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| Original Text | 日本語訳 |
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| We study cosmic magnification beyond lensing in a late-time universe dominated by quintessence and cold dark matter. The cosmic magnification angular power spectrum, especially going beyond the well-known lensing effect, provides an independent avenue for investigating the properties of quintessence, and hence, dark energy. By analysing the magnification power spectrum at different redshifts, it is possible to extract new information about the large-scale imprint of dark energy, including whether we are able to disentangle different models from one another. Using three well-known quintessence models, we analyse the cosmic magnification angular power spectrum while taking relativistic corrections into account. We found that it will be difficult to distinguish between quintessence models, and quintessence from the cosmological constant, in lensing magnification angular power spectrum on large scales, at redshifts $z \,{\leq}\, 1$; whereas, when relativistic corrections are incorporated, the total magnification angular power spectrum holds the potential to distinguish between the models, at the given $z$. At $z \,{\geq}\, 3$, the lensing magnification angular power spectrum can be a reasonable approximation of the total magnification angular power spectrum. We also found that both the total relativistic and the Doppler magnification signals, respectively, surpass cosmic variance at $z \,{\leq}\, 0.5$: hence the effect may be detectable at the given $z$. On the other hand, the ISW and the time-delay magnification signals, respectively, are surpassed by cosmic variance on all scales, at epochs up to $z \,{=}\, 4.5$, with the gravitational-potential magnification signal being zero. | 我々は、クインテッセンスと冷たい暗黒物質が支配的な後期宇宙において、レンズ効果を超えた宇宙の拡大を研究する。 宇宙拡大角パワースペクトル、特によく知られたレンズ効果を超えるものは、クインテッセンス、ひいてはダークエネルギーの特性を調査するための独立した手段を提供する。 異なる赤方偏移における拡大パワースペクトルを解析することにより、ダークエネルギーの大規模な痕跡に関する新たな情報、例えば異なるモデルを互いに分離できるかどうかなど、を引き出すことが可能である。 3つのよく知られたクインテッセンスモデルを用いて、相対論的補正を考慮しながら宇宙拡大角パワースペクトルを解析する。 その結果、赤方偏移$z\,{\leq}\, 1$における大規模なレンズ効果拡大角パワースペクトルにおいて、クインテッセンスモデルとクインテッセンスを区別することは困難であることがわかった。 一方、相対論的補正を組み込むと、与えられた$z$において、全倍率角パワースペクトルはモデルを区別する可能性を秘めている。 $z \,{\geq}\, 3$では、レンズ効果による倍率角パワースペクトルは、全倍率角パワースペクトルの妥当な近似値となり得る。 また、全相対論的倍率信号とドップラー倍率信号は、それぞれ$z \,{\leq}\, 0.5$で宇宙変動を上回ることがわかった。 したがって、その効果は与えられた$z$で検出できる可能性がある。 一方、ISW倍率信号と時間遅延倍率信号は、それぞれ$z \,{=}\, 4.5$までの時代において、すべてのスケールで宇宙変動を上回り、重力ポテンシャル倍率信号はゼロとなる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a machine learning (ML) framework for the detection of wide binary star systems and the identification of deviations from standard gravity using Gaia DR3 data. By training supervised ML models on established wide binary catalogues, we efficiently classify wide binaries and employ clustering and nearest neighbour search to pair candidate systems. We recast the problem of identifying systematic deviations from standard gravity as a supervised anomaly detection. Our approach incorporates data preprocessing techniques such as SMOTE, correlation analysis, and PCA, and achieves high accuracy and recall in both binary classification and anomaly detection tasks. The resulting publicly available code enables rapid, scalable, and customizable analysis of wide binaries and gravitational anomalies, complementing conventional analyses and providing a valuable resource for future astrophysical studies. | Gaia DR3データを用いて、広連星系の検出と標準重力からの偏差の特定を行う機械学習（ML）フレームワークを提示する。 既存の広連星カタログを用いて教師ありMLモデルを学習させることで、広連星系を効率的に分類し、クラスタリングと最近傍探索を用いて候補系をペアリングする。 標準重力からの系統的偏差を特定する問題を、教師あり異常検出として再構築する。 このアプローチは、SMOTE、相関分析、PCAなどのデータ前処理技術を組み込み、二元分類と異常検出の両方のタスクで高い精度と再現率を実現する。 結果として得られた公開コードは、広連星系と重力異常の迅速でスケーラブル、かつカスタマイズ可能な分析を可能にし、従来の分析を補完し、将来の天体物理学研究のための貴重なリソースを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It was discovered in recent months that the anti-de Sitter (AdS) backgrounds involved in all familiar top-down examples of AdS/CFT duality follow from applying a transverse nonrelativistic brane limit to string/M theory on (asymptotically) flat spacetime. In this note we show that an exactly analogous statement holds for de Sitter (dS) backgrounds relevant to particular instances of dS/CFT duality, which are obtained via a longitudinal Carrollian brane limit. This statement makes direct contact with the holographic duality inferred by Hull via temporal T-duality. | 最近数ヶ月の間に、AdS/CFT双対性のよく知られたトップダウンの例すべてに含まれる反ド・ジッター（AdS）背景は、（漸近的に）平坦な時空上の弦理論/M理論に横方向の非相対論的ブレーン極限を適用することで得られることが発見されました。 本稿では、縦方向のキャロルブレーン極限によって得られるdS/CFT双対性の特定の例に関連するド・ジッター（dS）背景についても全く同様の命題が成り立つことを示します。 この命題は、ハルが時間的T双対性を介して推論したホログラフィック双対性と直接的に関連しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Vector boson stars, also known as Proca stars, exhibit remarkable dynamical robustness, making them strong candidates for potential astrophysical exotic compact objects. In search of theoretically well-motivated Proca star models, we recently introduced the $\ell$-Proca star, a multi-field extension of the spherical Proca star, whose $(2\ell + 1)$ constitutive fields have the same time and radial dependence, and their angular structure is given by all the available spherical harmonics for a fixed angular momentum number $\ell$. In this work, we conduct a non-linear stability analysis of these stars by numerically solving the Einstein-(multi, complex) Proca system for the case of $\ell = 2$, which are formed by five constitutive independent, complex Proca fields with $m = 0, |1|$, and $|2|$. Our analysis is based on long-term, fully non-linear, 3-dimensional numerical-relativity simulations without imposing any symmetry. We find that ($\ell=2$)-Proca stars are unstable throughout their entire domain of existence. In particular, we highlight that less compact configurations dynamically lose their global spherical symmetry, developing a non-axisymmetric $\tilde{m}=4$ mode instability and a subsequent migration into a new kind of multi-field Proca star formed by fields with different angular momentum number, $\ell=1$ and $\ell=2$, that we identify as unstable multi-$\ell$ Proca stars. | ベクトルボソン星（Proca星としても知られる）は、顕著な力学的ロバスト性を示し、潜在的な天体物理学的エキゾチックコンパクト天体の有力な候補となっている。 理論的に十分に裏付けられたProca星モデルの探索の一環として、我々は最近、球状Proca星の多場拡張である$\ell$-Proca星を導入した。 この星の$(2\ell + 1)$構成場は、時間と動径方向に同じ依存性を持ち、その角度構造は、固定された角運動量数$\ell$に対して利用可能なすべての球面調和関数によって与えられる。 本研究では、$\ell = 2$の場合のアインシュタイン（多複素）Proca系を数値的に解くことにより、これらの星の非線形安定性解析を行う。 この系は、$m = 0, |1|$、および$|2|$の5つの独立した構成複素Proca場から構成される。 我々の解析は、対称性を一切課さない長期的、完全非線形、3次元数値相対論シミュレーションに基づいている。 その結果、($\ell=2$)-Proca星は存在領域全体にわたって不安定であることがわかった。 特に、それほどコンパクトでない構成では、大域的な球対称性が動的に失われ、非軸対称な$\tilde{m}=4$モード不安定性が生じ、続いて、異なる角運動量数$\ell=1$と$\ell=2$を持つ場によって形成される新しい種類の多場Proca星へと移行することを強調する。 これを我々は不安定な多場$\ell$ Proca星と同定する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present new exact solutions for two-dimensional geometries generated by continuous distributions of topological defects within a conformal metric framework. By reformulating Einstein's equations in two dimensions as a Poisson equation for the conformal factor, we analyze how smooth defect densities -- such as Gaussian, exponential, and power-law profiles -- regularize curvature singularities and encode nontrivial topological information. Each distribution yields a well-defined geometry that interpolates between localized curvature near the defect core and asymptotic flatness. We compute the Ricci scalar and total curvature, confirming consistency with the Gauss-Bonnet theorem. Our results provide a unified geometric description of regularized disclination-like defects and offer insights into analog gravity, crystalline materials, and two-dimensional systems with emergent curvature. | 我々は、共形計量フレームワークにおける位相欠陥の連続分布によって生成される2次元形状の新しい厳密解を提示する。 2次元におけるアインシュタイン方程式を共形因子のポアソン方程式として再定式化することにより、ガウス分布、指数分布、べき乗分布などの滑らかな欠陥密度が、どのように曲率特異点を正規化し、非自明な位相情報を符号化するかを解析する。 それぞれの分布は、欠陥コア近傍の局所曲率と漸近平坦性の間を補間する、明確に定義された形状を生成する。 リッチスカラー曲率と全曲率を計算し、ガウス・ボネ定理との整合性を確認する。 我々の結果は、正規化された回位型欠陥の統一的な幾何学的記述を提供し、アナログ重力、結晶材料、および創発曲率を持つ2次元系への知見を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this manuscript, we aim to classify and characterize the moduli space of homogeneous spin connections and homogeneous $SU(2)$ connections on three-dimensional Riemannian homogeneous spaces. An analysis of the topology of the associated moduli spaces reveals that they are finite-dimensional topological manifolds (possibly with boundary) possessing trivial homotopy groups. Owing to their deep connection with cosmological models in the Ashtekar-Barbero-Immirzi formulation of General Relativity, this study offers a mathematically rigorous interpretation of the Ashtekar-Barbero-Immirzi-Sen connection within a cosmological context. In particular, we show that a correct formulation of the theory relies crucially on identifying the moduli space of homogeneous spin connections, thereby emphasizing the essential role of the spin structure in ensuring consistency with the physical content of the theory. The favorable topological properties of these moduli spaces circumvent many of the usual difficulties associated with singularities and the definition of regular measures in Quantum Field Theory and Quantum Gravity. As a result, they provide a solid foundation for the rigorous implementation of quantum theory in the cosmological setting. | 本稿では、3次元リーマン同質空間上の同質スピン接続と同質$SU(2)$接続のモジュライ空間を分類し、特徴付けることを目的とする。 関連するモジュライ空間の位相解析から、それらが自明なホモトピー群を持つ有限次元位相多様体（境界を持つ場合もある）であることが明らかになる。 一般相対論のAshtekar-Barbero-Immirzi定式化における宇宙論モデルとの深い関連性により、本研究は宇宙論的文脈におけるAshtekar-Barbero-Immirzi-Sen接続の数学的に厳密な解釈を提供する。 