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| Original Text | 日本語訳 |
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| The scalar spectral index $n_s$ is a powerful test of inflationary models. The tightest constraint on $n_s$ to date derives from the combination of cosmic microwave background (CMB) data with baryon acoustic oscillation (BAO) data. The resulting $n_s$ constraint is shifted significantly upward relative to the constraint from CMB alone, with the consequence that previously preferred inflationary models are seemingly disfavored by $\gtrsim 2 \sigma$. Here we show that this shift in $n_s$ is the combined effect of a degeneracy between $n_s$ and BAO parameters exhibited by CMB data and the tension between CMB datasets and DESI BAO data under the assumption of the standard cosmological model. Given the crucial role of $n_s$ in discriminating between inflationary models, we urge caution in interpreting CMB+BAO constraints on $n_s$ until the BAO-CMB tension is resolved. | スカラースペクトル指数$n_s$は、インフレーション理論の強力な検証指標である。 現在までに得られた$n_s$に対する最も厳しい制限値は、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）データと重粒子音響振動（BAO）データの組み合わせから得られる。 結果として得られる$n_s$制限値は、CMB単独からの制限値と比較して大幅に上方にシフトしており、その結果、これまで推奨されてきたインフレーション理論モデルは、$\gtrsim 2 \sigma$によって不利に働くように見える。 本稿では、この$n_s$のシフトが、CMBデータに見られる$n_s$とBAOパラメータ間の退化と、標準宇宙論モデルの仮定の下でのCMBデータセットとDESI BAOデータ間の緊張関係の複合効果であることを示す。 インフレーションモデルを区別する上で$n_s$が重要な役割を果たすことを考慮すると、BAO-CMBの緊張が解決されるまでは、CMB+BAOによる$n_s$への制約の解釈には注意が必要である。 |
| 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 study classical wormhole solutions in 3D gravity with end-of-the-world (EOW) branes, conical defects, kinks, and punctures. These solutions compute statistical averages of an ensemble of boundary conformal field theories (BCFTs) related to universal asymptotics of OPE data extracted from 2D conformal bootstrap. Conical defects connect BCFT bulk operators; branes join BCFT boundary intervals with identical boundary conditions; kinks (1D defects along branes) link BCFT boundary operators; and punctures (0D defects) are endpoints where conical defects terminate on branes. We provide evidence for a correspondence between the gravity theory and the ensemble. In particular, the agreement of $g$-function dependence results from an underlying topological aspect of the on-shell EOW brane action, from which a BCFT analogue of the Schlenker-Witten theorem also follows. | 我々は、世界終焉（EOW）ブレーン、円錐欠陥、キンク、およびパンクチャーを含む3次元重力における古典的なワームホール解を研究する。 これらの解は、2次元共形ブートストラップから抽出されたOPEデータの普遍漸近挙動に関連する境界共形場理論（BCFT）のアンサンブルの統計平均を計算する。 円錐欠陥はBCFTのバルク演算子を連結し、ブレーンは同一の境界条件を持つBCFT境界区間を結合し、キンク（ブレーンに沿った1次元欠陥）はBCFT境界演算子を連結し、パンクチャー（0次元欠陥）は円錐欠陥がブレーン上で終端する端点である。 我々は、重力理論とこれらのアンサンブルとの対応関係を示す証拠を示す。 特に、$g$関数依存性の一致は、オンシェルEOWブレーン作用の根底にある位相的側面から生じており、そこからシュレンカー-ウィッテン定理のBCFT類似体も導かれる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The radiation-reaction problem of standard Lorentz electrodynamics with point charges is pathological, standing in contrast to Bopp--Land\'e--Thomas--Podolsky (BLTP) electrodynamics where it is in fact well-defined and calculable, as reported in a previous publication. To demonstrate the viability of BLTP electrodynamics, we consider the BLTP analogue of the radiation reaction of a classical point charge accelerated from rest by a static homogeneous capacitor plate field, and calculate it up to $O(\varkappa^4)$ in a formal expansion about $\varkappa=0$ in powers of $\varkappa$, Bopp's reciprocal length, a new electrodynamics parameter introduced by BLTP theory. In a paper by Carley and Kiessling (arXiv:2303.01720 [physics.class-ph]) the radiation-reaction corrections to test-particle motion were explicitly computed to $O(\varkappa^3)$, the first non-vanishing order. In this article a crucial question regarding this ``small-$\varkappa$'' expansion, raised by Carley and Kiessling, is answered as follows: The motions computed with terms $O(\varkappa^3)$ included are mathematically accurate approximations to {physically reasonable} solutions of the actual BLTP initial value problem for short times $t$, viz. when $\varkappa c t \ll 1$, where $c$ is the speed of light in vacuo, but their unphysical behavior over {much} longer times does not accurately approximate the actual BLTP solutions even when the dimensionless parameter $\varkappa e^2 / |m_b| c^2 \ll 1$, where $e$ is the elementary charge and $m_b$ the bare rest mass of the electron. This has the important implication that BLTP electrodynamics remains a viable contender for an accurate classical electrodynamics with point charges that does not suffer from the infinite self-interaction problems of textbook Lorentz electrodynamics with point charges. | 点電荷を含む標準ローレンツ電気力学の放射反応問題は、以前の論文で報告されているように、実際には明確に定義され計算可能なボップ-ランド-トーマス-ポドルスキー（BLTP）電気力学とは対照的に、病的な問題である。 BLTP電気力学の実現可能性を示すために、静的均質コンデンサ板場によって静止状態から加速された古典的な点電荷の放射反応のBLTP類似体を考察し、それを、BLTP理論によって導入された新しい電気力学パラメータであるボップの逆数の長さ$\varkappa$のべき乗について、$\varkappa=0$を中心とした形式的展開において、$O(\varkappa^4)$まで計算する。 CarleyとKiesslingの論文 (arXiv:2303.01720 [physics.class-ph]) では、試験粒子の運動に対する放射反応補正が、最初の非零次数である$O(\varkappa^3)$まで明示的に計算されました。 この論文では、CarleyとKiesslingによって提起されたこの「小さな$\varkappa$」展開に関する重要な疑問に、次のように答えています。 $O(\varkappa^3)$の項を含めて計算された運動は、実際のBLTP初期値問題の短い時間$t$における{物理的に合理的な}解の数学的に正確な近似値です。 $\varkappa c t \ll 1$（$c$は真空中の光速）のとき、その非物理的な挙動は実際のBLTP解を正確に近似するものではないが、無次元パラメータ$\varkappa e^2 / |m_b| c^2 \ll 1$（$e$は素電荷、$m_b$は電子の裸静止質量）のときでさえ、はるかに長い時間にわたるそれらの非物理的な挙動は実際のBLTP解を正確に近似しない。 これは、BLTP電気力学が、教科書的な点電荷を持つローレンツ電気力学の無限自己相互作用問題に悩まされない、正確な点電荷を持つ古典電気力学の有力な候補であり続けるという重要な意味合いを持つ。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we investigate the Hawking temperature of a charged Ads black hole (spherically symmetric) on the basis of a completely topological method introduced by Robson, Villari, and Biancalana (RVB). This topological method can give the exact Hawking temperature of the charged Ads black hole. We have also derived the Hawking temperature of a charged Ads black hole considering massive gravity. Due to the presence of mass term in the metric function of the charged Ads black hole in massive gravity, the effect of mass term can't be neglected when calculating the Hawking temperature. In massive gravity, the accurate Hawking temperature can be obtained by including an integral constant term, which can be derived from the standard definition. | 本研究では、Robson、Villari、およびBiancalana（RVB）によって導入された完全に位相的な手法に基づいて、荷電Adsブラックホール（球対称）のホーキング温度を調べる。 この位相的な手法は、荷電Adsブラックホールの正確なホーキング温度を与えることができる。 また、質量のある重力を考慮した荷電Adsブラックホールのホーキング温度も導出した。 質量のある重力下では、荷電Adsブラックホールの計量関数に質量項が存在するため、ホーキング温度を計算する際に質量項の影響を無視することはできない。 質量のある重力下では、標準定義から導出できる積分定数項を含めることで、正確なホーキング温度を得ることができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The ringdown signal following a BH merger can be modeled as a superposition of BH QNMs, offering a clean setup for testing gravitational theories. In particular, detecting multiple QNMs enables consistency checks of their frequencies and damping times, serving as a test of General Relativity -- a technique known as black hole spectroscopy. However, incorporating additional QNMs introduces challenges such as increased parameter correlations and higher computational costs in data analysis. To address this, we propose an efficient Bayesian analysis method that applies the Gram-Schmidt algorithm to the QNMs. This reduces the correlation between the modes and enables analytic marginalization over the mode amplitudes. We validate our approach using damped sinusoids and numerical waveforms from the SXS catalog. | BH合体後のリングダウン信号は、BH QNMの重ね合わせとしてモデル化することができ、重力理論を検証するためのクリーンなセットアップを提供します。 特に、複数のQNMを検出することで、それらの周波数と減衰時間の整合性チェックが可能になり、一般相対性理論（ブラックホール分光法として知られる手法）の検証に役立ちます。 しかし、追加のQNMを組み込むと、パラメータ相関の増加やデータ解析における計算コストの増加などの課題が生じます。 この問題に対処するため、我々はグラム・シュミット法をQNMに適用する効率的なベイズ解析法を提案します。 これにより、モード間の相関が低減され、モード振幅に対する解析的周辺化が可能になります。 減衰正弦波とSXSカタログの数値波形を用いて、この手法の有効性を検証します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a search for short-duration gravitational-wave transients in data from the first eight months of Advanced LIGO-Virgo-KAGRA's fourth observing run, denoted O4a. We use four analyses which are sensitive to a wide range of potential signals lasting up to a few seconds in the 16-4096 Hz band. Excluding binary black hole merger candidates that were already identified by low-latency analyses, we find no statistically significant evidence for other gravitational-wave transients. We measure the sensitivity of the search for representative signals, including sine-Gaussians, Gaussian pulses, and white-noise bursts with different frequencies and durations, adopting a false alarm rate of 1 per 100 years as detection threshold. Depending on signal type, we find improvements over previous searches by factors of 2 to 10 in terms of sensitivity to strain amplitude and of 90% confidence upper limit on the rate density of sources. We also evaluate a variety of core-collapse supernova models and find that, for some models, the search could have detected gravitational waves from stellar core-collapse throughout the Milky Way. Finally, we consider neutron star f-modes associated with pulsar glitches and find that, assuming a source similar to the Vela Pulsar, the search could have detected a gravitational-wave signal from a glitch with fractional frequency change as small as $\sim 2$ to $6 \times 10^{-5}$ depending on the neutron star mass. | Advanced LIGO-Virgo-KAGRAの第4回観測ラン（O4a）の最初の8ヶ月間のデータにおける短時間重力波トランジェントの探索結果を報告する。 16～4096Hz帯域において最大数秒間持続する可能性のある幅広い信号に感度を持つ4つの解析法を用いた。 低遅延解析によって既に特定されている連星ブラックホール合体候補を除けば、他の重力波トランジェントの統計的に有意な証拠は見つからなかった。 検出閾値として100年に1回の誤報率を採用し、正弦ガウス波、ガウスパルス、白色ノイズバーストなど、周波数と持続時間の異なる代表的な信号に対する探索感度を測定した。 