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| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that the null geodesic equation for photons is modified in the presence of a charged scalar field, with quantum fluctuations acting as an effective mass term that changes the null paths to timelike curves. This effect can be interpreted as a vacuum polarization phenomenon in curved spacetime. The resulting contribution to the Sachs-Wolfe effect varies with photon frequency, leading to frequency-dependent corrections to the cosmic microwave background (CMB) blackbody spectrum in the form of a $\mu$-distortion, as well as modifications to the CMB power spectrum. We estimate these within a standard inflationary scenario and find that while the correction to the CMB power spectrum is significant when the scalar field is light, the magnitude of the $\mu$-distortion depends strongly on the regularization prescription. | 我々は、光子のヌル測地線方程式が荷電スカラー場の存在下で修正され、量子ゆらぎが有効質量項として作用し、ヌル経路を時間的曲線へと変化させることを示す。 この効果は、曲がった時空における真空分極現象として解釈できる。 結果として生じるザックス・ウォルフェ効果への寄与は光子周波数によって変化し、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）黒体スペクトルに対する周波数依存の補正（$\mu$歪みの形で）と、CMBパワースペクトルの修正をもたらす。 我々はこれらを標準的なインフレーションシナリオの範囲内で評価し、スカラー場が軽い場合、CMBパワースペクトルの補正は顕著であるが、$\mu$歪みの振幅は正則化の規定に強く依存することを見出した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent works have argued that improved one-loop beta-functions capturing the physical momentum dependence of one-loop corrected higher-derivative gravity theories are the most suitable to describe their high-energy behaviour. This work critically tests the validity of this claim. We compute the explicit gauge dependence of the one-loop momentum running of curvature-squared operators in quadratic gravity and conformal gravity using the background field method. We find them to be gauge dependent, and we discuss the implications of this result for the theory and its physical predictivity. | 最近の研究では、1ループ補正された高微分重力理論の物理的な運動量依存性を捉える改良1ループベータ関数が、高エネルギー挙動を記述するのに最も適していると主張されている。 本研究では、この主張の妥当性を批判的に検証する。 我々は背景場法を用いて、2次重力および共形重力における曲率2乗作用素の1ループ運動量走行の明示的なゲージ依存性を計算する。 その結果、それらがゲージ依存であることが示され、この結果が理論とその物理的予測可能性に及ぼす影響について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We argue that a scalar field in de Sitter spacetime should feel explicit thermal effects associated with its curvature. Starting from the Bunch-Davies vacuum and a scalar field with small mass compared to the de Sitter curvature, we use the thermo-field dynamics formalism in order to expose these thermal effects. We compute the thermal Wightman function connecting two spacetime points and from it, via the point-splitting regularization technique, the renormalized thermal energy-momentum tensor. We then examine how these corrections affect the de Sitter geometry by solving for the semi-classical backreaction and find that their sign depends on the initial conditions. In order to place our results in context, we compare them to the corresponding 2-loop quantum gravity correction to the cosmological constant derived in [1]. | 我々は、ド・ジッター時空におけるスカラー場は、その曲率に関連した明示的な熱効果を受けるはずであると主張する。 バンチ・デイヴィス真空と、ド・ジッター曲率に比べて質量が小さいスカラー場から出発し、熱場力学形式論を用いてこれらの熱効果を明らかにする。 2つの時空点を結ぶ熱ワイトマン関数を計算し、そこから点分割正則化法を用いて、繰り込まれた熱エネルギー運動量テンソルを計算する。 