特に、理論の正しい定式化は、同質スピン接続のモジュライ空間を特定することに決定的に依存していることを示す。 これにより、理論の物理的内容との整合性を確保する上でスピン構造が果たす重要な役割を強調する。 これらのモジュライ空間の好ましい位相的性質は、量子場の理論と量子重力における特異点や正則測度の定義に伴う多くの通常の困難を回避します。 その結果、それらは宇宙論的設定における量子論の厳密な実装のための強固な基盤を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We discuss the conversion mechanism from scalar field to gravitational waves in magnetic background in $f(R)$ gravity minimal coupled to the Maxwell electrodynamics. Applying the conversion in early universe with primordial magnetic field and the neutron star with strong magnetosphere, the generated gravitational waves, converted from the scalar field, exhibit distinct power spectra which can be potentially probed by future experiments such as DECIGO, BBO, CE and ET. | マクスウェル電磁力学と結合した$f(R)$重力極小状態における磁気背景におけるスカラー場から重力波への変換機構について議論する。 原始磁場を持つ初期宇宙と強い磁気圏を持つ中性子星における変換を適用すると、スカラー場から変換された重力波は明確なパワースペクトルを示し、DECIGO、BBO、CE、ETなどの将来の実験によって探査される可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose and solve mathematically a simple euclidean model for quantum gravity in one dimension. In the case of an open curve, the continuum limit is trivial, that is, the size of the universe is infinite, independently of the value of the cosmological constant. Nevertheless, it is nontrivial in the closed case, resulting in a finite size universe for positive cosmological constant. The presence of a scalar field slightly changes this last result, regardless of the mass. We also discuss a generalization of our model for higher dimensions. | 我々は1次元の量子重力に対する単純なユークリッド模型を提案し、数学的に解く。 開曲線の場合、連続体極限は自明であり、すなわち宇宙定数の値によらず宇宙の大きさは無限大である。 しかし、閉曲線の場合、連続体極限は自明ではなく、正の宇宙定数に対しては有限の大きさの宇宙となる。 スカラー場の存在は、質量によらず、この最後の結果をわずかに変化させる。 また、我々のモデルの高次元への一般化についても議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a mathematical formulation of black hole complementarity based on recent rules for including the observer in quantum cosmology. We argue that this provides a self-consistent treatment of the interior of an evaporating black hole throughout its history, as well as the Antonini-Sasieta-Swingle-Rath configuration where a closed universe is entangled with a pair of AdS universes. | 我々は、量子宇宙論において観測者を包含するための最近の規則に基づき、ブラックホール相補性の数学的定式化を提示する。 これにより、蒸発するブラックホールの内部をその歴史を通して自己無撞着に扱うことが可能になり、また、閉じた宇宙が一対のAdS宇宙とエンタングルメントしているアントニーニ＝サシエタ＝スウィングル＝ラス構成も自己無撞着に扱うことができると主張する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We compute the quasi-normal mode (QNM) frequencies of slowly rotating black holes in dynamical Chern-Simons (dCS) gravity, including corrections up to second order in the black hole's dimensionless spin parameter $\chi = J/M^2$ and second order in the dCS coupling parameter ($\alpha$). Due to the complexities of constructing a Newman-Penrose tetrad at this order, we employ a metric perturbation approach. We derive a system of coupled ordinary differential equations for the primary axial $l$-mode and the polar $l\pm 1$ modes, which is then solved numerically with appropriate ingoing and outgoing wave boundary conditions. Our numerical framework is validated in the General Relativistic limit against known Schwarzschild QNMs and highly accurate Kerr QNM results for $\chi \leq 0.15$. For the fundamental $n=0, l=m=2$ axial mode, we present detailed numerical results illustrating the dependence of QNM frequencies on both $\chi$ and $\alpha$. We observe that while rotation generally increases the damping time, increasing the dCS coupling parameter significantly reduces the damping time of the axial mode. This finding contrasts with previous analytical work on polar modes, which suggested an increase in damping time due to dCS effects, highlighting a crucial parity-dependent difference in how dCS gravity impacts black hole ringdowns. Furthermore, we provide an analytical fitting formula for this mode. These results, incorporating coupled spin and dCS effects at second order, provide more accurate theoretical predictions for testing dCS gravity with gravitational wave observations of black hole ringdowns. The refined QNM calculations are particularly relevant for lower-mass black hole merger events, such as GW230529, where dCS corrections may be more prominent and their distinct damping signatures could be observable. [Abridged Version] | 動的チャーン・サイモンズ（dCS）重力下でゆっくり回転するブラックホールの準基準モード（QNM）周波数を、ブラックホールの無次元スピンパラメータ$\chi = J/M^2$の2次の補正と、dCS結合パラメータ（$\alpha$）の2次の補正を含めて計算する。 このオーダーでニューマン・ペンローズ四元体を構築することは複雑であるため、計量摂動法を用いる。 主軸$l$モードと極$l\pm 1$モードの結合常微分方程式系を導出し、適切な入射波および出射波境界条件を用いて数値的に解く。 我々の数値計算枠組みは、一般相対論的極限において、既知のシュワルツシルトQNMおよび$\chi \leq 0.15$に対する高精度のカーQNM結果に対して検証されている。 基本軸モード$n=0, l=m=2$について、QNM周波数が$\chi$と$\alpha$の両方に依存することを示す詳細な数値結果を示す。 回転は一般的に減衰時間を増加させるが、dCS結合パラメータの増加は軸モードの減衰時間を大幅に減少させることがわかった。 この発見は、dCS効果による減衰時間の増加を示唆した極モードに関するこれまでの解析的研究とは対照的であり、dCS重力がブラックホールのリングダウンに与える影響におけるパリティ依存の重要な違いを浮き彫りにする。 さらに、このモードに対する解析的フィッティング式も提供する。 これらの結果は、結合スピン効果とdCS効果を2次のレベルで組み込んでおり、ブラックホールのリングダウンの重力波観測によるdCS重力の検証のための、より正確な理論予測を提供する。 改良されたQNM計算は、GW230529のような低質量ブラックホール合体イベントに特に関連しています。 これらのイベントでは、dCS補正がより顕著になり、その明確な減衰特性が観測される可能性があります。 [要約版] |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Scalar-Induced Gravitational Waves (SIGWs), second-order tensor modes sourced by first-order scalar fluctuations in General Relativity (GR), are expected to contribute to the Stochastic Gravitational Wave Background (SGWB) potentially detectable by current and future gravitational wave interferometers. In the framework of GR, this SGWB represents an unavoidable contribution to the gravitational wave spectrum. In this paper, we go beyond GR and we investigate the behavior of SIGWs in f(R) gravity. We explore how the SIGW spectrum is influenced across a broad range of frequencies, from the nano-Hz regime, where the Pulsar Timing Array (PTA) operates, through the milli-Hz band probed by the space-based LISA detector, up to the kilo-Hz frequency range, where the ground-based LIGO/Virgo/KAGRA network is currently operational. Our results indicate that the beyond-GR correction leaves an observational imprint, mainly in the low-frequency part of the spectrum, giving the possibility to use SIGW to constrain GR on scales on which we have limited information. | 一般相対論（GR）における一次スカラー揺らぎを起源とする二次テンソルモードであるスカラー誘起重力波（SIGW）は、現在および将来の重力波干渉計によって検出可能な確率的重力波背景（SGWB）に寄与すると期待されています。 GRの枠組みにおいて、このSGWBは重力波スペクトルへの避けられない寄与を表しています。 本論文では、GRの枠を超え、f(R)重力におけるSIGWの挙動を調査します。 パルサータイミングアレイ（PTA）が動作するナノHz領域から、宇宙設置型LISA検出器によって探査されるミリ秒帯、そして地上設置型LIGO/Virgo/KAGRAネットワークが現在運用されているキロHz周波数域に至るまで、広範囲の周波数範囲にわたってSIGWスペクトルがどのように影響を受けるかを探求します。 私たちの研究結果は、一般相対性理論を超える補正が、主にスペクトルの低周波領域に観測的な痕跡を残すことを示し、SIGWを用いて、情報が限られているスケールにおいて一般相対性理論を制限する可能性を示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In a flat background, the canonical energy momentum tensor of Lorentz and conformally invariant matter field theories can be improved to a symmetric and traceless tensor that gives the same conserved charges. We argue that the geometric origin of this improvement process is unveiled when the matter theory is coupled to Metric-Affine Gravity. In particular, we show that the Belinfante-Rosenfeld improvement terms correspond to the matter theory's hypermomentum. The improvement terms in conformally invariant matter theories are also related to the hypermomentum however a general proof would require an extended investigation. We demonstrate our results through various examples, such as the free massless scalar, the Maxwell field, Abelian $p$-forms, the Dirac field and a non-unitary massless scalar field. Possible applications of our method for theories that break Lorentz or special conformal invariance are briefly discussed. | 平坦な背景において、ローレンツ不変物質場理論および共形不変物質場理論の正準エネルギー運動量テンソルは、同じ保存電荷を与える対称かつトレースレスなテンソルに改善できる。 この改善過程の幾何学的起源は、物質理論を計量アフィン重力と結合させたときに明らかになると主張する。 特に、ベリンファンテ-ローゼンフェルド改善項が物質理論の超運動量に対応することを示す。 共形不変物質理論における改善項も超運動量と関連しているが、一般的な証明には詳細な調査が必要となる。 我々は、質量零自由スカラー、マクスウェル場、アーベル$p$形式、ディラック場、非ユニタリー質量零スカラー場など、様々な例を用いて結果を示す。 ローレンツ不変または特殊共形不変性を破る理論への我々の手法の適用可能性についても簡単に議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We demonstrate that the spinning LQG black hole can act as a cosmic particle accelerator. The LQG solution is singularity-free and can possess spin greater than that of a Kerr black hole. The additional black hole hair, arising from quantum effects, significantly influences the particle dynamics around the black hole. Under suitable physical conditions, the center-of-mass energy can grow arbitrarily high during the collision of two generic particles in the spacetime of an extremal black hole. In the non-extremal case, there exists a finite upper bound on the center-of-mass energy, the maximum value of which depends on the LQG parameter. These results are particularly interesting from an astrophysical perspective, especially in the context of probing Planck-scale physics. | 我々は、回転するLQGブラックホールが宇宙粒子加速器として作用できることを実証した。 LQG解は特異点を持たず、カーブラックホールよりも大きなスピンを持つことができる。 量子効果から生じる追加のブラックホールヘアは、ブラックホール周囲の粒子ダイナミクスに大きな影響を与える。 適切な物理的条件下では、極限ブラックホールの時空における2つの一般的な粒子の衝突中に、質量中心エネルギーは任意に高くなる可能性がある。 非極限ブラックホールの場合、質量中心エネルギーには有限の上限が存在し、その最大値はLQGパラメータに依存する。 