信号の種類に応じて、歪み振幅に対する感度と、発生源の速度密度の90%信頼限界に関して、以前の探索に比べて2倍から10倍の改善が見られました。 また、様々なコア崩壊型超新星モデルを評価し、一部のモデルでは、この探索によって天の川銀河全体の恒星コア崩壊からの重力波を検出できた可能性があることが分かりました。 最後に、パルサーグリッチに関連する中性子星fモードを考慮し、ほ座パルサーに類似した発生源を想定すると、中性子星の質量に依存して、周波数変化が$\sim 2$から$6 \times 10^{-5}$と小さいグリッチからの重力波信号を検出できた可能性があることが分かりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present an exact analytical investigation of spin precession for a test gyroscope in the magnetized Kerr spacetime--an exact electrovacuum solution to the Einstein-Maxwell equations. Our approach accommodates arbitrary magnetic field strengths, enabling a unified treatment across both weak and ultra-strong field regimes. The analysis reveals distinct spin precession behaviors near rotating collapsed objects, which differ characteristically between black holes and naked singularities, offering a potential observational means to differentiate them. The external magnetic field induces a nontrivial modification of the precession frequency through its interaction with the spacetime's gravitoelectromagnetic structure. In the weak-field limit, magnetic fields generally reduce the precession rate, though the effect depends sensitively on the motion and orientation of the test gyro close to the collapsed object. As a special case, we show that in the presence of magnetic fields, the spin precession frequency due to gravitomagnetic effect acquires a long-range $1/r$ (where $r$ is the distance from the central object to the test gyro) correction in contrast to the standard $1/r^3$ falloff. In addition, we obtain the exact geodetic precession (gravitoelectric effect) frequency for a gyroscope in magnetized Schwarzschild spacetime, showing that the magnetic field enhances ($\propto r^{1/2}$) geodetic precession in contrast to the standard $1/r^{5/2}$ falloff. Our results provide observationally testable predictions relevant for black holes in strong magnetic environments, including those possibly realized near magnetars or in the early universe. In particular, the strong-field behavior of spin precession could have important implications for transmuted black holes formed via collapse or mergers of magnetized progenitors in both astrophysical and cosmological contexts. | 我々は、磁化カー時空における試験用ジャイロスコープのスピン歳差運動の厳密な解析的研究、すなわちアインシュタイン-マクスウェル方程式の厳密な電気真空解を提示する。 この手法は任意の磁場強度に対応し、弱磁場領域と超強磁場領域の両方にわたって統一的な取り扱いを可能にする。 この解析により、回転する崩壊物体近傍で、ブラックホールと裸の特異点の間で特徴的に異なるスピン歳差運動挙動が明らかとなり、これらを区別するための観測手段となる可能性が示唆される。 外部磁場は、時空の重力電磁気構造との相互作用を通じて、歳差運動周波数に重要な変化を引き起こす。 弱磁場極限では、磁場は一般に歳差運動速度を低下させるが、その効果は崩壊物体近傍における試験用ジャイロスコープの運動と向きに敏感に依存する。 特殊なケースとして、磁場が存在する場合、重力磁気効果によるスピン歳差運動周波数は、標準的な$1/r^3$減衰とは対照的に、長距離$1/r$（ここで$r$は中心天体から試験ジャイロまでの距離）補正を受けることを示す。 さらに、磁化シュワルツシルト時空におけるジャイロスコープの正確な測地歳差運動（重力電気効果）周波数を求め、標準的な$1/r^{5/2}$減衰とは対照的に、磁場が測地歳差運動を（$\propto r^{1/2}$）増大させることを示す。 我々の結果は、マグネター近傍や初期宇宙で実現される可能性のあるものを含む、強磁気環境におけるブラックホールに関する観測的に検証可能な予測を提供する。 特に、スピン歳差運動の強磁場挙動は、天体物理学と宇宙論の両方の文脈において、磁化された起源の崩壊または合体によって形成された変成ブラックホールに重要な意味を持つ可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we present a generalization of the cloud of strings model originally proposed by Letelier, by introducing a magnetic-like component, $\Sigma_{23}$, in addition to the electric-like component, $\Sigma_{01}$, considered in the original formulation. This extension leads to a new black hole solution of the form \begin{equation} f(r) = 1 - \frac{2M}{r} + \frac{g_s^2 \ell_s^2}{r^2} \, {}_2F_1\left(-\frac{1}{2}, -\frac{1}{4}, \frac{3}{4}, -\frac{r^4}{\ell_s^4}\right), \end{equation} where ${}_2F_1$ denotes the Gaussian hypergeometric function. The solution is characterized by the string length $\ell_s$ and the string coupling constant $g_s$ yields the condition $0 < a < 1$, which now emerges from the model itself, ensuring both energy positivity and the existence of horizons-rather than being imposed ad hoc. We also investigate the thermodynamic properties of the resulting black hole, and find that the entropy remains consistent with the Bekenstein-Hawking formula, $S = A/4$, in agreement with several string-theoretic derivations. | 本研究では、Letelier によって最初に提案された弦雲モデルの一般化を提示する。 これは、元の定式化で考慮されていた電気的な成分 $\Sigma_{01}$ に加えて、磁気的な成分 $\Sigma_{23}$ を導入することにより実現される。 この拡張により、\begin{equation} f(r) = 1 - \frac{2M}{r} + \frac{g_s^2 \ell_s^2}{r^2} \, {}_2F_1\left(-\frac{1}{2}, -\frac{1}{4}, \frac{3}{4}, -\frac{r^4}{\ell_s^4}\right), \end{equation} という形の新しいブラックホール解が導かれる。 ここで、${}_2F_1$ はガウス超幾何関数を表す。 解は弦の長さ$\ell_s$と弦の結合定数$g_s$によって特徴付けられ、条件$0 < a < 1$が得られます。 これはモデル自体から導き出され、エネルギーの正値性と地平線の存在の両方を保証するものであり、アドホックに課されるものではありません。 また、結果として得られるブラックホールの熱力学的特性を調べ、エントロピーがベッケンシュタイン-ホーキングの式$S = A/4$と整合していることを発見しました。 これは弦理論におけるいくつかの導出と一致しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Understanding the hydrodynamics of out-of-equilibrium dense viscous fluids is of key importance to accurate descriptions of physical systems such as compact stars, particularly their mergers. We consider a near-equilibrium relativistic fluid with $n$ independent and small chemical potentials restoring the system back towards equilibrium. By diagonalising the evolution equation for the out-of-equilibrium chemical potentials, we construct an explicit evolution equation for the bulk scalar of the system in second-order hydrodynamics in terms of equilibrium quantities. We find expressions for the $2n$ transport quantities and show that in the rest frame of the fluid, the system admits a Green's function corresponding to an $n$-component fluid. | 非平衡状態の高密度粘性流体の流体力学を理解することは、コンパクト星、特にそれらの合体などの物理系を正確に記述する上で極めて重要である。 我々は、系を平衡状態へと回復させる、n個の独立した小さな化学ポテンシャルを持つ、平衡に近い相対論的流体を考える。 非平衡状態の化学ポテンシャルの発展方程式を対角化することにより、平衡量を用いて、2次流体力学における系のバルクスカラーの明示的な発展方程式を構築する。 我々は2n個の輸送量の表現式を求め、流体の静止系において、系がn成分流体に対応するグリーン関数を許容することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a new framework for modeling gravitational wave diffraction near fold caustics using the Uniform Approximation (UA), focusing on binary mass lenses - axially asymmetric systems with complex caustic structures. Full-wave methods based on the Kirchhoff integral become impractical in this regime due to highly oscillatory integrands. The UA provides a robust and accurate description of the wave field near folds, resolving the breakdown of Geometrical Optics at caustics and improving upon Transitional Asymptotics - based on Airy function approximations - which lack global validity. Central to our approach is the concept of the caustic width, $d_c$, a characteristic length scale defining the region where diffraction significantly alters wave propagation. We find that $d_c$ scales universally with the gravitational wavelength as ~ $ \lambda^{2/3}$ and inversely with the redshifted lens mass as ~ $ M_{Lz}^{-2/3}$. The wave amplification near the fold grows as ~ $ d_c^{-1/4}$, substantially enhancing the signal and potentially playing a key role in the detection of gravitational waves lensed near caustics. Notably, for lens masses below the galactic scale, the caustic width for gravitational waves is not negligible compared to the Einstein radius - as it is in electromagnetic lensing - making the UA essential for accurately capturing wave effects. | 我々は、複雑なコースティック構造を持つ軸非対称系である連星質量レンズに着目し、一様近似（UA）を用いて褶曲近傍のコースティックにおける重力波回折をモデル化する新しい枠組みを提示する。 キルヒホッフ積分に基づく全波動法は、この領域では積分関数の振動性が強いため実用的ではない。 UAは褶曲近傍の波動場を堅牢かつ正確に記述し、コースティックにおける幾何光学の破綻を解決し、大域的妥当性を欠くエアリー関数近似に基づく遷移漸近論を改善する。 我々のアプローチの中心となるのは、コースティック幅$d_c$の概念である。 これは、回折によって波動伝播が大きく変化する領域を定義する特性長さスケールである。 我々は、$d_c$ が重力波長にほぼ比例して約 $ \lambda^{2/3}$ スケールし、赤方偏移したレンズ質量に反比例して約 $ M_{Lz}^{-2/3}$ スケールするのを発見した。 折り畳み部付近の波の増幅は約 $ d_c^{-1/4}$ スケールで増加し、信号を大幅に増強し、焦点面近傍でレンズ効果を受けた重力波の検出において重要な役割を果たす可能性がある。 特に、銀河スケール以下のレンズ質量の場合、重力波の焦点面幅は電磁レンズ効果の場合のようにアインシュタイン半径と比較して無視できないため、UA は波動効果を正確に捉えるために不可欠となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It is the aim of this paper to transfer to generalised geometry tools employed in the study of semi-Riemannian immersions, specializing at times to semi-Riemannian hypersurfaces. Given an exact Courant algebroid $E \to M$ and an immersion $\iota\colon N \hookrightarrow M$, there is a well-known construction of an exact Courant algebroid $\iota^! E \to N$, the pullback of $E$. This paper explains the pullback of generalised metrics and divergence operators. Assuming $N$ is a hypersurface, it develops the notion of generalised exterior curvature, introducing the generalised second fundamental form and the generalised mean curvature. Generalised versions of the Gau{\ss}-Codazzi equations are obtained. As an application, the constraint equations for the initial value formulation of the generalised Einstein equations are established in the formalism of generalised geometry. Further applications include a generalised geometry version of the fundamental theorem for hypersurfaces and the result that generalised K\"ahler and hyper-K\"ahler structures restrict to submanifolds compatible with the generalised almost complex structure. In particular, we characterise exact semi-Riemannian Courant algebroids which are flat with respect to the canonical generalised connection. These play the role of the ambient space in the fundamental theorem mentioned above. | 本論文の目的は、半リーマン浸漬、特に半リーマン超曲面の研究に用いられる手法を、一般化幾何学へ応用することである。 正確なクーラン代数 $E \to M$ と浸漬 $\iota\colon N \hookrightarrow M$ が与えられたとき、正確なクーラン代数 $\iota^! E \to N$、すなわち $E$ の引き戻しのよく知られた構成法が存在する。 本論文では、一般化計量と発散作用素の引き戻しについて説明する。 $N$ を超曲面と仮定し、一般化外曲率の概念を展開し、一般化第二基本形式と一般化平均曲率を導入する。 ガウ{\ss}-コダッツィ方程式の一般化版が得られる。 応用として、一般化アインシュタイン方程式の初期値定式化に対する制約方程式が、一般化幾何学の形式論において確立される。 さらなる応用としては、超曲面の基本定理の一般化幾何学版や、一般化ケーラー構造および超ケーラー構造が、一般化概複素構造と両立する部分多様体に制限されるという結果などが挙げられる。 特に、我々は、標準的な一般化接続に関して平坦である正確な半リーマン・クーラン代数を特徴付ける。 