z\sim 3400$, so near the matter-radiation equality. These total equation of state deformations at such a large redshift may directly affect the energy spectrum of the primordial gravitational waves. Indeed as we show, the effect is measurable and it leads to an enhancement of the tensor perturbations energy spectrum for low frequencies probed by the future LiteBIRD mission. This enhancement might have a measurable effect on the $B$-modes of the Cosmic Microwave Background radiation and thus may be detectable by the LiteBIRD mission. Only a handful of theoretical frameworks can generate the gravitational wave pattern generated by the class of exponentially deformed $R^2$ models we presented. | 古典的領域における宇宙の進化を制御する理論は、素粒子物理学の推論に基づいている必要があり、インフレーション期とダークエネルギー期を統一的に生成する必要がある。 そのような枠組みの一つが$F(R)$重力である。 本研究では、ド・ジッター背景におけるスカラーロン進化の基礎物理学に基づいて、$R^2$重力の指数関数的変形のクラスを考察する。 このクラスのモデルは、インフレーション期とダークエネルギー期の両方を、インフレーション期と宇宙論パラメータに対するプランク制約と整合した形で記述できることが示される。 インフレーション期に関しては、指数関数的に変形された$R^2$モデルは、ダイナミクスに影響を与えない再スケールされたアインシュタイン-ヒルベルト項も生成し、インフレーション期の進化は$R^2$モデルのそれと同一である。 ダークエネルギー期も実現可能であり、$\Lambda$-Cold-Dark-Matterモデルを模倣することがわかった。 さらに重要なのは、このクラスの$F(R)$重力指数関数的$R^2$変形には重要な特性があり、特に物質優勢期の深部、つまり赤方偏移$z\sim 3400$において、物質-放射等式に非常に近い領域で、全状態方程式の振動が生じることです。 このような大きな赤方偏移におけるこれらの全状態方程式の変形は、原始重力波のエネルギースペクトルに直接影響を与える可能性があります。 実際、我々が示すように、その効果は測定可能であり、将来のLiteBIRDミッションによって探査される低周波におけるテンソル摂動エネルギースペクトルの増強につながります。 この増強は、宇宙マイクロ波背景放射の$B$モードに測定可能な影響を及ぼす可能性があり、LiteBIRDミッションによって検出できる可能性があります。 私たちが提示した指数関数的に変形されたR^2モデルによって生成される重力波パターンを生成できる理論的枠組みはほんの一握りしかありません。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a framework for holographic thermodynamics in finite-cutoff holography, extending the anti-de Sitter/conformal field theory (AdS/CFT) correspondence to incorporate a finite radial cutoff in the bulk and a $T^2$-deformed CFT on the boundary. We formulate the first laws of thermodynamics for a Schwarzschild-AdS (SAdS) black hole with a Dirichlet cutoff on the quasilocal boundary and its dual deformed CFT, introducing the deformation parameter as a thermodynamic variable. The holographic Euler relation for the deformed CFT and its equation of state are derived, alongside the Smarr relation for the bulk. We show that the Rupert teardrop coexistence curve defines a phase space island where deformation flow alters states, with up to three deformed CFTs or cut-off SAdS sharing a same phase transition temperature, one matching the seed CFT or original SAdS. These results offer insights into gravitational thermodynamics with boundary constraints and quantum gravity in finite spacetime regions. | 我々は、反ド・ジッター/共形場理論 (AdS/CFT) 対応を拡張し、バルクにおける有限のラジアルカットオフと境界上の $T^2$ 変形 CFT を組み込むことで、有限カットオフホログラフィーにおけるホログラフィック熱力学の枠組みを構築する。 準局所境界上にディリクレカットオフを持つシュワルツシルト-AdS (SAdS) ブラックホールとその双対変形 CFT について、熱力学第一法則を定式化し、変形パラメータを熱力学変数として導入する。 変形 CFT のホログラフィックオイラー関係とその状態方程式を、バルクの Smarr 関係とともに導出する。 ルパートの涙滴型共存曲線は、変形の流れによって状態が変化する位相空間島を定義し、最大 3 つの変形 CFT またはカットオフ SAdS が同じ相転移温度を共有し、そのうち 1 つがシード CFT または元の SAdS と一致することを示す。 これらの結果は、境界制約を伴う重力熱力学と有限時空領域における量子重力への洞察を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider various mechanisms of modifying the effect of intrinsic curvature in gravity with respect to general relativity. Two primary approaches are studied. First, by considering a Lagrange multiplier or an auxiliary field. Second, by non-minimal coupling between a scalar field and the intrinsic curvature scalar. We reproduce the basic solutions of FLRW cosmology, black hole solutions, Lense-Thirring effect, and gravitational waves. The speed of gravitational waves is modified in comparison to the speed of light. A certain limit of our theory corresponds to the lowest-order Carroll gravity. Hence, our theory is a different UV completion of Carroll gravity, compared to the usual expansion of a small speed of light. Carroll gravity limit also has an enhanced symmetry, making the reduced or vanishing extrinsic curvature technically natural. Although the intrinsic curvature and its modification may depend on the foliation, we use the covariant formalism and show that such a foliation always exists. Perhaps the most important outcome is that in the non-minimal coupling approach, the intrinsic curvature appearing in Einstein's field equations can defer from the one appearing in the geodesic equation potentially leading to important observational consequences. | 一般相対論に関して、重力における固有曲率の効果を修正する様々なメカニズムを考察する。 2つの主要なアプローチを検討する。 1つ目は、ラグランジュ乗数または補助場を考慮すること。 2つ目は、スカラー場と固有曲率スカラーとの間の非最小結合によるものである。 FLRW宇宙論、ブラックホール解、レンズ・サーリング効果、そして重力波の基本解を再現する。 重力波の速度は光速と比較して修正される。 我々の理論のある極限は、最低次のキャロル重力に対応する。 したがって、我々の理論は、通常の小さな光速の展開と比較して、キャロル重力の異なるUV完成である。 キャロル重力極限はまた、強化された対称性を持ち、減少または消失する外在曲率を技術的に自然にする。 固有曲率とその変化は葉脈構造に依存する可能性があるが、我々は共変形式論を用いて、そのような葉脈構造が常に存在することを示す。 おそらく最も重要な結果は、非極小結合アプローチにおいて、アインシュタインの場の方程式に現れる固有曲率が測地線方程式に現れる固有曲率とは異なる可能性があり、それが重要な観測結果につながる可能性があることである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider properties of the gravitational path integral, ${Z}_{\text{grav}}$, of a four-dimensional gravitational effective field theory with $\Lambda>0$ at the quantum level. To leading order, ${Z}_{\text{grav}}$ is dominated by a four-sphere saddle subject to small fluctuations. Beyond this, ${Z}_{\text{grav}}$ receives contributions from additional geometries that may include Einstein metrics of positive curvature. We discuss how a general positive curvature Einstein metric contributes to ${Z}_{\text{grav}}$ at one-loop level. Along the way, we discuss Einstein-Maxwell theory with $\Lambda>0$, and identify an interesting class of closed non-Einstein gravitational instantons. We provide a detailed study for the specific case of $\mathbb{C}P^2$ which is distinguished as the saddle with second largest volume and positive definite tensor eigenspectrum. We present exact one-loop results for scalar particles, Maxwell theory, and Einstein gravity about the Fubini-Study metric on $\mathbb{C}P^2$. | 量子レベルで$\Lambda>0$となる4次元重力有効場理論の重力経路積分${Z}_{\text{grav}}$の特性を考察する。 ${Z}_{\text{grav}}$は、主要位数において、小さな変動を受ける4球面鞍型構造によって支配される。 これに加えて、${Z}_{\text{grav}}$は、正曲率のアインシュタイン計量を含む可能性のある追加の幾何学からの寄与を受ける。 一般的な正曲率のアインシュタイン計量が、1ループレベルでどのように${Z}_{\text{grav}}$に寄与するかを議論する。 その過程で、$\Lambda>0$となるアインシュタイン-マクスウェル理論を議論し、興味深い種類の閉じた非アインシュタイン重力インスタントンを特定する。 我々は、2番目に大きな体積と正定値テンソル固有スペクトルを持つ鞍点として特徴付けられる$\mathbb{C}P^2$の特定のケースについて詳細な研究を行う。 $\mathbb{C}P^2$上のFubini-Study計量について、スカラー粒子、マクスウェル理論、およびアインシュタイン重力に対する正確な1ループ結果を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Compact binaries with large mass asymmetries - such as Extreme and Intermediate Mass Ratio Inspirals - are unique probes of the astrophysical environments in which they evolve. Their long-lived and intricate dynamics allow for precise inference of source properties, provided waveform models are accurate enough to capture the full complexity of their orbital evolution. In this work, we develop a multi-parameter formalism, inspired by vacuum perturbation theory, to model asymmetric binaries embedded in general matter distributions with both radial and tangential pressures. In the regime of small deviations from the Schwarzschild metric, relevant to most astrophysical scenarios, the system admits a simplified description, where both metric and fluid perturbations can be cast into wave equations closely related to those of the vacuum case. This framework offers a practical approach to modeling the dynamics and the gravitational wave emission from binaries in realistic matter distributions, and can be modularly integrated with existing results for vacuum sources. | 極質量比インスパイラルや中間質量比インスパイラルのような、質量非対称性の大きいコンパクト連星は、それらが進化する天体物理学的環境を探る上で、他に類を見ない手法です。 長寿命で複雑なダイナミクスは、波形モデルが軌道進化の複雑さを完全に捉えられるほど正確であれば、その源の特性を正確に推定することを可能にします。 本研究では、真空摂動論に着想を得たマルチパラメータ形式論を開発し、動径圧力と接線圧力の両方を持つ一般的な物質分布に埋め込まれた非対称連星をモデル化します。 ほとんどの天体物理学的シナリオに当てはまるシュワルツシルト計量からの偏差が小さい領域では、この系は簡略化された記述が可能であり、計量摂動と流体摂動の両方を、真空の場合の波動方程式に密接に関連する波動方程式に置き換えることができます。 この枠組みは、現実的な物質分布における連星のダイナミクスと重力波放射をモデル化するための実用的なアプローチを提供し、真空源に関する既存の結果とモジュール的に統合することができます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we investigate the consequences of Lorentz symmetry breaking induced by a black hole solution within Kalb-Ramond gravity on neutrino dynamics. The analysis is structured around three key phenomena: the energy output associated with neutrino-antineutrino annihilation, the impact of spacetime geometry on the oscillation phases of neutrinos, and the changes in flavor transition probabilities caused by gravitational lensing effects. To complement the theoretical framework, we also carry out a numerical evaluation of neutrino oscillation probabilities, comparing scenarios of normal and inverted mass orderings within a two-flavor approximation. | 本研究では、カルプ・ラモンド重力場におけるブラックホール解によって誘発されるローレンツ対称性の破れがニュートリノ力学に与える影響を調査する。 解析は3つの主要現象、すなわちニュートリノ-反ニュートリノ対消滅に伴うエネルギー出力、時空幾何学がニュートリノ振動位相に与える影響、そして重力レンズ効果によって引き起こされるフレーバー遷移確率の変化を中心に構築される。 理論的枠組みを補完するために、ニュートリノ振動確率の数値評価も行い、2フレーバー近似において、通常質量順序と逆質量順序のシナリオを比較する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Potentials arising in ultraviolet-completed field theories can be devoid of singularities, and hence render spacetimes simply connected. This challenges the notion of topological invariants considered in such scenarios. We explore the classical implications for (i) electrodynamics in flat spacetime, (ii) ultrarelativistic gyratonic solutions of weak-field gravity, and (iii)the Reissner--Nordstr\"om black hole in general relativity. In linear theories, regularity spoils the character of topological invariants and leads to radius-dependent Aharonov--Bohm phases, which are potentially observable for large winding numbers. In general relativity, the physics is richer: The electromagnetic field can be regular and maintain its usual topological invariants, and the resulting geometry can be interpreted as a Reissner--Nordstr\"om black hole with a spacetime region of coordinate radius $\sim q^2/(GM)$ cut out. This guarantees the regularity of linear and quadratic curvature invariants ($\mathcal{R}$ and $\mathcal{R}^2$), but does not resolve singularities in invariants such as $\mathcal{R}^p\Box^n \mathcal{R}^q$, reflected by conical or solid angle defects. This motivates that gravitational models beyond general relativity need to be considered. These connections between regularity (= UV properties of field theories) and topological invariants (= IR observables) may hence present an intriguing avenue to search for traces of new physics and identify promising modified gravity theories. | 紫外線完備な場の理論に生じるポテンシャルは特異点を持たず、したがって時空を単連結とする。 これは、そのようなシナリオで考慮される位相不変量の概念に疑問を投げかける。 我々は、(i)平坦時空における電磁力学、(ii)弱場重力の超相対論的ジャイロトニック解、そして(iii)一般相対論におけるライスナー・ノルドストローム・ブラックホールに対する古典的な含意を探求する。 線型理論では、正則性が位相不変量の特性を損ない、半径に依存するアハラノフ・ボーム位相をもたらす。 これは大きな巻き数に対して潜在的に観測可能である。 一般相対論では、物理学はより豊かである。 電磁場は正則であり、通常の位相不変量を維持し、結果として生じる幾何学は、座標半径$\sim q^2/(GM)$の時空領域が切り取られたライスナー・ノルドストローム・ブラックホールとして解釈できる。 これは線形および二次曲率不変量（$\mathcal{R}$および$\mathcal{R}^2$）の正則性を保証するが、円錐角や立体角の欠陥によって反映される$\mathcal{R}^p\Box^n \mathcal{R}^q$などの不変量の特異点は解決しない。 このため、一般相対論を超えた重力モデルを考慮する必要がある。 したがって、正則性（＝場の理論の紫外特性）と位相不変量（＝赤外観測量）の間のこれらの関連性は、新しい物理学の痕跡を探索し、有望な修正重力理論を特定するための興味深い道筋を示す可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Spherically symmetric geometrodynamics is studied for scalar-tensor theory and Einstein General Relativity minimally coupled to a scalar field. We discussed the importance of boundary terms and derived the equations of motion in the Hamiltonian canonical formalism both in the Jordan and Einstein frames. These two frames are connected through an Hamiltonian canonical transformation on the reduced phase space obtained gauge-fixing the lapse and the radial shift functions. We discussed the effects of the singularity of the Hamiltonian canonical transformation connecting Jordan and Einstein frames for two static solutions (Fisher, Janis, Newman and Winicour solution in the Einstein frame and Bocharova-Bronnikov-Melnikov-Bekenstein black hole solution in the Jordan frame). | 球対称幾何学力学を、スカラー場と最小限に結合したスカラー-テンソル理論とアインシュタイン一般相対論について研究する。 境界項の重要性を議論し、ジョルダン座標系とアインシュタイン座標系の両方において、ハミルトン正準形式における運動方程式を導出した。 これら2つの座標系は、ゲージ減衰とラジアルシフト関数を固定して得られる縮約位相空間へのハミルトン正準変換を介して接続される。 ジョルダン座標系とアインシュタイン座標系を接続するハミルトン正準変換の特異性が、2つの静的解（アインシュタイン座標系におけるフィッシャー、ジャニス、ニューマン、ウィニクール解、およびジョルダン座標系におけるボチャロワ-ブロニコフ-メルニコフ-ベケンシュタインブラックホール解）に与える影響について議論した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a semi analytic forecast for the detection of intermediate mass black hole (IMBH) binaries with the space based detectors LISA (millihertz band) and AMIGO (deci hertz band). A redshift dependent population model is built from extrapolated black hole mass functions and realistic pairing and merger time scales. Folding this population through the instrument sensitivities yields event rates of about 1e4 mergers for LISA in four observing years and between 1e2 and 1e3 mergers for AMIGO in three years, with complementary optimal detection bands in total mass and redshift. We then incorporate the minimal matter coupled modified gravity model f(R,T) = R + 2 lambda T. In this scenario the strain amplitude is rescaled by (1 - lambda / 8 pi)^(5/6) while the waveform phasing is unchanged at leading order. For Solar System compatible couplings abs(lambda) <= 2 x 10^-3, the peak detection redshift shifts by less than one percent and the total number of events changes by less than five percent. Combined statistics from LISA and AMIGO therefore provide a consistency check on f(R,T) gravity without spoiling standard IMBH forecasts. | 宇宙探査機LISA（ミリヘルツ帯）およびAMIGO（デシヘルツ帯）を用いた中間質量ブラックホール連星（IMBH）の検出に関する半解析的予測を示す。 外挿されたブラックホール質量関数と現実的な対合・合体時間スケールから、赤方偏移依存の種族モデルを構築する。 この種族モデルを観測装置の感度で折り畳むと、LISAでは観測4年間で約1e4回の合体、AMIGOでは観測3年間で1e2～1e3回の合体というイベント率が得られ、全質量と赤方偏移において相補的な最適検出帯域が得られる。 次に、最小物質結合修正重力モデルf(R,T) = R + 2 lambda Tを組み込む。 このシナリオでは、波形の位相は主要次数で変化しないが、歪み振幅は(1 - lambda / 8 π)^(5/6)で再スケールされる。 太陽系に適合する結合において、abs(lambda) <= 2 x 10^-3 の場合、ピーク検出赤方偏移は1%未満、イベント総数の変化は5%未満です。 したがって、LISAとAMIGOの統計を組み合わせることで、標準的なIMBH予測を損なうことなく、f(R,T)重力の整合性チェックが可能になります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present stationary and axially-symmetric black hole solutions to the Einstein field equations sourced by an anisotropic fluid, describing rotating black holes embedded in astrophysical environments. We compute their physical properties, including quantities associated with the circular geodesics of massless and massive particles, analyze their shadows and image features, and energy conditions. Overall, we find that deviations from the Kerr metric grow with spin. | 我々は、異方性流体を源とするアインシュタイン場の方程式に対する定常および軸対称ブラックホール解を提示し、天体物理学的環境に埋め込まれた回転ブラックホールを記述する。 我々は、質量ゼロ粒子と質量を持つ粒子の円形測地線に関連する量を含む、ブラックホールの物理的特性を計算し、ブラックホールの影と像の特徴、そしてエネルギー条件を解析する。 全体として、カー計量からの偏差はスピンとともに増大することを発見した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We interpret the Euclidean solution of JT de Sitter gravity as the Coleman-de Luccia instanton for the decay of the low-entropy horizon of its static patch solution into either a Big Crunch or an infinite-entropy Lorentzian de Sitter cosmology. As in previous work by one of the authors, the Big Crunch is interpreted as bounding the entropy of the static state. The principle of detailed balance then guarantees it will transition back to a higher entropy causal diamond in the expanding cosmology. We then construct a family of explicit quantum mechanical models and appropriate metastable states, with transition probabilities well approximated by the semi-classical calculations in JT de Sitter gravity. | JTド・ジッター重力のユークリッド解を、その静的パッチ解の低エントロピー地平線がビッグクランチ宇宙論または無限エントロピーのロレンツ・ド・ジッター宇宙論へと崩壊するコールマン・ド・ルチア・インスタントンとして解釈する。 