これらの結果は、特にプランクスケール物理学の探究という文脈において、天体物理学の観点から特に興味深いものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A significant step towards a rigorous understanding of perturbative gravitational entropy was recently achieved by a series of works showing that a proper accounting of gauge invariance and observer degrees of freedom converts the Type III algebra of QFT observables in a gravitational subregion to a Type II crossed product, whose entropy reduces to the generalized entropy formula in a semiclassical limit. The observers thus used are also known as quantum reference frames (QRFs); as noted in our companion work [arXiv:2405.00114], using different QRFs result in different algebras, and hence different entropies -- so gravitational entropy is observer-dependent. Here, we provide an in-depth analysis of this phenomenon, with full derivations of many new results. Using the perspective-neutral QRF formalism, we extend previous constructions to allow for arbitrarily many observers, each carrying a clock with possibly degenerate energy spectra. We consider a semiclassical regime characterized by clocks whose energy fluctuations dominate over the fluctuations of the energy of the QFT. Unlike previous works, we allow the clocks and fields to be arbitrarily entangled. At leading order the von Neumann entropy still reduces to the generalized entropy, but linear corrections are typically non-vanishing and quantify the degree of entanglement between the clocks and fields. We also describe an `antisemiclassical' regime as the opposite of the semiclassical one, with suppressed fluctuations of the clock energy; in this regime, we show how the clock may simply be `partially traced' out when evaluating the entropy. Four explicit examples of observer-dependent entropy are then given, involving a gravitational interferometer, degenerate clock superselection, a semiclassical approximation applying to some clocks but not others, and differences between monotonic and periodic clocks. | 摂動論的重力エントロピーの厳密な理解に向けた重要な一歩が、ゲージ不変性と観測者の自由度を適切に考慮することで、重力領域における場の理論の観測量のタイプIII代数がタイプII交差積に変換され、そのエントロピーが半古典的極限において一般化エントロピー公式にまで減少することを示す一連の研究によって最近達成された。 このようにして用いられる観測者は量子参照系（QRF）としても知られる。 我々の関連研究[arXiv:2405.00114]で指摘されているように、異なるQRFを用いると異なる代数、ひいては異なるエントロピーが得られる。 つまり、重力エントロピーは観測者に依存する。 本稿では、この現象を詳細に解析し、多くの新しい結果の完全な導出を示す。 視点中立なQRF形式論を用いて、我々はこれまでの構成を拡張し、それぞれが縮退したエネルギースペクトルを持つ可能性のある時計を持つ、任意の数の観測者を許容する。 我々は、エネルギー変動がQFTのエネルギー変動を支配する時計によって特徴付けられる半古典的領域を考える。 これまでの研究とは異なり、我々は時計と場が任意にエンタングルメントされていることを許容する。 主要次数において、フォン・ノイマン・エントロピーは依然として一般化エントロピーに減少するが、線形補正は典型的にはゼロではなく、時計と場の間のエンタングルメントの程度を定量化する。 また、我々は半古典的領域の反対で、時計エネルギーの変動が抑制された「反半古典的」領域を記述する。 この領域では、エントロピーを評価する際に時計が単に「部分的にトレース」される可能性があることを示す。 次に、観測者依存エントロピーの4つの明確な例、すなわち重力干渉計、縮退時計の超選択、一部の時計には適用できるが他の時計には適用できない半古典的近似、単調時計と周期時計の違いを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the cosmological viability of symmetric teleparallel gravity, specifically the $f(Q)$ gravity model with a power-law form $f(Q) = \alpha Q^n$, in combination with two widely used dark energy parameterizations: Chevallier Polarski Linder (CPL) and Barboza Alcaniz (BA). Employing the most recent DESI DR2 Baryon Acoustic Oscillation (BAO) dataset along with previous BAO measurements, we constrain the model parameters through a robust Markov Chain Monte Carlo (MCMC) analysis. We examine the background evolution via key cosmological indicators including the Hubble parameter $H(z)$, deceleration parameter $q(z)$, the effective equation of state $\omega_{\rm eff}(z)$, and the Om diagnostic. Our results indicate that the inclusion of DESI DR2 data significantly tightens constraints on the model parameters and supports a consistent transition from decelerated to accelerated expansion. The present-day values of $q(0)$ and $\omega_{\rm eff}(0)$ lie within the quintessence regime for all datasets. However, for lower redshift values the behaviour varies between phantom-like and quintessence-like phases. Statistical comparison via $\chi^2$, AIC, BIC, and $R^2$ further demonstrate that both CPL + $f(Q)$ and BA + $f(Q)$ provide better or competitive fits to data compared to $\Lambda$CDM, hence offering a compelling geometric alternative for explaining late-time cosmic acceleration. | 対称テレパラレル重力の宇宙論的実現可能性、特にべき乗則形式$f(Q) = \alpha Q^n$を持つ$f(Q)$重力モデルを、広く用いられている2つのダークエネルギーパラメータ化、Chevallier Polarski Linder (CPL)とBarboza Alcaniz (BA)と組み合わせて調査する。 最新のDESI DR2 Baryon Acoustic Oscillation (BAO)データセットと過去のBAO測定データを用い、ロバストなマルコフ連鎖モンテカルロ(MCMC)解析によってモデルパラメータを制限する。 ハッブルパラメータ$H(z)$、減速パラメータ$q(z)$、有効状態方程式$\omega_{\rm eff}(z)$、Om診断などの主要な宇宙論的指標を用いて背景進化を検証する。 我々の結果は、DESI DR2データの追加により、モデルパラメータに対する制約が大幅に強化され、減速膨張から加速膨張への一貫した遷移が裏付けられることを示しています。 現在の$q(0)$と$\omega_{\rm eff}(0)$の値は、すべてのデータセットにおいてクインテッセンス領域内にあります。 しかし、赤方偏移が低い場合、その挙動はファントム型相とクインテッセンス型相の間で変化します。 $\chi^2$、AIC、BIC、および$R^2$による統計的比較により、CPL + $f(Q)$とBA + $f(Q)$の両方が、$\Lambda$CDMと比較してデータへの適合度が良好または同等であることがさらに示され、後期宇宙加速を説明する説得力のある幾何学的代替モデルが提示されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate analogue gravity phenomena arising as a result of the linear perturbation of the spherically symmetric accretion flows onto non rotating black holes, where the gravitational field is determined by a set of post Newtonian pseudo Schwarzschild black hole potentials and the infaling matter is described by a relativistic multi-species equation of state. The stationary transonic integral accretion solutions corresponding to the steady state of aforementioned type of accreting systems are constructed and the stability analysis of such solutions are performed through the time dependent linear perturbation of the accretion flow. Such linear stability analysis leads to the formation of a black hole like sonic metric embedded within the infalling matter. The acoustic horizons are then identified by constructing the causal structure, i.e., the Carter-Penrose diagrams. The variation of the analogue surface gravity corresponding to the aforementioned sonic metric has been studied as a function of various parameters governing the accretion flow. | 我々は、非回転ブラックホールへの球対称降着流の線形摂動の結果として生じる類似の重力現象を研究する。 ここで、重力場はポストニュートン擬シュワルツシルトブラックホールポテンシャルによって決定され、降着物質は相対論的多種状態方程式によって記述される。 前述のタイプの降着系の定常状態に対応する定常遷音速積分降着解を構築し、これらの解の安定性解析を降着流の時間依存線形摂動を通して行う。 このような線形安定性解析は、降着物質内に埋め込まれたブラックホールのような音波計量の形成につながる。 そして、因果構造、すなわちカーター・ペンローズ図を構築することにより、音響地平を特定する。 前述の音速計量値に対応するアナログ表面重力の変化は、降着流を支配する様々なパラメータの関数として研究されてきた。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the gravitational waveforms generated by critical, equatorial plunging geodesics of the Kerr metric that start from an unstable-circular-orbit, which describe the test-mass limit of spin-aligned eccentric black-hole mergers. The waveforms are generated employing a time-domain Teukolsky code. We span different values of the Kerr spin $-0.99 \le a \le 0.99 $ and of the critical eccentricity $e_c$, for bound ($0 \le e_c<1$) and unbound plunges ($e_c \ge 1$). We find that, contrary to expectations, the waveform modes $h_{\ell m}$ do not always manifest a peak for high eccentricities or spins. In case of the dominant $h_{22}$ mode, we determine the precise region of the parameter space in which its peak exists. In this region, we provide a characterization of the merger quantities of the $h_{22}$ mode and of the higher-order modes, providing the merger structure of the equatorial eccentric plunges of the Kerr spacetime in the test-mass limit. | 我々は、不安定円軌道から始まるカー計量の臨界赤道方向プランジング測地線によって生成される重力波形を研究する。 この測地線は、スピンアラインメントした偏心ブラックホール合体のテスト質量極限を記述する。 波形は時間領域Teukolskyコードを用いて生成される。 カースピン$-0.99\le a \le 0.99$と臨界離心率$e_c$の異なる値について、束縛プランジング（$0 \le e_c<1$）と非束縛プランジング（$e_c \ge 1$）について解析する。 予想に反して、波形モード$h_{\ell m}$は、離心率やスピンが大きい場合に必ずしもピークを示さないことがわかった。 支配的な$h_{22}$モードの場合、そのピークが存在するパラメータ空間の正確な領域を決定する。 この領域では、$h_{22}$ モードと高次モードの合体量の特徴付けを行い、テスト質量極限におけるカー時空の赤道偏心突入の合体構造を明らかにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper explores the properties of black holes using a new model of nonlinear electrodynamics called modified Maxwell (ModMax), in conjunction with nonlinear massive gravity known as dRGT-like massive gravity. We start by deriving the exact black hole solutions within the framework of ModMax-dRGT-like massive gravity and analyze how the parameters of both ModMax and dRGT-like massive gravity influence the characteristics of these black holes. Additionally, we calculate the thermodynamic quantities for these black holes in the non-extended phase space and investigate how the parameters of ModMax and dRGT-like massive gravity affect these quantities. We confirm that these quantities satisfy the first law of thermodynamics. We also examine local stability by analyzing heat capacity and assess how ModMax and the massive parameters influence phase transitions and physical limitation points. Next, we expand our analysis to the extended phase space, demonstrating that these thermodynamic quantities satisfy both the first law of thermodynamics and the Smarr relation in this context. Finally, we examine the isoperimetric ratio of black holes in ModMax-dRGT-like massive gravity. | 本論文では、修正マクスウェル（ModMax）と呼ばれる新しい非線形電気力学モデルと、dRGT型大質量重力として知られる非線形大質量重力モデルとを組み合わせて、ブラックホールの特性を探求する。 まず、ModMax-dRGT型大質量重力の枠組みの中でブラックホールの厳密解を導出し、ModMaxとdRGT型大質量重力のパラメータがこれらのブラックホールの特性にどのように影響するかを解析する。 さらに、非拡張位相空間におけるこれらのブラックホールの熱力学量を計算し、ModMaxとdRGT型大質量重力のパラメータがこれらの量にどのように影響するかを調べる。 これらの量が熱力学第一法則を満たすことを確認する。 また、熱容量を解析することで局所安定性を調べ、ModMaxと大質量パラメータが相転移と物理的限界点にどのように影響するかを評価する。 次に、解析を拡張位相空間に拡張し、これらの熱力学量がこの文脈において熱力学第一法則とSmarr関係の両方を満たすことを示す。 