これらは、上述の基本定理における周囲空間の役割を果たす。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A broad class of modified gravities can result in a modified friction effect in the propagation of gravitational waves (GWs). This effect changes the amplitude-damping rate of GWs during their propagation in the cosmological distance and thus modifies the standard luminosity distance of GWs in general relativity. Therefore, one can constrain this modified friction by measuring both the luminosity distance and redshift of the GW sources. In this paper, we investigate the prospects of constraining such modified friction effects by using the precessing binary black holes with ground-based GW detectors. For this purpose, we consider 20 precessing events detected by the GW detector network consisting of two LIGO detectors and two third-generation GW detectors (the Einstein Telescope and the Cosmic Explorer). The redshift information of these events is obtained by identifying their possible host galaxies in the GLADE+ galaxy catalog. We show that the precession in the binary system can significantly improve the precision of the luminosity distance and thus lead to a tighter constraint on the modified friction. By assuming narrow priors on cosmological parameters that are consistent with the uncertainties of Planck 2018 results, our analysis shows that the modified friction effect, characterized by two parameters $(\Xi_0, n)$, can be constrained to be $\Xi_0 = 1.002^{+0.004}_{-0.004}$ and $n=3.257^{+2.595}_{-2.192}$, in which the result of $\Xi_0$ is about 2 orders of magnitude better than current results from an analysis with GWTC-3. Our result sets the stage for future research with third-generation GW detectors, offering new insights into gravitational parameter modifications. It also contributes to the understanding of the properties and applications of binary black hole systems with precession. | 重力の修正効果は、広範囲にわたり、重力波（GW）の伝播における摩擦効果の修正をもたらす可能性がある。 この効果は、重力波が宇宙論的距離を伝播する際に振幅減衰率を変化させ、一般相対論における標準光度距離を修正する。 したがって、重力波源の光度距離と赤方偏移の両方を測定することで、この修正摩擦効果を制限することができる。 本論文では、地上重力波検出器を用いて歳差運動する連星ブラックホールを用いて、このような修正摩擦効果を制限する可能性を検討する。 この目的のために、LIGO検出器2台と第三世代重力波検出器2台（アインシュタイン望遠鏡と宇宙探査機）で構成される重力波検出器ネットワークによって検出された20個の歳差運動事象を検討する。 これらの事象の赤方偏移情報は、GLADE+銀河カタログにおいてそれらの可能性のあるホスト銀河を特定することによって得られる。 連星系における歳差運動は、光度距離の精度を大幅に向上させ、ひいては修正摩擦に対するより厳しい制限につながることを示す。 Planck 2018の結果の不確実性と整合する宇宙論パラメータの狭い事前分布を仮定することにより、2つのパラメータ$(\Xi_0, n)$で特徴付けられる修正摩擦効果は、$\Xi_0 = 1.002^{+0.004}_{-0.004}$および$n=3.257^{+2.595}_{-2.192}$に制限できることが解析で示された。 この$\Xi_0$の結果は、GWTC-3による現在の解析結果よりも約2桁優れている。 我々の結果は、第三世代重力波検出器を用いた将来の研究の基盤を築き、重力パラメータ修正に関する新たな知見を提供する。 また、歳差運動を伴う連星ブラックホール系の特性と応用の理解にも貢献します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the context of Hawking-like radiation in sonic black holes formed by BECs we investigate the modifications of the emission spectrum caused by a finite width of the sonic transition region connecting the subsonic to supersonic flow. | BECによって形成される音速ブラックホールにおけるホーキング型放射の文脈において、亜音速から超音速の流れを結ぶ音速遷移領域の有限幅によって引き起こされる放射スペクトルの変化を調査する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The corner symmetry algebra organises the physical charges induced by gravity on codimension-$2$ corners of a manifold. In this letter, we initiate a study of the quantum properties of this group using as a toy model the corner symmetry group of two-dimensional gravity $\mathrm{SL}\left(2,\mathbb{R}\right)\ltimes \mathbb{R}^2$. We first describe the central extensions and how the quantum corner symmetry group arises and give the Casimirs. We then make use of one particular representation to discuss the gluing of corners, achieved by identifying the maximal commuting sub-algebra. This is a concrete implementation of the gravitational constraints at the quantum level. | コーナー対称代数は、多様体の余次元$2$のコーナーに重力によって誘起される物理的電荷を体系化する。 本稿では、2次元重力のコーナー対称群$\mathrm{SL}\left(2,\mathbb{R}\right)\ltimes \mathbb{R}^2$を玩具モデルとして用い、この群の量子的性質の研究を開始する。 まず、中心拡張と量子コーナー対称群の生起過程を記述し、カシミール対称群を与える。 次に、ある特定の表現を用いて、最大可換部分代数を特定することで達成されるコーナーの接着について議論する。 これは、量子レベルにおける重力制約の具体的な実装である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present an all-sky search for long-duration gravitational waves (GWs) from the first part of the LIGO-Virgo-KAGRA fourth observing run (O4), called O4a and comprising data taken between 24 May 2023 and 16 January 2024. The GW signals targeted by this search are the so-called "long-duration" (> 1 s) transients expected from a variety of astrophysical processes, including non-axisymmetric deformations in magnetars or eccentric binary coalescences. We make minimal assumptions on the emitted GW waveforms in terms of morphologies and durations. Overall, our search targets signals with durations ~1-1000 s and frequency content in the range 16-2048 Hz. In the absence of significant detections, we report the sensitivity limits of our search in terms of root-sum-square signal amplitude (hrss) of reference waveforms. These limits improve upon the results from the third LIGO-Virgo-KAGRA observing run (O3) by about 30% on average. Moreover, this analysis demonstrates substantial progress in our ability to search for long-duration GW signals owing to enhancements in pipeline detection efficiencies. As detector sensitivities continue to advance and observational runs grow longer, unmodeled long-duration searches will increasingly be able to explore a range of compelling astrophysical scenarios involving neutron stars and black holes. | LIGO-Virgo-KAGRA第4回観測計画（O4）の前半部分（O4a）における長継続時間重力波（GW）の全天探索について報告する。 この探索は、2023年5月24日から2024年1月16日までの間に取得されたデータで構成される。 この探索で対象となる重力波信号は、マグネターにおける非軸対称変形や偏心連星合体など、様々な天体物理学的プロセスから予想される、いわゆる「長継続時間」（1秒以上）の過渡現象である。 放出される重力波波形については、形態と継続時間に関して最小限の仮定を置く。 全体として、探索は継続時間約1～1000秒、周波数範囲16～2048Hzの信号を対象としている。 有意な検出が見られなかった場合、参照波形の信号振幅の二乗和平方根（hrss）に基づいて探索の感度限界を報告する。 これらの限界は、LIGO-Virgo-KAGRAの第3回観測ラン（O3）の結果と比較して平均で約30%改善されています。 さらに、この解析は、パイプライン検出効率の向上により、長時間重力波信号の探索能力が大幅に向上したことを示しています。 検出器の感度が向上し、観測ランが長くなるにつれて、モデル化されていない長時間探索によって、中性子星やブラックホールを含む魅力的な天体物理学的シナリオを探索できるようになるでしょう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| When gravitational waves (GWs) propagate near massive objects, they undergo gravitational lensing that imprints lens model dependent modulations on the waveform. This effect provides a powerful tool for cosmological and astrophysical studies. However, conventional Bayesian parameter inference methods for GWs are computationally expensive, especially for lensed events with additional lens parameters, necessitating more efficient approaches. In this work, we explore the use of neural spline flows (NSFs) for posterior inference of microlensed GWs, and successfully apply NSFs to the inference of 11-dimensional lens parameters. Our results demonstrate that compared with traditional methods like Bilby dynesty that rely on Bayesian inference, the NSF network we built not only achieves inference accuracy comparable to traditional methods for the main parameters, but also can reduce the inference time from approximately 3 days to 0.8 s on average. Additionally, the network exhibits strong generalization for the spin parameters of GW sources. It is anticipated to become a powerful tool for future low-latency searches for lensed GW signals. | 重力波（GW）が質量の大きい天体の近くを伝播する際、重力レンズ効果を受け、波形にレンズモデル依存の変調が刻み込まれます。 この効果は、宇宙論および天体物理学の研究にとって強力なツールとなります。 しかし、従来の重力波のベイズパラメータ推論法は、特に追加のレンズパラメータを持つレンズイベントの場合、計算コストが高く、より効率的な手法が求められています。 本研究では、マイクロレンズ効果を受けた重力波の事後推論にニューラルスプラインフロー（NSF）を用いることを検討し、11次元のレンズパラメータの推論にNSFを適用することに成功しました。 その結果、ベイズ推論に依存するビルビーダイネスティなどの従来の手法と比較して、構築したNSFネットワークは、主要なパラメータについて従来の手法に匹敵する推論精度を達成するだけでなく、推論時間を平均で約3日から0.8秒に短縮できることが示されました。 さらに、このネットワークは重力波源のスピンパラメータに対して強い一般性を示します。 これは、将来、低遅延でレンズ効果を受けた重力波信号の探索を行うための強力なツールとなることが期待されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Probing dark matter particles and primordial black holes remains a pivotal challenge in modern cosmology. Exotic energy injections from dark matter annihilation, decay, and PBH Hawking evaporation can alter the thermal and ionization histories of the early universe, leaving distinctive imprints on the 21 cm global spectrum. We assess the potential of the upcoming space project, the Hongmeng mission, to probe dark matter particles and PBHs using the 21 cm global spectrum. Under ideal conditions with 1000 hours of integration time and negligible foreground residuals, the Hongmeng project can reach sensitivities to dark matter annihilation cross sections and decay lifetimes to $\langle \sigma v \rangle \sim 10^{-28}\,\mathrm{cm^3\,s^{-1}}$ and $\tau \sim 10^{28}\,\mathrm{s}$, respectively, for dark matter particles with a mass of $10\,\mathrm{GeV}$. It can also probe PBHs with masses of $10^{16}\,\mathrm{g}$ and abundances as low as $f_{\mathrm{PBH}} \simeq 10^{-6}$. These results indicate that the Hongmeng mission can improve current constraints on dark matter annihilation, decay, and PBH Hawking radiation by nearly two orders of magnitude. Moreover, the Hongmeng mission surpasses current limits on sub-GeV dark matter probing and enables the probing of Hawking radiation from PBHs with masses above $10^{17}\,\mathrm{g}$, which remain undetectable through conventional cosmological means. Overall, the upcoming Hongmeng project holds great promise for advancing the investigation of both dark matter and PBHs, potentially deepening our understanding of the nature of dark matter. | 暗黒物質粒子と原始ブラックホールの探査は、現代宇宙論における極めて重要な課題です。 暗黒物質の消滅、崩壊、そしてPBHホーキング蒸発によるエキゾチックなエネルギー注入は、初期宇宙の熱および電離の歴史を変化させ、21cmグローバルスペクトルに独特の痕跡を残す可能性があります。 私たちは、21cmグローバルスペクトルを用いて暗黒物質粒子とPBHを探査する、今後の宇宙プロジェクトであるHongmengミッションの可能性を評価します。 