著者の一人による以前の研究と同様に、ビッグクランチは静的状態のエントロピーを制限するものとして解釈される。 詳細バランスの原理は、それが膨張宇宙論において高エントロピーの因果ダイヤモンドへと遷移することを保証する。 次に、JTド・ジッター重力における半古典的計算によって十分に近似された遷移確率を持つ、明示的な量子力学モデルと適切な準安定状態の族を構築する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper is a sequel in which we derive and simplify the gravitational equations that apply in accelerating cosmological spacetimes. Solutions to these equations should be tantamount to all order resummations of the perturbative leading logarithms. We also discuss possible phenomenological applications to cosmological observables. | 本論文は、加速膨張する宇宙時空に適用される重力方程式を導出し、簡略化する続編である。 これらの方程式の解は、摂動論的主対数のすべての次数の総和に等しいはずである。 また、宇宙論的観測量への現象論的応用の可能性についても議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We examine data from the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) collaboration which has implications for the nature of dark energy. We consider classes of models that manifestly obey the null energy condition, with a focus on quintessence models. We find that hilltop potentials and exponential potentials provide modest improvement compared to a cosmological constant, but the statistical evidence is only marginal at this stage. We correct some analyses in the existing literature which attempted to compare some quintessence models to the data, giving an overly positive result. | 我々は、ダークエネルギーの性質に示唆を与えるダークエネルギー分光装置（DESI）共同研究のデータを検討する。 特にクインテッセンスモデルに焦点を当て、ヌルエネルギー条件を明白に従うモデルのクラスを考察する。 ヒルトップポテンシャルと指数ポテンシャルは宇宙定数と比較して若干の改善をもたらすが、現段階では統計的証拠は限界的である。 既存の文献における、いくつかのクインテッセンスモデルとデータを比較しようとして過度に肯定的な結果を与えた分析を修正する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the periapsis shift of timelike bound orbits in the Zipoy-Voorhees spacetime, which is an exact, static, axisymmetric, and vacuum solution characterized by the deformation parameter $\gamma$, including the Schwarzschild spacetime as $\gamma=1$. We derive both the exact formula for the periapsis shift of a quasi-circular orbit and the formula for the periapsis shift by the post-Newtonian (PN) expansion. We show that the periapsis shift in the Zipoy-Voorhees spacetime for $1/11 < \gamma \leq 1/5$ is the same as in the Schwarzschild spacetime to the 2PN order if $e=\sqrt{(\gamma^{-1}-5)/6}$, where $e$ is the eccentricity of the orbit. Furthermore, we show that the parameter $\gamma$ and the corresponding quadrupole moment $\tilde{M}_2$ of the supermassive compact object at Sagittarius A* are constrained to $\gamma \gtrsim 1.7 \times 10^{-2}$ and $\tilde{M}_2 \lesssim 1.2 \times 10^3$, respectively, from observational data on S2 using the obtained PN expansion formula. Finally, we derive a new series representation for the periapsis shift in the Zipoy-Voorhees spacetime using a recently proposed prescription, which shows fast convergence not only in the weak-field regime but also for small eccentricity. | Zipoy-Voorhees 時空における時間的束縛軌道の近点シフトを研究する。 Zipoy-Voorhees 時空は、変形パラメータ $\gamma$ によって特徴付けられる、厳密で静的、軸対称、真空の解であり、シュワルツシルト時空を $\gamma=1$ として含む。 準円軌道の近点シフトの厳密な公式と、ポストニュートン展開 (PN) による近点シフトの公式の両方を導出する。 $1/11 < \gamma \leq 1/5$ における Zipoy-Voorhees 時空における近点シフトは、$e=\sqrt{(\gamma^{-1}-5)/6}$ のとき、2PN 秩序のシュワルツシルト時空における近点シフトと同じであることを示す。 ここで、$e$ は軌道の離心率である。 さらに、得られたPN展開公式を用いて、いて座A*の超大質量コンパクト天体のパラメータ$\gamma$とそれに対応する四重極モーメント$\tilde{M}_2$が、S2の観測データからそれぞれ$\gamma \gtrsim 1.7 \times 10^{-2}$と$\tilde{M}_2 \lesssim 1.2 \times 10^3$に制限されることを示す。 最後に、最近提案された処方を用いて、Zipoy-Voorhees時空における近点シフトの新しい級数表現を導出する。 この処方は、弱磁場領域だけでなく、小さな離心率においても高速収束を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the waveforms and quasi-normal modes around Schwarzschild traversable wormholes under different field perturbations, including the scalar field, the electromagnetic (vector) field, and the axial gravitational (tensor) field perturbations. Our results indicate that under the influence of the matter at the throat of the wormhole, a Dirac $\delta$-function distribution of matter appears in the effective potentials of the scalar and axial gravitational perturbations and it affects the propagation of these two types of perturbations in spacetime. However, the matter at the throat has no influence on the propagation of electromagnetic perturbations. Furthermore, we quantify the impact of throat matter on both the perturbation waveforms and quasi-normal modes for all three field types. Through comparative studies between Schwarzschild traversable wormholes and Schwarzschild black holes, we identify two distinct features. Firstly, the perturbation waveforms exhibit echoes and damping oscillations around wormholes, whereas they solely display damping oscillations around black holes. Secondly, the difference between the adjacent peaks varies with the mass parameter and the throat radial coordinate in the waveform around Schwarzschild traversable wormholes, while a constant peak spacing occurs, which is determined solely by mass, in the waveform around Schwarzschild black holes. Based on these findings, we propose a framework to estimate the mass parameter and throat radial coordinate of Schwarzschild traversable wormholes through waveforms and quasi-normal modes. Our analyses provide a more profound comprehension of the inherent characteristics of Schwarzschild traversable wormholes. | 我々は、スカラー場、電磁場（ベクトル場）、および軸重力場（テンソル場）の擾乱を含む様々な場の擾乱下における、シュワルツシルト通過可能ワームホール周辺の波形と準正規モードを調べた。 結果は、ワームホールの喉部の物質の影響下では、スカラー場と軸重力場の擾乱の有効ポテンシャルに物質のディラック$\delta$関数分布が現れ、それが時空におけるこれら2種類の擾乱の伝播に影響を与えることを示した。 しかし、喉部の物質は電磁場擾乱の伝播には影響を与えない。 さらに、我々は3種類すべての場の擾乱波形と準正規モードの両方に対する喉部の物質の影響を定量化した。 シュワルツシルト通過可能ワームホールとシュワルツシルトブラックホールの比較研究を通じて、2つの異なる特徴を特定した。 第一に、摂動波形はワームホール周辺ではエコーと減衰振動を示すのに対し、ブラックホール周辺では減衰振動のみを示す。 第二に、シュワルツシルト通過可能ワームホール周辺の波形では、隣接するピーク間の差は質量パラメータとスロート半径座標によって変化するのに対し、シュワルツシルトブラックホール周辺の波形では、質量のみによって決定される一定のピーク間隔が生じる。 これらの知見に基づき、波形と準正規モードを用いてシュワルツシルト通過可能ワームホールの質量パラメータとスロート半径座標を推定する枠組みを提案する。 本解析は、シュワルツシルト通過可能ワームホールの固有の特性に対するより深い理解を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Nonlinear tails in black hole perturbations, arising from second-order effects, present a distinct departure from the well-known Price tail of linear theory. We present an analytical derivation of the power law indices and amplitudes for nonlinear tails stemming from outgoing sources, and validate these predictions to percent-level accuracy with numerical simulations. We then perform a perturbative analysis on the dynamical formation of nonlinear tails in a self-interacting scalar field model, wherein the nonlinear tails are sourced by a $\lambda \Phi^3$ cubic coupling. Due to cascading mode excitations and back-reactions, nonlinear tails with $t^{-l-1}$ power law are sourced in each harmonic mode, dominating the late time behavior of the scalar perturbations. In verification, we conducted numerical simulations of the self-interacting scalar model, including all real spherical harmonic (RSH) with $l\leq 4$ and their respective nonlinear couplings. We find general agreement between the predicted and numerical power law indices and amplitudes for the nonlinear tails, with the exception of $l=4$ modes, which display $t^{-4}$ power law instead of the predicted $t^{-5}$. This discrepancy is due to distortion in the source of the tails, which is caused by another nonlinear effect. These results establish nonlinear tails as universal features of black hole dynamics, with implications for gravitational wave astronomy: they may imprint observable signatures in merger remnants, offering novel probes of strong-field gravity and nonlinear mode couplings. | ブラックホール摂動における非線形テールは、二次効果から生じ、線形理論でよく知られているプライステールとは明確に異なる。 本研究では、外向きのソースから生じる非線形テールのべき乗則の指標と振幅を解析的に導出し、数値シミュレーションによってこれらの予測をパーセントレベルの精度で検証する。 次に、自己相互作用スカラー場モデルにおける非線形テールの動的形成について摂動解析を行う。 このモデルでは、非線形テールは$\lambda \Phi^3$立方結合によって発生する。 カスケードモード励起と反作用により、各高調波モードにおいて$t^{-l-1}$べき乗則を持つ非線形テールが発生し、スカラー摂動の遅い時間的挙動を支配する。 検証として、$l\leq 4$ のすべての実球面調和関数 (RSH) とそれらの非線形結合を含む自己相互作用スカラーモデルの数値シミュレーションを実施しました。 非線形尾部の指数と振幅は、予測値と数値的にほぼ一致することがわかりました。 ただし、$l=4$ モードは例外で、予測値の $t^{-5}$ ではなく $t^{-4}$ のべき乗則を示します。 この不一致は、別の非線形効果によって引き起こされる尾部の発生源の歪みによるものです。 これらの結果は、非線形尾部がブラックホールダイナミクスの普遍的な特徴であることを確立し、重力波天文学にも重要な意味を持ちます。 つまり、それらは合体残骸に観測可能なシグネチャーを刻み込み、強磁場重力と非線形モード結合の新たなプローブとなる可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that superrotations can be described using the geometric conformal completion method of Penrose. In particular, superrotation charges can be described and calculated using the linkage method of Geroch and Winicour. Whether superrotation charges are calculated using the coordinate based Bondi formalism or the geometric Penrose formalism, the fact that the superrotation blows up at a point makes the superrotation charge formally ill defined. Nonetheless, we show that it can be made well defined through a regularization procedure devised by Flanagan and Nichols. | ペンローズの幾何学的共形完備化法を用いて超回転を記述できることを示す。 特に、超回転電荷はジェロクとウィニクールのリンケージ法を用いて記述・計算できる。 座標ベースのボンディ形式論を用いて超回転電荷を計算した場合でも、幾何学的ペンローズ形式論を用いて計算した場合でも、超回転が一点で爆発するという事実により、超回転電荷は形式的に不明確となる。 しかしながら、フラナガンとニコルズによって考案された正則化手順を用いることで、超回転電荷を明確に定義できることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We explore the dynamics of pure scalar fields rolling on an exponential potential in the absence of any additional background fluid and demonstrate the existence of self-tracking solutions in which the self-perturbations of the scalar field act as an effective radiation background. The validity of these solutions is demonstrated through both analytic techniques and numerical simulations using CosmoLattice. We discuss applications to string cosmologies with significant trans-Planckian field excursions between inflation and BBN, including the required initial level of scalar perturbations to avoid overshoot. | 我々は、追加の背景流体が存在しない状況下で、指数関数ポテンシャル上を転がる純粋なスカラー場のダイナミクスを探求し、スカラー場の自己摂動が有効放射背景として作用する自己追跡解の存在を示す。 これらの解の妥当性は、解析的手法とCosmoLatticeを用いた数値シミュレーションの両方によって実証される。 我々は、インフレーションとBBNの間でプランクを越える大きな場のエクスカーションを伴うストリング宇宙論への応用について議論し、オーバーシュートを回避するために必要なスカラー摂動の初期レベルについても議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider the $4D$ gravitational model with a scalar field $\varphi$, Einstein and Gauss-Bonnet terms. The action of the model contains a potential term $U(\varphi)$, Gauss-Bonnet coupling function $f(\varphi)$ and a parameter $\varepsilon = \pm1 $, where $\varepsilon = 1$ corresponds to ordinary scalar field and $\varepsilon = -1 $ - to phantom one. Inspired by the recent works of Nojiri and Nashed, we explore a reconstruction procedure for a generic static spherically symmetric metric written in the Buchdal parametrization: $ds^2 = \left(A(u)\right)^{-1}du^2 - A(u)dt^2 + C(u)d\Omega^2$, with given $A(u) > 0$ and $C(u) > 0$. The procedure gives the relations for $U(\varphi(u))$, $f(\varphi(u))$ and $d\varphi/du$, which lead to exact solutions to equations of motion with a given metric. A key role in this approach is played by the solutions to a second order linear differential equation for the function $f(\varphi(u))$. The formalism is illustrated by two examples when: a) the Schwarzschild metric and b) the Ellis wormhole metric, are chosen as a starting point. For the first case a) the black hole solution with a ``trapped ghost'' is found which describes an ordinary scalar field outside the photon sphere and phantom scalar field inside the photon sphere. For the second case b) the sEGB-extension of the Ellis wormhole solution is found when the coupling function reads: $f(\varphi) = c_1 + c_0 ( \tan ( \varphi) + \frac{1}{3} (\tan ( \varphi))^3)$, where $c_1$ and $c_0$ are constants. | スカラー場$\varphi$、アインシュタイン項、ガウス・ボネ項を含む$4D$重力模型を考える。 この模型の作用には、ポテンシャル項$U(\varphi)$、ガウス・ボネ結合関数$f(\varphi)$、そしてパラメータ$\varepsilon = \pm1 $が含まれる。 ここで、$\varepsilon = 1$は通常のスカラー場に対応し、$\varepsilon = -1 $はファントムスカラー場に対応する。 野尻とナシェッドの最近の研究に着想を得て、ブッフダル媒介変数表示で記述される一般的な静的球対称計量の再構成手順を探求する：$ds^2 = \left(A(u)\right)^{-1}du^2 - A(u)dt^2 + C(u)d\Omega^2$（$A(u) > 0$および$C(u) > 0$が与えられている）。 この手順は、$U(\varphi(u))$、$f(\varphi(u))$、および$d\varphi/du$の関係を与え、与えられた計量を持つ運動方程式の厳密解を導く。 このアプローチにおいて重要な役割を果たすのは、関数$f(\varphi(u))$の2階線形微分方程式の解である。 この形式主義は、次の2つの例によって説明される。 a) シュワルツシルト計量と b) エリス・ワームホール計量を出発点として選ぶ。 最初のケース（a）では、「トラップされたゴースト」を持つブラックホール解が見出され、これは光子球の外側の通常のスカラー場と光子球の内側のファントム・スカラー場を記述する。 2番目のケース（b）では、結合関数が $f(\varphi) = c_1 + c_0 ( \tan ( \varphi) + \frac{1}{3} (\tan ( \varphi))^3)$ となるとき、エリス・ワームホール解の sEGB 拡張が見出される。 ここで、$c_1$ と $c_0$ は定数である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We establish a quantum dynamics framework for curved submanifolds embedded in higher-dimensional spaces. Through rigorous dimensional reduction, we derive the first complete Schr\"{o}dinger and Klein-Gordon equations incorporating non-perturbative geometric interactions-resolving ambiguities in constrained quantization. Crucially, extrinsic curvature of the ambient manifold governs emergent low-dimensional quantum phenomena. Remarkably, this mechanism generates scalar field masses matching Kaluza-Klein spectra while eliminating periodic compactification requirements. Geometric induction concurrently produces Higgs mechanism potentials. Particle masses emerge solely from submanifold embedding geometry, with matter-field couplings encoded in curvature invariants. This enables experimental access to higher-dimensional physics at all energy scales through geometric induction. We also discuss the Higgs vacuum near small-mass black holes. | 高次元空間に埋め込まれた曲面部分多様体に対する量子力学の枠組みを確立する。 厳密な次元縮減により、非摂動的な幾何学的相互作用を組み込んだ初めての完全なシュレーディンガー方程式とクライン＝ゴルドン方程式を導出し、制約付き量子化における曖昧さを解決する。 重要なのは、周囲の多様体の外在曲率が、低次元の量子現象の出現を支配することである。 注目すべきことに、このメカニズムは、周期的コンパクト化の要件を排除しながら、カルツァ＝クラインスペクトルに一致するスカラー場の質量を生成する。 同時に、幾何学的帰納法はヒッグス機構ポテンシャルを生成する。 粒子質量は、曲率不変量にエンコードされた物質場結合を持つ、部分多様体の埋め込み幾何学からのみ生じる。 これにより、幾何学的帰納法を通して、あらゆるエネルギースケールにおける高次元物理学への実験的アクセスが可能になる。 また、小質量ブラックホール近傍のヒッグス真空についても議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Fractons, excitations with restricted mobility, have emerged as a novel paradigm in high-energy and condensed matter physics, revealing deep connections to gauge theories and gravity. Here, we propose a tensorial generalization of electromagnetic duality using a doubled-potential framework with two symmetric tensor gauge fields. This approach symmetrically describes electric and magnetic sectors, introducing covariant magnetic fractons with reduced mobility and supporting a genuine fractonic self-duality. Notably, we find the absence of a Witten-like effect in the covariant fractonic case, precluding the emergence of fractonic dyons. | 移動度が制限された励起であるフラクトンは、高エネルギー物理学および凝縮系物理学における新たなパラダイムとして出現し、ゲージ理論や重力との深い関連性を明らかにしている。 本稿では、2つの対称テンソルゲージ場を持つ二重ポテンシャルの枠組みを用いて、電磁双対性のテンソル一般化を提案する。 このアプローチは、電場と磁気場を対称的に記述し、移動度が制限された共変磁気フラクトンを導入し、真のフラクトン自己双対性を支持する。 特に、共変フラクトンの場合、ウィッテン効果のような効果が見られないことを発見し、フラクトン・ダイオンの出現を阻止する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We examine the behaviour of the gauge invariant scalar field perturbations in an analytic inflationary model that transitions from slow roll to an ultra-slow roll (USR) phase. We find that the numerical solution of the Mukhanov-Sasaki equation is well described by Hamilton-Jacobi (HJ) theory, as long as the appropriate branches of the Hamilton-Jacobi solutions are invoked: Modes that exit the horizon during the slow roll phase evolve into the USR as described by the first HJ branch, up to a subdominant $\mathcal{O}(k^2/H^2)$ correction to the Hamilton-Jacobi prediction for their final amplitude that we compute, indicating the influence of neglected gradient terms. Modes that exit during the USR phase are described by a separate HJ branch (very close to de Sitter) once they become sufficiently superhorizon, obtained by the shift $\epsilon_2 \rightarrow \tilde{\epsilon}_2\simeq \epsilon_2+6$. This transition is similar to the conveyor belt concept put forward in our previous work [1] and the intuition deriving from it. We further discuss implications for the validity of the stochastic equations arising from the Hamilton-Jacobi formulation. We conclude that if appropriately used, the Hamilton-Jacobi attractors can describe the dynamics of long wavelength inflationary inhomogeneities beyond slow roll. | 我々は、スローロールから超スローロール（USR）相へと遷移する解析的インフレーション模型におけるゲージ不変なスカラー場摂動の挙動を調べる。 