次に、半古典的反作用を解くことでこれらの補正がド・ジッター幾何学にどのように影響するかを調べ、その符号が初期条件に依存することを明らかにする。 我々の結果を文脈の中で位置づけるために、[1]で導出された宇宙定数に対する対応する2ループ量子重力補正と比較する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the inflation for the quartic hilltop model via a certain type of modified gravity. Precisely, we analyze the $F(\phi) T$ term in the Einstein's gravity to examine the quartic hilltop inflation model. $T$ is the trace of the energy-momentum tensor, and $\phi$ is the inflaton field. Next, we calculate the inflation dynamics for the foregoing model and obtain the slow-roll parameters, i.e., the scalar spectral index ``$n_s$'' and the tensor-to-scale ratio ``$r$'', which these parameters exhibit high sensitivity to the $F(\phi) T$ term. This modified form of the gravity is not only in accordance with the predictions of the original model but also allows for better prediction of the Planck/BICEP/Keck data. | 我々は、ある種の修正重力を用いて、四次ヒルトップモデルのインフレーションを解析する。 具体的には、アインシュタインの重力における$F(\phi) T$項を解析することにより、四次ヒルトップインフレーションモデルを検証する。 $T$はエネルギー運動量テンソルのトレースであり、$\phi$はインフレーション場である。 次に、このモデルのインフレーションダイナミクスを計算し、スローロールパラメータ、すなわちスカラースペクトル指数「$n_s$」とテンソルスケール比「$r$」を求める。 これらのパラメータは$F(\phi) T$項に対して高い感度を示す。 この修正重力は、元のモデルの予測と一致するだけでなく、Planck/BICEP/Keckデータのより良い予測も可能にする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| One of the major problems in quantum gravity research is the lack of signals at the reach of present or near-future experimental facilities. In this paper, we show that this is not the case. Contrary to previous claims, the quantum decay of de Sitter space into black hole spacetimes can be significant even after inflation and can be observed on galactic scales. Using the instanton formalism within the no-boundary proposal for a class of short-scale, quantum-gravity-improved black holes, we show that de Sitter space decay would result in the production of $10^{60}$ stable Planck-size black hole remnants within the current Hubble horizon, which is the number required to explain dark matter. | 量子重力研究における主要な問題の一つは、現在または近い将来の実験施設の到達範囲において信号が不足していることである。 本論文では、これが事実ではないことを示す。 これまでの主張に反して、ブラックホール時空へのド・ジッター空間の量子崩壊はインフレーション後であっても顕著であり、銀河スケールで観測される可能性がある。 量子重力によって改善された短スケールのブラックホールのクラスに対する無境界提案におけるインスタントン形式を用いて、ド・ジッター空間の崩壊は、現在のハッブルの地平線内で、10の60乗個の安定なプランクサイズのブラックホール残骸を生成することを示す。 これは暗黒物質を説明するのに必要な数である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The detection of the Stochastic Gravitational Wave Background (SGWB) is one of the most challenging tasks for both current and next-generation detectors. Successfully distinguishing the SGWB from instrumental noise and environmental effects requires accurate and flexible analysis tools capable of detecting the signal and determining its origin. In this paper, we introduce a unified framework and a user-friendly tool for SGWB characterization: \texttt{GWBird} (Gravitational Wave Background Inventory of Response functions for Detectors). This code enables the computation of overlap reduction functions (ORFs), power-law integrated sensitivity curves (PLS), angular response functions, and angular PLS (APLS). It supports the full range of gravitational wave polarization modes (tensor, scalar, and vector), allowing for the characterization of both isotropic and anisotropic SGWB components for all the polarizations. Additionally, the code includes functions for circular polarization characterization, which is particularly relevant for probing parity-violating signals. The framework integrates analyses for ground-based, space-based, and Pulsar Timing Array (PTA) detectors, offering a versatile framework for SGWB analysis. The \texttt{GWBird} code is publicly available at:~\github{https://github.com/ilariacaporali/GWBird} | 確率的重力波背景放射（SGWB）の検出は、現世代および次世代の検出器にとって最も困難な課題の一つです。 