1000時間の積分時間と無視できるフォアグラウンド残差という理想的な条件下では、Hongmengプロジェクトは、質量$10\,\mathrm{GeV}$の暗黒物質粒子に対して、暗黒物質消滅断面積と崩壊寿命に対する感度をそれぞれ$\langle \sigma v \rangle \sim 10^{-28}\,\mathrm{cm^3\,s^{-1}}$、$\tau \sim 10^{28}\,\mathrm{s}$まで達成できます。 また、質量$10^{16}\,\mathrm{g}$、存在比$f_{\mathrm{PBH}} \simeq 10^{-6}$という低いPBHも探査できます。 これらの結果は、Hongmengミッションが、暗黒物質の消滅、崩壊、そしてPBHホーキング放射に関する現在の制約をほぼ2桁改善できることを示しています。 さらに、Hongmengミッションは、サブGeV暗黒物質探査の現在の限界を超え、従来の宇宙論的手段では検出できない、質量が$10^{17}\,\mathrm{g}$を超えるPBHからのホーキング放射の探査を可能にします。 全体として、今後のHongmengプロジェクトは、暗黒物質とPBHの両方の研究を前進させ、暗黒物質の性質に対する理解を深める可能性を秘めています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Understanding how well future cosmological experiments can reconstruct the mechanism that generated primordial inhomogeneities is key to assessing the extent to which cosmology can inform fundamental physics. In this work, we apply a quantum metrology tool - the quantum Fisher information - to the squeezed quantum state describing cosmological perturbations at the end of inflation. This quantifies the ultimate precision achievable in parameter estimation, assuming ideal access to early-universe information. By comparing the quantum Fisher information to its classical counterpart - derived from measurements of the curvature perturbation power spectrum alone (homodyne measurement) - we evaluate how close current observations come to this quantum limit. Focusing on the tensor-to-scalar ratio as a case study, we find that the gap between classical and quantum Fisher information grows exponentially with the number of e-folds a mode spends outside the horizon. This suggests the existence of a highly efficient (but presently inaccessible) optimal measurement. Conversely, we show that accessing the decaying mode of inflationary perturbations is a necessary (but not sufficient) condition for exponentially improving the inference of the tensor-to-scalar ratio. | 将来の宇宙論実験が原始的不均一性を生み出したメカニズムをどの程度再現できるかを理解することは、宇宙論が基礎物理学にどの程度情報を提供できるかを評価する鍵となる。 本研究では、量子計測ツールである量子フィッシャー情報を、インフレーション終焉における宇宙摂動を記述するスクイーズド量子状態に適用する。 これは、初期宇宙の情報への理想的なアクセスを前提として、パラメータ推定で達成可能な究極の精度を定量化する。 量子フィッシャー情報を、曲率摂動パワースペクトルのみの測定（ホモダイン測定）から得られる古典的な情報と比較することにより、現在の観測がこの量子極限にどの程度近づいているかを評価する。 ケーススタディとしてテンソル対スカラー比に焦点を当てると、古典フィッシャー情報と量子フィッシャー情報の差は、モードが地平線の外側で過ごすe倍の数とともに指数関数的に拡大することがわかった。 これは、非常に効率的な（しかし現在はアクセスできない）最適測定が存在することを示唆している。 逆に、インフレーション摂動の減衰モードにアクセスすることは、テンソル対スカラー比の推論を指数関数的に改善するための必要条件（ただし十分条件ではない）であることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider the hypothetical possibility that non-stationary glitch features in the noise of ground-based gravitational-wave detectors could be produced by small dark matter clumps that pass through the earth in the vicinity of gravitational-wave detectors. We first derive the gravitational-wave strain that would be generated by the passage of such a dark matter clump. We find that the strain is primarily sourced by the Newtonian gravitational acceleration of the mirrors toward the clump and by the Shapiro time delay of the photons in the laser beams as they pass through the gravitational potential created by the dark matter clump. We also find that the Newtonian acceleration effect dominates the gravitational-wave strain for both ground and space-based interferometers. We then compare our dark matter clump, gravitational-wave strain model to 84 Koi-Fish glitches detected during the second observing run of the LIGO/Virgo/KAGRA collaboration through a Markov Chain Monte Carlo Bayesian analysis. We find that all glitches but 9 can be confidently rejected as having originated from dark matter clumps. For the remaining glitches, the dark matter hypothesis cannot be excluded, and the maximum \textit{a posteriori} parameters yield minimum densities of about $10^{-7} {\rm{g}}/{\rm{cm}}^3$, within the model. These results allow us to place the first direct upper limits with gravitational-wave detectors on the local over-density of dark matter in the form of clumps in the local neighborhood of Earth, namely $\rho_{{\rm DM} \, {\rm clumps}} \lesssim 10^{-15} {\rm{g}}/{\rm{cm}}^{-3}$. | 地上設置型重力波検出器のノイズに現れる非定常なグリッチ特性は、重力波検出器の近傍を通過する小さな暗黒物質塊によって生成されるという仮説的な可能性を検討する。 まず、このような暗黒物質塊の通過によって生じる重力波歪みを導出する。 この歪みは、主に、塊に向かうミラーのニュートン重力加速度と、レーザービーム中の光子が暗黒物質塊によって作り出された重力ポテンシャルを通過する際のシャピロ時間遅延によって生じることがわかった。 また、地上設置型および宇宙設置型の両方の干渉計において、ニュートン加速効果が重力波歪みを支配していることもわかった。 次に、マルコフ連鎖モンテカルロ・ベイズ解析を用いて、我々のダークマター・クランプ・重力波歪みモデルを、LIGO/Virgo/KAGRA共同研究の第2回観測ランで検出された84個のKoi-Fishグリッチと比較した。 その結果、9個を除くすべてのグリッチはダークマター・クランプに起因するものとして確実に棄却できることがわかった。 残りのグリッチについては、ダークマター仮説を否定することはできず、最大事後確率パラメータは、モデル内で約$10^{-7} {\rm{g}}/{\rm{cm}}^3$という最小密度を与える。 これらの結果により、地球近傍における暗黒物質の塊の局所的過剰密度に、重力波検出器を用いた初めての直接的な上限値、すなわち$\rho_{{\rm DM} \, {\rm clumps}} \lesssim 10^{-15} {\rm{g}}/{\rm{cm}}^{-3}$を設定することが可能となった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analyze from a geometric perspective the Hamiltonian formulation of a recent modification of the Husain-Kucha\v{r} model where, while preserving the connection as a dynamical variable, the other field is restricted to be the exterior covariant derivative of a Lie algebra-valued function. We prove that 3-dimensional diffeomorphisms can be accommodated among the local gauge transformations of the model in addition to the internal gauge symmetries. | 我々は、最近の修正されたHusain-Kucha\v{r}模型のハミルトニアン定式化を幾何学的観点から解析する。 この修正では、接続を力学変数として保存しつつ、もう一方の場はリー代数値関数の外共変微分に制限される。 我々は、この模型の局所ゲージ変換と内部ゲージ対称性の間に、3次元微分同相写像を組み込むことができることを証明する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This study investigates possibility of placing bounds on the parameters, arising from the non-commutative Snyder space-time model and Generalized Uncertainty Principle (GUP) approach, by utilizing seismic data. We investigate the dependence of constraints on the type of realization used for the quantum phase space. Results indicate improved bounds compared to prior studies, with the model parameter $\beta_0$ constrained to be less than $5.2\times 10^{44}$ for certain choice of realizations. This approach demonstrates the potential for using Earth's empirical data to refine constraints on GUP parameters. | 本研究では、地震データを用いて、非可換スナイダー時空モデルと一般化不確定性原理（GUP）アプローチから生じるパラメータに境界を設ける可能性を調査する。 量子位相空間に用いられる実現の種類に対する制約の依存性を調査する。 結果は、先行研究と比較して境界が改善され、モデルパラメータ$\beta_0$が特定の実現方法の選択において$5.2\times 10^{44}$未満に制約されることを示した。 このアプローチは、地球の経験的データを用いてGUPパラメータの制約を精緻化する可能性を示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The dark siren method exploits the complementarity between gravitational-wave binary coalescence signals and galaxy catalogs originating from the same regions of space. However, all galaxy catalogs are incomplete, i.e. they only include a subset of all galaxies, typically being biased towards the bright end of the luminosity distribution. This sub-selection systematically affects the dark siren inference of the Hubble constant $H_0$, so a completeness relation has to be introduced that accounts for the missing objects. In the literature it is standard to assume that the missing galaxies are uniformly distributed across the sky and that the galaxy magnitude distribution is known. In this work we develop a novel method which improves upon these assumptions and reconstructs the underlying true galaxy field, respecting the spatial correlation of galaxies on large scales. In our method the true magnitude distribution of galaxies is inferred alongside the spatial galaxy distribution. Our method results in an improved three-dimensional prior in redshift and sky position for the host galaxy of a GW event, which is expected to make the resulting $H_0$ posterior more robust. Building on our previous work, we make a number of improvements, and validate our method on simulated data based on the Millennium simulation. | ダークサイレン法は、重力波連星合体信号と、同じ宇宙領域に由来する銀河カタログとの相補性を利用する。 しかし、すべての銀河カタログは不完全である。 つまり、すべての銀河のサブセットのみが含まれており、典型的には光度分布の明るい側に偏っている。 このサブセレクションは、ダークサイレン法によるハッブル定数$H_0$の推定に系統的に影響を及ぼすため、欠落天体を考慮した完全性関係を導入する必要がある。 文献では、欠落銀河は空全体に均一に分布しており、銀河の等級分布は既知であると仮定するのが一般的である。 本研究では、これらの仮定を改良し、大規模な銀河の空間相関を尊重しながら、根底にある真の銀河場を再構築する新しい手法を開発する。 我々の手法では、銀河の真の等級分布を、銀河の空間分布と並行して推定する。 この手法により、重力波イベントのホスト銀河の赤方偏移と天空位置に関する3次元事前分布が改善され、結果として得られる$H_0$事後分布がより堅牢になると期待される。 これまでの研究を基に、いくつかの改良を加え、ミレニアムシミュレーションに基づくシミュレーションデータで手法を検証する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The standard $\Lambda$CDM model, based on the highly symmetric FLRW geometry, has successfully explained a wide range of cosmological observations. However, it faces unresolved issues, including CMB anomalies, the nature of dark matter, and the matter-antimatter asymmetry. These challenges highlight the limitations of the standard framework and raise questions about the validity of the assumed isotropic background geometry. A natural direction is to explore more general cosmological models that relax this assumption, potentially offering new insights into these problems. In this work, we examine a geometric approach to investigating the matter-antimatter asymmetry, grounded not in physics beyond the Standard Model, but in the structure of spacetime itself. While related questions have been raised previously in specific contexts, here we focus on the Bianchi IX cosmological model, motivated by its relevance to early-universe dynamics through the BKL conjecture and its potential role in generating angular momentum via global rotation. We study the Dirac spinor field in this background and derive the corresponding Dirac equation. Our goal is to investigate how spatial anisotropies and rotation can induce spectral asymmetries between particles and antiparticles. This paper lays the groundwork for a follow-up study analyzing specific solutions and their physical implications on matter-antimatter asymmetry. | 高度に対称性の高いFLRW幾何学に基づく標準的な$\Lambda$CDMモデルは、宇宙論的観測の広範な範囲をうまく説明してきた。 