最後に、ModMax-dRGTのような大質量重力におけるブラックホールの等周比を調べます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the role of reversible and irreversible thermodynamic processes in a cosmological context, focusing on their impact on the early and late-time expansion history of the universe. In our framework, gravitationally induced adiabatic matter creation/annihilation are treated as irreversible processes, while energy exchange between the cosmic bulk and the horizon is modeled as reversible. We propose two thermodynamic interacting scenarios with matter creation/annihilation in which energy flows from matter and radiation components to an effective entropic dark energy sector. In both scenarios, effective entropic dark energy initially exhibits properties akin to those of radiation and matter prior to recombination. Subsequently, it transitions into a quintessence state, ultimately converging towards the cosmological constant in the current epoch. Our models predict Hubble constant values of $H_0 = 71.73 \pm 0.79 \text{km} \, \text{s}^{-1} \, \text{Mpc}^{-1}$ and $H_0 = 71.06 \pm 0.79 \text{km} \, \text{s}^{-1} \, \text{Mpc}^{-1}$, which exhibit agreement with the recent 2024 SH0ES measurement of $H_0 = 73.17 \pm 0.86 \text{km} \, \text{s}^{-1} \, \text{Mpc}^{-1}$ at levels of $1.2\sigma$ and $1.8\sigma$. When compared to the 2022 SH0ES baseline measurement of $H_0 = 73.04 \pm 1.04 \text{km} \, \text{s}^{-1} \, \text{Mpc}^{-1}$, both models demonstrate concordance at $1\sigma$ and $1.5\sigma$. These results demonstrate that such thermodynamically motivated interactions can address the Hubble tension within a minimal extension of the standard cosmological model. | 我々は、宇宙論的文脈における可逆的および不可逆的な熱力学的過程の役割を、宇宙の初期および後期膨張史への影響に焦点を当てて調査する。 我々の枠組みでは、重力誘起による断熱物質生成／消滅は不可逆過程として扱われ、宇宙全体と地平線間のエネルギー交換は可逆過程としてモデル化される。 我々は、物質生成／消滅を伴う2つの熱力学的相互作用シナリオを提案する。 これらのシナリオでは、エネルギーが物質および放射成分から有効エントロピー暗黒エネルギーセクターへと流れる。 どちらのシナリオにおいても、有効エントロピー暗黒エネルギーは、再結合前は放射および物質と同様の特性を示す。 その後、クインテッセンス状態へと遷移し、最終的には現在の時代の宇宙定数へと収束する。 我々のモデルはハッブル定数として $H_0 = 71.73 \pm 0.79 \text{km} \, \text{s}^{-1} \, \text{Mpc}^{-1}$ および $H_0 = 71.06 \pm 0.79 \text{km} \, \text{s}^{-1} \, \text{Mpc}^{-1}$ を予測しており、これは $1.2\sigma$ および $1.8\sigma$ レベルで最近の 2024 SH0ES の測定値 $H_0 = 73.17 \pm 0.86 \text{km} \, \text{s}^{-1} \, \text{Mpc}^{-1}$ と一致する。 2022年のSH0ESベースライン測定値$H_0 = 73.04 \pm 1.04 \text{km} \, \text{s}^{-1} \, \text{Mpc}^{-1}$と比較すると、両モデルは$1\sigma$および$1.5\sigma$で一致することが示されています。 これらの結果は、このような熱力学的に動機付けられた相互作用が、標準宇宙論モデルの最小限の拡張の範囲内でハッブル張力に対処できることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we present static and spherically symmetric vacuum solutions to the mass-dimension $d\leq 4$ action of an effective-field theory, choosing the diffeomorphism symmetry to be broken explicitly. By using the reduced-action method with a Schwarzschild seed-solution, we find static and spherically symmetric black hole solutions to the field equations to linear order in the symmetry-breaking coefficients, which are consistent solutions to the modified Einstein equations at the same order. Using several ans\"atze for the symmetry-breaking coefficient we classify the allowed solutions, and we compute standard consequences and observables, including horizons, thermodynamics, photon geodesics, and perihelion precession. We find that the horizon structure of some of our solutions are similar to the Reissner-Nordstr\"om case, and that several of them exhibit physical singularities at $r=2M$. We note in particular that introducing more than one non-zero coefficient for spacetime-symmetry breaking coefficient leads to a solution with three horizons; the aim is to obtain observables that can be confronted to black holes observational data. | 本論文では、有効場理論の質量次元$d\leq 4$作用に対する静的かつ球対称な真空解を提示し、微分同相対称性を明示的に破ることを選択する。 シュワルツシルト種解を用いた縮約作用法を用いることで、対称性の破れた係数の線形位数までの場の方程式に対する静的かつ球対称なブラックホール解を求める。 これらの解は、同じ位数における修正アインシュタイン方程式と整合的な解である。 対称性の破れ係数に対するいくつかの解を用いて、許容解を分類し、地平線、熱力学、光子測地線、近日点歳差運動などの標準的な帰結と観測量を計算します。 いくつかの解の地平線構造はライスナー-ノルドストロームの場合と類似しており、いくつかはr = 2Mで物理的特異点を示すことがわかりました。 特に、時空対称性の破れ係数に複数の非ゼロ係数を導入すると、3つの地平線を持つ解が得られることに注意します。 目的は、ブラックホールの観測データと比較できる観測量を得ることです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The covariant characterization of the existence of gravitational radiation traversing infinity $\mathscr{J}$ in the presence of a negative cosmological constant is presented. It is coherent and consistent with the previous characterizations put forward for the cases of non-negative cosmological constant, relying on the properties of the asymptotic super-Poynting vector; or in more transparent terms, based on the intrinsic properties of the flux of tidal energy at infinity. The proposed characterization is fully satisfactory, it can be covariantly typified in terms of boundary data at infinity, and it can also be categorized according to the geometric properties of the rescaled Weyl tensor at $\mathscr{J}$. The cases with no incoming radiation entering from (or no outgoing radiation escaping at) $\mathscr{J}$ can similarly be determined in terms of the boundary data or geometric properties of the rescaled Weyl tensor. In particular, we identify the most general boundary conditions that, in an initial-boundary value problem, ensure absence of gravitational radiation traversing $\mathscr{J}$: linear dependency between the Cotton-York tensor and the holographic stress tensor at $\mathscr{J}$. We also present novel conditions ensuring the absence of just incoming (outgoing) radiation at $\mathscr{J}$. These are given in a covariant way and also in terms of standard rescaled Weyl tensor scalars. | 負の宇宙定数が存在する場合、無限遠 $\mathscr{J}$ を通過する重力放射の存在に関する共変的な特徴付けを提示する。 これは、漸近的超ポインティングベクトルの性質に基づく、非負の宇宙定数の場合にこれまで提案されてきた特徴付けと整合的であり、より分かりやすく言えば、無限遠における潮汐エネルギー流束の固有特性に基づく。 提案された特徴付けは十分に満足のいくものであり、無限遠における境界データを用いて共変的に類型化することができ、また、$\mathscr{J}$ における再スケールされたワイルテンソルの幾何学的性質に従って分類することもできる。 $\mathscr{J}$ から入射する放射がない（または $\mathscr{J}$ から出射する放射がない）場合も同様に、境界データまたは再スケールされた Weyl テンソルの幾何学的特性によって決定できる。 特に、初期境界値問題において、$\mathscr{J}$ を通過する重力放射が存在しないことを保証するための最も一般的な境界条件を特定する。 これは、$\mathscr{J}$ における Cotton-York テンソルとホログラフィック応力テンソルとの間の線形依存性である。 また、$\mathscr{J}$ への入射（出射）放射のみが存在しないことを保証する新しい条件も提示する。 これらは共変的な方法で、また標準的な再スケールされた Weyl テンソルのスカラーによって与えられる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The (S-type) Gubser-Rocha model is a holographic model that shows the linear dependence of the entropy density on the temperature. With an appropriate choice of the boundary action, this model exhibits a continuous phase transition in the neutral limit. In this paper, we investigate several aspects of this phase transition. Firstly, we show that the critical exponents of the phase transition match those in the mean-field percolation theory. Subsequently, we also investigate the dynamical stability, and the emergence of the Nambu-Goldstone modes by analyzing the quasinormal modes of the perturbation fields. The dynamical stability agrees with the thermodynamic stability. In addition, we find that there is an emergent Nambu-Goldstone mode in the broken phase of the S-type model. | (S型) Gubser-Rocha模型は、エントロピー密度が温度に線形に依存するホログラフィック模型である。 境界作用を適切に選択すると、この模型は中性極限において連続相転移を示す。 本論文では、この相転移のいくつかの側面を調べる。 まず、相転移の臨界指数が平均場パーコレーション理論のものと一致することを示す。 次に、摂動場の準正規モードを解析することにより、動的安定性とNambu-Goldstoneモードの出現を調べる。 動的安定性は熱力学的安定性と一致する。 さらに、S型模型の破れた相においてNambu-Goldstoneモードが出現することを見出した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we investigate the structure and properties of the canonical energy momentum tensor (EMT) across a range of field theories. We begin by developing a unified and systematic method that naturally yields the canonical EMT for gauge theory, without the need for artificial symmetrization or improvement terms. Our analysis highlights how Noether's theorem intrinsically emphasizes the 1-form nature of gauge potentials. We further extend to general relativity and demonstrate that the assumption of metric compatibility naturally implies a torsion free connection. Building upon variational symmetry principles, we establish the equivalence between the Einstein Hilbert EMT and the canonical EMT, thereby clarifying their respective roles in field dynamics and conservation laws. Lastly, we present an alternative derivation of the Einstein field equations via Noether's theorem. | 本研究では、様々な場の理論における正準エネルギー運動量テンソル（EMT）の構造と特性を調査する。 まず、人工的な対称化や改良項を必要とせずに、ゲージ理論の正準EMTを自然に導く統一的かつ体系的な手法を開発する。 本解析は、ノイザーの定理がゲージポテンシャルの1形式性を本質的に強調していることを明らかにする。 さらに一般相対論に拡張し、計量適合性の仮定が自然にねじれのない接続を意味することを示す。 変分対称性原理に基づき、アインシュタイン・ヒルベルトEMTと正準EMTの同値性を確立し、それによって場のダイナミクスと保存則におけるそれぞれの役割を明らかにする。 最後に、ノイザーの定理を用いたアインシュタイン場の方程式の別の導出法を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| One of the predictions from simple inflation models is stochastic background of gravitational waves (or literally what is called Primordial Gravitational Waves (\textbf{PGW})) with a nearly scale--invariant spectrum. To discuss a possible direct detection of PGW, the quantity so--called Spectral Energy Density (\textbf{SED}) has crucial role. In this work, we consider PGW amplified by radiation dominate and generated by perturbing the Anisotropic (\emph{Bianchi type--I}) metric. We focus on the SED quantity of these gravity waves. The intended framework is the Einstein's gravity. The spectral graphs for SED shows that the power spectrum of gravitational waves in the early universe in the isotropic universe was different from the isotropic universe, but at the present time (age of universe) they coincide. | 単純なインフレーションモデルから予測されるものの1つは、ほぼスケール不変なスペクトルを持つ重力波（または文字通り原始重力波（\textbf{PGW}）と呼ばれるもの）の確率的背景です。 PGWの直接検出の可能性を議論するには、いわゆるスペクトルエネルギー密度（\textbf{SED}）という量が重要な役割を果たします。 本研究では、放射支配によって増幅され、異方性（\emph{ビアンキ型--I}）計量に摂動を与えることで生成されるPGWを考察します。 これらの重力波のSED量に注目します。 想定される枠組みはアインシュタインの重力です。 SEDのスペクトルグラフは、初期宇宙の等方性宇宙における重力波のパワースペクトルが等方性宇宙と異なっていたが、現在（宇宙の年齢）ではそれらが一致していることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Type Ia supernovae (SNe Ia) serve as crucial cosmological distance indicators because of their empirical consistency in peak luminosity and characteristic light curve decline rates. These properties facilitate them to be standardized candles for the determination of the Hubble constant ($H_0$) within late-time universe cosmology. Nevertheless, a statistically significant difference persists between $H_0$ values derived from early and late-time measurements, a phenomenon known as the Hubble tension. Furthermore, recent observations have identified a subset of over-luminous SNe Ia, characterized by peak luminosities exceeding the nominal range and faster decline rates. These discoveries raise questions regarding the reliability of SNe Ia as standard candles for measuring cosmological distances. In this article, we present the Bayesian analysis of eight over-luminous SNe Ia and show that they yield a lower $H_0$ estimate, exhibiting closer concordance with $H_0$ estimates derived from early-universe data. This investigation potentially represents a step toward addressing the Hubble tension. | Ia型超新星（SN Ia）は、ピーク光度と特徴的な光曲線の減衰率において経験的に一貫性があることから、宇宙論的距離の重要な指標として機能している。 