SGWBを機器ノイズや環境影響から適切に区別するには、信号を検出し、その起源を特定できる正確で柔軟な解析ツールが必要です。 本論文では、SGWBの特性評価のための統一フレームワークとユーザーフレンドリーなツールである\texttt{GWBird}（検出器用重力波背景応答関数インベントリ）を紹介します。 このコードは、重なり削減関数（ORF）、べき乗法則積分感度曲線（PLS）、角度応答関数、および角度PLS（APLS）の計算を可能にします。 このコードは、あらゆる重力波偏波モード（テンソル、スカラー、ベクトル）をサポートしており、あらゆる偏波において等方性と異方性の両方のSGWB成分の特性評価を可能にします。 さらに、このコードには円偏波特性評価のための関数が含まれており、これは特にパリティ違反信号の探査に重要です。 このフレームワークは、地上設置型、宇宙設置型、そしてパルサータイミングアレイ（PTA）検出器の解析を統合しており、SGWB解析のための汎用的なフレームワークを提供します。 \texttt{GWBird}コードは、~\github{https://github.com/ilariacaporali/GWBird}で公開されています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the motion of a massive particle around a spherically symmetric black hole surrounded by a stationary and radial inflow of perfect fluid. The background spacetime is modelled as a spherically symmetric solution to the Einstein field equations, where the effect of the fluid on the geometry is treated as a perturbation on the Schwarzschild background. The equation of state for the fluid is assumed to follow the linear relationship $p = w \rho$, where $p$ is the pressure, $\rho$ is the energy density with $w$ being a constant. The stress-energy tensor is treated as a phenomenological model to capture deviations from the vacuum Einstein theory. We allow the parameter $w$ of the equation of state to take both positive and negative values accepting a broad range of scenarios including exotic ones. Specifically, we examine the cases $w =2/3$, $1/3$, $-3/4$ and $-4/3$. For $\rho\geq0$, the former two cases satisfy all standard energy conditions while the case of $w=-3/4$ violates the strong energy condition and the case of $w=-4/3$ violates all standard energy conditions. By solving the geodesic equations, we visualize the time-like geodesics around the black hole, focusing on the apsis shift of the orbit. To gain further insight into the effects of accretion, we employ the method of osculating orbital elements. Additionally, we analyze the observable effects on spacetime by studying the redshift of the orbiting test particles as an example of possible observables. We show that the difference in the particle orbits due to the matter accretion may be probed by using the redshift observation of stars orbiting around the black hole. | 我々は、定常かつ放射状に流入する完全流体に囲まれた球対称ブラックホールの周りの質量を持つ粒子の運動を調べる。 背景時空は、アインシュタイン場の方程式の球対称解としてモデル化され、流体が幾何学に及ぼす影響はシュワルツシルト背景に対する摂動として扱われる。 流体の状態方程式は線形関係 $p = w \rho$ に従うと仮定する。 ここで、$p$ は圧力、$\rho$ はエネルギー密度、$w$ は定数である。 応力エネルギーテンソルは、真空アインシュタイン理論からの偏差を捉えるための現象論的モデルとして扱われる。 状態方程式のパラメータ $w$ は、エキゾチックなシナリオを含む広範囲のシナリオを許容し、正と負の両方の値をとることができる。 具体的には、$w = 2/3$、$1/3$、$-3/4$、および $-4/3$ の場合を調べる。 $\rho\geq0$ の場合、前者の 2 つのケースは標準的なエネルギー条件をすべて満たしますが、$w=-3/4$ のケースは強いエネルギー条件に違反し、$w=-4/3$ のケースは標準的なエネルギー条件をすべて違反します。 測地線方程式を解くことで、ブラックホールの周りの時間的測地線を、軌道の遠点シフトに焦点を当てて可視化します。 