しかしながら、CMB異常、暗黒物質の性質、物質・反物質非対称性など、未解決の問題に直面している。 これらの課題は標準的な枠組みの限界を浮き彫りにし、仮定されている等方的な背景幾何学の妥当性について疑問を投げかける。 自然な方向性としては、この仮定を緩和し、これらの問題に対する新たな知見をもたらす可能性のある、より一般的な宇宙論モデルを探求することである。 本研究では、標準モデルを超える物理学ではなく、時空そのものの構造に根ざした、物質・反物質非対称性を調べるための幾何学的アプローチを検討する。 関連する疑問は以前にも特定の文脈で提起されているが、ここでは、BKL予想を通じた初期宇宙ダイナミクスとの関連性、および地球回転による角運動量生成における潜在的な役割を動機として、ビアンキIX宇宙論モデルに焦点を当てる。 我々はこの背景の下でディラックスピノル場を研究し、対応するディラック方程式を導出する。 我々の目標は、空間異方性と回転が粒子と反粒子間のスペクトル非対称性をどのように引き起こすかを調べることである。 本論文は、具体的な解とその物質-反物質非対称性への物理的影響を分析する後続研究の基礎を築くものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present the public release of the low-frequency atlas of continuous gravitational waves, covering signals with frequencies from 20 Hz to 200 Hz and frequency derivatives from -5e-11 to 5e-11 Hz/s. Compared to the previous atlas releases, this version demonstrates significant improvements in sensitivity and sky resolution. In the most sensitive region even the worst-case upper limits on gravitational wave strain are below 1e-25. The atlas data is being released ahead of the completion of the full follow-up analysis. | 連続重力波の低周波アトラスを公開します。 このアトラスは、周波数20Hzから200Hz、周波数微分が-5e-11から5e-11Hz/sの信号をカバーしています。 以前のアトラスと比較して、このバージョンは感度と天空解像度が大幅に向上しています。 最も感度の高い領域では、重力波歪みの上限値が最悪の場合でも1e-25を下回ります。 アトラスのデータは、完全な追跡分析の完了に先立ち公開されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the matter current couplings with the scalar degrees of freedom originated from the torsion in Einstein-Cartan (EC) gravity. It has been shown in previous studies that the presence of the operators consisting of torsion components up to dimension four can naturally induce a (pseudo-)scalar degree of freedom, the scalaron. In this work, we consider the couplings between torsion and matter currents in this framework, and show that they can lead to couplings between these currents and the scalaron in the equivalent metric theory. We consider both gauge-invariant and gauge-dependent currents, showing general results and several concrete examples. These results are useful for the discussion of particle production processes after inflation in the EC framework, such as reheating and baryogenesis, and show the connection to the QCD $\theta$ term. | 我々は、アインシュタイン-カルタン（EC）重力におけるねじれに由来するスカラー自由度と物質カレントの結合を調べる。 先行研究において、4次元までのねじれ成分からなる演算子の存在は、自然に（擬似）スカラー自由度、スカラーロンを誘起することが示されている。 本研究では、この枠組みにおけるねじれと物質カレントの結合を考察し、それが等価計量理論におけるこれらのカレントとスカラーロンの結合につながることを示す。 我々はゲージ不変カレントとゲージ依存カレントの両方を考察し、一般的な結果といくつかの具体的な例を示す。 これらの結果は、EC枠組みにおけるインフレーション後の粒子生成過程（再加熱やバリオン生成など）の議論に有用であり、QCD $\theta$項との関連を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The membrane paradigm of black holes is an effective theory that replaces the event horizon with a fictitious yet tangible fluid. It has provided us with valuable insights, especially in understanding the environment of black holes. The paradigm establishes a fluid/gravity correspondence that allows the computation of the thermal properties of the black hole in terms of the transport coefficients of the fluid. Recently, we showed that this is a van der Waals-type fluid for Kerr and especially for Johannsen-Psaltis black holes. Here, we use the paradigm to study the properties of various black holes in different dimensions to test the predictive capacity of effective theory. Among these, for the BTZ black holes, the paradigm gives a physical bulk viscosity, unlike the generic examples, for which the paradigm works with a negative bulk viscosity. For Lorentz-violating black holes, we demonstrate that the parameter for Lorentz violation is seen as a hair under the paradigm, which shifts the ergoregion where the fluid pressure diverges. It might have a consequence for black hole jets. For asymptotically safe quantum-corrected black holes, the paradigm detects the final state of evaporation, i.e., a remnant with a correct value for the mass that still has an event horizon. Finally, we check the paradigm with stringy black holes that have dilatonic and axionic charges, and the fluid produces the known results. | ブラックホールの膜パラダイムは、事象の地平線を架空でありながら実在する流体に置き換える有効理論である。 このパラダイムは、特にブラックホールの環境を理解する上で貴重な知見をもたらしてきた。 このパラダイムは、流体と重力の対応関係を確立し、ブラックホールの熱的性質を流体の輸送係数を用いて計算することを可能にする。 最近、我々はカーブラックホール、特にヨハンセン・プサルティスブラックホールにおいて、これがファンデルワールス型流体であることを示した。 本稿では、このパラダイムを用いて、異なる次元における様々なブラックホールの特性を研究し、有効理論の予測能力を検証する。 これらのうち、BTZブラックホールについては、このパラダイムは物理的なバルク粘性を与える。 これは、パラダイムが負のバルク粘性で動作する一般的な例とは異なる。 ローレンツ対称性を破るブラックホールの場合、ローレンツ対称性の破れのパラメータはパラダイムのほんの少し下に見えることを示す。 これは流体圧力が発散するエルゴ領域をシフトさせる。 これはブラックホールジェットに影響を与える可能性がある。 漸近的に安全な量子補正ブラックホールの場合、このパラダイムは蒸発の最終状態、すなわち事象の地平線を持つ質量の正しい値を持つ残余物を検出する。 最後に、ディラトン電荷とアクシオン電荷を持つ弦理論ブラックホールでこのパラダイムを検証し、流体が既知の結果を生成することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Cosmological inference using a population of binary black-hole mergers, combined with a galaxy catalog, presents an exciting opportunity for precision cosmology with the possibility of resolving the Hubble tension. However, the accuracy of these measurements heavily relies on the quality of the model used to infer the binary parameters, including the model of the gravitational-wave signal. We use state-of-the-art waveform models to explore the impact of inaccurate modeling in measuring the Hubble-Lema\^itre constant for the upcoming and future ground-based gravitational-wave observatories. We diagnose the presence of inaccuracies within a hierarchical population-analysis framework, without a priori knowing the true value of the parameter, by assessing the consistency of the distribution of individual posteriors in relation to their measurement errors. Our findings indicate that even a small high-mass, spin-precessing subpopulation -- comprising as little as 5\% of the population generating the events observed by the LIGO-Virgo-KAGRA Collaboration so far -- can result in an unreliable measurement of the Hubble-Lema\^itre constant in the upcoming observing runs of these detectors, with even more pronounced effects expected in future facilities on the ground. | 連星ブラックホール合体集団を用いた宇宙論的推論は、銀河カタログと組み合わせることで、ハッブル・テンションを解明できる可能性のある精密宇宙論にとって刺激的な機会を提供する。 しかしながら、これらの測定精度は、重力波信号モデルを含む連星パラメータの推論に用いられるモデルの品質に大きく依存する。 我々は最先端の波形モデルを用いて、今後設置予定の地上重力波観測所におけるハッブル・レメートル定数の測定における不正確なモデリングの影響を調査する。 我々は、パラメータの真の値を事前に知ることなく、階層的な集団解析フレームワーク内での不正確さの存在を、個々の事後分布の測定誤差に対する一貫性を評価することで診断する。 私たちの研究結果は、LIGO-Virgo-KAGRA共同研究によってこれまで観測された事象を生成する集団のわずか5%を占める、高質量でスピン歳差運動する小さな集団でさえ、これらの検出器の今後の観測においてハッブル・レメートル定数の測定値の信頼性を低下させる可能性があることを示しており、将来の地上施設ではさらに顕著な影響が予想される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we investigate the thermodynamic aspects of quadratic gravity in a $D$-dimensional Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker (FLRW) universe. First, we derive the field equations and the effective energy-momentum tensor for quadratic gravity. Then, using these equations, we obtain the generalized Misner-Sharp energy within the framework of this model. We consider the thermodynamic behavior of the apparent horizon and derive the equations of state related to the pressure, temperature, and radius of the apparent horizon. Using the thermodynamic pressure, we obtain the critical points corresponding to phase transitions. We determine the critical temperature and critical radius in terms of model parameters, including the quadratic coupling and the cosmological constant. We also examine key thermodynamic quantities, such as Wald entropy, specific heat at constant pressure, enthalpy, Gibbs free energy. By examining the behavior of these quantities, we can gain insight into the thermodynamic stability of the quadratic gravity model. In particular, we find that quadratic terms change the stability conditions and can lead to new thermodynamic behaviors compared to general relativity. | 本論文では、$D$次元Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker (FLRW)宇宙における二次重力の熱力学的側面を考察する。 まず、二次重力の場の方程式と有効エネルギー運動量テンソルを導出する。 次に、これらの方程式を用いて、このモデルの枠組みの中で一般化Misner-Sharpエネルギーを求める。 見かけの地平線の熱力学的挙動を考慮し、見かけの地平線の圧力、温度、半径に関連する状態方程式を導出する。 熱力学的圧力を用いて、相転移に対応する臨界点を求める。 二次結合と宇宙定数を含むモデルパラメータを用いて、臨界温度と臨界半径を決定する。 また、ワルドエントロピー、定圧比熱、エンタルピー、ギブス自由エネルギーといった重要な熱力学量も調べる。 これらの量の挙動を調べることで、二次重力モデルの熱力学的安定性についての知見を得ることができます。 特に、二次項は安定性条件を変化させ、一般相対論と比較して新たな熱力学的挙動をもたらす可能性があることが分かりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We perform axisymmetric general relativistic radiation-viscous hydrodynamics simulations of black hole (BH)-torus systems with full Boltzmann Monte-Carlo neutrino transport to investigate the role of neutrino-antineutrino pair annihilation in launching relativistic outflows. Our models span a wide range of BH spins, torus masses, and viscosity parameters. We find that the pair annihilation leads to the formation of relativistic fireballs in most cases, except for those with low black-hole spin and high viscosity. The isotropic-equivalent energies of these outflows reach $\lesssim 10^{51}\,{\rm erg}$ with durations $\lesssim 0.2\,{\rm s}$. While this is insufficient to explain the brightest short gamma-ray bursts (sGRBs), our results suggest that the pair annihilation may account for some low-luminosity sGRBs and GRB precursors. We also provide updated scaling relations for the pair annihilation energy deposition rate as a function of accretion rate, and discuss the sensitivity of outflow properties to numerical resolution and floor density. | 我々は、ブラックホール（BH）-トーラス系の軸対称一般相対論的放射粘性流体シミュレーションを、完全ボルツマン・モンテカルロ法を用いて行い、ニュートリノ-反ニュートリノ対消滅が相対論的アウトフローの発生に果たす役割を調べた。 我々のモデルは、BHスピン、トーラス質量、および粘性パラメータの広い範囲をカバーしている。 その結果、ブラックホールスピンが低く粘性が高い場合を除いて、ほとんどの場合、対消滅が相対論的火の玉の形成につながることがわかった。 これらのアウトフローの等方等価エネルギーは$\lesssim 10^{51}\,{\rm erg}$に達し、持続時間は$\lesssim 0.2\,{\rm s}$である。 