これらの特性により、SN Iaは後期宇宙論におけるハッブル定数（$H_0$）の決定における標準光源となることが期待される。 しかしながら、初期宇宙と後期宇宙の測定から得られた$H_0$値には統計的に有意な差が存在し、これはハッブル張力として知られる現象である。 さらに、最近の観測により、ピーク光度が公称範囲を超え、減衰率がより速いことを特徴とする、過光度のSN Iaのサブセットが特定されている。 これらの発見は、SN Iaが宇宙論的距離を測定するための標準光源として信頼できるかどうかという疑問を提起している。 本稿では、8つの高輝度SN Iaについてベイズ解析を行い、それらの$H_0$推定値が低いこと、そして初期宇宙データから得られた$H_0$推定値とより一致することを示す。 この研究は、ハッブル・テンションへの対処に向けた一歩となる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper we study gravitationally bound compact objects sourced by a string theory inspired Born-Infeld scalar field. Unlike many of their canonical scalar field counterparts, these ``boson stars'' do not have to extend out to infinity and may generate compact bodies. We analyze in detail both the junction conditions at the surface as well as the boundary conditions at the center which are required in order to have a smooth structure throughout the object and into the exterior vacuum region. These junction conditions, although involved, turn out to be relatively easy to satisfy. Analysis reveals that these compact objects have a richer structure than the canonical boson stars and some of these properties turn out to be physically peculiar: There are several branches of solutions depending on how the junction conditions are realized. Further analysis illustrates that in practice the junction conditions tend to require interior geometries reminiscent of ``bag of gold'' spacetimes, and also hide the star behind an event horizon in its exterior. The surface compactness of such objects, defined here as the ratio $2M/r$, can be made arbitrarily close to unity indicating the absence of a Buchdahl bound. Some comments on the stability of these objects is provided to find possible stable and unstable regimes. However, we argue that even in the possibly stable regime the event horizon in the vacuum region shielding the object is potentially unstable, and would cut off the star from the rest of the universe. | 本論文では、弦理論に着想を得たボルン・インフェルト・スカラー場を起源とする、重力的に束縛されたコンパクト天体を研究する。 多くの標準的なスカラー場の対応物とは異なり、これらの「ボソン星」は無限に広がる必要はなく、コンパクト天体を生成する可能性がある。 我々は、天体全体および外部真空領域まで滑らかな構造を持つために必要な、表面における接合条件と中心における境界条件の両方を詳細に解析する。 これらの接合条件は複雑ではあるものの、比較的容易に満たすことができる。 解析の結果、これらのコンパクト天体は標準的なボソン星よりも豊かな構造を持ち、その特性のいくつかは物理的に特異であることが明らかになった。 接合条件の実現方法によって、いくつかの解の分岐が存在する。 さらに解析を進めると、実際には接合条件は「金の袋」時空を彷彿とさせる内部構造を必要とする傾向があり、また、外部では事象の地平線の背後に星を隠す傾向があることが示される。 このような天体の表面コンパクト性は、ここでは比$2M/r$として定義され、任意に1に近づけることができ、これはブッフダールの限界が存在しないことを示しています。 これらの天体の安定性について、可能な安定領域と不安定領域を見つけるためにいくつかコメントします。 しかし、安定領域であっても、天体を遮蔽する真空領域の事象の地平線は潜在的に不安定であり、恒星を宇宙の他の部分から切り離す可能性があると主張します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the reheating phase following inflation in the context of single-field models, focusing on the perturbative decay of the inflaton into lighter particles. A general analytical framework is presented to compute the reheating temperature $T_{re}$ and related quantities by combining cosmological observations with model-dependent parameters. We derive expressions for $T_{re}$ for three types of interactions: gravitational, scalar, and Yukawa-type fermionic couplings, and apply these results to the class of $\alpha$-attractor inflationary models, which exhibit attractor behavior in the $(n_s, r)$ plane. The main goal of this work is to investigate how key cosmological quantities such as $T_{re}$, $N_{re}$, and $m_\phi$ among others, evolve with the scalar spectral index $n_s$ and the Yukawa coupling constant $y$, within a consistent analytical framework. Although the formulas used are approximate, they are sufficient to capture the qualitative behavior of the relevant quantities across a wide range of parameter values. Here, we are not interested in precise numerical approximations or data analysis, but rather in understanding the general trends and dependence of cosmological quantities of interest. In particular, tendencies observed in the figures, such as the sensitivity of $T_{re}$ to the coupling strength and the equation-of-state parameter $\omega_{re}$, reflect physical features that are not strongly affected by the approximations involved. | 我々は、インフレーション後の再加熱段階を単一場模型の文脈で研究し、インフレーションからより軽い粒子への摂動的な崩壊に焦点を当てる。 宇宙論的観測と模型依存パラメータを組み合わせることで、再加熱温度$T_{re}$および関連量を計算するための一般的な解析的枠組みを提示する。 我々は、重力相互作用、スカラー相互作用、および湯川型フェルミオン相互作用の3種類の相互作用に対する$T_{re}$の式を導出し、これらの結果を、$(n_s, r)$平面でアトラクター挙動を示す$\alpha$アトラクター・インフレーション模型のクラスに適用する。 本研究の主な目的は、$T_{re}$、$N_{re}$、$m_\phi$などの主要な宇宙論的量が、スカラースペクトル指数$n_s$および湯川結合定数$y$とともにどのように変化するかを、一貫した解析的枠組みの中で調べることである。 用いられた式は近似的ではあるものの、広範囲のパラメータ値にわたる関連量の定性的な挙動を捉えるには十分である。 ここでは、厳密な数値近似やデータ解析ではなく、むしろ関心のある宇宙論的量の一般的な傾向と依存性を理解することに関心がある。 特に、図に見られる傾向、例えば結合強度に対する$T_{re}$の感度や状態方程式パラメータ$\omega_{re}$などは、関係する近似によって強く影響を受けない物理的特徴を反映している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The tensions between cosmological parameter measurements from the early-universe and the late-universe datasets offer an exciting opportunity to explore new physics, if not accounted for unknown systematics. Apart from the well-known Hubble tension, a tension up to $4.9 \sigma$ in the cosmic dipole has also been reported. While the cosmic dipole is mainly induced by the observer's kinetic motion, an intrinsic dipole arising from the anisotropy of the universe could also play an import role. Such an intrinsic anisotropy can be a dark energy mimicker that causes the observed accelerating expansion of the universe. As a new and powerful tool, gravitational waves can serve as an independent probe to the cosmic dipole. A useful type of events to achieve this is the "golden dark sirens", which are near-by well-localized compact binary coalescences whose host galaxies can be identified directly due to precise localization. By forecasting golden dark sirens obtained from 10-year observations using different possible detector networks in the future, we find that the standard LIGO-Virgo-KAGRA detectors are not able to detect a meaningful amount of golden dark sirens, and hence next-generation ground-based detectors are essential to obtain a strong constraint on the cosmic dipole. In particular, we find that a three-detector network consisting of more than one next-generation detectors can yield a constraint on the cosmic dipole at an order of $10^{-3}$ when jointly measured with $H_0$. Moreover, a constraint on the cosmic dipole at an order of $10^{-4}$ can be achieved when fixing $H_0$. | 初期宇宙と後期宇宙のデータセットから得られる宇宙論パラメータの測定値間の緊張は、未知の系統的性質を考慮しなければ、新たな物理を探求する刺激的な機会を提供します。 よく知られているハッブル張力に加えて、宇宙双極子には最大$4.9 \sigma$の張力があることも報告されています。 宇宙双極子は主に観測者の運動によって誘起されますが、宇宙の異方性から生じる固有の双極子も重要な役割を果たす可能性があります。 このような固有の異方性は、観測されている宇宙の加速膨張を引き起こすダークエネルギーの模倣物となる可能性があります。 重力波は、新しく強力なツールとして、宇宙双極子の独立したプローブとして機能する可能性があります。 これを達成するために有用なイベントの種類は「ゴールデンダークサイレン」です。 これは近傍でよく局在するコンパクトな連星合体であり、その位置を正確に特定することで、その主銀河を直接特定することができます。 将来的に、様々な検出器ネットワークを用いて10年間の観測から得られるゴールデンダークサイレンを予測することにより、標準的なLIGO-Virgo-KAGRA検出器では十分な量のゴールデンダークサイレンを検出できないことがわかりました。 したがって、宇宙双極子に対する強い制限を得るには、次世代の地上検出器が不可欠です。 特に、複数の次世代検出器からなる3検出器ネットワークは、H_0と共同測定することで、宇宙双極子に対して10の-3乗のオーダーの制限を与えることができることがわかりました。 さらに、H_0を固定することで、10の-4乗のオーダーの宇宙双極子の制限を与えることができます。 |
| 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 provide a simple yet effective semi-analytical approach to confront Mukhanov Parametrization of inflationary equation-of-state, $1+\omega =\frac{\beta}{({N}+1)^\alpha}$, with the latest ACT-DR6 data employing Hamilton-Jacobi formulation. We find that equation-of-state formalism comes up with excellent fit to the latest data. In the process we are also able to put stringent constraint on the two model parameters. In order to get the bounds of $\alpha$ and $\beta$ we have also made use of the recent finding $r<0.032$. We have further utilized results from the joint analysis of ACT-DR6, Planck-2018 and DESI-Y1 data to find the observationally viable region for $\alpha$ and $\beta$. We have also employed the predictions on primordial gravity waves from forthcoming CMB missions in the likes of CMB-S4 and LiteBIRD along with results from the combination of ACT-DR6, Planck-2018 and DESI-Y1 data to further restrict the model parameters. We find that detection of gravity waves would help us narrow the viable parameter space for Mukhanov parametrization. But in the absence of detection of primordial gravity waves signal by those CMB missions parameter space is reduced significantly for $\beta$, while the range for $\alpha$ is slightly increased. In addition we observe that, $\alpha$ is primarily dependent on the observationally viable range for scalar spectral index while other model parameter $\beta$ is resting heavily on the restriction upon the amplitude of primordial gravity waves. We find that equation-of-state formalism has a wide range of parameter values consistent with recent observational data set along with futuristic CMB missions in the likes of CMB-S4 and LiteBIRD. | 最新のACT-DR6データを用いて、ハミルトン・ヤコビ定式化を用いたインフレーション状態方程式のムカノフパラメータ化$1+\omega =\frac{\beta}{({N}+1)^\alpha}$に対抗するための、シンプルでありながら効果的な半解析的アプローチを提示する。 この状態方程式形式は最新のデータに非常によく適合することがわかる。 その過程で、2つのモデルパラメータに厳しい制約を課すことも可能である。 $\alpha$と$\beta$の境界を得るために、最近の知見$r<0.032$も利用した。 さらに、ACT-DR6、Planck-2018、およびDESI-Y1データの共同解析結果を利用し、観測的に妥当な$\alpha$と$\beta$の領域を求めた。 また、CMB-S4やLiteBIRDといった今後のCMBミッションによる原始重力波の予測に加え、ACT-DR6、Planck-2018、DESI-Y1のデータを組み合わせた結果も用いて、モデルパラメータをさらに制限しました。 重力波の検出は、ムカノフパラメータ化の有効なパラメータ空間を狭めるのに役立つことが分かりました。 しかし、これらのCMBミッションによる原始重力波信号が検出されない場合、$\beta$のパラメータ空間は大幅に減少し、$\alpha$の範囲はわずかに拡大します。 さらに、$\alpha$は主にスカラースペクトル指数の観測的に有効な範囲に依存するのに対し、他のモデルパラメータ$\beta$は原始重力波の振幅の制限に大きく依存していることが分かりました。 状態方程式の形式は、CMB-S4やLiteBIRDといった将来のCMBミッションに加え、最近の観測データセットと一致する幅広いパラメータ値を持つことが分かりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate a class of scalar field dark energy models nonminimally coupled to gravity, characterized by a double exponential potential and parameterized coupling {\xi}. We study the cosmological dynamics for a recently proposed descending dark energy model, namely, Q-SC-CDM. Initially, we choose distinct values of coupling parameter. For some values of {\xi}, the evolution of the universe is split up into three different phases: decelerated expansion (early time), accelerated expansion (late-time) and slow-contraction (future era), and provide Big Crunch Singularity at distant future. In other scenario, the phase of slow-contraction vanishes, cosmic acceleration is obtained at current epoch, and the universe gets de-Sitter expansion at distant future. It is remarkable to see that the Big Crunch Singularity is redundant in the later case. Next, we investigate the phase space analysis for the model under consideration. Our investigation brings new asymptotic regimes and finds stable de-Sitter solution. Eventually, we perform a comprehensive Bayesian analysis using recent cosmological observations, including Cosmic Chronometers, Type Ia Supernovae (Pantheon+ and DES-SN5YR), and Baryon Acoustic Oscillation (DESI DR2) data. The results demonstrate that the present model yield constraints on key cosmological parameters \Omega_{0m}, H_0 and the sound horizon r_d that are consistent with {\Lambda}CDM within 68\% confidence level, yet exhibit mild tension with Pantheon+ measurements. Additionally, we employ the Om(z) diagnostic test, Akaike and Bayesian Information Criteria to distinguish our model from {\Lambda}CDM. The Statistical comparison reveals moderate support for the current model. | 我々は、二重指数関数ポテンシャルとパラメータ化された結合{\xi}を特徴とする、重力と非最小結合したスカラー場ダークエネルギー模型のクラスを調査する。 最近提案された下降ダークエネルギー模型、すなわちQ-SC-CDMの宇宙論的ダイナミクスを調べる。 まず、異なる結合パラメータの値を選択する。 {\xi}のある値に対して、宇宙の進化は3つの異なる段階、すなわち減速膨張（初期）、加速膨張（後期）、そして緩やかな収縮（未来）に分割され、遠い未来にビッグクランチ特異点が生じる。 別のシナリオでは、緩やかな収縮の段階が消滅し、現在において宇宙の加速膨張が得られ、遠い未来に宇宙はデ・シッター膨張を得る。 後者の場合、ビッグクランチ特異点が不要であることは注目に値する。 次に、検討中の模型の位相空間解析を調べる。 我々の調査は新たな漸近的領域をもたらし、安定なド・シッター解を見出した。 最終的に、宇宙クロノメーター、Ia型超新星（パンテオン+およびDES-SN5YR）、重粒子音響振動（DESI DR2）データを含む最近の宇宙論的観測を用いて、包括的なベイズ解析を行った。 その結果、現在のモデルは主要な宇宙論パラメータ\Omega_{0m}、H_0、音の地平線r_dに対する制約を与え、それらは{\Lambda}CDMと68%の信頼度水準で整合する一方で、パンテオン+の測定とは若干の緊張関係を示すことが示された。 さらに、Om(z)診断検定、赤池基準、ベイズ情報量基準を用いて、我々のモデルを{\Lambda}CDMと区別した。 統計的比較により、現在のモデルが中程度に支持されていることが明らかになった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We prove that the spin-aligned electromagnetic recoil force acting on a pulsar vanishes identically in Force-Free Electrodynamics. This contrasts with Hirai et al.'s recent argument that the rocket effect was important for explaining the eccentricity distribution of wide neutron star binaries found by Gaia. Our detailed analysis confirms that for a broad range of initial conditions and natal kick distributions, the rocket velocities of $v_r \gtrsim 30\, \mathrm{km/s}$ are required to account for the observed eccentricities. However, we find that in scenarios where the common envelope phase does not significantly shrink the initial orbit, and the natal kicks are drawn from Paczynski-type distribution, these eccentricities may arise without the influence of an EM rocket. If the natal kicks are perpendicular to the initial orbits, then explaining the Gaia neutron star eccentricities without invoking rockets additionally requires that the pre-supernova binaries avoid significant circularization, and that the mass loss during the supernova is minimal. The rocket effect can only be substantial in "weak" pulsars, where pair production near the light cylinder is suppressed and ${\bf E}\cdot{\bf B} \neq 0$ in the outer magnetosphere. We derive a rough estimate for a rocket force in a weak pulsar and relate it to the pulsar's radiative efficiency; simulations are needed to obtain numerically reliable expressions. If future observations prove that rockets are required to explain the data, this would imply that Gaia neutron stars are $\gtrsim $ Myr old, were previously rapidly spinning and are weakly magnetized, with a dipole field $\lesssim 10^{10}$ G and a relatively strong quadrupole component. | 我々は、パルサーに作用するスピン整列電磁反跳力が、フォースフリー電気力学において等価的に消滅することを証明した。 これは、Gaiaによって発見された広域中性子星連星の離心率分布を説明する上でロケット効果が重要であるという、Hiraiらによる最近の主張とは対照的である。 詳細な解析により、広範囲の初期条件と出生時のキック分布において、観測された離心率を説明するには、ロケット速度$v_r \gtrsim 30\, \mathrm{km/s}$が必要であることが確認された。 しかし、共通エンベロープ位相が初期軌道を著しく縮小せず、出生時のキックがPaczynski型分布から引き出されるシナリオでは、これらの離心率はEMロケットの影響を受けずに発生する可能性があることがわかった。 出生時のキックが初期軌道に対して垂直である場合、ロケットを考慮せずにガイア中性子星の離心率を説明するには、超新星爆発前の連星が顕著な円状化を避け、超新星爆発中の質量損失が最小限であることも必要となる。 ロケット効果は、「弱い」パルサーにおいてのみ顕著となり得る。 この場合、光円筒近傍での対生成は抑制され、外部磁気圏では ${\bf E}\cdot{\bf B} \neq 0$ となる。 我々は弱いパルサーにおけるロケット力の大まかな推定値を導き出し、それをパルサーの放射効率と関連付ける。 数値的に信頼できる表現を得るにはシミュレーションが必要である。 将来の観測によって、データを説明するにはロケットが必要であることが証明されれば、ガイア中性子星は $\gtrsim $ Myr の年齢で、以前は高速で自転しており、弱く磁化されており、双極子場 $\lesssim 10^{10}$ G と比較的強い四重極成分を持っていることを意味する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Binary black holes are one of the important sources for the TianQin gravitational wave project. Our research has revealed that, for TianQin, the signal-to-noise ratio of inspiral binary black holes can be computed analytically. This finding is expected to greatly simplify the estimation of detection capabilities for binary black holes. In this paper, we demonstrated the signal-to-noise ratio relationships from stellar-mass black holes to massive black holes. With the all-sky average condition, the signal-to-noise ratio for most binary black hole signals can be determined with a relative error of $\lesssim10\%$, with notable deviations only for chirp masses near $1000~M_\odot$. In contrast, the signal-to-noise ratio without the average includes an additional term, which we refer to as the response factor. Although this term is not easily calculated analytically, we provide a straightforward estimation method with an error margin of $1\sigma$ within 2\%. | 連星ブラックホールは、天琴重力波プロジェクトの重要な源の一つです。 私たちの研究により、天琴では、インスパイラル連星ブラックホールの信号対雑音比を解析的に計算できることが明らかになりました。 この発見は、連星ブラックホールの検出能力の評価を大幅に簡素化すると期待されます。 本論文では、恒星質量ブラックホールから大質量ブラックホールまでの信号対雑音比の関係を示しました。 全天平均条件下では、ほとんどの連星ブラックホール信号の信号対雑音比は相対誤差$\lesssim10\%$で決定でき、顕著な偏差はチャープ質量$1000~M_\odot$付近でのみ見られます。 一方、平均を考慮しない信号対雑音比には、応答係数と呼ばれる追加の項が含まれます。 この項は解析的に簡単に計算できるものではないが、誤差範囲が2%以内の1σという簡単な推定法を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we study the generation of gravitational waves in the E-model inflation with the scalar field non-minimally coupled to the Gauss-Bonnet term. Considering a wall-crossing behavior in the moduli space, we parameterize the coupling coefficient $\xi$ as a step-like function, then if $V_{,\phi}\xi_{,\phi}>0$, the Gauss-Bonnet term dominate the inflation dynamics, causing a short rapid-decline phase of the inflaton, and for appropriate parameter spaces, the mode equation of tensor perturbations develops a transient growing solution. This process generates a peak in the tensor perturbation power spectrum, corresponding to a peak in the gravitational wave energy spectrum around the nanohertz frequency band. Further more, we investigate the feasibility of generating double peaks in the gravitational wave spectrum using a double-step coupling, For certain parameter choices, one peak lies near nanohertz frequencies, while the other is around millihertz frequencies. Consequently, these gravitational waves can be observed by the pulsar timing array and the space-based gravitational wave detectors such as LISA, simultaneously. | 本研究では、スカラー場がガウス・ボネ項と非最小結合しているE模型インフレーションにおける重力波の発生を研究する。 モジュライ空間における壁通過挙動を考慮し、結合係数$\xi$を階段状関数としてパラメータ化する。 $V_{,\phi}\xi_{,\phi}>0$のとき、ガウス・ボネ項がインフレーションダイナミクスを支配し、インフレーションの短い急激な減少期を引き起こし、適切なパラメータ空間において、テンソル摂動のモード方程式は過渡的成長解を発展させる。 このプロセスにより、テンソル摂動のパワースペクトルにピークが生じ、これはナノヘルツ帯域付近の重力波エネルギースペクトルのピークに対応する。 さらに、我々は二段階結合を用いて重力波スペクトルに二重ピークを生成する可能性を調査した。 特定のパラメータ選択において、一方のピークはナノヘルツ周波数付近にあり、もう一方のピークはミリヘルツ周波数付近にある。 その結果、これらの重力波は、パルサータイミングアレイとLISAなどの宇宙重力波検出器によって同時に観測することができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This work discusses the Improved Matrix Method and Weighted Residual Method for studying the quasinormal modes (QNMs) of black holes. In the first method, by utilizing Jordan decomposition, the improved matrix method avoids the calculation of inverse matrices in the original matrix method. This significantly saves computational resources and time needed to compute the coefficient square matrices of the derivatives. In the second method, we illustrate the effectiveness of the weighted residual method in QNMs calculations by using the collocation method and Galerkin method as examples. We compared the results of both methods with the Generalized Horowitz-Hubeny Method and the WKB approximation. The methods proposed in this paper demonstrates superior precision. Additionally, we provide five criteria to exclude extraneous roots from the methods. | 本研究では、ブラックホールの準正規モード（QNM）を研究するための改良行列法と重み付け残差法について論じる。 前者の方法では、ジョルダン分解を利用することで、改良行列法は元の行列法における逆行列の計算を回避する。 