降着の影響をさらに深く理解するために、軌道要素の接触法を用います。 さらに、観測可能な量の例として、周回するテスト粒子の赤方偏移を調べることで、時空に対する観測可能な影響を解析します。 ブラックホールの周りを周回する星の赤方偏移観測を用いることで、物質降着による粒子軌道の違いを調べることができることを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present GravLensX, an innovative method for rendering black holes with gravitational lensing effects using neural networks. The methodology involves training neural networks to fit the spacetime around black holes and then employing these trained models to generate the path of light rays affected by gravitational lensing. This enables efficient and scalable simulations of black holes with optically thin accretion disks, significantly decreasing the time required for rendering compared to traditional methods. We validate our approach through extensive rendering of multiple black hole systems with superposed Kerr metric, demonstrating its capability to produce accurate visualizations with significantly $15\times$ reduced computational time. Our findings suggest that neural networks offer a promising alternative for rendering complex astrophysical phenomena, potentially paving a new path to astronomical visualization. | ニューラルネットワークを用いて重力レンズ効果を持つブラックホールをレンダリングする革新的な手法、GravLensXを紹介します。 この手法では、ブラックホール周囲の時空をニューラルネットワークにフィットさせるように学習させ、学習済みのモデルを用いて重力レンズ効果の影響を受ける光線の経路を生成します。 これにより、光学的に薄い降着円盤を持つブラックホールの効率的かつスケーラブルなシミュレーションが可能になり、従来の手法と比較してレンダリングに必要な時間を大幅に短縮できます。 重ね合わせたカー計量を用いて複数のブラックホール系を広範囲にレンダリングすることで、この手法の有効性を検証し、計算時間を15分の1に大幅に短縮しながら、正確な可視化を生成できることを実証しました。 この結果は、ニューラルネットワークが複雑な天体物理現象をレンダリングするための有望な代替手段を提供し、天文学的可視化への新たな道を切り開く可能性を示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We revisit the theoretical modeling and simulation of a Gaussian stochastic gravitational wave background (SGWB) signal in a pulsar timing array (PTA). We show that the correlation between Fourier components of pulsar timing residuals can be expressed using transfer functions; that are indicative of characteristic temporal correlations in a SGWB signal observed in a finite time window. These transfer functions, when convolved with the SGWB power spectrum and spatial correlation (Hellings \& Downs curve), describe the variances and correlations of the pulsar timing residuals' Fourier coefficients. The convolutions are the exact frequency- and Fourier-domain representations of the time-domain covariance function. We derive explicit forms for the transfer functions for unpolarized and circularly polarized SGWB signals. We validate our results by comparing Gaussian theoretical expectation values with standard simulations based on point sources and our own covariance-matrix-based approach. The unified frequency- and Fourier-domain formalism provides a robust foundation for future PTA precision analyses and highlights the importance of temporal correlations in interpreting GW signals. | パルサータイミングアレイ（PTA）におけるガウス確率的重力波背景（SGWB）信号の理論モデル化とシミュレーションを再検討する。 パルサータイミング残差のフーリエ成分間の相関は、有限の時間窓で観測されるSGWB信号の特徴的な時間相関を示す伝達関数を用いて表現できることを示す。 これらの伝達関数は、SGWBパワースペクトルおよび空間相関（Hellings \& Downs曲線）と畳み込むことで、パルサータイミング残差のフーリエ係数の分散と相関を記述する。 畳み込みは、時間領域共分散関数の正確な周波数領域およびフーリエ領域表現である。 我々は、非偏光および円偏光SGWB信号の伝達関数の明示的な形を導出する。 我々は、ガウス分布の理論的期待値を、点源に基づく標準的なシミュレーション、および我々独自の共分散行列に基づくアプローチと比較することにより、結果を検証した。 