これは最も明るい短時間ガンマ線バースト（sGRB）を説明するには不十分ですが、我々の結果は、対消滅が低光度のsGRBやGRB前駆現象の一部を説明する可能性があることを示唆しています。 また、対消滅エネルギー蓄積率の降着率の関数としての最新のスケーリング関係を示し、数値解像度と底密度に対するアウトフロー特性の感度について議論します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This work follows earlier investigations in which the existence of canonical Killing tensor forms and the application of general null tetrad transformations led to a variety of solutions (Petrov types D, III, N) in vacuum spacetimes with a cosmological constant. Among those, a distinct Petrov type D family was identified, characterized by a topological product of two-dimensional constant-curvature spaces and a shear-free, non-diverging, non-geodesic null congruence admitting the second canonical form. This family is derived and presented here in full detail. In addition, an algebraically general solution with a curvature singularity, describing a non-stationary cylindrically symmetric spacetime, also exhibiting a shear-free, non-diverging, and non-geodesic null congruence, is introduced. This solution arises from the same canonical form, developed through the application of Lorentz transformations within the framework of symmetric null tetrads. On this basis, we propose a new directive: by assuming the canonical forms of Killing tensors and implementing Lorentz transformations within the symmetric null tetrad concept, a broader class of algebraically general solutions of Einstein's equations can be derived. | 本研究は、標準的なキリングテンソル形式の存在と一般的なヌルテトラッド変換の適用によって、宇宙定数を持つ真空時空における様々な解（ペトロフ型D、III、N）が導かれたこれまでの研究に続くものである。 その中で、2次元定曲率空間の位相積と、第二標準形式を許容するシアフリー、非発散、非測地線ヌル合同によって特徴付けられる、明確なペトロフ型D族が同定された。 この族はここで導出され、詳細に示される。 さらに、非定常円筒対称時空を記述し、シアフリー、非発散、非測地線ヌル合同を示す、曲率特異点を持つ代数的一般解が導入される。 この解は、対称ヌルテトラッドの枠組みの中でローレンツ変換を適用することによって開発された、同じ正準形から生じます。 これに基づいて、我々は新たな指針を提案します。 キリングテンソルの正準形を仮定し、対称ヌルテトラッドの概念の中でローレンツ変換を適用することにより、アインシュタイン方程式のより広いクラスの代数的一般解を導くことができます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The information about the internal structure of a compact object is classically inaccessible to external observers. In this paper, we investigate how quantum corrections to gravitational fields can reveal the internal structure of compact objects composed of dust shells. Using an effective field theory approach to incorporate quantum corrections up to second order in curvature, we derive a quantum-corrected metric for $N$ uniformly spaced shells with equal surface mass density and then examine how these corrections manifest in the deflection angle for gravitational lensing. In particular, we mainly investigate quantum-corrected astrophysical observables such as the Einstein ring and image magnification. Compared to the classical scenario, the deflection angle and the corresponding Einstein angle differ by a term that depends explicitly on the number of dust shells, which play the role of quantum hair. Specifically, the quantum correction to them diminishes as $N$ increases, yet a finite deviation from the classical result remains even in the continuum limit $N\to\infty$. Consequently, our results show that the internal structures of compact objects with identical mass and radius can be distinguished by quantum hair through their lensing observables. | コンパクト天体の内部構造に関する情報は、古典的には外部観測者にはアクセスできない。 本論文では、重力場に対する量子補正が、ダストシェルで構成されたコンパクト天体の内部構造をどのように明らかにできるかを調査する。 曲率の2次までの量子補正を組み込む有効場の理論アプローチを用いて、等しい表面質量密度を持つN個の均一間隔シェルに対する量子補正計量を求め、これらの補正が重力レンズ効果の偏向角にどのように現れるかを調べる。 特に、アインシュタインリングや像の拡大といった量子補正された天体物理学的観測量を主に調査する。 古典的シナリオと比較して、偏向角と対応するアインシュタイン角は、量子ヘアの役割を果たすダストシェルの数に明示的に依存する項だけ異なる。 具体的には、量子補正は$N$が増加するにつれて減少しますが、連続体の極限$N\to\infty$においても古典的な結果からの有限の偏差が残ります。 したがって、我々の結果は、質量と半径が同一のコンパクト天体の内部構造が、レンズ効果の観測量を通して量子毛によって区別できることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a geometric framework for Weyl quantization on pseudo-Riemannian manifolds, in which pseudodifferential operators act on sections of vector bundles equipped with arbitrary connections. We construct the associated star product and compute its semiclassical expansion up to third order in the expansion parameter. A central feature of our approach is a one-to-one correspondence between formally self-adjoint symbols and formally self-adjoint operators, extending known results from flat space to curved geometries. In addition, we analyze the Moyal equation satisfied by the Wigner function in this setting and provide explicit computations of Weyl symbols for several physically significant operators, including the Dirac, Maxwell, linearized Yang-Mills, and linearized Einstein operators. Our results lay the foundation for future developments in quantum field theory on curved spacetimes, semiclassical analysis, and chiral kinetic theory. | 擬リーマン多様体上のワイル量子化のための幾何学的枠組みを構築する。 この枠組みでは、擬微分作用素が任意の接続を備えたベクトル束の切断に作用する。 関連するスター積を構成し、展開パラメータに関して3次までの半古典展開を計算する。 我々のアプローチの中心的な特徴は、形式的に自己随伴な記号と形式的に自己随伴な作用素との間の一対一対応であり、既知の結果を平坦空間から曲がった幾何学へと拡張する。 さらに、この設定においてウィグナー関数が満たすモヤル方程式を解析し、ディラック作用素、マクスウェル作用素、線形化ヤン・ミルズ作用素、線形化アインシュタイン作用素など、いくつかの物理的に重要な作用素のワイル記号の明示的な計算を提供する。 我々の結果は、曲がった時空上の量子場の理論、半古典解析、およびカイラル運動論の将来の発展の基礎となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We tested the thermodynamic properties of charged BTZ-type black holes (BHs) in the framework of Bopp Podolsky electrodynamics, a higher derivative extension of Maxwells theory that preserves gauge invariance while introducing a massive photon mode. Using a perturbative approach, we derive first and second order corrections to the metric and electric field, revealing how the Bopp Podolsky parameter b modifies the geometry and horizon structure. Unlike in four dimensional illustrations, where such corrections can lead to wormhole solutions, the (2+1)dimensional case retains a black hole interpretation, albeit with curvature dependent deformations that vanish asymptotically. We compute the Hawking temperature via the Hamilton Jacobi tunneling method, demonstrating its dependence on both the cosmological constant and the Bopp Podolsky coupling. Our results indicate that while energy conditions are marginally violated for certain parameter regimes, the BHs thermodynamic behavior remains well-defined, with temperature corrections emerging from the interplay between higher derivative electrodynamics and the lower dimensional gravitational background. | 我々は、マクスウェル理論の高階微分拡張であり、ゲージ不変性を保ちながら質量を持つ光子モードを導入するボップ・ポドルスキー電気力学の枠組みにおいて、荷電BTZ型ブラックホール（BH）の熱力学的特性を検証した。 摂動論的アプローチを用いて、計量と電場に対する一次および二次の補正を導出し、ボップ・ポドルスキーパラメータbが幾何学と地平線構造をどのように変化させるかを明らかにした。 このような補正がワームホール解につながる4次元の図とは異なり、(2+1)次元の場合は、漸近的に消失する曲率依存の変形を伴うものの、ブラックホール解釈を維持している。 我々はハミルトン・ヤコビ・トンネル法を用いてホーキング温度を計算し、それが宇宙定数とボップ・ポドルスキー結合の両方に依存することを実証した。 我々の研究結果は、エネルギー条件が特定のパラメータ領域でわずかに破れているものの、BHの熱力学的挙動は明確に定義されており、温度補正は高次微分電気力学と低次元重力背景との相互作用から生じることを示している。 |
| 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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| We have studied the energy extraction from a Kerr-Taub-NUT black hole via magnetic reconnections occurring in the plunging region. Our results show that the gravitomagnetic charge suppresses the energy extraction process through magnetic reconnection and reduces the corresponding extraction efficiency, which is opposite to those of the black hole spin and the magnetization parameter. Finally, we treat the energy extraction process through magnetic reconnection as a mechanism to revisit the problem on the observed jet power and radiative efficiency of GRS 1915+105. Our results show that the allowed black hole parameter region originating from the jet power has an intersection with the region from the radiative efficiency. This means that with this mechanism related to magnetic reconnection the Kerr-Taub-NUT metric can simultaneously explain the observed jet power and radiative efficiency for GRS 1915+105, which is not explained by other mechanisms in previous studies. | 我々は、Kerr-Taub-NUTブラックホールからのエネルギー抽出を、ブラックホールの急降下領域で生じる磁気リコネクションを介して研究した。 その結果、重力磁気荷電が磁気リコネクションによるエネルギー抽出過程を抑制し、対応する抽出効率を低下させることが示された。 これは、ブラックホールのスピンや磁化パラメータの影響とは逆である。 最後に、我々は磁気リコネクションによるエネルギー抽出過程を、GRS 1915+105の観測されたジェット出力と放射効率に関する問題を再検討するためのメカニズムとして扱う。 我々の結果は、ジェット出力に由来するブラックホールパラメータの許容領域が、放射効率に由来する領域と交差していることを示している。 これは、磁気リコネクションに関連するこのメカニズムを用いることで、Kerr-Taub-NUT計量がGRS 1915+105の観測されたジェット出力と放射効率を同時に説明できることを意味する。 これは、これまでの研究の他のメカニズムでは説明できなかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In linear perturbation theory, the ringdown of a gravitational wave (GW) signal is described by a linear combination of quasinormal modes (QNMs). Detecting QNMs from GW signals is a promising way to test GR, central to the developing field of black-hole spectroscopy. More robust black-hole spectroscopy tests could also consider the ringdown amplitude-phase consistency. That requires an accurate understanding of the excitation and stability of the QNM expansion coefficients. In this paper, we investigate the robustness of the extracted $m=2$ QNM coefficients obtained from a high-accuracy numerical relativity waveform. We explore a framework to assess the robustness of QNM coefficients. Within this framework, we not only consider the traditional criterion related to the constancy of a QNM's expansion coefficients over a window in time, but also emphasize the importance of consistency among fitting models. In addition, we implement an iterative greedy approach within which we fix certain QNM coefficients. We apply this approach to linear fitting, and to nonlinear fitting where the properties of the remnant black hole are treated as unknown variables. We find that the robustness of overtone coefficients is enhanced by our greedy approach, particularly for the $(2,2,2,+)$ overtone. Based on our robustness criteria applied to the $m=2$ signal modes, we find the $(2\!