ムカノフ-ササキ方程式の数値解は、ハミルトン-ヤコビ（HJ）理論によって、適切なハミルトン-ヤコビ解の枝が用いられる限り、よく記述されることを見出した。 スローロール相で地平線から脱出するモードは、最初のHJ枝で記述されるようにUSRへと発展するが、その最終振幅に対するハミルトン-ヤコビ予測に対する$\mathcal{O}(k^2/H^2)$補正は、無視された勾配項の影響を示している。 USR位相中に退出するモードは、$\epsilon_2\rightarrow\tilde{\epsilon}_2\simeq\epsilon_2+6$ のシフトによって得られる十分に超地平線に達すると、別のHJ分岐（ド・ジッターに非常に近い）によって記述される。 この遷移は、我々の以前の研究 [1] で提唱したコンベアベルトの概念と、そこから導かれる直感に類似している。 さらに、ハミルトン・ヤコビ定式化から生じる確率方程式の妥当性への示唆についても議論する。 ハミルトン・ヤコビ・アトラクターを適切に使用すれば、スローロールを超える長波長インフレーション不均一性のダイナミクスを記述できると結論付ける。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we promote the global $SL(2,\mathbb{R})$ symmetry of the Schwarzian derivative to a local gauge symmetry. To achieve this, we develop a procedure that potentially can be generalized beyond the $SL(2,\mathbb{R})$ case: We first construct a composite field from the fundamental field and its derivative such that it transforms linearly under the group action. Then we write down its gauge-covariant extension and apply standard gauging techniques. Applying this to the fractional linear representation of $SL(2,\mathbb{R})$, we obtain the gauge-invariant analogue of the Schwarzian derivative as a bilinear invariant of covariant derivatives of the composite field. The framework enables a simple construction of N\"other charges associated with the original global symmetry. The gauge-invariant Schwarzian action introduces $SL(2,\mathbb{R})$ gauge potentials, allowing for locally invariant couplings to additional fields, such as fermions. While these potentials can be gauged away on topologically trivial domains, non-trivial topologies (e.g., $S^1$) lead to distinct topological sectors. We mention that in the context of two-dimensional gravity, these sectors could correspond to previously discussed quantized defects in the bulk theory. | 本研究では、シュワルツ微分の大域的 $SL(2,\mathbb{R})$ 対称性を局所ゲージ対称性へと昇格させる。 これを実現するために、$SL(2,\mathbb{R})$ の場合を超えて一般化できる可能性のある手順を開発する。 まず、基本場とその微分から、群作用の下で線型変換するような合成場を構築する。 次に、そのゲージ共変拡大を書き記し、標準的なゲージング手法を適用する。 これを $SL(2,\mathbb{R})$ の分数線型表現に適用することで、シュワルツ微分のゲージ不変な類似体を、合成場の共変微分の双線型不変量として得る。 この枠組みは、元の大域対称性に関連するN個の他の電荷の単純な構成を可能にする。 ゲージ不変なシュワルツ作用は$SL(2,\mathbb{R})$ゲージポテンシャルを導入し、フェルミオンなどの追加の場との局所不変な結合を可能にする。 これらのポテンシャルは位相的に自明な領域ではゲージ化できるが、非自明な位相（例えば$S^1$）は異なる位相セクターをもたらす。 2次元重力の文脈において、これらのセクターはバルク理論における前述の量子化欠陥に対応する可能性があることに言及する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Independently from the formation mechanism of primordial black holes in the early universe, their generation is accompanied by a ringdown phase during which they relax to a stationary configuration and gravitational waves under the form of quasinormal modes are emitted. Such gravitational waves generate an irreducible and unavoidable stochastic background which is testable by current and future experiments. In particular, the presence of a primordial black hole ringdown allows to significantly constrain the idea of extremely supermassive black holes to comprise the entire dark matter of the universe. | 初期宇宙における原始ブラックホールの形成メカニズムとは独立して、その生成にはリングダウン段階が伴い、この段階でブラックホールは定常状態へと緩和し、準基準モードの形で重力波が放出される。 このような重力波は、現在および将来の実験によって検証可能な、還元不可能かつ不可避な確率的背景放射を生成する。 特に、原始ブラックホールのリングダウンの存在は、極めて超大質量のブラックホールが宇宙の暗黒物質の全てを構成するという考え方に、大きな制約を与える。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the evolution of cosmic structures within the framework of modified gravity, specifically focusing on theories described by the function $f(R, L_m)$, where $R$ is the Ricci scalar and $L_m$ is the matter Lagrangian. This class of models introduces a non-minimal coupling between geometry and matter, leading to modifications in the dynamics of density perturbations. We derive the linear growth equation and compute the observable growth rate $f\sigma_8(z)$, which is directly accessible from redshift-space distortion (RSD) data. Using recent observational constraints from galaxy surveys such as eBOSS and DESI, we perform a comparative analysis between predictions from $f(R, L_m)$ gravity and the standard $\Lambda$CDM model. Our results indicate that while $\Lambda$CDM remains broadly consistent with current data, the $f(R, L_m)$ framework can accommodate subtle deviations in structure growth, offering a possible resolution to existing tensions in large-scale structure observations. We also outline the implications of our findings for future surveys, including Euclid and LSST. | 我々は、修正重力の枠組みの中で宇宙構造の進化を研究する。 特に、関数$f(R, L_m)$で記述される理論に焦点を当てる。 ここで、$R$はリッチスカラー、$L_m$は物質ラグランジアンである。 このクラスのモデルは、幾何学と物質の間に非最小結合を導入し、密度摂動のダイナミクスに修正をもたらす。 我々は線形成長方程式を導出し、赤方偏移空間歪み(RSD)データから直接得られる観測可能な成長率$f\sigma_8(z)$を計算する。 eBOSSやDESIなどの銀河サーベイによる最近の観測的制約を用いて、$f(R, L_m)$重力モデルと標準的な$\Lambda$CDMモデルの予測値を比較分析する。 我々の研究結果は、$\Lambda$CDMが現在のデータと概ね整合している一方で、$f(R, L_m)$枠組みは構造成長における微妙な偏差を許容し、大規模構造観測における既存の緊張を解消する可能性のある可能性を示している。 また、我々の研究結果がユークリッドやLSSTを含む将来の調査に及ぼす影響についても概説する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The thermodynamics of black holes (BHs) within the Einstein Maxwell Scalar (EMS) framework, incorporating Barrow entropy and its logarithmic corrections to analyze quantum gravity effects is investigated here. A static, spherically symmetric BH solution is obtained by coupling the scalar field nonminimally to the electromagnetic field through a scalar dependent function. The thermodynamic properties including temperature, specific heat, and Gibbs free energy are derived and explored in the context of Barrow-modified entropy. We identify phase transitions and critical behavior by analyzing PV criticality and uncover the influence of scalar and electric charges on stability. Furthermore, the Joule Thomson expansion is examined to understand the inversion behavior and thermodynamic responses under adiabatic expansion. Our findings suggest the presence of thermodynamic instabilities, remnants, and nontrivial critical phenomena, providing new insights into BH thermodynamics in modified gravity scenarios with quantum corrections. | 本稿では、量子重力効果を解析するためにバローエントロピーとその対数補正を組み込んだアインシュタイン・マクスウェル・スカラー（EMS）フレームワークにおけるブラックホール（BH）の熱力学を考察する。 スカラー場をスカラー依存関数を介して電磁場に非最小的に結合させることで、静的で球対称なBH解を得る。 温度、比熱、ギブス自由エネルギーなどの熱力学的特性を、バロー修正エントロピーの観点から導出し、検討する。 PV臨界性を解析することにより相転移と臨界挙動を特定し、スカラー電荷と電荷が安定性に及ぼす影響を明らかにする。 さらに、ジュール・トムソン展開を考察し、断熱膨張下における反転挙動と熱力学的応答を理解する。 私たちの研究結果は、熱力学的不安定性、残留物、そして非自明な臨界現象の存在を示唆しており、量子補正を加えた修正重力シナリオにおけるBH熱力学に関する新たな知見を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The merger of binary neutron stars (BNSs) is a remarkable astrophysical event where all four fundamental forces interplay dynamically across multiple stages, producing a rich spectrum of multi-messenger signals. These observations present a significant multiphysics modeling challenge but also offer a unique opportunity to probe the nature of gravity and the strong nuclear interaction under extreme conditions. The landmark detection of GW170817 provided essential constraints on the properties of non-rotating neutron stars (NSs), including their maximum mass (M_{max}) and radius distribution, thereby informing the equation of state (EOS) of cold, dense nuclear matter. While the inspiral phase of such events has been extensively studied, the post-merger signal holds even greater potential to reveal the behavior of matter at supranuclear densities, particularly in scenarios involving a transition to deconfined quark matter. Motivated by the recent gravitational wave event GW190814 (2.5-2.67 M_{\odot}), we revisit the modeling of high-mass compact stars to investigate their internal structure via a generalized polytropic EOS. This framework incorporates a modified energy density profile and is coupled with the TOV equations. We explore mass-radius (M-R) relationships within both GR and the minimal geometric deformation (MGD) approach. Specifically, we constrain the radii of four massive compact objects PSR J1614-2230 (1.97^{+0.04}_{-0.04}\,M_{\odot}), PSR J0952-0607 (2.35^{+0.17}_{-0.17}\,M_\odot), GW190814 (2.5-2.67\,M_\odot), and GW200210 (2.83^{+0.47}_{-0.42}\,M_\odot) and demonstrate that our theoretical M-R curves are consistent with observational data. These findings provide meaningful constraints on the EOS and underscore the potential of alternative gravity models to accommodate ultra-massive compact stars within a physically consistent framework. | 連星中性子星（BNS）の合体は、4つの基本的な力すべてが複数の段階にわたって動的に相互作用し、豊富なマルチメッセンジャー信号を生成する、注目すべき天体物理学的事象です。 これらの観測は、重要なマルチフィジックスモデリングの課題を提示する一方で、極限条件下での重力と強い核相互作用の性質を探るまたとない機会も提供します。 GW170817の画期的な検出は、非回転中性子星（NS）の最大質量（M_{max}）や半径分布など、その特性に関する重要な制約を与え、冷たく高密度な核物質の状態方程式（EOS）を解明する上で大きな役割を果たしました。 このような事象のインスパイラル段階は広く研究されてきましたが、合体後の信号は、特に非閉じ込めクォーク物質への遷移を伴うシナリオにおいて、超核密度における物質の挙動を明らかにする、さらに大きな可能性を秘めています。 最近の重力波イベントGW190814 (2.5-2.67 M_{\odot}) に着目し、高質量コンパクト星のモデリングを再検討し、一般化ポリトロープEOSを用いてその内部構造を調査する。 この枠組みは、修正されたエネルギー密度プロファイルを組み込み、TOV方程式と結合している。 一般相対性理論と最小幾何変形(MGD)アプローチの両方において、質量半径(M-R)の関係を探求する。 具体的には、4つの大質量コンパクト天体PSR J1614-2230 (1.97^{+0.04}_{-0.04}\,M_{\odot})、PSR J0952-0607 (2.35^{+0.17}_{-0.17}\,M_\odot)、GW190814 (2.5-2.67\,M_\odot)、GW200210 (2.83^{+0.47}_{-0.42}\,M_\odot)の半径を制限し、理論的なM-R曲線が観測データと整合することを示す。 これらの発見は、EOSに有意義な制限を与えるとともに、物理的に整合した枠組みの中で超大質量コンパクト星を組み込むための代替重力モデルの可能性を強調するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The equation of state (EoS) for neutron stars is a crucial topic in astrophysics, nuclear physics, and quantum chromodynamics (QCD), influencing their structure, stability, and observable properties. This review classifies EoS models into hadronic matter, hybrid, and quark matter models, analyzing their assumptions, predictions, and constraints. While hadronic models characterize nucleonic matter, potentially including contributions from hyperons or mesons, hybrid models introduce phase transitions to quark matter, and quark models hypothesize the presence of deconfined quark matter cores or entirely quark-composed stars. By synthesizing results from recent theoretical and observational studies, this review aims to offer a comprehensive understanding of the methodologies used in constructing neutron star EoS, their implications, and future directions. | 中性子星の状態方程式（EoS）は、天体物理学、原子核物理学、量子色力学（QCD）において極めて重要なテーマであり、その構造、安定性、そして観測可能な特性に影響を与えます。 本レビューでは、EoSモデルをハドロン物質モデル、ハイブリッドモデル、クォーク物質モデルに分類し、それぞれの仮定、予測、制約を解析します。 ハドロンモデルは、ハイペロンや中間子からの寄与も含め、核物質を特徴づけますが、ハイブリッドモデルはクォーク物質に相転移を導入し、クォークモデルは、閉じ込められていないクォーク物質コア、あるいは完全にクォークのみで構成された星の存在を仮定します。 本レビューは、最近の理論的研究と観測的研究の結果を統合することにより、中性子星のEoSの構築に用いられる方法論、それらの意味合い、そして将来の方向性について包括的な理解を提供することを目指しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The introduction of General Relativity (GR) in 1915 revolutionized our understanding of gravity, but over time, its limitations in explaining phenomena like dark energy, dark matter, and quantum gravity have motivated alternative theories. Early modifications, such as Weyl's 1919 proposal, focused on adding higher-order terms to the Einstein-Hilbert action. GR's non-renormalizability further strengthened the case for extending it. A central theme of modern gravity research is modifying the geometric structure, often by changing the gravitational Lagrangian. This leads to theories such as teleparallel and symmetric teleparallel gravity, utilizing torsion or non-Levi-Civita connections, with differential geometry providing the essential framework. This thesis explores several modified gravity models. Chapter 1 introduces necessary mathematical tools. Chapter 2 develops a novel parametrization of the deceleration parameter, constrained using MCMC and observational data, and applies it to f(Q) gravity. Chapter 3 embeds the LambdaCDM model into f(Q, L\_m) gravity with non-minimal coupling, producing analytic solutions and matching observations through cosmographic analysis. Chapter 4 considers Bianchi-I spacetime in f(R, L\_m) gravity with observational constraints to measure anisotropy. Chapter 5 presents wormhole solutions in f(Q, T) gravity with conformal symmetries. Chapter 6 explores wormholes in f(R, L\_m) with non-commutative geometry, analyzing shape functions, energy conditions, and stability. Chapter 7 studies Big Bang Nucleosynthesis in f(T) gravity, constraining hybrid models using early- and late-time data, and validating intermediate epochs via cosmography. | 1915年の一般相対性理論（GR）の導入は、重力に対する我々の理解に革命をもたらしましたが、時が経つにつれ、暗黒エネルギー、暗黒物質、量子重力といった現象を説明する上でのGRの限界が、代替理論を生み出す動機となってきました。 ワイルの1919年の提案のような初期の修正は、アインシュタイン-ヒルベルト作用に高次の項を追加することに焦点を当てていました。 GRの非繰り込み可能性は、GRの拡張をさらに強固なものにしました。 現代の重力研究の中心テーマは、しばしば重力ラグランジアンを変更することによって幾何学的構造を修正することです。 これは、捩れや非レヴィ-チヴィタ接続を利用したテレパラレル重力や対称テレパラレル重力といった理論につながり、微分幾何学が基本的な枠組みを提供します。 本論文では、いくつかの修正された重力モデルを探求します。 第1章では、必要な数学的ツールを紹介します。 第2章では、MCMCと観測データを用いて制約された減速パラメータの新しいパラメータ化を開発し、それをf(Q)重力に適用する。 第3章では、非最小結合を用いてLambdaCDMモデルをf(Q, L\_m)重力に埋め込み、解析解を生成し、宇宙論的解析を通して観測と整合させる。 第4章では、観測的制約を用いて異方性を測定するf(R, L\_m)重力におけるビアンキI時空を考察する。 第5章では、共形対称性を持つf(Q, T)重力におけるワームホール解を提示する。 第6章では、非可換幾何学を用いてf(R, L\_m)におけるワームホールを考察し、形状関数、エネルギー条件、および安定性を解析する。 第7章では、f(T)重力におけるビッグバン元素合成を研究し、初期および後期のデータを用いてハイブリッドモデルを制約し、宇宙論を通して中間期を検証する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We provide an exact analytical solution to the nonlinear relativistic Boltzmann equation for a homogeneous, anisotropically scattering massless gas. Utilizing a BKW-like trial solution, we cast the Boltzmann equation into a set of nonlinear coupled equations for scalar moments, based on which the analytical solution is derived. One remarkable feature of our analytical solution lies in the nontrivial scattering angle dependence. We also show that this analytical solution admits a stable fixed point corresponding to the equilibrium solution as long as the parameters are physically feasible. Furthermore, a clear correspondence between our solution and the BKW solution pertaining to nonrelativistic Maxwell molecules is established, thereby clarifying the non-existence of a BKW-type solution in the relativistic domain for massive particles. | 均質で異方的に散乱する質量ゼロの気体に対する非線形相対論的ボルツマン方程式の正確な解析解を与える。 BKW型の試行解を用いて、ボルツマン方程式をスカラーモーメントに関する非線形連立方程式に落とし込み、それに基づいて解析解を導出する。 この解析解の注目すべき特徴の一つは、散乱角依存性が自明ではないことである。 また、この解析解は、パラメータが物理的に実現可能である限り、平衡解に対応する安定な固定点を許容することを示す。 さらに、この解と非相対論的マクスウェル分子に関するBKW解との間に明確な対応関係が確立され、質量を持つ粒子の相対論的領域においてBKW型解が存在しないことが明らかになった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Forces parallel to particle trajectories occur in physically meaningful situations, including relativistic cosmology and Einstein frame scalar-tensor gravity. These situations have Newtonian analogues that we discuss to provide intuition about the underlying physics. | 粒子の軌道に平行な力は、相対論的宇宙論やアインシュタインのスカラー・テンソル重力理論など、物理的に意味のある状況で発生します。 