周波数領域とフーリエ領域の統一された形式論は、将来のPTA精密解析のための強固な基盤を提供し、重力波信号の解釈における時間相関の重要性を浮き彫りにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Bulk viscous cosmological models is presented in the teleparallel ($F(T)$, where $T$ denotes torsion) gravity. In the teleparallel gravity, the Lagrangian of the gravitational action contains a general function $F(T)= T+ f(T)=(1+ \gamma) T+\alpha (-T)^n$, where $\gamma$, $n$ and $\alpha$ are dimensional constants. Cosmological solutions in Eckart theory and Truncated Israel Stewart theory are talked about in $F(T)=(1+ \gamma) T+\alpha (-T)^n$ gravity form which is one of the most generalized gravity form in the torsional gravity. The substantial and geometrical prospective of the cosmological models in Eckart theory and Truncated Israel Stewart theory in $F(T)$ gravity are deliberated for flat Friedmann-Robertson-Walker space time. Dynamical analysis of the fixed points of exponential expansion in $F(T)$ with bulk viscous cosmological models are studied here. The characteristics of the various cosmological parameters such as bulk viscous pressure, energy density, scale factor, Hubble parameter and entropy evolution are studied in Power law and Exponential models. Stability analysis of the exponential models are also argued with cosmic growth in the relevant theories by using directional plots. The cosmological models are supported by observations results. | バルク粘性宇宙論モデルは、テレパラレル重力（$F(T)$、ここで$T$はねじれを表す）において提示される。 テレパラレル重力において、重力作用のラグランジアンは一般関数$F(T)= T+ f(T)=(1+\gamma) T+\alpha (-T)^n$を含む。 ここで、$\gamma$、$n$、および$\alpha$は次元定数である。 エッカート理論と切断イスラエル・スチュワート理論における宇宙論的解は、ねじれ重力において最も一般化された重力形式の一つである$F(T)=(1+\gamma) T+\alpha (-T)^n$重力形式で論じられる。 平坦フリードマン・ロバートソン・ウォーカー時空におけるエッカート理論と切断イスラエル・スチュワート理論の$F(T)$重力における宇宙論モデルの実質的かつ幾何学的な展望について考察する。 ここでは、バルク粘性宇宙論モデルを用いた$F(T)$における指数関数的膨張の不動点の力学的解析を研究する。 バルク粘性圧、エネルギー密度、スケールファクター、ハッブルパラメータ、エントロピー進化といった様々な宇宙論パラメータの特性は、べき乗法則モデルと指数関数モデルにおいて研究される。 指数関数モデルの安定性解析は、方向プロットを用いて関連理論における宇宙成長と議論される。 これらの宇宙論モデルは観測結果によって裏付けられている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Extreme mass ratio inspirals, compact objects spiraling into massive black holes, represent key sources for future space-based gravitational-wave detectors such as LISA. The inspirals will occur within rich astrophysical environments containing gravitating matter. Motivated by this, we develop a fully relativistic framework for inspirals under the gravitational influence of matter environments. Our approach employs a two-parameter perturbation expansion in the mass ratio and an environmental parameter. This yields a modified Teukolsky equation capturing the leading cross-order. We then implement a simple pole-dipole approximation of an axisymmetric environment through a thin matter shell and restrict to non-rotating black holes. As a result, we obtain a piecewise type D spacetime. This enables the use of Teukolsky-based methods while accounting for junction physics. The presence of the matter shell leads to effectively non-separable boundary conditions for the Teukolsky scalar and introduces mode mixing between adjacent multipoles. Additionally, the shell oscillates under the wave perturbation of the inspiral, contributing to the overall flux. The framework provides novel insights into the global dynamics of gravitational radiation in tidal environments. Furthermore, it represents a complete theoretical foundation for a future computation of inspirals and waveforms in our environmental model. | 極限質量比インスパイラル（大質量ブラックホールに螺旋状に突入するコンパクトな天体）は、LISAのような将来の宇宙重力波検出器にとって重要な源となる。 