\sim\!4,2,0,+)$ and $(2,2,1\!\sim\!2,+)$ modes are robust, while the $(3,2,1,+)$ subdominant mode is only marginally robust. After we subtract the contributions of the $(2\!\sim\!4,2,0,+)$ and $(2\!\sim\!3,2,1,+)$ QNMs from signal mode $(4,2)$, we also find evidence for the quadratic QNM $(2,1,0,+)\times(2,1,0,+)$. | 線形摂動論では、重力波（GW）信号のリングダウンは、準正規モード（QNM）の線形結合によって記述される。 重力波信号からQNMを検出することは、発展途上のブラックホール分光法の分野の中心である重力波の検証に有望な方法である。 より堅牢なブラックホール分光法の検証では、リングダウンの振幅位相の一貫性も考慮する必要がある。 そのためには、QNM展開係数の励起と安定性を正確に理解する必要がある。 本稿では、高精度数値相対論波形から抽出された$m=2$ QNM係数の堅牢性を調査する。 QNM係数の堅牢性を評価するための枠組みを検討する。 この枠組みの中で、時間窓におけるQNM展開係数の不変性に関する従来の基準を考慮するだけでなく、フィッティングモデル間の一貫性の重要性も強調する。 さらに、特定のQNM係数を固定する反復貪欲法を実装する。 この手法を線形フィッティング、および残留ブラックホールの特性を未知変数として扱う非線形フィッティングに適用する。 この貪欲法によって倍音係数のロバスト性が向上し、特に(2,2,2,+)倍音において顕著であることがわかる。 $m=2$信号モードに適用したロバスト性基準に基づくと、(2\!\sim\!4,2,0,+)$モードと(2,2,1\!\sim\!2,+)$モードはロバストであるのに対し、(3,2,1,+)$サブドミナントモードは限界的にロバストであることがわかる。 信号モード$(4,2)$から$(2\!\sim\!4,2,0,+)$と$(2\!\sim\!3,2,1,+)$のQNMの寄与を差し引くと、2次QNM$(2,1,0,+)\times(2,1,0,+)$の証拠も見つかります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this study, we investigate the thermodynamic topology of the high-dimensional dyonic AdS black holes with quasitopological electromagnetism in the Einstein-Gauss-Bonnet background. We first examine the topological charge connected to the critical point and find that the two conventional critical points $CP_{1},CP_{2}$ of the black hole are physical critical point, and the novel critical point $CP_{3}$ that lacks the capability to minimize the Gibbs free energy ($\alpha=0.5$). The critical points $CP_{1}$ and $CP_{2}$ are observed to occur at the maximum extreme points of temperature in the isobaric curve, while the critical point $CP_{3}$, emerges at the minimum extreme points of temperature. Furthermore, the number of phases at the novel critical point exhibits an upward trend, followed by a subsequent decline at the conventional critical points. With the increase of the coupling constant ($\alpha = 1$), although the system has three critical points, only the conventional $CP_{1}$ is a (physical) critical point, and the conventional $CP_{2}$ serves as the phase annihilation point. This means that the coupling constant $\alpha$ has significant impact on the phase structure. Additionally, we regard dyonic AdS black holes as a topological defect within the thermodynamic space, our findings indicate that alterations in pressure can result in the system exhibiting distinct points of generation and annihilation. However, the total topological number of black holes in different dimensions is $1$, the system shares a similar topological classification as the charged RN-AdS black holes. The discovery we have made provides a crucial component in understanding the thermodynamic topology of dyonic AdS black holes. | 本研究では、アインシュタイン-ガウス-ボネ背景における、準トポロジカル電磁気学を持つ高次元ダイオンAdSブラックホールの熱力学的トポロジーを調べる。 まず、臨界点に付随するトポロジカル電荷を調べ、ブラックホールの2つの従来の臨界点$CP_{1}$、CP_{2}$が物理的臨界点であり、ギブス自由エネルギーを最小化する能力を欠く新しい臨界点$CP_{3}$があることを見出した($\alpha=0.5$)。 臨界点$CP_{1}$と$CP_{2}$は等圧曲線における温度の極大点で発生するのに対し、臨界点$CP_{3}$は温度の極小点で発生する。 さらに、新しい臨界点における相の数は増加傾向を示し、その後、従来の臨界点で減少する。 結合定数（$\alpha = 1$）が増加すると、系には3つの臨界点が存在するものの、従来の$CP_{1}$のみが（物理的な）臨界点であり、従来の$CP_{2}$は位相消滅点として機能します。 これは、結合定数$\alpha$が位相構造に大きな影響を与えることを意味します。 さらに、我々はダイオニックAdSブラックホールを熱力学空間内のトポロジカル欠陥と見なしており、圧力の変化によって系が明確な生成点と消滅点を示す可能性があることが研究結果から示されています。 しかし、異なる次元におけるブラックホールのトポロジカルな総数は$1$であるため、系は荷電RN-AdSブラックホールと同様のトポロジカル分類を共有しています。 この発見は、ダイオニックAdSブラックホールの熱力学的トポロジーを理解する上で重要な要素を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In four-dimensional scalar-tensor theories derived via dimensional regularization with a conformal rescaling of the metric, we study the stability of planar black holes (BHs) whose horizons are described by two-dimensional compact Einstein spaces with vanishing curvature. By taking an infinite sum of Lovelock curvature invariants, it is possible to construct BH solutions whose metric components remain nonsingular at $r=0$, with a scalar-field derivative given by $\phi'(r)=1/r$, where $r$ is the radial coordinate. We show that such BH solutions suffer from a strong coupling problem, where the kinetic term of the even-parity scalar-field perturbation associated with the timelike coordinate vanishes everywhere. Moreover, we find that these BHs are subject to both ghost and Laplacian instabilities for odd-parity perturbations near $r=0$. Consequently, the presence of these pathological features rules out regular planar BHs with the scalar-field profile $\phi'(r)=1/r$ as physically viable and stable configurations. | 次元正則化と計量の共形再スケーリングによって導かれる4次元スカラーテンソル理論において、曲率が零となる2次元コンパクトアインシュタイン空間で地平が記述される平面ブラックホール（BH）の安定性を研究する。 ラブロック曲率不変量の無限和をとることで、$r=0$において計量成分が非特異性を保ち、スカラー場微分が$\phi'(r)=1/r$（$r$は動径座標）で与えられるBH解を構成することができる。 このようなBH解は、時間的座標に関連する偶パリティスカラー場摂動の運動項があらゆる点で零となる強結合問題に悩まされることを示す。 さらに、これらのBHは、$r=0$近傍の奇パリティ摂動に対してゴースト不安定性とラプラシアン不安定性の両方を示すことがわかる。 その結果、これらの異常な特徴の存在は、スカラー場プロファイル$\phi'(r)=1/r$を持つ規則的な平面BHが物理的に実行可能かつ安定した構成として排除される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Addressing the late-time accelerated expansion of the universe, known as the ``dark energy problem'', remains a central challenge in cosmology. While the cosmological constant is the standard explanation, alternative models such as quintessence, phantom fluids, and Chaplygin gas have been proposed. This work investigates the generalized Chaplygin gas (GCG) model, which is characterized by a polytropic equation of state. We explore this model within the framework of an anisotropic fluid, by means of a metric that reduces to the standard form of the Friedmann-Lema\^itre-Robertson-Walker (FLRW) spacetime at cosmological scales. To assess the model's viability, we derive analytical expressions for the scale factor, the Hubble parameter, and the deceleration parameter. Finally, the model is tested against observational data to constrain its parameters and evaluate its consistency. | 「ダークエネルギー問題」として知られる、宇宙の晩期加速膨張への対処は、依然として宇宙論における中心的な課題である。 宇宙定数が標準的な説明となっているが、クインテッセンス、ファントム流体、チャプリギンガスといった代替モデルも提案されている。 本研究では、ポリトロープ状態方程式を特徴とする一般化チャプリギンガス（GCG）モデルを検証する。 我々は、このモデルを、宇宙スケールにおけるフリードマン・レメートル・ロバートソン・ウォーカー（FLRW）時空の標準形に縮約される計量を用いて、異方性流体の枠組みの中で検証する。 モデルの妥当性を評価するために、スケール係数、ハッブルパラメータ、減速パラメータの解析的表現を導出する。 最後に、観測データを用いてモデルを検証し、パラメータの制約と整合性を評価する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analyze strong gravitational lensing by a spherically symmetric mass distribution within the Einstein-Straus-de Sitter framework in a spatially open Universe with negative curvature ($k = -1$). Applying the theory to the lensed quasar SDSS J1004+4112, we identify a critical threshold for the current scale factor $a_0$ of approximately $2.6 \times 10^{27}$ m, below which the effects of negative spatial curvature on lensing observables become significant, corresponding to a current curvature density of $|\Omega_{k0}| \gtrsim 0.0025$. In particular, for $\Omega_{k0} = -0.15$, the light bending increases slightly by about 1%, while the time delay exhibits a more substantial increase of about 10%. Beyond this threshold, however, the lensing observables are found to be insensitive to the current scale factor and converge to those characteristic of a spatially flat Universe. Importantly, our results indicate that, even where spatial curvature would otherwise enhance lensing observables, the effect of the cosmological constant remains present and acts to reduce light bending, corroborating the claim of Rindler and Ishak. | 負の曲率（$k = -1$）を持つ空間的に開いた宇宙において、アインシュタイン-ストラウス-ド・ジッターの枠組みにおいて、球対称な質量分布による強い重力レンズ効果を解析する。 この理論をレンズ効果を受けたクエーサーSDSS J1004+4112に適用し、現在のスケールファクター$a_0$が約$2.6 \times 10^{27}$ mの臨界閾値を特定する。 この閾値を下回ると、負の空間曲率がレンズ効果の観測量に及ぼす影響が顕著になり、現在の曲率密度$|\Omega_{k0}| \gtrsim 0.0025$に対応する。 特に、$\Omega_{k0} = -0.15$の場合、光の屈曲は約1%とわずかに増加するが、時間遅延は約10%とより顕著に増加する。 しかし、この閾値を超えると、レンズ効果の観測量は現在のスケールファクターに鈍感になり、空間的に平坦な宇宙の特性に収束することがわかった。 重要なのは、我々の結果が、空間の曲率がレンズ効果の観測量を増大させる場合でも、宇宙定数の効果は依然として存在し、光の屈曲を減少させるように作用することを示唆しており、リンドラーとイシャクの主張を裏付けている点である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a unified treatment of cosmic inflation within the framework of Myrzakulov Gravity, exploring its realization in three different formalisms: metric (curvature-based), teleparallel (torsion-based), and symmetric teleparallel (non-metricity-based). For each case, we derive the corresponding field equations in a flat FLRW background, study inflationary solutions driven by a scalar field, and compute observable quantities such as the scalar spectral index \( n_s \) and the tensor-to-scalar ratio \( r \). In addition to these geometric sectors, we extend our analysis to the more general and dynamically richer Myrzakulov \( F(R,T) \) gravity, which incorporates both curvature \( R \) and torsion \( T \) in a unified action. We derive the inflationary dynamics in this hybrid model and investigate how it interpolates between pure \( f(R) \) and \( f(T) \) behaviors. The resulting framework allows for enhanced flexibility in matching Planck and BICEP/Keck observational constraints. We present analytic estimates and schematic predictions in the \( n_s \)--\( r \) plane, demonstrating that appropriately chosen parameters in \( F(R,T) \) models can produce viable and distinguishable inflationary signatures. This comparative and extended study highlights the potential of Myrzakulov Gravity and its generalizations to provide a consistent and geometrically motivated description of the early universe, with predictive power across different formulations of spacetime geometry. | 我々は、ミルザクロフ重力の枠組みの中で宇宙インフレーションの統一的な扱い方を提示し、その実現方法を3つの異なる形式論、すなわち計量（曲率ベース）、テレパラレル（ねじれベース）、対称テレパラレル（非計量性ベース）で探求する。 