これらの状況にはニュートン力学の類似例があり、それについて議論することで、基礎にある物理学についての直感を与えます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We conducted a theoretical analysis of the violation of the equivalence principle within a broad class of scalar-Einstein-Gauss-Bonnet theories that exhibit spontaneous scalarization. Beginning with the Jordan frame, we performed a conformal mapping to identify the equivalent model in the Einstein frame. This approach revealed that the Gauss-Bonnet coupling introduces a mixed term that links the Einstein tensor to the kinetic terms, along with an additional kinetic term associated with the box operator, echoing characteristics of Horndeski-like theories. Our findings confirm a violation of the weak equivalence principle, as the geodesic equation incorporates an extra term that, in the non-relativistic limit, leads to a modified Newtonian equation. This result was further corroborated using Eardley's methodology. We also examined the violation of the strong equivalence principle through the Nordtvedt effect within the framework of an extended parametrized post-Newtonian (PPN) formalism. We provide a concrete example of scalarized theories featuring extended PPN parameters that deviate from general relativity, comparing these results against observational constraints from the Cassini mission, the MESSENGER mission, and the Lunar Laser Ranging experiment. While the Cassini bounds remain the most stringent, the constraints on the Nordtvedt parameter offer significantly better restrictions on the parameter space than those derived from the precession rate of Mercury's perihelion. | 我々は、自発的スカラー化を示す広範なスカラー-アインシュタイン-ガウス-ボネ理論における同値性原理の破れについて理論的解析を行った。 ジョルダン座標系から始めて、等角写像を用いてアインシュタイン座標系における同値モデルを同定した。 このアプローチにより、ガウス-ボネ結合は、アインシュタインテンソルと運動論的項を結び付ける混合項と、ボックス演算子に関連する追加の運動論的項を導入し、ホーンデスキー型理論の特徴を反映していることが明らかになった。 我々の知見は、測地線方程式が非相対論的極限において修正ニュートン方程式につながる余分な項を組み込んでいることから、弱同値性原理の破れを裏付けている。 この結果は、アードリーの方法論を用いてさらに裏付けられた。 我々はまた、拡張パラメータ化ポストニュートン（PPN）形式の枠組みの中で、ノルトヴェット効果による強同値原理の破れを検証した。 一般相対論から逸脱する拡張PPNパラメータを特徴とするスカラー化理論の具体的な例を示し、これらの結果をカッシーニ計画、メッセンジャー計画、および月レーザー測距実験による観測的制約と比較する。 カッシーニ計画による制約は依然として最も厳しいが、ノルトヴェットパラメータに対する制約は、水星近日点の歳差運動速度から導かれる制約よりも、パラメータ空間に対してはるかに優れた制約を与える。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we investigate the photon orbits around a Kerr-like black hole in Einstein-Bumblebee gravity, where Lorentz symmetry is spontaneously broken. By solving the Hamilton-Jacobi equation, we derive a sixth-order polynomial that governs the photon motion, explicitly dependent on the rotation parameter $u$, the Lorentz violation parameter $\ell$, and the effective inclination angle $v$. We analyze photon orbit configurations in polar, equatorial, and general inclined planes, identifying significant deviations from the Kerr solution. In the polar and equatorial planes, we identify distinct photon orbit configurations and analyze their dependence on model parameters. For general inclined orbits, we find a critical inclination angle $v$ that determines the number and location of photon orbits in both extremal and non-extremal cases. All photon orbits are radially unstable, and the critical impact parameter decreases with increasing Lorentz violation, potentially providing observable signatures to differentiate Einstein-Bumblebee gravity from general relativity. | 本論文では、ローレンツ対称性が自発的に破れているアインシュタイン-バンブルビー重力場におけるカー型ブラックホールの周りの光子軌道を解析する。 ハミルトン-ヤコビ方程式を解くことで、光子の運動を支配する6次多項式を導出する。 この多項式は、回転パラメータ$u$、ローレンツ対称性の破れパラメータ$\ell$、および実効傾斜角$v$に明示的に依存する。 極面、赤道面、および一般傾斜面における光子軌道構成を解析し、カー解からの重要な偏差を特定する。 極面および赤道面においては、異なる光子軌道構成を特定し、それらのモデルパラメータへの依存性を解析する。 一般傾斜軌道については、極限状態および非極限状態の両方において光子軌道の数と位置を決定する臨界傾斜角$v$を見出す。 すべての光子軌道は径方向に不安定であり、臨界衝突パラメータはローレンツ対称性の破れが増加するにつれて減少するため、アインシュタイン・バンブルビー重力理論と一般相対性理論を区別するための観測可能な特徴となる可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this study, we investigate the late-time accelerated expansion of the universe within the framework of non-minimally coupled $f(Q,L_m)$ gravity, where $Q$ is the non-metricity scalar and $L_m$ is the matter Lagrangian. We derive modified Friedmann equations in a flat FLRW background and employ the \textit{Gong-Zhang} parameterization for the DE equation of state (EoS), allowing an analytical form of the Hubble parameter $H(z)$. The model parameters are constrained using recent Cosmic Chronometers (CC) and Pantheon+SH0ES Type Ia supernova datasets through MCMC-based chi-squared minimization. We analyze various cosmological quantities including the deceleration parameter, EoS, jerk, snap, lerk, and diagnostic tools such as $Om(z)$ and the statefinder pair $(r,s)$. Our findings indicate a viable transition from deceleration to acceleration and reveal a quintessence-to-phantom-like evolution of dark energy. Furthermore, energy conditions are examined, showing a violation of the strong energy condition, consistent with current cosmic acceleration. The results establish that the $f(Q,L_m) $ framework with non-minimal coupling and parameterized EoS provides a compelling alternative to $\Lambda$CDM in describing cosmic acceleration. | 本研究では、非最小結合重力$f(Q,L_m)$の枠組みにおいて、宇宙の晩期加速膨張を解析的に調べる。 ここで、$Q$は非計量性スカラー、$L_m$は物質ラグランジアンである。 平坦なFLRW背景において修正フリードマン方程式を導出し、DE状態方程式(EoS)に\textit{Gong-Zhang}パラメータ化を適用することで、ハッブルパラメータ$H(z)$の解析的表現を可能にする。 モデルパラメータは、最近のCosmic Chronometers (CC)およびPantheon+SH0ES Ia型超新星データセットを用いて、MCMCベースのカイ二乗最小化によって制約される。 減速パラメータ、EoS、ジャーク、スナップ、ラーク、そして$Om(z)$や状態探索ペア$(r,s)$などの診断ツールを含む様々な宇宙論的量を解析する。 我々の発見は、減速から加速への遷移が実際に起こり得ることを示唆し、ダークエネルギーの本質から幻影へと発展する様子を明らかにしている。 さらに、エネルギー条件を検証した結果、強いエネルギー条件が破れており、これは現在の宇宙の加速膨張と整合している。 この結果は、非最小結合とパラメータ化されたEoSを備えた$f(Q,L_m)$枠組みが、宇宙の加速膨張を記述する上で$\Lambda$CDMに代わる説得力のある選択肢となることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This study discusses the development of some particular static wormhole models in the background of an extended $f(Q)$ gravity theory. Wormhole solutions are derived by considering the radial pressure to admit an equation of state corresponding to Chaplygin gas. The Chaplygin gas equation of state is taken into consideration in two different forms: $p_{r}=-\frac{Bb(r)^{u}}{\rho^{a}}$, $p_{r}=-\frac{B}{\rho^{a}}$. Wormhole models are also generated assuming that a variable barotropic fluid may explain the radial pressure given by $p_{r} =-\omega\rho b(r)^u$. For every model, the shape function $b(r)$ is the function that can be derived from the wormhole metric in any scenario. The stability analysis of the wormhole solutions and the shape function viability for each situation are then investigated.Since each wormhole model is shown to violate the null energy condition (NEC), it can be understood that these wormholes are traversable. More generally, we investigate whether the model is stable under the hydrostatic equilibrium state condition using the TOV equation.The physical characteristics of these models are shown under the same energy circumstances. The typical characteristic is the radial pressure $p_{r}$ near the wormhole throat, which violates the NEC $(\rho+P_{r} \geq0)$. In some models, it is possible to meet the NEC at the neck and yet violate the DEC $(\rho - P_{r}\geq0)$. In summary, precise wormhole models may be generated, provided that $(\rho\geq0)$, and there may be a potential breach of the NEC at the wormhole's throat. | 本研究では、拡張された$f(Q)$重力理論を背景として、いくつかの特定の静的ワームホールモデルの開発について議論する。 ワームホール解は、チャプリギン気体に対応する状態方程式を許容するために、径方向圧力を考慮することによって導出される。 チャプリギン気体の状態方程式は、2つの異なる形式で考慮される：$p_{r}=-\frac{Bb(r)^{u}}{\rho^{a}}$、$p_{r}=-\frac{B}{\rho^{a}}$。 ワームホールモデルは、$p_{r} =-\omega\rho b(r)^u$で与えられる径方向圧力を、可変の順圧流体が説明できると仮定して生成される。 すべてのモデルにおいて、形状関数$b(r)$は、あらゆるシナリオにおいてワームホール計量から導出できる関数である。 次に、ワームホール解の安定性解析と、各状況における形状関数の実現可能性について調査する。 各ワームホールモデルはヌルエネルギー条件（NEC）に違反していることが示されているため、これらのワームホールは通過可能であると理解できる。 より一般的には、TOV方程式を用いて、静水力平衡状態条件下でモデルが安定かどうかを調査する。 これらのモデルの物理的特性は、同一のエネルギー状況下で示されている。 典型的な特性は、ワームホールスロート付近の半径方向圧力$p_{r}$であり、これはNEC $(\rho+P_{r} \geq0)$に違反する。 モデルによっては、ワームホールネックでNECを満たしながらも、DEC $(\rho - P_{r}\geq0)$に違反する可能性がある。 まとめると、$(\rho\geq0)$であれば、精密なワームホールモデルを生成でき、ワームホールスロートでNECが破られる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We have investigated the bright ring-like features and polarization structures in the Kerr-Sen black hole's images based on general relativistic radiative transfer (GRRT) simulations, which are illuminated by the 230 GHz thermal synchrotron emission from the radiatively inefficient accretion flows (RIAF). Using the REx method, we extracted the bright ring from the black hole images and found that both the bright ring and black hole shadow shrink as the dilation parameter increases. Combing with the Event Horizon Telescope (EHT) observational data of SgrA*, we present the allowed ranges of black hole parameters for different observed inclinations and disk thicknesses. Our results show that effects of the disk thickness on the allowed parameter space are more strong than those of the observed inclination. We also probe the rotational symmetry of EVPA in the polarization structure of the black hole images by analyzing the coefficient $\beta_2$. The dilaton parameter results in that the real part $Re\beta_2$ increases and the imaginary part $Im\beta_2$ decreases, but the magnitude $|\beta_2|$ generally exhibits a declining trend. Finally, we find that effects of the disk thickness on $\beta_2$ are much weaker than those from the dilaton parameter. | 我々は、一般相対論的放射伝達（GRRT）シミュレーションに基づき、放射非効率降着流（RIAF）からの230GHz熱シンクロトロン放射によって照射されたカー・セン・ブラックホール像における明るいリング状の特徴と偏光構造を調査した。 REx法を用いてブラックホール像から明るいリングを抽出し、膨張パラメータが増加するにつれて、明るいリングとブラックホールシャドウの両方が縮小することを発見した。 SgrA*のイベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）観測データと組み合わせて、観測された傾斜角とディスク厚さの異なるブラックホールパラメータの許容範囲を示す。 結果は、ディスク厚さが許容パラメータ空間に与える影響は、観測された傾斜角の影響よりも強いことを示している。 また、係数$\beta_2$を解析することにより、ブラックホール像の偏光構造におけるEVPAの回転対称性についても調べた。 ディラトンパラメータの結果、実部$Re\beta_2$は増加し、虚部$Im\beta_2$は減少しますが、大きさ$|\beta_2|$は一般的に減少傾向を示します。 最後に、円盤の厚さが$\beta_2$に与える影響は、ディラトンパラメータによる影響よりもはるかに弱いことがわかります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a non-Hermitian model with gain/loss and non-reciprocal next-nearest-neighbor hopping that emulates black-hole physics. The model describes a one-dimensional lattice with a smooth connection between regions with distinct hopping parameters. By mapping the system to an effective Schwarzschild metric in the Painlev\'e-Gullstrand coordinates, we find that the interface is analogue to a black-hole event horizon. We obtain emission rates for particles and antiparticles, the Hawking temperature, the Bekenstein-Hawking entropy, and the mass of the analogue black hole as a function of the interface sharpness and the system parameters. An experimental realization of the theoretical model is proposed, thus opening the way to the detection of elusive black-hole features. | 我々は、ブラックホール物理を模倣する、ゲイン/ロスと非相反的な次近傍ホッピングを備えた非エルミートモデルを提示する。 このモデルは、異なるホッピングパラメータを持つ領域間の滑らかな接続を持つ1次元格子を記述する。 この系をパンルヴ-グルストランド座標系の有効シュワルツシルト計量にマッピングすることにより、界面がブラックホールの事象の地平線に類似していることがわかった。 粒子と反粒子の放出率、ホーキング温度、ベッケンシュタイン-ホーキングエントロピー、および類似ブラックホールの質量を、界面の鋭さと系パラメータの関数として得る。 この理論モデルの実験的実現を提案し、捉えにくいブラックホールの特徴の検出への道を開く。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate a generalized power-law dark energy equation of state of the form $p = w\rho - \beta\rho^m$ in a flat FLRW universe, analyzing its dynamical stability and thermodynamic consistency. The model exhibits a rich phase space structure, with an effective cosmological constant $\rho^* = [(1+w)/\beta]^{1/(m-1)}$ emerging as a stable attractor for $(w < -1,~ m > 1)$. Notably, the universe evolves from an early de Sitter phase ($w \to -1$) to a late-time de Sitter-like one with phantom crossing ($w(z) < -1$), aligning with DESI observations. Dynamical analysis reveals that the $m > 1$ regime avoids ghost instabilities while accommodating phantom behavior, with $m = 2$ providing particular theoretical advantages. Thermodynamically, the Generalized Second Law holds when the null energy condition $\rho + p \geq 0$ is satisfied, which naturally occurs for $\rho \geq \rho^*$. The model's compatibility with both observational data and fundamental thermodynamic principles suggests it as a viable framework for describing late-time cosmic acceleration, resolving tensions associated with phantom crossing while maintaining entropy dominance of the cosmological horizon. | 平坦なFLRW宇宙における一般化べき乗則ダークエネルギー状態方程式$p = w\rho - \beta\rho^m$を解析し、その動的安定性と熱力学的整合性を解析する。 このモデルは豊かな位相空間構造を示し、有効宇宙定数$\rho^* = [(1+w)/\beta]^{1/(m-1)}$が$(w < -1,~ m > 1)$の安定なアトラクターとして現れる。 特に、宇宙は初期のド・ジッター相（$w \to -1$）から、ファントム交差を伴う後期のド・ジッター型相（$w(z) < -1$）へと進化し、DESIの観測結果と一致する。 動的解析により、$m > 1$領域はゴースト不安定性を回避しながらファントム挙動を許容し、特に$m = 2$が理論上の利点をもたらすことが明らかになった。 熱力学的には、一般化第二法則は、ヌルエネルギー条件 $\rho + p \geq 0$ が満たされるときに成立し、これは $\rho \geq \rho^*$ のときに自然に生じます。 このモデルは観測データと基本的な熱力学原理の両方と整合性があり、宇宙の地平線におけるエントロピー優位性を維持しながら、ファントムクロッシングに関連する緊張を解決し、後期宇宙加速を記述するための実行可能な枠組みであることを示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a conformal geometric model for grain boundaries in graphene based on a periodic line of alternating disclinations. Within the framework of (2+1)-dimensional gravity, we solve a reduced form of the Einstein equations to determine the conformal factor, from which the induced metric, scalar curvature, and holonomy are obtained analytically. Each pentagon-heptagon pair is modeled as a disclination dipole, forming a continuous distribution that captures the geometric signature of experimentally observed 5-7 grain boundaries. We show that the curvature is localized near the defect line and that the geometry becomes asymptotically flat, with trivial holonomy at large distances. This construction provides a tractable and physically consistent realization of the Katanaev-Volovich framework, connecting topological defect theory with atomistic features of graphene. | 我々は、周期的に交互に変化する回位線に基づくグラフェン粒界の共形幾何モデルを開発する。 (2+1)次元重力理論の枠組みの中で、アインシュタイン方程式の簡約形を解き、共形因子を決定する。 この共形因子から、誘起される計量曲率、スカラー曲率、およびホロノミーが解析的に得られる。 五角形と七角形の各ペアは、回位双極子としてモデル化され、実験的に観測される5～7個の粒界の幾何学的特徴を捉える連続分布を形成する。 曲率は欠陥線近傍に局在し、形状は漸近的に平坦となり、遠距離ではホロノミーが自明となることを示す。 この構成は、Katanaev-Volovich枠組みの扱いやすく物理的に整合した実現を提供し、位相欠陥理論とグラフェンの原子論的特徴を結び付ける。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the early 1970s, Jacob Bekenstein proposed that black holes possess an entropy proportional to the area of their event horizon, introducing the Generalized Second Law of thermodynamics. Stephen Hawking initially objected to this idea, but his subsequent analysis of quantum field theory in curved spacetime led to the prediction of Hawking radiation and the concept of black hole temperature. This study offers a concise overview of the development of black hole thermodynamics between 1972 and 1975, highlighting the theoretical evolution of both Bekenstein's and Hawking's contributions. The work also reflects on the lasting impact of these developments on modern theoretical physics and quantum gravity. | 1970年代初頭、ヤコブ・ベッケンシュタインは、ブラックホールのエントロピーはその事象の地平線の面積に比例すると提唱し、一般化された熱力学第二法則を導入しました。 スティーブン・ホーキングは当初この考えに反対しましたが、その後、曲がった時空における量子場の理論の解析により、ホーキング放射の予測とブラックホール温度の概念が生まれました。 本研究は、1972年から1975年にかけてのブラックホール熱力学の発展を簡潔に概観し、ベッケンシュタインとホーキングの貢献における理論的発展に焦点を当てています。 また、これらの発展が現代の理論物理学と量子重力に及ぼした永続的な影響についても考察しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the impact of dark matter condensates on the emission and thermodynamic properties of accretion disks, in a spherically-symmetric and static background. We focus on a class of models where dark matter originates from a genuine mass mixing among neutrino fields and compute the corrections to the dark matter's potential within galactic halo. We find a corresponding Yukawa correction induced by the dark matter energy-momentum tensor over the Newtonian potential. In so doing, employing Schwarzschild coordinates, and adopting the Novikov-Thorne formalism, we compute the geodesic structure and the corresponding disk-integrated luminosity profiles. Assuming a constant mass accretion rate, constituted solely by baryonic matter, we find non-negligible deviations in both the disk structure and radiative output, as compared to the standard Schwarzschild case. Afterwards, we discuss physical consequences of our Yukawa correction, comparing it with recent literature, predicting similar potentials, albeit derived from extended theories of gravity. Accordingly, we thus speculate to use our results to distinguish among candidates of dark matter. Indeed, our findings suggest that incoming high-precision observations of accretion disk spectra may provide a tool to probe dark matter's nature under the form of particles, extended theories of gravity or condensates. | 球対称かつ静的な背景において、暗黒物質凝縮体が降着円盤の放射および熱力学的特性に与える影響を調べる。 