これにより、導関数の係数正方行列を計算するために必要な計算資源と時間を大幅に節約できる。 後者の方法では、選点法とガラーキン法を例に挙げ、QNM計算における重み付け残差法の有効性を示す。 両方法の結果を、一般化ホロウィッツ・ヒューベニー法およびWKB近似と比較した。 本論文で提案する方法は、優れた精度を示す。 さらに、これらの方法から余分な根を排除するための5つの基準を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Euclidean Einstein-Hilbert action is well-known to be unbounded below and thus to raise many questions regarding the definition of the gravitational path integral. A variety of works since the late 1980's have suggested that this problem disappears when one fixes a foliation of the spacetime and imposes the corresponding gravitational constraints. However, we show here that this approach fails with various classes of boundary conditions imposed on the foliation: compact slices without boundary, asymptotically flat, or asymptotically locally anti-de Sitter slices. We also discuss the idea of fixing the scalar curvature and Wick-rotating the conformal factor, and show that it also fails to produce an action bounded from below. | ユークリッド的アインシュタイン-ヒルベルト作用は下界非有界であることがよく知られており、そのため重力経路積分の定義に関して多くの疑問を提起する。 1980年代後半以降の様々な研究は、時空の葉理構造を固定し、それに対応する重力拘束条件を課すとこの問題は解消されることを示唆している。 しかしながら、本稿では、このアプローチが、葉理構造に課された様々な境界条件、すなわち境界のないコンパクトスライス、漸近平坦、あるいは漸近局所反ド・ジッタースライスに対してはうまくいかないことを示す。 また、スカラー曲率を固定し、共形因子をウィック回転させるというアイデアについても議論し、これも下界で有界な作用を生み出せないことを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the possibility of achieving post-inflationary reheating exclusively through the gravitational interaction in Starobinsky inflation, which itself assumes nothing but gravity. We consider the possibility that the reheating sector couples to gravity via a non-minimal coupling. Our analysis is performed both in a perturbative and in a non-perturbative approach, where particle production is computed from Bogoliubov coefficients. Our findings indicate that, for a minimal coupling, a reheating temperature $T_\text{reh}\sim 10^{8}$~GeV is obtained, with a reheating duration of approximately 21 $e$-folds. We also show that non perturbative gravitational production during preheating can lead to maximum temperatures of the order of $10^{12}$ GeV. This shows that the gravitational interaction could be the sole responsible for reheating the Universe after inflation, without the need to assume other \emph{ad hoc} inflaton interactions. | スタロビンスキーインフレーションにおいて、重力相互作用のみによってインフレーション後の再加熱が達成される可能性を検証する。 スタロビンスキーインフレーション自体は重力のみを仮定している。 再加熱セクターが非最小結合を介して重力と結合する可能性を考慮する。 解析は、摂動論的アプローチと非摂動論的アプローチの両方で行われ、粒子生成はボゴリュボフ係数から計算される。 その結果、結合が最小の場合、再加熱温度は$T_\text{reh}\sim 10^{8}$～GeVとなり、再加熱時間はおよそ21 $e$倍となることがわかった。 また、予熱中の非摂動的な重力生成は、最高温度が$10^{12}$ GeV程度に達する可能性があることも示す。 これは、他のアドホックなインフレーション相互作用を想定する必要なく、インフレーション後の宇宙の再加熱は重力相互作用のみに起因する可能性があることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We obtain quantum parameter ($\alpha$)-mass ($M$) induced spontaneous scalarization of quantum Oppenheimer-Snyder (qOS)-black hole in the Einstein-Gauss-Bonnet-scalar theory with the unknown qOS action. We derive Smarr formula which describes a correct thermodynamics for the bald qOS-black hole. It is turned out that two Davies points of heat capacity are identified with two critical onset mass and quantum parameter for spontaneous scalarization. However, we do not obtain such connections from the Einstein-Gauss-Bonnet-scalar theory with the nonlinear electrodynamics action. Furthermore, the shadow radius analysis of qOS-black hole is performed to distinguish quantum parameter from mass by comparing them with the EHT observation. There is no constraints on the quantum parameter, but new constraints are found for the mass. This work is considered as the first example to show a close connection between thermodynamics of bald black hole and spontaneous scalarization. | 我々は、未知のqOS作用を伴うアインシュタイン-ガウス-ボネ・スカラー理論において、量子オッペンハイマー-スナイダー(qOS)ブラックホールの量子パラメータ($\alpha$)-質量($M$)誘起自発スカラー化を得る。 我々は、bald qOSブラックホールの正しい熱力学を記述するSmarr公式を導出する。 熱容量の2つのデイビス点が、自発スカラー化の2つの臨界開始質量および量子パラメータと同一であることが判明した。 しかしながら、非線形電気力学作用を伴うアインシュタイン-ガウス-ボネ・スカラー理論からは、このような関係は得られない。 さらに、qOSブラックホールのシャドウ半径解析を行い、EHT観測と比較することで量子パラメータと質量を区別する。 量子パラメータに対する制限はないが、質量に対して新たな制限が見出された。 この研究は、ボールドブラックホールの熱力学と自発的スカラー化との密接な関連性を示す最初の例と考えられています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the non-relativistic Newton-Cartan limit of higher-order gravity theories in arbitrary dimensions. We first study it at the level of the action by introducing an additional 1-form gauge field and coupling it appropriately to the gravity sector. We extend this procedure to any theory whose Lagrangian is a function of the Ricci scalar, quadratic Ricci tensor and quadratic Riemann tensor. We also study the limit of the equations of motion for two models, Einstein-Gauss-Bonnet gravity and quadratic Ricci scalar theory. We prove that, in the first case, it is possible to obtain the Poisson equation by introducing a scalar field and imposing an appropriate constraint. In the latter case, we show that it is possible to get the Poisson equation from the limit of the equations of motion as long as the on-shell constraint used in the two-derivative theory is supplemented with a further condition. We give the expressions of the two higher-order corrected Poisson equations in terms of curvatures of Newton-Cartan geometry. In both cases, we derive the full set of non-relativistic equations and study their boost transformations. The two sets of equations of motion define zero-torsion Gauss-Bonnet Newton-Cartan gravity and zero-torsion quadratic Ricci scalar Newton-Cartan gravity. | 任意次元の高階重力理論の非相対論的ニュートン・カルタン極限を研究する。 まず、作用レベルで、追加の1形式ゲージ場を導入し、それを重力セクターに適切に結合させることで、この極限を研究する。 この手順を、ラグランジアンがリッチ・スカラー、二次リッチ・テンソル、および二次リーマン・テンソルの関数である任意の理論に拡張する。 また、アインシュタイン-ガウス-ボネ重力理論と二次リッチ・スカラー理論の2つのモデルについて、運動方程式の極限を研究する。 前者の場合、スカラー場を導入し、適切な拘束条件を課すことでポアソン方程式を得ることができることを証明する。 後者の場合、2微分理論で使用されるオンシェル拘束条件にさらなる条件が加えられる限り、運動方程式の極限からポアソン方程式を得ることができることを示す。 我々は、ニュートン・カルタン幾何学の曲率を用いて、2つの高階補正ポアソン方程式の表現を与える。 どちらの場合も、非相対論的方程式の完全な集合を導出し、それらのブースト変換を調べる。 2組の運動方程式は、ゼロねじれガウス・ボネ・ニュートン・カルタン重力と、ゼロねじれ2次リッチ・スカラー・ニュートン・カルタン重力を定義する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Type Ia supernovae have provided fundamental observational data in the discovery of the late acceleration of the expansion of the Universe in cosmology. However, this analysis has relied on the assumption of a Gaussian distribution for the data, a hypothesis that can be challenged with the increasing volume and precision of available supernova data. In this work, we rigorously assess this Gaussianity hypothesis and analyze its impact on parameter estimation for dark energy cosmological models. We utilize the Pantheon+ dataset and perform a comprehensive statistical, analysis including the Lilliefors and Jarque-Bera tests, to assess the normality of both the data and model residuals. We find that the Gaussianity assumption is untenable and that the redshift distribution is more accurately described by a t-distribution, as indicated by the Kolmogorov Smirnov test. Parameters are estimated for a model incorporating a nonlinear cosmological interaction for the dark sector. The free parameters are estimated using multiple methods, and bootstrap confidence intervals are constructed for them. | Ia型超新星は、宇宙膨張の加速が後期段階にあることの発見において、宇宙論における基礎的な観測データを提供してきた。 しかしながら、この解析は、データがガウス分布に従うという仮定に基づいており、利用可能な超新星データの量と精度の向上に伴い、この仮説は疑問視される可能性がある。 本研究では、このガウス分布仮説を厳密に評価し、ダークエネルギー宇宙論モデルのパラメータ推定への影響を分析する。 Pantheon+データセットを用い、リリーフォース検定とジャック・ベラ検定を含む包括的な統計解析を実施し、データとモデル残差の正規性を評価した。 その結果、ガウス分布仮定は妥当ではなく、コルモゴロフ・スミルノフ検定によって示されるように、赤方偏移分布はt分布によってより正確に記述されることがわかった。 パラメータは、ダークセクターに対する非線形宇宙論的相互作用を組み込んだモデルについて推定した。 自由パラメータは複数の方法を用いて推定され、それらに対してブートストラップ信頼区間が構築される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Understanding the late-time acceleration of the Universe is one of the major challenges in cosmology today. In this paper, we present a new scalar field model corresponding to a generalised axion-like potential. In fact, this model can be framed as a quintessence model based on physically motivated considerations. This potential is capable of alleviating the coincidence problem through a tracking regime. We will as well prove that this potential allows for a late-time acceleration period induced by an effective cosmological constant, which is reached without fine-tuning the initial conditions of the scalar field. In our model, the generalised axion field fuels the late-time acceleration of the Universe rather than fuelling an early dark energy era. Additionally, we will show how the late-time transition to dark energy dominance could be favoured in this model, since the density parameter of the scalar field will rapidly grow in the late phase of the tracking regime. | 宇宙の晩期加速の理解は、今日の宇宙論における主要な課題の一つである。 本論文では、一般化アクシオン型ポテンシャルに対応する新しいスカラー場モデルを提示する。 実際、このモデルは、物理的に動機付けられた考察に基づくクインテッセンスモデルとして構築することができる。 このポテンシャルは、追跡体制を通じて一致問題を軽減することができる。 また、このポテンシャルは、スカラー場の初期条件を微調整することなく到達できる、有効宇宙定数によって誘発される晩期加速期を許容することを証明する。 本モデルでは、一般化アクシオン場は、初期のダークエネルギー時代を促進するのではなく、宇宙の晩期加速を促進する。 さらに、追跡体制の後期段階ではスカラー場の密度パラメータが急速に増加するため、このモデルにおいてダークエネルギー優位への晩期遷移がどのように促進されるかを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In their seminal 1992 paper, Ba\~{n}ados, Teitelboim and Zanelli (BTZ) proposed a simple charged generalization of what is now known as the spinning BTZ black hole, the proposal being that a rotating metric can be supported by a `static vector' potential. While with such an ansatz the Einstein equations are satisfied, and the corresponding energy-momentum tensor is divergence-less, the Maxwell equations do not (due to the special degenerate form of the corresponding field strength) hold. More recently, Deshpande and Lunin have proposed a generalized `Einstein--Maxwell' system which yields analytic rotating black holes in all odd dimensions. In this paper, we show that the original charged BTZ solution can be re-interpreted as a solution of the Deshpande--Lunin theory. Moreover, as we shall explicitly illustrate on an example of regularized conformal electrodynamics, similar construction also works for any non-linear electrodynamics in 3-dimensions. At the same time, all these spacetimes represent self-gravitating solutions of (NLE generalized) force-free electrodynamics. | 1992年の画期的な論文において、バナドス、タイテルボイム、ザネリ（BTZ）は、現在では回転BTZブラックホールとして知られているものの単純な荷電一般化を提唱した。 