インスパイラルは、重力物質を含む豊富な天体物理環境内で発生する。 これを踏まえ、我々は物質環境の重力影響下におけるインスパイラルに対する完全な相対論的枠組みを構築する。 我々のアプローチでは、質量比と環境パラメータの2パラメータ摂動展開を用いる。 これにより、主要な交差秩序を捉える修正Teukolsky方程式が得られる。 次に、薄い物質殻を通過する軸対称環境の単純な極双極子近似を適用し、回転しないブラックホールに限定する。 その結果、区分的にD型時空が得られる。 これにより、ジャンクション物理を考慮しつつTeukolsky法に基づく手法を使用することができる。 物質殻の存在は、テューコルスキー・スカラーに対して事実上分離不可能な境界条件をもたらし、隣接する多重極子間のモード混合をもたらします。 さらに、物質殻はインスパイラルの波動摂動によって振動し、全体のフラックスに寄与します。 この枠組みは、潮汐環境における重力放射のグローバルダイナミクスに関する新たな知見を提供します。 さらに、これは、私たちの環境モデルにおけるインスパイラルと波形の将来の計算のための完全な理論的基礎となります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The lensing of Gravitational Waves (GWs) due to intervening matter distribution in the universe can lead to chromatic and achromatic signatures in the wave-optics and geometrical-optics limit respectively. This makes it difficult to model for the unknown mass distribution of the lens and hence requires a model-independent lensing detection technique from GW data. We perform the first model-independent microlensing search in the wave-optics limit on the 72 super-threshold GW events observed with both the LIGO detectors up to the third observation catalog GWTC-3 of LIGO-Virgo-KAGRA using the analysis method $\mu$-\texttt{GLANCE}. These unmodelled searches pick up one plausible candidate $\rm GW190408\_181802$ with a slightly above threshold residual amplitude compared to the residual expected from detector noise. However, exploring the microlensing modulation signatures on this event, we do not find any conclusive evidence of the microlensing signal in the data. With this, we confidently rule out the presence of any statistically significant microlensing signal in the 72 events up to GWTC-3 in a model-independent way. | 宇宙における介在物質分布による重力波（GW）のレンズ効果は、波動光学限界および幾何光学限界においてそれぞれ色収差および無色収差のシグネチャをもたらす可能性がある。 このため、レンズの未知の質量分布をモデル化することが困難であり、したがって、重力波データからモデルに依存しないレンズ効果検出手法が必要となる。 我々は、LIGO-Virgo-KAGRAの第3観測カタログGWTC-3までのLIGO検出器で観測された72個の閾値超重力波イベントに対し、解析手法$\mu$-\texttt{GLANCE}を用いて、波動光学限界における初のモデルに依存しないマイクロレンズ効果探索を行った。 これらのモデル化されていない探索により、検出器ノイズから予想される残差振幅と比較してわずかに閾値を超える残差振幅を持つ、1つの妥当な候補$\rm GW190408\_181802$が検出された。 しかしながら、このイベントにおけるマイクロレンズ効果の変調特性を調査したところ、データ中にマイクロレンズ効果の信号が存在するという決定的な証拠は見つかりませんでした。 これにより、モデルに依存しない方法で、GWTC-3までの72のイベントにおいて、統計的に有意なマイクロレンズ効果の信号が存在する可能性を自信を持って排除しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study perturbative unitarity bounds on the field-space curvature in de Sitter spacetime, using the momentum-space entanglement approach recently proposed by Pueyo, Goodhew, McCulloch, and Pajer. As an illustration, we perform a perturbative computation of the purity in two-scalar models and compare the resulting unitarity bounds with those obtained via a flat space approximation. In particular, we find that perturbative unitarity imposes an upper bound on the field-space curvature of the Hubble scale order, in addition to a bound analogous to the flat space result. This reflects the thermal nature of de Sitter spacetime. We also discuss generalizations to higher-dimensional field spaces. | 我々は、Pueyo、Goodhew、McCulloch、およびPajerによって最近提案された運動量空間エンタングルメント手法を用いて、ド・ジッター時空における場空間曲率の摂動論的ユニタリー性の上界を研究する。 