暗黒物質がニュートリノ場間の真の質量混合から発生するとするモデル群に焦点を当て、銀河ハロー内の暗黒物質ポテンシャルに対する補正を計算する。 ニュートンポテンシャルに対する暗黒物質エネルギー運動量テンソルによって誘起される対応する湯川補正を見出す。 その際、シュワルツシルト座標を用い、ノビコフ・ソーン形式を採用することで、測地線構造とそれに対応する円盤積分光度プロファイルを計算する。 質量降着率が一定で、バリオン物質のみで構成されると仮定すると、標準的なシュワルツシルトの場合と比較して、円盤構造と放射出力の両方に無視できない偏差が生じることが分かった。 その後、我々の湯川補正の物理的帰結について議論し、最近の文献と比較する。 拡張重力理論から導かれるとはいえ、同様のポテンシャルを予測している。 したがって、我々は、我々の結果を用いて暗黒物質の候補を区別できると考えている。 実際、我々の研究結果は、降着円盤スペクトルの高精度観測が、粒子、拡張重力理論、あるいは凝縮体の形態における暗黒物質の性質を探るためのツールとなる可能性を示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent analyses have shown that a dynamic dark energy modeled by the CPL parameterization of the dark energy equation of state (EoS) can ease constraints on the total neutrino mass compared to the standard $\Lambda$CDM model. This helps reconcile cosmological and particle physics measurements of $\sum m_\nu$. In this study, we investigate the robustness of this effect by assessing the extent to which the CPL assumption influences the results. We examine how alternative EoS parameterizations - such as Barboza-Alcaniz (BA), Jassal-Bagla-Padmanabhan (JBP), and a physically motivated thawing parameterization that reproduces the behavior of various scalar field models - affect estimates of $\sum m_\nu$. Although both the BA and JBP parameterizations relax the constraints similarly to the CPL model, the JBP parameterization still excludes the inverted neutrino mass hierarchy at $\sim 2.1\;\sigma$ with $\sum m_\nu < 0.096$\;eV. The thawing parameterization excludes the inverted hierarchy at $\sim 3.3\sigma$ and yields tighter constraints, comparable to those of the $\Lambda$CDM model, with $\sum m_\nu < 0.071$\;eV. Finally, we show that the thawing model can be mapped into the BA and JBP $w_0$-$w_a$ parameter space, with the apparent preference for the phantom regime actually supporting quintessence (non-phantom) models. | 最近の解析により、ダークエネルギー状態方程式（EoS）のCPLパラメータ化によってモデル化された動的ダークエネルギーは、標準的な$\Lambda$CDMモデルと比較して、ニュートリノ全質量に対する制限を緩和できることが示されています。 これは、$\sum m_\nu$の宇宙論的測定値と素粒子物理学的測定値の整合性を高めるのに役立ちます。 本研究では、CPL仮定が結果にどの程度影響を与えるかを評価することで、この効果の堅牢性を調査します。 Barboza-Alcaniz（BA）、Jassal-Bagla-Padmanabhan（JBP）、そして様々なスカラー場モデルの挙動を再現する物理的に動機付けられた解凍パラメータ化などの代替的なEoSパラメータ化が、$\sum m_\nu$の推定値にどのような影響を与えるかを検討します。 BAパラメタライゼーションとJBPパラメタライゼーションはどちらもCPLモデルと同様に制約を緩和しますが、JBPパラメタライゼーションでは依然として、$\sim 2.1\;\sigma$における反転ニュートリノ質量階層構造（$\sum m_\nu < 0.096$\;eV）が除外されます。 解凍パラメタライゼーションでは、$\sim 3.3\sigma$における反転階層構造が除外され、$\sum m_\nu < 0.071$\;eVにおいて、$\Lambda$CDMモデルの制約に匹敵する、より厳しい制約が得られます。 最後に、解凍モデルがBAおよびJBPの$w_0$-$w_a$パラメタ空間にマッピングできることを示し、ファントム領域が明らかに優先されることは、実際にはクインテッセンス（非ファントム）モデルを支持することを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Thermodynamic systems admit multiple equivalent descriptions related by transformations that preserve their fundamental structure. This work focuses on exact isohomogeneous transformations (EITs), a class of mappings that keep fixed the set of independent variables of the thermodynamic potential, while preserving both the original homogeneity and the validity of a first law. Our investigation explores EITs within the extended Iyer--Wald formalism for theories containing free parameters (e.g., the cosmological constant). EITs provide a unifying framework for reconciling the diverse formulations of Kerr-anti de Sitter (KadS) thermodynamics found in the literature. While the Iyer--Wald formalism is a powerful tool for deriving first laws for black holes, it typically yields a non-integrable mass variation that prevents its identification as a proper thermodynamic potential. To address this issue, we investigate an extended Iyer--Wald formalism where mass and thermodynamic volume become gauge dependent. Within this framework, we identify the gauge choices and Killing vector normalizations that are compatible with EITs, ensuring consistent first laws. As a key application, we demonstrate how conventional KadS thermodynamics emerges as a special case of our generalized approach. | 熱力学系は、その基本構造を保存する変換によって関連付けられた複数の等価な記述を許容する。 本研究では、熱力学的ポテンシャルの独立変数の集合を固定したまま、元の同質性と第一法則の妥当性の両方を維持する写像の一種である、厳密な等同次変換（EIT）に焦点を当てる。 本研究では、自由パラメータ（例えば宇宙定数）を含む理論に対する拡張Iyer-Wald形式におけるEITを探求する。 EITは、文献に見られるKerr-反ド・ジッター（KadS）熱力学の多様な定式化を調和させるための統一的な枠組みを提供する。 Iyer-Wald形式はブラックホールの第一法則を導く強力なツールであるが、典型的には積分不可能な質量変化をもたらすため、適切な熱力学的ポテンシャルとして同定することができない。 この問題に対処するため、我々は、質量と熱力学的体積がゲージ依存となる拡張されたIyer-Wald形式を検証する。 この枠組みの中で、EITと両立し、一貫性のある第一法則を保証するゲージ選択とキリングベクトル正規化を特定する。 重要な応用として、従来のKadS熱力学が、我々の一般化されたアプローチの特別なケースとしてどのように現れるかを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate whether the latest combination of DESI DR2 baryon acoustic oscillation (BAO) measurements, cosmic microwave background (CMB) data (Planck 2018 + ACT), and Type Ia supernovae (SNe Ia) compilations (Pantheon+, Union3, and DES Y5) favor a dynamical dark energy component, and explore if such a scenario can simultaneously help resolve the Hubble tension. We contrast two frameworks: the widely used phenomenological $w_0 w_a$CDM model, and bimetric gravity, a fundamental modification of general relativity that naturally gives rise to phantom dark energy. The $w_0 w_a$CDM model is moderately preferred over $\Lambda$CDM, at the $2$-$4 \, \sigma$ level, when fitting DESI DR2 + CMB + SNe Ia, but it exacerbates the Hubble tension. By comparison, bimetric gravity provides a modest improvement in fit quality, at the $1 \, \sigma$ level, but, by inferring $H_0 = 69.0 \pm 0.4 \, \mathrm{km/s/Mpc}$, it partially eases the Hubble tension, from a $5 \,\sigma$ discrepancy to a $3.7 \, \sigma$ tension. Including locally calibrated SNe Ia brings the overall preference for the bimetric model over $\Lambda$CDM to the $2 \, \sigma$ level, comparable to that of the $w_0 w_a$CDM model when including the local SN Ia calibration. | 我々は、DESI DR2の重粒子音響振動（BAO）測定、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）データ（Planck 2018 + ACT）、およびIa型超新星（SNe Ia）コンピレーション（Pantheon+、Union3、DES Y5）の最新の組み合わせが、動的ダークエネルギー成分を支持するかどうかを調べ、そのようなシナリオがハッブル・テンションの解決に同時に役立つかどうかを検証する。 我々は、広く用いられている現象論的$w_0 w_a$CDMモデルと、一般相対論の根本的な修正であり、自然にファントム・ダークエネルギーを生み出す双計量的重力という2つの枠組みを対比する。 DESI DR2 + CMB + SNe Iaをフィッティングする場合、$w_0 w_a$CDMモデルは、$2$-$4 \, \sigma$レベルでは$\Lambda$CDMよりもやや優れているが、ハッブル・テンションを悪化させる。 比較すると、バイメトリック重力モデルは$1\,\sigma$レベルでフィッティングの質をわずかに改善しますが、$H_0 = 69.0 \pm 0.4 \,\mathrm{km/s/Mpc}$と推定することで、ハッブル・テンションを$5\,\sigma$の乖離から$3.7\,\sigma$へと部分的に緩和します。 局所的に較正されたSN Iaを含めると、$\Lambda$CDMに対するバイメトリックモデルの全体的な優位性は$2\,\sigma$レベルに達し、局所的なSN Ia較正を含めた場合の$w_0 w_a$CDMモデルの優位性と同等になります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Dymnikova black hole (BH) is a regular solution that interpolates between a de Sitter core near the origin and a Schwarzschild-like behavior at large distances. In this work, we investigate the properties of a Dymnikova BH immersed in a quintessential field, characterized by the state parameter $\omega$ and a normalization constant $c$. We explore the thermodynamic behavior, null geodesics, scalar quasinormal modes and shadow profiles for this model. Our analysis shows that the presence of quintessence alters the Hawking temperature and specific heat, leading to parameter-dependent phase transitions. The null geodesics and corresponding black hole shadows are also found to be sensitive to the model parameters, especially $\omega$ and $c$. This sensitivity influences light deflection and shadow size. Furthermore, we compute the scalar quasinormal modes and observe that quintessence tends to enhance the damping of the modes, indicating greater stability under perturbations. | ディムニコワ・ブラックホール（BH）は、原点近傍のド・ジッター核と遠距離におけるシュワルツシルト的挙動との間を補間する正則解である。 本研究では、状態パラメータ$\omega$と正規化定数$c$で特徴付けられるクインテセンス場中に浸漬されたディムニコワ・ブラックホールの特性を調査する。 このモデルの熱力学的挙動、ヌル測地線、スカラー準正規モード、およびシャドウプロファイルを解析する。 解析の結果、クインテセンスの存在はホーキング温度と比熱を変化させ、パラメータ依存の相転移を引き起こすことが示された。 ヌル測地線とそれに対応するブラックホールシャドウも、モデルパラメータ、特に$\omega$と$c$に敏感であることがわかった。 この敏感さは、光の偏向とシャドウのサイズに影響を与える。 さらに、スカラー準正規モードを計算し、クインテッセンスがモードの減衰を増強する傾向があり、摂動下での安定性が向上することを観察しました。 |
| 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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| We study the scalar and electromagnetic perturbations in the Hayward, Bardeen and Ayon-Beato-Garci\'a (ABG) Black Holes immersed in Perfect Fluid Dark Matter. Using the sixth order WKB approaches and AIM we determined dependence of the quasi-normal modes on the parameter of the Black Holes and the test fields. Finally, we study the absorption section of the different Black Holes immersed in Perfect Fluid Dark Matter. | 我々は、完全流体ダークマターに浸されたヘイワード、バーディーン、アヨン・ベアト・ガルシア（ABG）ブラックホールにおけるスカラーおよび電磁気的摂動を研究する。 6次のWKBアプローチとAIMを用いて、準正規モードのブラックホールパラメータとテストフィールドへの依存性を決定した。 最後に、完全流体ダークマターに浸された様々なブラックホールの吸収断面を研究する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A fundamental challenge in supersymmetric field theory is that supersymmetry transformations on field variables generally form an algebra only on-shell, i.e. upon imposing the field equations. We show that this issue is defused in a manifestly relational - and thus automatically invariant - formulation of supersymmetric field theory, achieved through the application of the Dressing Field Method of symmetry reduction, a systematic tool to exhibit the gauge-invariant content of general-relativistic gauge field theories. | 超対称場の理論における根本的な課題は、場の変数に対する超対称変換が、一般にオンシェル、すなわち場の方程式を課す際にのみ代数を形成することである。 我々はこの問題が、一般相対論的ゲージ場の理論のゲージ不変内容を示すための体系的なツールである対称性縮小のドレッシング場法を適用することにより達成される、明らかに関係的な、したがって自動的に不変な超対称場の理論の定式化によって解消されることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We re-construe unconventional supersymmetry, a notion introduced by Alvarez-Valenzuela-Zanelli (AVZ), as an attempt to use the framework of supersymmetric field theory to describe fermionic matter fields and bosonic gauge fields in a unified way, as parts of a single superconnection. It hinges upon the so-called matter ansatz. Unfortunately, the formal and conceptual status of the ansatz has remained unclear, preventing unconventional supersymmetry to be used in a principled way as a general approach beyond the model in which it was first considered. In this letter, we lift this restriction by showing that the ansatz is a special case of the Dressing Field Method, a new systematic tool to exhibit the gauge-invariant content of general-relativistic gauge field theories. | 我々は、アルバレス-ヴァレンズエラ-ザネリ (AVZ) によって導入された概念である非従来型超対称性を、超対称性場の理論の枠組みを用いて、フェルミオン物質場とボソンゲージ場を単一の超接続の一部として統一的に記述する試みとして再解釈する。 これは、いわゆる物質仮説にかかっている。 残念ながら、この仮説の形式的および概念的な地位は依然として不明確であり、非従来型超対称性を、それが最初に考えられたモデルを超えた一般的なアプローチとして原理的に用いることを妨げている。 本稿では、この仮説が、一般相対論的ゲージ場理論のゲージ不変内容を示すための新しい体系的なツールであるドレッシング場法の特別な場合であることを示すことにより、この制約を解除する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A common feature of regular black hole spacetimes is the presence of an inner Cauchy horizon. The analogy to the Reissner-Nordstr\"om solution then suggests that these geometries suffer from a mass-inflation effect, rendering the Cauchy horizon unstable. Recently, it was shown that this analogy fails for certain classes of regular black holes, including the Hayward solution, where the late-time behavior of the mass function no longer grows exponentially but follows a power law. In this work, we extend these results in a two-fold way. First, we determine the basin-of-attraction for the power-law attractor, showing that the tamed growth of the mass function is generic. Second, we extend the systematic analysis to the Bardeen geometry, the Dymnikova black hole, and a spacetime arising from a non-singular collapse model newly proposed in the context of asymptotically safe quantum gravity. Remarkably, in the latter solution, the Misner-Sharp mass at the Cauchy horizon remains of the same order of magnitude of the mass of the black hole, since its growth is just logarithmic. | 通常のブラックホール時空の共通の特徴は、内部コーシー地平線の存在です。 ライスナー・ノルドストローム解との類似性は、これらの幾何学が質量インフレーション効果の影響を受け、コーシー地平線を不安定にすることを示唆する。 最近、この類似性は、ヘイワード解を含む特定の種類の正則ブラックホールでは成り立たないことが示された。 ヘイワード解では、質量関数の遅い時間における挙動はもはや指数関数的に増加せず、べき乗則に従う。 本研究では、これらの結果を2つの方法で拡張する。 まず、べき乗則アトラクターの吸引域を決定し、質量関数の抑制された増加が一般的なことを示す。 次に、この系統的解析をバーディーン幾何学、ディムニコワブラックホール、そして漸近的に安全な量子重力の文脈で新たに提案された非特異崩壊モデルから生じる時空に拡張する。 注目すべきことに、後者の解では、コーシー地平線におけるミスナー・シャープ質量はブラックホールの質量と同じ桁数です。 なぜなら、その成長は対数的だからです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we investigate the thermodynamical properties of accelerated charged Anti-de Sitter black holes in the context of rainbow gravity. Concretely, we compute the corresponding quantities needed to study the thermal stability and the critical behaviors including the phase transitions. Linking the acceleration parameter $A$ and the horizon radius $r_h$ via a constant parameter $a$, we discuss the $P$-$v$ criticality behaviors by calculating the critical pressure $P_c$, the critical temperature $T_c$ and the critical specific volume $v_c$ in terms of $a$ and the rainbow gravity parameter $\varepsilon$. As results, we reveal that the ratio $ \dfrac{P_{c}v_{c}}{T_{c}}$ is an universal number with respect to the charge. In small limits of the external parameters, we recover the Van der Waals fluid behaviors. | 本研究では、加速された荷電反ド・ジッターブラックホールの熱力学的性質をレインボー重力の観点から調べる。 具体的には、熱安定性と相転移を含む臨界挙動を研究するために必要な関連量を計算する。 加速パラメータ$A$と地平線半径$r_h$を定数パラメータ$a$を介して結び付け、臨界圧力$P_c$、臨界温度$T_c$、臨界比容積$v_c$を$a$とレインボー重力パラメータ$\varepsilon$に基づいて計算することにより、$P$-$v$臨界挙動について議論する。 その結果、比$\dfrac{P_{c}v_{c}}{T_{c}}$が荷電に関して普遍的な数となることを明らかにする。 外部パラメータの小さな極限において、ファンデルワールス流体挙動を回復する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Real astrophysical lenses typically lack axisymmetry, necessitating the study of gravitational-wave (GW) lensing by elliptical mass distributions to accurately assess detectability and waveform interpretation. We investigate strong lensing using the singular isothermal ellipsoid (SIE) model, which produces two or four images depending on the source's position relative to lens caustics. Employing a quasi-geometrical optics framework, we determine that the geometrical-optics approximation holds reliably for lens masses above approximately $10^5 \, M_\odot$ at GW frequencies relevant for ground-based detectors $(\sim 10^2 \,\text{Hz})$, though wave-optics effects become significant for lower masses or sources near caustics. Our waveform mismatch analysis demonstrates that the use of three-image templates significantly improves our ability to distinguish source signals, reducing mismatches from $O(10^{-1})$ to $O(10^{-2})$, typically by factors between 1.5 and 5 compared to the standard two-image template model. At lens masses above $10^7 \, M_\odot$, diffraction effects become negligible for ground-based detectors, resulting in an additional mismatch reduction by a factor of approximately three. These findings highlight the critical need for multi-image templates in GW searches to enhance detection efficiency and accuracy. | 実際の天体レンズは軸対称性を欠くことが多いため、検出可能性と波形解釈を正確に評価するには、楕円形の質量分布による重力波（GW）レンズ効果の研究が必要となる。 我々は、特異等温楕円体（SIE）モデルを用いて強いレンズ効果を調べた。 このモデルは、レンズのコースティックに対する源の位置に応じて2つまたは4つの像を生成する。 