それぞれの場合について、平坦なFLRW背景における対応する場の方程式を導出し、スカラー場によって駆動されるインフレーション解を研究し、スカラースペクトル指数 \( n_s \) やテンソル対スカラー比 \( r \) などの観測量を計算する。 これらの幾何学的セクターに加えて、より一般化され、力学的に豊富なミルザクロフ \( F(R,T) \) 重力へと解析を拡張する。 これは、曲率 \( R \) とねじれ \( T \) の両方を統一的に作用させる。 我々はこのハイブリッドモデルにおけるインフレーションダイナミクスを導出し、それが純粋な\( f(R) \)と\( f(T) \)の挙動をどのように補間するかを調査する。 得られた枠組みは、プランクとBICEP/Keckの観測制約との整合性を高める柔軟性を提供する。 我々は\(n_s \)--\( r \)平面における解析的推定と概略予測を提示し、\( F(R,T) \)モデルにおいて適切に選択されたパラメータが、実行可能で識別可能なインフレーションシグネチャーを生成できることを実証する。 この比較および拡張研究は、ミルザクロフ重力とその一般化が、異なる時空幾何学の定式化にわたって予測力を持ち、初期宇宙の一貫性があり幾何学的に動機付けられた記述を提供する可能性を強調する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Multipole moments in general relativity serve as a powerful tool for characterising the gravitational field. In this paper, we review the construction of the Geroch--Hansen multipole moments for stationary asymptotically flat vacuum spacetimes. A particular focus is placed on the well-definedness of these moments, which hinges on the uniqueness of the one-point conformal completion in Geroch's asymptotic flatness definition. Based on Geroch's approach, we formulate and prove a revised uniqueness result, thereby filling in some gaps in the original approach. Uniqueness holds up to certain conformal transformations, and we discuss how the multipole moments behave under such transformations. | 一般相対論における多重極モーメントは、重力場を特徴付ける強力なツールとして役立つ。 本論文では、定常漸近平坦真空時空におけるゲロッホ-ハンセン多重極モーメントの構成について概説する。 特に、これらのモーメントのwell-defined性に焦点を当てる。 これは、ゲロッホの漸近平坦性定義における一点共形完備化の一意性に依存する。 ゲロッホのアプローチに基づき、我々は改訂された一意性の結果を定式化し証明することで、元のアプローチのいくつかの欠陥を埋める。 一意性は特定の共形変換に対して成立し、我々はそのような変換下で多重極モーメントがどのように振る舞うかを議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| (abridged) We consider a secular orbital evolution of a supermassive binary black hole (SBBH) with unequal masses $M_p$ and $M_s < M_p$ in a central part of a non-spherical nuclear star cluster (NSC). When the mass of NSC inside the orbit is smaller than $M_{s}$ dynamical friction becomes inefficient. The subsequent orbital evolution of SBBH is largely governed by perturbing tidal potential of NSC arising from its non-sphericity. When the perturbing potential is mainly determined by quadrupole harmonics with azimuthal number $|m|=2$ the secular dynamics of the SBBH does not conserve any components of the angular momentum and can lead to the formation of highly eccentric orbits. Such orbits can experience an efficient circularization due to emission of gravitational waves (GW). In this Paper we consider this situation in some detail. We study analytically and numerically the orbital evolution taking into account the important effect of Einstein apsidal precession and estimate the largest possible value of $e$, which can be obtained. We then estimate a possibility of fast orbital circularization through emission of gravitation waves on a highly eccentric orbit, with circularization timescale of the order of the orbital period. We find that our mechanism could result in such events on a time scale of the order of or smaller than a few Gyr. It is stressed that for particular values of the model parameters such events may sometimes be distinguished from the ones expected in more standard scenarios, since in our case the eccentricity may remain substantial all the way down to the final merger. It is also noted that our results can be applied to other astrophysical settings, e.g. to study the orbital evolution of a binary star or a proto planetary system inside a massive deformed gas cloud. | （要約）非球形核星団（NSC）の中心部に位置する、質量が不等な超大質量連星ブラックホール（SBBH）の永年軌道進化を考える。 SBBHの質量はM_pとM_s |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a short review of the analytical aspects of recent progress in the study of black hole spectral instability and its potential observational consequences. This topic, inspired by earlier foundational works, has attracted considerable attention in the recent literature. It has been demonstrated that both the low-lying modes and high overtones of black hole quasinormal spectra can be substantially influenced by ultraviolet metric perturbations. The temporal evolution of gravitational wave signals is primarily governed by the first few low-lying quasinormal modes. In contrast, the asymptotic behavior of high overtones is closely associated with the phenomenon of black hole echoes. We review relevant studies on spectral instability in both regimes, highlighting their potential to produce substantial observational signatures in gravitational wave data. Additionally, recent proposals of Regge poles and reflectionless modes as alternative stable observables for probing black hole spacetimes are summarized. | ブラックホールのスペクトル不安定性とその潜在的な観測的帰結に関する研究における最近の進歩について、分析的側面から簡潔にレビューする。 このテーマは、初期の基礎研究に触発され、近年の文献で大きな注目を集めている。 ブラックホールの準正規スペクトルの低エネルギーモードと高エネルギー倍音の両方が、紫外線計量摂動によって大きく影響を受けることが実証されている。 重力波信号の時間発展は、主に最初のいくつかの低エネルギー準正規モードによって支配される。 対照的に、高エネルギー倍音の漸近的挙動は、ブラックホールエコー現象と密接に関連している。 本稿では、両方の領域におけるスペクトル不安定性に関する関連研究をレビューし、重力波データにおいて重要な観測的特徴を生み出す可能性を強調する。 さらに、ブラックホール時空を調査するための代替的な安定観測量として、最近提案されたレッジェ極と無反射モードについても要約する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a general formalism for studying generalized Holographic Dark Energy (HDE) models in which we use a dimensionless form of the area-entropy of cosmological horizons. The future event horizon is applied though the formalism can also be applied to any other type of the horizon, too. Then, we use our formalism for nonextensive horizon entropies of standard HDE (i.e. Bekenstein-Hawking), and generalized such as Barrow/Tsallis-Cirto, R\'enyi, Sharma-Mittal, and Kaniadakis as dark energy models of the universe and test them by cosmological data. We find the bounds on the specific entropy model parameters and also apply statistical comparison tool such as the Bayesian evidence criterion in order to favour or disfavour the models against standard $\Lambda$CDM. The main data test results are that all the HDE models under study are statistically disfavoured with respect to $\Lambda$CDM, though at some different levels. The standard HDE seem to be on the same footing as R\'enyi, Sharma-Mittal, and Kaniadakis HDE models since the latter include only small deviations from HDE model resulting from the series expansion of their extra nonextensivity parameters. However, Barrow and Tsallis-Cirto models, though still disfavoured against $\Lambda$CDM, seem to point out observationally to fulfil an important physical property of extensivity (though still remaining nonadditive). Finally, the Tsallis-Cirto model parameter is pointing towards the $\Lambda$CDM limit which is singular also at the expense of having much larger value of the holographic dark energy dimensionless parameter $k$ value higher than other models. | 一般化ホログラフィック・ダークエネルギー（HDE）モデルを研究するための一般的な形式論を提示する。 この形式では、宇宙論的地平線の面積エントロピーの無次元形式を用いる。 この形式論は未来事象の地平線に適用するが、他の種類の地平線にも適用できる。 次に、この形式論を標準的なHDE（ベッケンシュタイン-ホーキング）の非示量的地平線エントロピー、およびバロー/ツァリス-キルト、レーニイ、シャルマ-ミッタル、カニアダキスなどの一般化されたHDEを宇宙のダークエネルギーモデルとして用い、宇宙論的データによって検証する。 特定のエントロピーモデルパラメータの境界を求め、ベイズ証拠基準などの統計的比較ツールを適用して、標準的な$\Lambda$CDMと比較して各モデルが優れているか劣っているかを判定する。 主なデータテストの結果、研究対象のHDEモデルはすべて、多少の差はあるものの、$\Lambda$CDMに対して統計的に不利であることが示されました。 標準HDEは、R\'enyi、Sharma-Mittal、およびKaniadakis HDEモデルと同等の立場にあるように見えます。 これは、これらのモデルが、非伸張性パラメータの級数展開に起因するHDEモデルからのわずかな偏差しか含まないためです。 一方、BarrowモデルとTsallis-Cirtoモデルは、$\Lambda$CDMに対して依然として不利であるものの、重要な物理的性質である伸張性（ただし非加法性は維持されます）を満たすことを観測的に示しているようです。 最後に、Tsallis-Cirtoモデルのパラメータは、ホログラフィックダークエネルギーの無次元パラメータ$k$値が他のモデルよりもはるかに大きくなるという代償を払って、特異な$\Lambda$CDM極限を指し示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The nucleation of bubbles during a first-order phase transition has recently been explored using holographic duality, which can provide an important complement to standard perturbative methods. These computations typically require finding static and spatially inhomogeneous saddle points, known as critical bubbles, which correspond in the gravitational dual to solutions of nonlinear partial differential equations. A computationally simpler alternative is to use the gravitational dual to derive the effective action of the boundary theory in a derivative expansion, and then solve the resulting lower-dimensional equations of motion. Once the effective action, typically truncated at two derivatives, is obtained, the holographic theory can be set aside, and bubble solutions can be found from ordinary differential equations. In this paper, we test this approach in a simple holographic setup: a probe scalar field in a black brane background with nonlinear multi-trace boundary conditions. We compute critical bubble solutions both from the effective action and by solving the full gravitational equations, and find good agreement between the two methods. | 一次相転移中のバブルの核形成は、最近、ホログラフィック双対性を用いて研究されており、これは標準的な摂動法を補完する重要な手法となり得る。 これらの計算では通常、臨界バブルと呼ばれる静的かつ空間的に不均一な鞍点を見つける必要がある。 これは重力双対において非線形偏微分方程式の解に対応する。 計算的により単純な代替手法は、重力双対を用いて境界理論の有効作用を微分展開で導き出し、得られた低次元の運動方程式を解くことである。 有効作用（通常は2つの微分で打ち切られる）が得られれば、ホログラフィック理論は脇に置き、常微分方程式からバブル解を求めることができる。 本論文では、この手法を単純なホログラフィック設定、すなわち非線形多重トレース境界条件を有するブラックブレーン背景中のプローブスカラー場を用いて検証する。 我々は、有効作用と完全な重力方程式の両方から臨界気泡解を計算し、2つの方法の間で良好な一致が得られることを明らかにした。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The dark matter may consist of multiple species that interact differently. We show that a species that is cosmologically subdominant but highly collisional can pile up and become dominant in deep gravitational wells, such as those of white dwarfs and neutron stars. | 暗黒物質は、相互作用の異なる複数の種から構成されている可能性があります。 私たちは、宇宙論的には支配的でないが衝突の可能性が高い種が、白色矮星や中性子星のような深い重力井戸の中で積み重なり、支配的になる可能性があることを示しました。 |