これは、回転計量が「静的ベクトル」ポテンシャルによってサポートされるというものである。 このような仮説ではアインシュタイン方程式が満たされ、対応するエネルギー運動量テンソルは発散しないが、マクスウェル方程式は（対応する場の強度の特殊な退化形のために）成立しない。 より最近では、デシュパンデとルニンは、すべての奇数次元において解析的な回転ブラックホールを生み出す一般化された「アインシュタイン-マクスウェル」系を提唱した。 本論文では、元の荷電BTZ解がデシュパンデ-ルニン理論の解として再解釈できることを示す。 さらに、正規化された共形電気力学の例で明示的に示すように、同様の構成は3次元の任意の非線形電気力学にも適用できます。 同時に、これらすべての時空は、（NLE一般化）フォースフリー電気力学の自己重力解を表します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This document is the Ph.D. thesis of Leonard Parker, submitted to Harvard University in 1966. Over the decades, several generations of physicists have been introduced to the concept of particle creation by gravitational fields, a phenomenon that has become a cornerstone in exploring the interplay between gravitation and quantum theory. Yet, the foundational breakthrough that led to the prediction and understanding of this phenomenon remains unfamiliar to many. In the interest of historical accuracy and in recognition of a seminal contribution to physics, the thesis has been retyped and made it freely available as an open-access (arXiv) document. The reissued thesis is accompanied by a Foreword that places the work in its proper historical context. As the team responsible for this new edition, we (Antonio Ferreiro, Jos\'e Navarro-Salas, and Silvia Pla) hope that future generations will continue to draw inspiration from this pioneering text. | この文書は、レナード・パーカーが1966年にハーバード大学に提出した博士論文です。 数十年にわたり、数世代にわたる物理学者たちは、重力場による粒子生成という概念に触れてきました。 この現象は、重力と量子論の相互作用を探求する上で礎石となっています。 しかしながら、この現象の予測と理解につながった画期的なブレークスルーは、多くの人にとって未だに馴染みのないものです。 歴史的正確性を保ち、物理学への重要な貢献を称えるため、本論文は改稿され、オープンアクセス（arXiv）文書として無料で公開されました。 再発行された本論文には、本研究を適切な歴史的文脈に位置づける序文が付されています。 この新版を担当したチーム（アントニオ・フェレイロ、ホセ・ナバロ＝サラス、シルビア・プラ）は、未来の世代がこの先駆的なテキストから引き続きインスピレーションを得てくれることを願っています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We revisit the quasinormal mode problem in Schwarzschild--de Sitter spacetimes providing a unified infrastructure tailored for studying limiting configurations. Geometrically, we employ the hyperboloidal framework to explicitly implement Geroch's rigorous limiting procedures for families of spacetimes. This enables a controlled transition between Schwarzschild, de Sitter, and Nariai geometries. Numerically, we introduce the analytical mesh refinement technique into quasinormal mode calculations, successfully recovering -- within the appropriate limiting scenarios -- both known families of quasinormal modes: complex light-ring modes and purely imaginary de Sitter modes. We interpret these results in terms of spectral instability, where the notions of stable and unstable modes depends on the specific spacetime limit under consideration. In the Schwarzschild limit, de Sitter modes appear as a destabilizing effect on the continuous branch cut at $\omega = 0$. Conversely, the branch cut can be understood as emerging from an infinite accumulation of discrete modes at $\omega = 0$ in the transitional regime. We propose a heuristic measure of QNM density to characterize this accumulation and highlight the need for a more rigorous study of potential branch cut instabilities--especially relevant in the context of late-time gravitational wave signals. The proposed infrastructure provides a general and extensible framework for investigations in more complex spacetimes, such as Reissner--Nordstr\"om--de Sitter or Kerr--Newman--de Sitter. | 我々はシュワルツシルト-ド・ジッター時空における準正規モード問題を再検討し、極限配置の研究に適した統一的な基盤を提供する。 幾何学的には、双曲面フレームワークを用いて、時空族に対するゲロッホの厳密な極限手順を明示的に実装する。 これにより、シュワルツシルト、ド・ジッター、ナリアイ幾何学間の制御された遷移が可能になる。 数値的には、準正規モード計算に解析的メッシュ細分化手法を導入し、適切な極限シナリオにおいて、既知の2つの準正規モード族、すなわち複素光リングモードと純虚数ド・ジッターモードを復元することに成功した。 これらの結果はスペクトル不安定性の観点から解釈される。 安定モードと不安定モードの概念は、検討対象の特定の時空極限に依存する。 シュワルツシルト極限において、ド・ジッターモードは、$\omega = 0$ における連続分岐切断に対する不安定化効果として現れる。 逆に、分岐切断は、遷移領域における$\omega = 0$における離散モードの無限集積から生じるものとして理解することができる。 我々は、この集積を特徴づけ、特に後期重力波信号の文脈において重要な、潜在的な分岐切断不安定性のより厳密な研究の必要性を強調するために、QNM密度のヒューリスティックな尺度を提案する。 提案された基盤は、ライスナー-ノルドストローム-ド・ジッターやカー-ニューマン-ド・ジッターといった、より複雑な時空における研究のための、一般性があり拡張可能な枠組みを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| At the heart of both black hole physics and Wigner's friend scenarios lies the question of unitarity. In Wigner's friend setups, sealed-lab measurements are modeled unitarily, probing the measurement problem. In black hole physics, the unitarity problem concerns information preservation in evaporation. We extend a recent analogy between these two puzzles exposed by Hausmann and Renner [arXiv:2504.03835v1] by constructing new paradoxes that merge black hole physics with nonlocal extensions of Wigner's friend scenarios into a unified argument. We briefly discuss possible resolutions. | ブラックホール物理学とウィグナーのフレンドシナリオの両方の核心には、ユニタリー性の問題があります。 ウィグナーのフレンド実験では、密閉実験室での測定がユニタリーにモデル化され、測定問題が探究されます。 ブラックホール物理学において、ユニタリー性問題は蒸発における情報の保存に関係しています。 我々は、ハウスマンとレナー [arXiv:2504.03835v1] によって提示されたこれら2つのパズルの最近の類似性を拡張し、ブラックホール物理学とウィグナーのフレンドシナリオの非局所的拡張を統一的に融合する新たなパラドックスを構築します。 そして、考えられる解決策について簡単に議論します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent work by Headrick, Sasieta and myself provides an extension of the HRT formula for asymptotically flat spacetimes. I use this formula to construct a holographic model of black hole evaporation in four-dimensional asymptotically flat spacetimes using Brill-Lindquist (BL) wormholes. The wormhole is interpreted via ER=EPR to represent the entanglement geometry between an evaporating black hole and baths into which the Hawking radiation is collected. Applying HRT, I compute the entanglement entropy by numerically computing the areas of the minimal surfaces, which is shown to obey the Page curve, consistent with information conservation. Numerical analysis is done for both three and four-boundary BL wormholes ($n=3,4$). Index-1 surfaces in the wormhole interior are interpreted as the candidate bulges involved in the python's lunch conjecture (PLC), and their areas are used to compute the restricted complexity $\mathcal{C}$ of decoding the Hawking radiation. The results are compared to the time-dependent predictions of the PLC. | Headrick、Sasieta、そして私の最近の研究は、漸近平坦時空に対するHRT公式の拡張を提供している。 私はこの公式を用いて、ブリル・リンクイスト（BL）ワームホールを用いた4次元漸近平坦時空におけるブラックホール蒸発のホログラフィックモデルを構築する。 ワームホールはER=EPRによって解釈され、蒸発するブラックホールとホーキング放射が集められる浴との間のエンタングルメント幾何学を表す。 HRTを適用し、極小面の面積を数値的に計算することでエンタングルメントエントロピーを計算する。 これは情報保存則と整合して、ページ曲線に従うことが示される。 数値解析は、3境界および4境界のBLワームホール（$n=3,4$）の両方について行われる。 ワームホール内部の指数1面は、パイソンのランチ予想（PLC）に関係する候補バルジとして解釈され、その面積を用いてホーキング放射の解読における制限計算量$\mathcal{C}$を計算する。 その結果は、PLCの時間依存予測と比較される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Leading quantum effects in perturbative quantum gravity are captured by functional determinants of kinetic operators. We study such 1-loop determinants in three-dimensional Euclidean (anti-) de Sitter gravity evaluated using two seemingly disparate tools, the Selberg zeta function and the Wilson spool. For the Euclidean BTZ black hole, we demonstrate the Wilson spool for massive bosons of arbitrary spin directly equates to a representation-theoretic version of the Selberg zeta function. In the case of Euclidean de Sitter, we show a new trace formula associated with the Fredholm determinant for the scalar Laplacian on the three-sphere reproduces the Wilson spool. Generalizing the trace formula, we comment on how to extend this Wilson spool construction to lens space quotients and higher-dimensional spheres. | 摂動論的量子重力における主要な量子効果は、運動論的作用素の関数行列式によって捉えられる。 我々は、このような1ループ行列式を、一見相異なる2つのツール、セルバーグゼータ関数とウィルソンスプールを用いて評価した3次元ユークリッド（反）ド・ジッター重力における研究を行う。 ユークリッドBTZブラックホールの場合、任意のスピンの質量を持つボソンに対するウィルソンスプールが、セルバーグゼータ関数の表現論的バージョンに直接等しいことを示す。 ユークリッドド・ジッターの場合、3次元球面上のスカラーラプラシアンのフレドホルム行列式に関連する新しいトレース公式がウィルソンスプールを再現することを示す。 トレース公式を一般化し、このウィルソンスプール構成をレンズ空間商と高次元球面にどのように拡張するかについて考察する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The construction of consistent effective field theories in the infrared demands that models be defined by their underlying gauge symmetries, rather than by an arbitrary tuning of couplings or a cherry-picking of operators which may not be stable against radiative corrections. Adhering to this principle, we systematically derive all linear, parity-conserving models that propagate a pair-antisymmetric rank-three field on a Minkowski background. Such models are relevant not only to torsion, but to many areas in high-energy physics ranging from dual graviton formulations to string theory and higher-spin theories. Following this exhaustive classification, we extract several unitary models. In the context of torsion, the results are remarkable. None of the models we obtain propagate scalar or pseudoscalar torsion, in stark contrast to the literature focus. Instead, all models propagate one or more vector torsion modes. | 赤外領域における整合した有効場の理論の構築には、モデルが、結合の恣意的な調整や、放射補正に対して安定ではない可能性のある演算子の恣意的な選択ではなく、基礎となるゲージ対称性によって定義されることが求められる。 この原則に従い、ミンコフスキー背景上で対反対称ランク3場を伝播するすべての線形パリティ保存モデルを系統的に導く。 このようなモデルは、トーションだけでなく、双対重力子定式化から弦理論、高スピン理論に至るまで、高エネルギー物理学の多くの分野に関連する。 この徹底的な分類に従って、いくつかのユニタリーモデルを抽出する。 トーションの文脈において、結果は注目に値する。 文献の焦点とは全く対照的に、得られたモデルのどれもスカラーまたは擬スカラーのトーションを伝播しない。 その代わりに、すべてのモデルは1つ以上のベクトルトーションモードを伝播する。 |