準幾何光学的枠組みを用いることで、地上検出器に適した重力波周波数（\sim 10^2 \,\text{Hz}）において、約$10^5 \, M_\odot$以上のレンズ質量に対して幾何光学近似が確実に成立することを明らかにした。 ただし、より低質量またはコースティックに近い源では波動光学的効果が顕著になる。 我々の波形ミスマッチ解析により、3画像テンプレートの使用により、ソース信号の識別能力が大幅に向上し、ミスマッチが標準的な2画像テンプレートモデルと比較して、$O(10^{-1})$から$O(10^{-2})$に減少することが実証されました。 これは、典型的には1.5倍から5倍減少します。 レンズ質量が$10^7 \, M_\odot$を超えると、地上検出器では回折効果が無視できるようになり、ミスマッチがさらに約3倍減少します。 これらの知見は、重力波探索において、検出効率と精度を向上させるために、マルチ画像テンプレートが極めて重要であることを浮き彫りにしています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Ultralight bosonic fields around a rotating black hole can extract energy and angular momentum through the superradiant instability and form a dense cloud. We investigate the scenario involving two scalar fields, $\phi$ and $\chi$, with a coupling term $\frac{1}{2}\lambda\phi\chi^2$, which is motivated by the multiple-axion framework. The ultralight scalar $\phi$ forms a cloud that efficiently produces $\chi$ particles non-perturbatively via parametric resonance, with a large mass hierarchy, $\mu_\chi \gg \mu_\phi$. Rather than escaping the system as investigated by previous studies, these $\chi$ particles remain bound, orbiting the black hole. Moreover, the particle production occurs primarily at the peak of the cloud's profile, allowing $\chi$ particles in quasi-circular orbits to pass repeatedly through resonant regions, leading to sustained amplification. This selective process naturally forms a dense ring of $\chi$ particles, with a mass ratio to the cloud fixed by $(\mu_\phi/\mu_\chi)^2$. Our findings reveal a novel mechanism for generating bound-state particles via parametric resonance, which also impacts the evolution of the cloud. This process can be probed through its imprint on binary dynamics and its gravitational-wave signatures. | 回転するブラックホールの周囲の超軽量ボゾン場は、超放射不安定性を通してエネルギーと角運動量を抽出し、高密度の雲を形成する可能性がある。 我々は、多重アクシオンの枠組みに着想を得た結合項$\frac{1}{2}\lambda\phi\chi^2$を有する2つのスカラー場$\phi$と$\chi$を含むシナリオを調査する。 超軽量スカラー$\phi$は、大きな質量階層$\mu_\chi \gg \mu_\phi$を持つ、パラメトリック共鳴を介して非摂動的に効率的に$\chi$粒子を生成する雲を形成する。 これらの$\chi$粒子は、先行研究のように系から脱出するのではなく、ブラックホールを周回しながら束縛されたままである。 さらに、粒子生成は主に雲のプロファイルのピークで起こり、準円軌道を周回する$\chi$粒子が共鳴領域を繰り返し通過することで持続的な増幅が起こります。 この選択的なプロセスにより、雲に対する質量比が$(\mu_\phi/\mu_\chi)^2$で固定された、$\chi$粒子の密なリングが自然に形成されます。 私たちの研究結果は、パラメトリック共鳴を介して束縛状態粒子を生成する新たなメカニズムを明らかにしており、これは雲の進化にも影響を与えます。 このプロセスは、連星ダイナミクスへの影響と重力波の特徴を通して調べることができます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider the energetics and thermodynamics of spacetimes with no horizons, but endowed with a preferred timelike junction surface. They could arise as a limiting case of the gravastar and other constructions regularizing the interior of the horizon of a black hole, or from the conceptual cutting of a portion of a non-asymptotically flat space and gluing it with flat space. We find that such surfaces can be made to have zero energy, so that the energetics of such spaces is not encumbered by them. They do have a transverse pressure, fixed by the jump in surface gravity. A peculiar matter thermodynamics then follows, with well defined entropy, temperature and surface pressure, constrained by specific relations arising from the zero energy condition. This is confirmed by the Euclidean path integral, with the proviso that the Tolman-Ehrenfest temperature should be used. The entropy of the space is then the area of the timelike surface in units of a fundamental area, and the matter temperature is proportional to the transverse pressure and so the jump in surface gravity. However, when the gravitational action is added, the free energy of the surface is also zero. The fact that for some such spaces the temperature comes out negative raises interesting questions regarding the third law of thermodynamics. | 我々は、地平線を持たず、時間的接合面が与えられた時空のエネルギー論と熱力学を考察する。 これらは、ブラックホールの地平線内部を正規化するグラバスターやその他の構成の極限例として、あるいは非漸近平坦空間の一部を概念的に切り取り、平坦空間と接着することによって生じる可能性がある。 我々は、このような面をゼロエネルギーにすることで、そのような空間のエネルギー論がそれらの面によって妨げられないことを発見した。 これらの面は、表面重力の飛躍によって固定された横方向圧力を持つ。 すると、ゼロエネルギー条件から生じる特定の関係によって制約される、明確に定義されたエントロピー、温度、および表面圧力を持つ特異物質熱力学が導かれる。 これは、トールマン・エーレンフェスト温度を用いるという条件付きで、ユークリッド経路積分によって確認される。 空間のエントロピーは、時間的表面の面積を基本面積の単位で表したものとなり、物質の温度は横方向圧力、つまり表面重力の上昇に比例します。 しかし、重力作用が加わると、表面の自由エネルギーもゼロになります。 このような空間の一部では温度が負になるという事実は、熱力学の第三法則に関する興味深い疑問を提起します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the dynamics and relativistic precessions of massive particles on spherical orbits around Kerr-MOG black holes in scalar-tensor-vector gravity (STVG). By employing the Hamilton-Jacobi formalism, we derive conserved quantities and analyze how the MOG parameter $\alpha$ and orbital tilt angle $\zeta$ influence the innermost stable spherical orbits (ISSOs) and orbital stability. We compute the nodal and periastron precession frequencies, finding that nodal precession increases monotonically with both black hole spin and MOG parameter, while periastron precession exhibits a more complex behavior: MOG amplifies curvature-induced effects, which can be partially counteracted by spin. Furthermore, to complement the orbital analysis, we examine the Lense-Thirring spin precession of a gyroscope and demonstrate its sensitivity to the MOG parameter, spin, and orbital tilt angle. These results reveal distinctive signatures of modified gravity in orbital dynamics and provide a potential observational probe to test deviations from general relativity near rotating black holes. | 我々は、スカラー・テンソル・ベクトル重力（STVG）におけるカーMOGブラックホールの球状軌道上の質量粒子のダイナミクスと相対論的歳差運動を研究する。 ハミルトン・ヤコビ形式を用いて保存量を導出し、MOGパラメータ$\alpha$と軌道傾斜角$\zeta$が最内安定球状軌道（ISSO）と軌道安定性にどのように影響するかを解析する。 節点歳差運動と近点歳差運動の周波数を計算し、節点歳差運動はブラックホールのスピンとMOGパラメータの両方に対して単調に増加するのに対し、近点歳差運動はより複雑な挙動を示すことを明らかにした。 MOGは曲率誘起効果を増幅するが、これはスピンによって部分的に打ち消される可能性がある。 さらに、軌道解析を補完するために、ジャイロスコープのレンズ・サーリングスピン歳差運動を調べ、MOGパラメータ、スピン、軌道傾斜角に対する感度を実証しました。 これらの結果は、軌道力学における修正重力の特徴的な兆候を明らかにし、回転ブラックホール近傍における一般相対論からの逸脱を検証するための観測的プローブとなる可能性を秘めています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The radiated energy and angular momentum from a point mass on a hyperbolic-like orbit about a Schwarzschild black hole are computed for the first time in the framework of the first-order self-force theory. The analytical expressions for the fluxes are obtained through the standard method of Mano, Suzuki and Takasugi in the form of combined post-Minkowskian (PM) and post-Newtonian (PN) expansions. The reached PM accuracy for the energy and angular momentum losses is $O(G^5)$ and $O(G^4)$, respectively, and 7PN for both. The radiative losses (energy, angular momentum and linear momentum) are currently known in PN-expanded form up to the (fractional) 3PN order [D. Bini et al., Phys. Rev. D \textbf{107}, 024012 (2023)]. Exact PM results valid for arbitrary values of the velocity are limited to $O(G^4)$ for the energy and $O(G^3)$ for the angular momentum. An exact expression for the radiated energy at $O(G^5)$ has been recently obtained in [M. Driesse et al., Nature \textbf{641}, 603-607 (2025)] in the first-order self force limit, whereas the $O(G^4)$ radiated angular momentum has been partially determined in [C. Heissenberg, Phys. Rev. D \textbf{111}, 126012 (2025)]. The results of this work are in agreement with the state of the art of both energy and angular momentum losses, also completing the knowledge of the 4PM radiated angular momentum up to the reached PN accuracy. The expressions for radiative losses are then used to get the 5PM radiation-reacted scattering angle, which should also serve as a cross-check of ongoing calculations by other methods. | シュワルツシルトブラックホールの周りの双曲的軌道上の質点からの放射エネルギーと角運動量が、一次自己力理論の枠組みにおいて初めて計算された。 フラックスの解析的表現は、ポストミンコフスキー展開（PM）とポストニュートン展開（PN）を組み合わせた形式で、Mano、Suzuki、Takasugiの標準的な方法によって得られた。 エネルギー損失と角運動量損失のPM展開精度はそれぞれ$O(G^5)$と$O(G^4)$であり、どちらも7PNである。 放射損失（エネルギー、角運動量、線運動量）は、現在、PN展開形式で（分数）3PNオーダーまで知られている[D. Bini et al., Phys. Rev. D \textbf{107}, 024012 (2023)]。 任意の速度値に対して有効な正確なPMの結果は、エネルギーについては$O(G^4)$、角運動量については$O(G^3)$に制限されます。 $O(G^5)$における放射エネルギーの正確な式は、最近[M. Driesse et al., Nature \textbf{641}, 603-607 (2025)]において一次自己力極限で得られました。 一方、$O(G^4)$の放射角運動量は[C. Heissenberg, Phys. Rev. D \textbf{111}, 126012 (2025)]において部分的に決定されています。 本研究の結果は、エネルギー損失と角運動量損失の両方において最先端の知見と一致しており、PN精度までの4PM放射角運動量に関する知見も完成させました。 放射損失の式は、午後5時の放射反応散乱角を得るために使用され、これは他の方法による進行中の計算のクロスチェックとしても役立ちます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work we investigate the spontaneous symmetry breaking (SSB) induced by a classical background spacetime's curvature, via the 2 particle irreducible (2PI) non-perturbative effective action formalism. We use the standard Schwinger-DeWitt local expansion of the Feynman propagator, appropriate to probe the effect of spacetime curvature on the local or short scale physics. Recently it was shown using perturbative computations that such SSB is possible with a scalar with a quartic self interaction, positive rest mass squared and positive non-minimal coupling. Here we confirm in the two loop Hartree approximation that curvature can indeed induce SSB for such a theory. SSB for such a model is not possible in a flat spacetime. The 2PI technique does not only resum the self energy resulting in mass generation, but also resums, as we have discussed, curvature terms through such mass generation. We have explicitly discussed our results in the context of the de Sitter spacetime, although our calculations are valid for any non-singular curved spacetime. We show that, in contrast to the perturbative results, SSB is possible with a vanishing non-minimal coupling. These results are further extended to the case of an $O(N)$ symmetric scalar field theory. Restoration of the broken symmetry in the thermal case is also briefly discussed. | 本研究では、2粒子既約(2PI)非摂動有効作用形式論を用いて、古典的背景時空の曲率によって引き起こされる自発的対称性の破れ(SSB)を調べる。 時空の曲率が局所的または短スケール物理に及ぼす影響を調べるのに適した、標準的なファインマン伝播関数のシュウィンガー-デウィット局所展開を用いる。 最近、摂動計算を用いて、このようなSSBは、4次の自己相互作用、正の静止質量の2乗、および正の非極小結合を持つスカラーで起こり得ることが示された。 本研究では、2ループハートリー近似を用いて、曲率がそのような理論において実際にSSBを引き起こし得ることを確認する。 このようなモデルに対するSSBは平坦時空では不可能である。 2PI法は、質量生成をもたらす自己エネルギーを回復させるだけでなく、既に述べたように、そのような質量生成を通して曲率項も回復させる。 我々は結果をド・ジッター時空の文脈で明示的に議論したが、我々の計算は任意の非特異曲時空に対しても有効である。 摂動論的結果とは対照的に、SSBは非極小結合がゼロの場合に可能であることを示す。 これらの結果は、さらに$O(N)$対称スカラー場の理論の場合に拡張される。 熱的ケースにおける破れた対称性の回復についても簡単に議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We use the polar decomposition to describe the Dirac field in terms of an effective spinorial fluid. After reformulating all covariant equations in ``spinorial'' signature $(+ -- )$, we develop a $(1+1+2)$ covariant approach for the Dirac field that does not require the use of tetrad fields or Clifford matrices. By identifying the velocity and spin fields as the generators of time-like and space-like congruences, we examine the compatibility of a self-gravitating Dirac field with Locally Rotationally Symmetric space-times of types I, II, and III. We provide illustrative examples to demonstrate the effectiveness of our construction. | 我々は極分解を用いて、ディラック場を有効スピノリアル流体で記述する。 すべての共変方程式を「スピノリアル」シグネチャ $(+ -- )$ で再定式化した後、四元体場やクリフォード行列を必要としないディラック場の $(1+1+2)$ 共変アプローチを開発する。 速度場とスピン場を時間的および空間的合同性の生成元として同定することにより、自己重力ディラック場とタイプ I、II、III の局所回転対称時空との適合性を検証する。 我々の構築法の有効性を示すために、具体例を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the scattering of electromagnetic and gravitational waves off a Reissner-Nordstr\"om black hole in the low-temperature regime where the near-horizon throat experiences large quantum fluctuations. We find that the black hole is transparent to electromagnetic and gravitational radiation below a certain frequency threshold. This phenomenon arises because the angular momentum of the black hole is quantized, creating an energy gap between the spinless black hole state and the first excited spinning states. Radiation with angular momentum -- such as photons, gravitons, and partial waves of a massless scalar field, which we also study -- must supply enough energy to bridge this gap to be absorbed. Below this threshold, no absorption can occur, rendering the black hole transparent. For frequencies above the gap, the scarcity of black hole states continues to suppress the absorption cross-section relative to semiclassical predictions, making the black hole translucent rather than completely transparent. Notably, electromagnetic absorption is significantly stronger than gravitational absorption, beyond what differences in spin alone would suggest. | 低温領域において、ライスナー・ノルドストローム・ブラックホールからの電磁波および重力波の散乱を、近地平線のスロート部で大きな量子揺らぎが生じる領域で調べた。 その結果、ブラックホールは特定の周波数閾値以下では電磁波および重力波に対して透明であることがわかった。 この現象は、ブラックホールの角運動量が量子化され、スピンレスブラックホール状態と最初の励起スピン状態との間にエネルギーギャップが生じるために生じる。 角運動量を持つ放射（光子、重力子、質量ゼロのスカラー場の部分波など、我々も研究対象としている）は、このギャップを埋めるのに十分なエネルギーを供給しなければ吸収されない。 この閾値以下では吸収は起こらず、ブラックホールは透明になる。 ギャップを超える周波数では、ブラックホール状態の少なさが、半古典的な予測に比べて吸収断面積を抑制し続け、ブラックホールは完全に透明ではなく半透明になる。 特に、電磁波吸収は重力吸収は、スピンの違いだけでは予測できないほど大きくなります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Extreme mass-ratio inspirals (EMRIs) offer a promising avenue to test extra-dimensional physics through gravitational wave (GW) observations. In this work, we study equatorial eccentric EMRIs around a spherically symmetric braneworld black hole, focusing on the influence of a tidal charge parameter arising as extra dimensions. Using the fact of tr-symmetry of the spacetime under consideration, we implement the Modified Teukolsky Equation (MTE) framework and compute observables, as well as compare the results with those from the standard Teukolsky formalism for general relativity (GR). Our analysis reveals significant deviations in dephasing and mismatch values, especially for the higher eccentricities. These findings highlight not only the observational potential of future low-frequency detectors like the Laser Interferometer Space Antenna (LISA) but also the necessity of using the MTE framework for accurately modeling binaries in theories beyond GR. | 極限質量比インスパイラル（EMRI）は、重力波（GW）観測を通して余剰次元物理を検証する有望な手段を提供する。 本研究では、球対称ブレーンワールドブラックホールの周りの赤道偏心EMRIを研究し、余剰次元として生じる潮汐荷電パラメータの影響に焦点を当てる。 対象とする時空のtr対称性という事実を用いて、修正トイコルスキー方程式（MTE）フレームワークを実装し、観測量を計算するとともに、その結果を一般相対論（GR）の標準的なトイコルスキー形式による結果と比較する。 解析の結果、特に離心率が高い場合、位相ずれとミスマッチの値に大きな偏差があることが明らかになった。 これらの研究結果は、レーザー干渉計宇宙アンテナ（LISA）のような将来の低周波検出器の観測可能性を浮き彫りにするだけでなく、一般相対性理論を超える理論において連星を正確にモデル化するためにMTEフレームワークを使用する必要性も浮き彫りにしています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we present two classes of inflationary models in the framework of type IIB string theory. The inflatons correspond to blow-up K\"ahler modulus arising from compactifying type IIB string theory on a Calabi-Yau. Using perturbative corrections, we first highlight a procedure for stabilising more than one K\"ahler modulus. For the case of two K\"ahler moduli, we explicitly construct two classes of inflationary potentials within the K\"ahler cone which satisfy both EFT and cosmological constraints. The first class of models, arising from moduli redefinition of the blow-up mode, garners a potential of the form $V(\phi)=V_{0}(1+C_{1} \phi^{2/3})$ align with CMB data with scalar-to-tensor ratio $r\lesssim 10^{-2}$. The second class of models, which have been recently proposed as loop blow-up inflation, have a form $V(\phi)=V_{0}(1+C_{2}\phi^{-2/3})$, also agrees with CMB data with scalar-to tensor-ratio $r\lesssim 10^{-8}$. Our work differs from the original loop blow-up inflation in terms of stabilization mechanism and subsequently the scalar-to tensor ratio. | 本研究では、IIB型弦理論の枠組みにおいて、2種類のインフレーション模型を提示する。 インフレーションは、カラビ-ヤウ軌道上にIIB型弦理論をコンパクト化することで生じる爆発カアーラー係数に対応する。 摂動論的補正を用いて、まず複数のカアーラー係数を安定化する手順を明らかにする。 2つのカアーラー係数の場合、カアーラー円錐内に、EFT制約と宇宙論的制約の両方を満たす2種類のインフレーションポテンシャルを明示的に構築する。 爆発モードの係数再定義から生じる最初の種類の模型は、$V(\phi)=V_{0}(1+C_{1} \phi^{2/3})$という形のポテンシャルを獲得し、CMBデータと一致する。 このポテンシャルは、スカラー対テンソル比が$r\lesssim 10^{-2}$以下である。 2つ目のクラスのモデルは、最近ループ・ブローアップ・インフレーションとして提案されており、$V(\phi)=V_{0}(1+C_{2}\phi^{-2/3})$という形を持ち、スカラー・テンソル比が$r\lesssim 10^{-8}$のCMBデータと一致する。 我々の研究は、安定化機構、ひいてはスカラー・テンソル比の点で、従来のループ・ブローアップ・インフレーションとは異なる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recently the modified teleparallel gravity models attracted a lot of interests. In this paper we consider more extensions to the New General Relativity (NGR) model with parity violations. This extended NGR model differs from the normal NGR model by the inclusion of additional parity-odd term that is quadratic in the torsion tensor. By investigating its cosmological perturbations of this model, we find that this model can avoid ghost instabilities in certain regions of the parameter space, where the coefficient of the parity-odd term does not vanish. | 最近、修正テレパラレル重力モデルが大きな関心を集めています。 本論文では、パリティ非保存を含む新一般相対論（NGR）モデルのさらなる拡張について考察します。 この拡張NGRモデルは、通常のNGRモデルとは異なり、トーションテンソルの2乗のパリティ奇項を新たに追加しています。 このモデルの宇宙論的摂動を調べることで、パリティ奇項の係数がゼロにならないパラメータ空間の特定の領域において、ゴースト不安定性を回避できることが分かりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider a phantom scalar field coupled to the Gauss-Bonnet scalar within a spatially flat FLRW geometry. Moreover, we assume a nonzero interaction between the scalar field and the matter term. We perform a detailed phase space analysis using two sets of dimensionless variables. Specifically, we introduce dimensionless variables based on the Hubble normalization approach and a new set based on the matter-scalar field normalization. These two sets of variables allow for a comprehensive phase space analysis. This model supports inflationary solutions without the Big Rip or Big Crunch singularities appearing as asymptotic solutions. This outcome is attributed to the presence of the Gauss-Bonnet scalar. The result remains valid even in the absence of the interaction term. | 空間的に平坦なFLRW幾何学において、ガウス・ボネ・スカラー場と結合したファントム・スカラー場を考察する。 さらに、スカラー場と物質項の間に非ゼロの相互作用があると仮定する。 2組の無次元変数を用いて詳細な位相空間解析を行う。 具体的には、ハッブル正規化アプローチに基づく無次元変数と、物質-スカラー場正規化に基づく新しい変数群を導入する。 これら2組の変数により、包括的な位相空間解析が可能になる。 このモデルは、漸近解として現れるビッグリップ特異点やビッグクランチ特異点のないインフレーション解を支持する。 この結果はガウス・ボネ・スカラー場の存在に起因する。 相互作用項がない場合でも、結果は有効である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We prove sharp lower bounds for the charged Hawking mass of stable surfaces in electrostatic space-times in various contexts. An upper bound for the genus of stable surfaces in the electrostatic system is provided. We also study the positivity for the charged Hawking mass of a minimal surface with index one in the electrostatic space-times. A criterion for a CMC surface in the Reissner-Nordstrom deSitter space to be stable is presented. | 静電時空における安定面の荷電ホーキング質量について、様々な文脈における明確な下限値を証明する。 静電系における安定面の種数の上限値も与える。 また、静電時空における指数1の極小面の荷電ホーキング質量の正値性についても調べる。 ライスナー・ノルドストローム・デ・ジッター空間におけるCMC面が安定であるための基準を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We introduce the scalar and tensor modes of the gravitational perturbation in the presence of a scalar field which describes inflation. We investigate the back-reaction of the perturbations to the background by studying the effective energy-momentum tensor (2EMT) which is the second order constructed by the quadratic terms of the linear perturbations. 2EMT is gauge dependent due to the scalar mode. We obtain 2EMT in the slow-roll stage of inflation, and get its cosmological expressions in three (longitudinal, spatially flat, and comoving) gauge conditions. We find that the pure scalar-mode part in 2EMT is stronger in the short-wavelength limit, while the parts involved with the tensor mode (the pure tensor-mode part and the scalar-tensor coupled part) are stronger in the long-wavelength limit. | インフレーションを記述するスカラー場の存在下で、重力摂動のスカラーモードとテンソルモードを導入する。 線形摂動の2次項で構成される2次の有効エネルギー運動量テンソル（2EMT）を調べることで、摂動の背景への反作用を調べる。 2EMTはスカラーモードのためゲージ依存である。 インフレーションのスローロール段階における2EMTを求め、3つのゲージ条件（縦方向、空間的に平坦、共動）におけるその宇宙論的表現を得る。 2EMTにおける純粋なスカラーモード部分は短波長極限でより強く、テンソルモードに関係する部分（純粋なテンソルモード部分とスカラー・テンソル結合部分）は長波長極限でより強くなることがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study black hole imaging in the context of geometrically thick accretion disks in Schwarzschild spacetime. By decomposing the emitting region into a set of one-dimensional luminous segments, each characterized by its inclination angle and inner radius, we construct transfer functions that capture key image features-namely, the direct image, lensing ring, and photon ring. This approach allows a unified treatment of disk geometry and viewing angle. We explore three regimes: optically thin, optically thick, and partially optically thick disks. For optically thin flows, increasing the disk thickness (characterized by the half-opening angle $\psi_0$) broadens the lensing ring, gradually bridging the photon ring and the direct image. The photon ring remains narrow, but its position robustly defines the innermost edge of the lensing structure. In the optically thick case, image features are primarily determined by the first intersection of traced light rays with the disk, and we provide analytical criteria for the presence of lensing and photon rings based on the critical deflection angles. For partially optically thick disks, we adopt a simplified radiative transport model and find a critical absorption coefficient $\chi \sim (6M\psi_0)^{-1}$ beyond which the image rapidly transitions from an optically thin- to thick-disk appearance. These results help clarify the respective roles of the photon and lensing rings across different disk configurations, and may offer a useful framework for interpreting future high-resolution black hole observations. | 我々は、シュワルツシルト時空における幾何学的に厚い降着円盤を例として、ブラックホールの結像を研究する。 放射領域を、傾斜角と内半径で特徴づけられる1次元の発光領域の集合に分解することにより、主要な結像特徴、すなわち直接像、レンズリング、光子リングを捉える伝達関数を構築する。 このアプローチにより、円盤の形状と視野角を統一的に扱うことができる。 我々は、光学的に薄い円盤、光学的に厚い円盤、そして部分的に光学的に厚い円盤の3つの領域を研究する。 光学的に薄い流れの場合、円盤の厚さ（半開角$\psi_0$で特徴づけられる）が増加すると、レンズリングが広がり、光子リングと直接像が徐々に橋渡しされる。 光子リングは狭いままであるが、その位置によってレンズ構造の最内縁が明確に定義される。 光学的に厚い場合、像の特徴は主に追跡された光線がディスクと最初に交差することによって決定され、我々は臨界偏向角に基づいてレンズ効果と光子リングの存在に関する解析的基準を提供する。 部分的に光学的に厚いディスクについては、単純化された放射輸送モデルを採用し、臨界吸収係数$\chi \sim (6M\psi_0)^{-1}$を見出した。 この値を超えると、像は光学的に薄いディスクから厚いディスクへと急速に遷移する。 これらの結果は、異なるディスク構成における光子リングとレンズ効果リングのそれぞれの役割を明らかにするのに役立ち、将来の高解像度ブラックホール観測を解釈するための有用な枠組みを提供する可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The authors discuss a possibility that the present great value of aT ( a is the radius of spatial curvature and T is the temperature of the Universe ) was generated by first order vacuum phase transitions. In Coleman-Weinberg type models such transitions are natural and they rise the value of aT from unity to an exponentially large value. Some GUTs are briefly discussed in this contest. | 著者らは、現在の大きなaT値（aは空間曲率半径、Tは宇宙の温度）が、一次真空相転移によって生成された可能性について議論している。 コールマン・ワインベルグ型模型では、このような転移は自然であり、aTの値を1から指数関数的に大きな値へと上昇させる。 このコンテストでは、いくつかのGUTについて簡単に議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigated the shadows and optical appearances of a new type of regular black holes (BHs) with a Minkowski core under various spherical accretion scenarios. These BHs are constructed by modifying the Newtonian potential based on the minimum observable length in the Generalized Uncertainty Principle (GUP). They correspond one-to-one with traditional regular BHs featuring a de-Sitter (dS) core (such as Bardeen/Hayward BHs), characterized by a quantum gravity effect parameter ($\alpha_0$) and spacetime deformation factor ($n$). We found that the characteristic parameters give rise to some novel observable features. For these new BHs, both the shadow and photon sphere radii decrease with the increase in $\alpha_0$, while the observed specific intensity increases. Conversely, as n increases, the shadow and photon sphere radii increase, while the observed specific intensity decreases. Under different spherical accretion scenarios, the shadows and photon sphere radii remain identical; however, the observed specific intensity is greater under static spherical accretion than under infalling spherical accretion. Additionally, we found that these regular BHs with different cores exhibit variations in shadows and optical appearances, particularly under static spherical accretion. Compared with Bardeen BH, the new BHs exhibit a lower observed specific intensity, a dimmer photon ring, and smaller shadow and photon sphere radii. Larger values of $\alpha_0$ lead to more significant differences, and a similar trend was also observed when comparing with Hayward BH. Under infalling spherical accretion, the regular BHs with different cores exhibit only slight differences in observed specific intensity, which become more evident when $\alpha_0$ is relatively large. | 我々は、様々な球状集積シナリオ下における、ミンコフスキー核を持つ新しいタイプの通常ブラックホール（BH）の影と光学的外観を調査した。 これらのBHは、一般化不確定性原理（GUP）における観測可能な最小長さに基づいてニュートンポテンシャルを修正することによって構築される。 これらは、量子重力効果パラメータ（$\alpha_0$）と時空変形因子（$n$）によって特徴付けられる、ド・シッター（dS）核を持つ従来の通常ブラックホール（バーディーン/ヘイワードBHなど）と一対一に対応する。 これらの特性パラメータがいくつかの新しい観測可能な特徴を生み出すことがわかった。 これらの新しいBHでは、$\alpha_0$の増加に伴い、影と光子球の半径はともに減少するが、観測される比強度は増加する。 逆に、nが増加すると、影と光子球の半径は増加するが、観測される比強度は減少する。 異なる球状集積シナリオ下において、影と光子球半径は同一のままであるが、観測される比強度は、静的球状集積下の方が、落下型球状集積下よりも大きい。 さらに、異なるコアを持つこれらの通常のBHは、特に静的球状集積下において、影と光学的外観に変化を示すことがわかった。 バーディーンBHと比較して、新しいBHは観測される比強度が低く、光子リングが暗く、影と光子球半径が小さい。 $\alpha_0$の値が大きいほど、差異は顕著になり、ヘイワードBHと比較した場合も同様の傾向が観察された。 落下型球状集積下において、異なるコアを持つ通常のBHは観測される比強度にわずかな差しか示さず、$\alpha_0$が比較的大きい場合、この差はより顕著になる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Over the past decade, an abundance of information from neutron-star observations, nuclear experiments and theory has transformed our efforts to elucidate the properties of dense matter. However, at high densities relevant to the cores of neutron stars, substantial uncertainty about the dense matter equation of state (EoS) remains. In this work, we present a semiparametric EoS framework aimed at better integrating knowledge across these domains in astrophysical inference. We use a Meta-model at low densities, and Gaussian Process extensions at high densities. Comparisons between our semiparametric framework to fully nonparametric EoS representations show that imposing nuclear theoretical and experimental constraints through the Meta-model up to nuclear saturation density results in constraints on the pressure up to twice nuclear saturation density. We show that our Gaussian Process trained on EoS models with nucleonic, hyperonic, and quark compositions extends the range of EoS explored at high density compared to a piecewise polytropic extension schema, under the requirements of causality of matter and of supporting the existence of heavy pulsars. We find that maximum TOV masses above $3.2 M_{\odot}$ can be supported by causal EoS compatible with nuclear constraints at low densities. We then combine information from existing observations of heavy pulsar masses, gravitational waves from binary neutron star mergers, and X-ray pulse profile modeling of millisecond pulsars within a Bayesian inference scheme using our semiparametric EoS prior. With current astrophysical observations, we find a favored pressure at two times nuclear saturation density of $P(2\rho_{\rm nuc}) = 1.98^{+2.13}_{-1.08}\times10^{34}$ dyn/cm$^{2}$, a radius of a $1.4 M_{\odot}$ neutron star value of $R_{1.4} = 11.4^{+0.98}_{-0.60}$\;km, and $M_{\rm max} = 2.31_{-0.23}^{+0.35} M_{\odot}$ at the 90\% credible level. | 過去10年間、中性子星観測、原子核実験、そして理論から得られた豊富な情報は、高密度物質の特性解明に向けた我々の取り組みを一変させました。 しかしながら、中性子星の中心核に関係する高密度領域においては、高密度物質の状態方程式（EoS）に関する大きな不確実性が依然として残っています。 本研究では、これらの領域にまたがる知識を天体物理学的推論においてより適切に統合することを目的とした、セミパラメトリックEoSフレームワークを提示します。 低密度領域ではメタモデルを、高密度領域ではガウス過程拡張を使用します。 我々のセミパラメトリックフレームワークと完全にノンパラメトリックなEoS表現との比較により、メタモデルを通して原子核飽和密度まで原子核理論的および実験的制約を課すことで、原子核飽和密度の2倍までの圧力に対する制約が得られることが示されました。 我々は、核子、ハイペロン、クォーク組成のEoSモデルを用いて学習したガウス過程が、物質の因果律と重いパルサーの存在を支持するという要件の下で、区分的ポリトロープ拡張スキームと比較して高密度で探索されたEoSの範囲を拡張することを示す。 $3.2 M_{\odot}$を超える最大TOV質量は、低密度における核束縛と両立する因果的EoSによって支持できることを見出した。 次に、重いパルサー質量、連星中性子星合体からの重力波、およびミリ秒パルサーのX線パルスプロファイルモデリングに関する既存の観測情報を、我々のセミパラメトリックEoS事前分布を用いたベイズ推論スキーム内で統合する。 現在の天体物理学的観測によれば、好ましい圧力は原子核飽和密度の2倍の圧力 $P(2\rho_{\rm nuc}) = 1.98^{+2.13}_{-1.08}\times10^{34}$ dyn/cm$^{2}$、半径 $1.4 M_{\odot}$ の中性子星の値は $R_{1.4} = 11.4^{+0.98}_{-0.60}$\;km、そして90\%の信頼水準で $M_{\rm max} = 2.31_{-0.23}^{+0.35} M_{\odot}$ であることが分かっています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The anisotropies induced by Lorentz-violating fields pose significant challenges for the search for compact objects in non-vacuum environments. In this work, we demonstrate that introducing couplings between Lorentz-violating fields and matter facilitates the formation of traversable wormholes. Specifically, we introduce additional couplings in the Lagrangian of a phantom scalar field and derive Ellis-Bronnikov spacetime analogs in three distinct Lorentz-violating scenarios: (I) modifications arising from the vacuum expectation value of the bumblebee field, (II) contributions from the vacuum expectation value of an antisymmetric rank-2 tensor field, and (III) a combined scenario incorporating both fields. In the latter case, despite the distinct nature of the fields, their non-zero vacuum expectation values contribute additively to the overall effect on the phantom distribution and on the resulting line element. Moreover, we consider scalar waves to probe the effects of the Lorentz violation in these spacetimes. Notably, the additional Lorentz-violating couplings can alter scalar field dynamics such that perturbations propagate as if in a General Relativity background, which allows for some traits of Lorentz violation to be hidden. We compute the quasinormal mode spectra of these perturbations using three methods: direct integration, 6th-order WKB approximation, and the Prony method, finding strong agreement among the results. | ローレンツ非保存場によって誘起される異方性は、非真空環境におけるコンパクト天体の探索において大きな課題となる。 本研究では、ローレンツ非保存場と物質との結合を導入することで、通過可能なワームホールの形成が容易になることを実証する。 具体的には、ファントムスカラー場のラグランジアンにさらなる結合を導入し、3つの異なるローレンツ非保存シナリオにおけるエリス・ブロニコフ時空類似体を導出する。 3つの異なるローレンツ非保存シナリオとは、(I) バンブルビー場の真空期待値に起因する修正、(II) 反対称ランク2テンソル場の真空期待値からの寄与、(III) 両方の場を組み合わせたシナリオである。 後者の場合、場の異なる性質にもかかわらず、それらの非ゼロの真空期待値は、ファントム分布と結果として生じる線要素への全体的な影響に加法的に寄与する。 さらに、これらの時空におけるローレンツ対称性の破れの効果を調べるために、スカラー波を考察する。 特に、ローレンツ対称性の破れを伴う付加的な結合は、スカラー場のダイナミクスを変化させ、擾乱が一般相対論的背景のように伝播することを可能にする。 これにより、ローレンツ対称性の破れのいくつかの特性が隠蔽される可能性がある。 これらの擾乱の準基準モードスペクトルを、直接積分、6次WKB近似、およびプロニー法の3つの手法を用いて計算し、結果は非常によく一致することを明らかにした。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present for the first time an analysis of high-frequency gravitational wave (GW) emission from proto-neutron stars (PNS) in core collapse supernovae (CCSN) that combines spatial decomposition and modal decomposition to both source and characterize the emission using three-dimensional CCSN simulations. We analyze simulations initiated from 15 and 25 solar mass progenitors with Solar- and zero-metallicity respectively. We decompose the GW strains into five spatial regions and find that strains are initially largest in the PNS surface layers from accretion and later largest from the Ledoux convective and convective overshoot regions of the PNS. We compute the fractional GW luminosity as a function of enclosed radius and observe that most of the luminosity moves from the PNS surface to deep within the PNS at later times. Using a self-consistent perturbative analysis, we investigate the evolution of the oscillation modes of the PNS. We find that the frequency of the evolving high-frequency component of the GW signal is well matched to the eigenfrequency evolution of the ${}^2g_2$-, ${}^2g_1$-, and ${}^2f$-modes over time. We show that the ${}^2g$-modes emit most of their power in GW initially from the PNS surface region, but within a few 100 ms after bounce, it is the convective overshoot region of the PNS that emits the most GW power for the ${}^2g_1$-mode. Eventually, the ${}^2f$-mode is the dominant mode producing GWs, and they are emitted primarily from the convective overshoot region. Thus, we show that, while the GW emission is global, it is possible to source the dominant contributions to it. We find that the source of the high-frequency GW emission from the PNS in CCSN is more complex than assessed by other methods, as well as time dependent, first emitted by ${}^2g$-modes driven by accretion onto the PNS and later emitted by the ${}^2f$-mode driven by sustained Ledoux convection. | 我々は、重力波の歪みを5つの空間領域に分解し、PNS表層における初期降着による歪みが最も大きく、その後PNSのルドゥー対流および対流オーバーシュート領域によって最大になることを見出した。 重力波の分数輝度を包囲半径の関数として計算し、その後、輝度の大部分がPNS表層からPNS深部へと移動していく様子を観測した。 自己無撞着摂動解析を用いて、PNSの振動モードの発展を調べた。 重力波信号の高周波成分の周波数が、${}^2g_2$モード、${}^2g_1$モード、および${}^2f$モードの固有周波数の時間変化とよく一致することがわかった。 ${}^2g$モードは重力波のエネルギーの大部分を当初PNS表面領域から放射するが、反射後数百ミリ秒以内には、PNSの対流オーバーシュート領域が${}^2g_1$モードの重力波エネルギーの大部分を放射することを示す。 最終的には、${}^2f$モードが重力波を生成する支配的なモードとなり、それらは主に対流オーバーシュート領域から放射される。 このように、重力波の放射は全球的であるものの、その主要な寄与の源を特定できることを示しています。 CCSNのPNSからの高周波重力波の放射源は、他の手法で評価されるよりも複雑であり、時間依存的であることもわかりました。 最初はPNSへの降着によって駆動される${}^2g$モードによって放射され、その後、持続的なルドゥ対流によって駆動される${}^2f$モードによって放射されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a rigorous framework for determining the equilibrium configurations of uniformly rotating, self-gravitating fluid bodies. This work addresses the classical challenge of modeling rotational deformation in celestial objects such as stars and planets. By integrating foundational theory with modern mathematical tools, we develop a unified formalism that enhances the precision and generality of shape modeling in astrophysical contexts. Our method applies Lie group theory to vector flows and solves functional equations using the Neumann series. We extend Clairaut's classical linear perturbation theory into the nonlinear regime via Lie exponential mapping, yielding a system of nonlinear functional equations for gravitational potential and fluid density. These are analytically tractable using shift operators and Neumann series summation, enabling explicit characterization of density and gravitational perturbations. This leads to an exact nonlinear differential equation for the shape function, describing equilibrium deformation without assuming slow rotation. We validate the framework through exact solutions, including the Maclaurin spheroid, Jacobi ellipsoid, and unit-index polytrope. We also introduce spectral decomposition techniques for analyzing radial harmonics and gravitational perturbations. Using Wigner's formalism for angular momentum addition, we compute higher-order nonlinear corrections efficiently. The framework includes boundary conditions for Legendre harmonics, supporting the derivation of nonlinear Love numbers and gravitational multipole moments. This work offers a comprehensive, non-perturbative approach to modeling rotational and tidal deformations in astrophysical and planetary systems. | 一様に回転する自己重力流体体の平衡配置を決定するための厳密な枠組みを提示する。 本研究は、恒星や惑星などの天体における回転変形のモデリングという古典的な課題に取り組む。 基礎理論と現代の数学的ツールを統合することにより、天体物理学的文脈における形状モデリングの精度と一般性を高める統一的な形式論を開発する。 本手法は、リー群論をベクトルフローに適用し、ノイマン級数を用いて関数方程式を解く。 クレローの古典的な線形摂動論をリー指数写像を介して非線形領域に拡張し、重力ポテンシャルと流体密度に関する非線形関数方程式系を得る。 これらはシフト演算子とノイマン級数和を用いて解析的に扱いやすく、密度と重力摂動の明確な特徴付けを可能にする。 これにより、形状関数の正確な非線形微分方程式が導かれ、緩やかな回転を仮定することなく平衡変形を記述する。 マクローリン回転楕円体、ヤコビ楕円体、単位指数ポリトロープを含む正確な解を用いて、この枠組みを検証する。 また、ラジアル調和関数と重力摂動を解析するためのスペクトル分解手法も導入する。 角運動量加算のためのウィグナー形式を用いて、高次非線形補正を効率的に計算する。 この枠組みには、ルジャンドル調和関数の境界条件が含まれており、非線形ラブ数と重力多重極モーメントの導出をサポートする。 本研究は、天体物理学および惑星系における回転および潮汐変形をモデル化するための包括的かつ非摂動的なアプローチを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work we focus on the thermodynamics consistency of a new set of solutions emerging from a cosmology in which dark matter is able to decay into relativistic particles within the dark sector. It is important to stress that the lifetime of dark matter is larger than the age of the universe in order to be consistent with observations. Given that the corresponding decay rate is small, this one can be used as a perturbative parameter and it is possible to construct analytic solutions from a perturbative analysis for the densities of the species and the scale factor. The decay of dark matter is an irreversible process since it occurs out of chemical equilibrium and therefore the entropy per comoving volume increases considerably, as a consequence the temperature does not scale as $a^{-1}$ in contrast to an adiabatic expansion. We take into account two scenarios: a) The case in which both species making up the fluid end up in thermal equilibrium and therefore their temperature is the same. b) A second instance in which the species do not reach thermal equilibrium and therefore they have different temperatures. We verify that the second law of thermodynamics is satisfied in any case. | 本研究では、暗黒物質がダークセクター内で相対論的粒子に崩壊できるという宇宙論から生じる新たな解の熱力学的整合性に焦点を当てる。 観測結果と整合させるためには、暗黒物質の寿命は宇宙の年齢よりも長いことを強調することが重要である。 対応する崩壊率が小さいことを考えると、これを摂動パラメータとして使用することができ、種の密度とスケール因子に対する摂動解析から解析解を構築することが可能である。 暗黒物質の崩壊は化学平衡から外れて起こる不可逆過程であり、共動体積あたりのエントロピーが大幅に増加するため、断熱膨張とは異なり、温度は $a^{-1}$ に比例しない。 本研究では、以下の2つのシナリオを考慮に入れる。 a) 流体を構成する2つの種が最終的に熱平衡状態に達し、したがってそれらの温度が同じになる場合。 b) 2つの種が熱平衡に達しておらず、したがって温度が異なる場合の2つ目の例。 いずれの場合も熱力学第二法則が満たされることを確認します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We generalise the Aichelburg-Sexl Stress-Energy-Momentum tensor for massless particles to include motion with angular velocity, introducing tensorial spherical harmonics. Further, we make steps towards the concept of self-force for photons which could manifest as frequency shift. | 我々は、質量のない粒子に対するアイヒェルブルグ・セクスルの応力・エネルギー・運動量テンソルを、角速度運動を含むように一般化し、テンソル球面調和関数を導入する。 さらに、周波数シフトとして現れる可能性のある光子の自己力の概念に向けて前進する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Several major open problems in cosmology, including the nature of inflation, dark matter, and dark energy, share a common structure: they involve spacetime-filling media with unknown microphysics, and can be probed so far only through their gravitational effects. This observation motivates a systematic open-system approach to cosmology, in which gravity evolves in the presence of a generic, unobservable environment. In this work, we develop a general framework for open gravitational dynamics based on general relativity and the Schwinger-Keldysh formalism, carefully addressing the nontrivial constraints imposed by diffeomorphism invariance. At the quantum level, our path integral formulation computes the gravitational density matrix in perturbation theory around a semi-classical spacetime. As illustrative applications, we study inflation and the propagation of gravitational waves in classical regimes where environmental interactions are non-negligible. In the inflationary context, our framework reproduces the known Open Effective Field Theory of Inflation in the decoupling limit and extends it to include gravitational interactions. For gravitational waves, we derive the most general conservative and dissipative corrections to propagation. Remarkably, we find that the leading-order gravitational birefringence is dissipative in nature, whereas conservative birefringence appears only at higher derivative order, opposite to the electromagnetic case. Our results pave the way to modeling dissipative effects in the late universe. | インフレーション、暗黒物質、暗黒エネルギーといった宇宙論におけるいくつかの主要な未解決問題は、共通の構造を共有している。 すなわち、それらは時空を満たす未知の微視的物理を伴う媒質に関係しており、これまでのところ重力効果を通してのみ探究可能である。 この観察は、一般的な観測不可能な環境の存在下で重力が発展する、宇宙論に対する体系的な開放系アプローチの動機となっている。 本研究では、一般相対論とシュウィンガー・ケルディッシュ形式に基づき、開放重力ダイナミクスの一般的な枠組みを構築し、微分同相不変性によって課される非自明な制約に注意深く対処する。 量子レベルでは、我々の経路積分定式化は、半古典時空周りの摂動論における重力密度行列を計算する。 具体的な応用例として、環境相互作用が無視できない古典領域におけるインフレーションと重力波の伝播を研究する。 インフレーション理論の文脈において、我々の枠組みは、デカップリング極限における既知のインフレーションの開放有効場理論を再現し、それを重力相互作用を含むように拡張する。 重力波については、伝播に対する最も一般的な保存的および散逸的補正を導出する。 注目すべきことに、主要次の重力複屈折は本質的に散逸的であるのに対し、保存的複屈折は電磁波の場合とは逆に、高次の微分次数でのみ現れることがわかった。 我々の研究結果は、後期宇宙における散逸効果のモデル化への道を開くものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| String theory naturally leads to the expectation that dark energy is not stable, and may be evolving as captured by the Swampland de Sitter conjectures. Moreover, motivated by the distance conjecture a unification of dark sector has been proposed, where the smallness of dark energy leads to one extra dimension of micron size with dark matter being the KK graviton excitations in this extra dimension. We consider the natural possibility that the radius of the dark dimension varies as the dark energy decreases, leading to the variation of the dark matter mass. This correlates the decrease of the dark energy with the variation of the dark matter mass as they depend on the variations of a scalar field $\phi$ controlling the radius of the extra dimension. A simple realization of this idea for small range of $\phi$ is captured by choosing a potential which is locally of the form $V=V_0\ {\rm exp}(-c\phi)$ and dark matter mass $m_{\rm DM}=m_0\ {\rm exp}(-c' \phi)$ where the sign of $\phi$ is chosen such that $c'\geq 0$ while we have two choices for the sign of $c$ depending on whether the dark dimension expands or shrinks when the dark energy dominates. We find excellent agreement with recent experimental data from DESI DR2 combined with SN measurements and reproduces the same significance as CPL parametrization with the added benefit of providing a natural explanation for the apparent phantom behavior ($w<-1$) reported by DESI and DES based on a physical model. Regardless of the SN dataset, there is a preference for non-zero values of $c'$ and $c$ that are in the expected $O(1)$ range in Planck units as suggested by the Swampland criteria. In particular, there is a remarkable consistency with $c'\simeq 0.05 \pm 0.01$ for all dataset combinations including SN, and close to the experimental upper bound of $c'\lesssim 0.2$ demanded by the lack of detection of fifth force in the dark sector. | 弦理論は、ダークエネルギーが安定ではなく、スワンプランド・ド・ジッター予想に見られるように変化している可能性があるという予想を自然に導きます。 さらに、距離予想に触発されて、ダークセクターの統一が提案されています。 これは、ダークエネルギーの小ささがミクロンサイズの余剰次元をもたらし、この余剰次元におけるKK重力子励起がダークマターであるとするものです。 我々は、ダークエネルギーの減少に伴ってダーク次元の半径が変化し、それがダークマター質量の変化につながるという自然な可能性を考慮します。 これは、ダークエネルギーの減少とダークマター質量の変化が、余剰次元の半径を制御するスカラー場$\phi$の変化に依存するため、相関関係にあることを示しています。 このアイデアを$\phi$の狭い範囲で単純に実現するには、局所的に$V=V_0\ {\rm exp}(-c\phi)$の形をとるポテンシャルと、暗黒物質の質量$m_{\rm DM}=m_0\ {\rm exp}(-c' \phi)$を選ぶことで実現できます。 ここで、$\phi$の符号は$c'\geq 0$となるように選ばれますが、$c$の符号は、暗黒エネルギーが支配的なときに暗黒次元が拡大するか縮小するかに応じて2つの選択肢があります。 DESI DR2の最近の実験データとSN測定を組み合わせた結果と非常によく一致し、CPLパラメータ化と同じ重要性を再現します。 さらに、物理モデルに基づいてDESIとDESによって報告された見かけ上のファントム挙動($w<-1$)を自然に説明できるという利点もあります。 SNデータセットに関わらず、Swampland基準が示唆するように、プランク単位で期待される$O(1)$範囲内の$c'$と$c$の非ゼロ値が望ましい。 特に、SNを含むすべてのデータセットの組み合わせにおいて、$c'\simeq 0.05 \pm 0.01$という顕著な一貫性があり、ダークセクターにおける第五の力の検出がないことから要求される実験的上限$c'\lesssim 0.2$に近い。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study geometric modular flows in two-dimensional conformal field theories. We explore which states exhibit a geometric modular flow with respect to a causally complete subregion and, conversely, how to construct a state from a given geometric modular flow. Given suitable boundary conditions, we find that generic geometric modular flows in the Rindler wedge are conformally equivalent. Based on this insight, we show how conformal unitaries can be used to explicitly construct a state for each flow. We analyze these states, deriving general formulas for the energy density and entanglement entropy. We also consider geometric flows beyond the Rindler wedge setting, and in higher dimensions. | 2次元共形場理論における幾何学的モジュラーフローを研究する。 因果的に完全な部分領域に関して、どの状態が幾何学的モジュラーフローを示すか、また逆に、与えられた幾何学的モジュラーフローからどのように状態を構築するかを検討する。 適切な境界条件が与えられた場合、リンドラーウェッジにおける一般的な幾何学的モジュラーフローは共形的に同値であることが分かる。 この知見に基づき、共形ユニタリーを用いて各フローの状態を明示的に構築する方法を示す。 これらの状態を解析し、エネルギー密度とエンタングルメントエントロピーの一般式を導出する。 また、リンドラーウェッジの設定を超えた高次元における幾何学的フローも考察する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the evolution of future trapping horizons through the dynamics of the Misner-Sharp mass using ingoing Eddington-Finkelstein coordinates. Our analysis shows that an integral formulation of Hayward's first law governs much of the evolution of general spherically symmetric spacetimes. To account for the accretion backreaction, we consider a near-horizon approximation, yielding first-order corrections of a Vaidya-dark energy form. We further propose a systematic perturbative scheme to study these effects for an arbitrary background. As an application, we analyze an accreting Reissner-Nordstr\"om black hole and demonstrate the horizon shifts that are produced. Finally, we compute accretion-induced corrections to an extremal configuration. It is shown that momentum influx and energy density produce distinct effects: the former forces the splitting of the extremal horizon, while the latter induces significant displacements in its position, computed up to first-order perturbative corrections. These results highlight how different components of the stress-energy tensor significantly affect horizon geometry, with potential implications for broader areas of research, including black-hole thermodynamics. | 我々は、入ってくるエディントン・フィンケルシュタイン座標を用いて、ミスナー・シャープ質量のダイナミクスを通して、将来のトラッピング・ホライズンの発展を調べた。 我々の解析は、ヘイワード第一法則の積分定式化が、一般的な球対称時空の発展の大部分を支配することを示した。 降着反作用を考慮するために、我々は近地平線近似を考慮し、ヴァイディア・ダークエネルギー形式の一次補正を導出した。 さらに、任意の背景に対してこれらの効果を研究するための系統的摂動法を提案する。 応用として、降着するライスナー・ノルドストローム・ブラックホールを解析し、生じる地平線シフトを実証する。 最後に、極限配置に対する降着誘起補正を計算する。 運動量流入とエネルギー密度はそれぞれ異なる効果を生み出すことが示される。 前者は極限地平線の分裂を強制し、後者は一次摂動補正まで計算されたその位置の大きな変位を引き起こす。 これらの結果は、応力エネルギーテンソルの異なる成分が地平線の形状にどのように大きな影響を与えるかを明らかにしており、ブラックホール熱力学を含むより広範な研究分野に影響を及ぼす可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It has recently been revealed that charged scalar clouds, spatially regular matter configurations which are made of linearized charged massive scalar fields, can be supported by spinning and charged Kerr-Newman black holes. Using analytical techniques, we establish a no-short hair theorem for these stationary bound-state field configurations. In particular, we prove that the effective proper lengths of the supported charged massive scalar clouds are bounded from below by the remarkably compact dimensionless relation $\ell/M>\ln(3+\sqrt{8})$, where $M$ is the mass of the central supporting black hole. Intriguingly, this lower bound is universal in the sense that it is valid for all Kerr-Newman black-hole spacetimes [that is, in the entire regime $\{a/M\in(0,1],Q/M\in[0,1)\}$ of the dimensionless spin and charge parameters that characterize the central supporting black holes] and for all values of the physical parameters (electric charge $q$, proper mass $\mu$, and angular harmonic indexes $\{l,m\}$) that characterize the supported stationary bound-state scalar fields. | 最近、線形化された荷電質量スカラー場からなる空間的に規則的な物質配置である荷電スカラー雲が、回転する荷電カー・ニューマンブラックホールによって支えられることが明らかになった。 解析的手法を用いて、我々はこれらの定常束縛状態場配置に対してノーショートヘア定理を確立する。 特に、支えられた荷電質量スカラー雲の実効固有長が、驚くほどコンパクトな無次元関係 $\ell/M>\ln(3+\sqrt{8})$ によって下から制限されることを証明した。 ここで、$M$ は中心の支持ブラックホールの質量である。 興味深いことに、この下限は、すべてのカー・ニューマン・ブラックホール時空（つまり、中心支持ブラックホールを特徴付ける無次元スピンおよび電荷パラメータの領域全体（$\{a/M\in(0,1],Q/M\in[0,1)\}$）において有効であり、また、支持される定常束縛状態スカラー場を特徴付ける物理パラメータ（電荷$q$、固有質量$\mu$、および角調和指数$\{l,m\}$）のすべての値に対して有効であるという意味で普遍的である。 |