例として、2スカラー模型における純度の摂動論的計算を行い、得られたユニタリー性の上界を平坦空間近似によって得られた上界と比較する。 特に、摂動論的ユニタリー性は、平坦空間の結果に類似した上界に加えて、ハッブルスケール秩序の場空間曲率に上界を課すことがわかった。 これはド・ジッター時空の熱的性質を反映している。 また、高次元場空間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 investigate the possibility that the recently reported GW231123 event, with component masses $M_1=137^{+22}_{-17}\,M_\odot$, $M_2=103^{+20}_{-52}\,M_\odot$ and a local merger rate $R_{\mathrm{local}}=0.08^{+0.19}_{-0.07}\,\mathrm{Gpc^{-3}\,yr^{-1}}$, originates from primordial black holes (PBHs) formed during an early matter-dominated era. We compute the PBH mass function, abundance, spin distribution and the merger rate density and find a set of choices for the parameters to reproduce the key properties of GW231123. We also show that the resulting PBH abundance, $f_{\mathrm{pbh}}= 1.64^{+5.00}_{-1.59}\times10^{-1}$, is at the border of the exclusion regions, but still remains self-consistent. Finally, we estimate the scalar-induced gravitational waves (SIGWs) that are inevitably generated during PBH formation. PBHs that interpret GW231123 are accompanied by negligible SIGWs in the nano-hertz band, indicating no conflict with current pulsar timing arrays data. | 最近報告されたGW231123事象（成分質量$M_1=137^{+22}_{-17}\,M_\odot$、$M_2=103^{+20}_{-52}\,M_\odot$、局所合体率$R_{\mathrm{local}}=0.08^{+0.19}_{-0.07}\,\mathrm{Gpc^{-3}\,yr^{-1}}$）が、初期の物質優位時代に形成された原始ブラックホール（PBH）に由来する可能性を調査する。 PBHの質量関数、存在比、スピン分布、合体率密度を計算し、GW231123の主要な特性を再現するためのパラメータの選択肢を見出した。 また、結果として得られたPBHの存在量$f_{\mathrm{pbh}}= 1.64^{+5.00}_{-1.59}\times10^{-1}$は、排除領域の境界に位置するものの、自己無撞着性を維持していることも示す。 最後に、PBH形成時に必然的に生成されるスカラー誘起重力波（SIGW）を推定する。 GW231123を解釈するPBHは、ナノヘルツ帯のSIGWが無視できるほど小さいことから、現在のパルサータイミングアレイデータと矛盾しないことが示唆される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we attempt to explore a possible connection between thermodynamic topology and the thermodynamic geometry formulation of black hole thermodynamics. We study the topological structure of black hole thermodynamic phase spaces by calculating the Euler characteristic (EC) using four well-known thermodynamic geometries: Weinhold, Ruppeiner, Geometrothermodynamics (GTD), and HPEM. We interpret the Euler characteristic as an indicator of the degree of microscopic interactions within the thermodynamic system. As the system approaches the spinoidal curve, the interaction strength increases significantly, eventually driving a phase transition. Beyond the spinoidal region, the interactions begin to weaken, and the system gradually stabilizes into a new phase configuration, reflected by a corresponding change in the topological structure of the thermodynamic state space. | 本研究では、熱力学的トポロジーとブラックホール熱力学の熱力学的幾何学的定式化との間の関連性を探ろうとする。 4つのよく知られた熱力学的幾何学、すなわちヴァインホールド、ルッパイナー、ジオメトロサーモダイナミクス（GTD）、およびHPEMを用いてオイラー特性（EC）を計算することにより、ブラックホール熱力学的位相空間の位相構造を研究する。 我々はオイラー特性を、熱力学系内の微視的相互作用の程度を示す指標として解釈する。 系がスピノイド曲線に近づくにつれて、相互作用の強さは著しく増加し、最終的に相転移を引き起こす。 スピノイド領域を超えると、相互作用は弱まり始め、系は徐々に新しい相構成へと安定化し、熱力学的状態空間の位相構造の対応する変化に反映される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We introduce the concept of $k-$future convex spacelike/null hypersurface $\Sigma$ in an $n+1$ dimensional spacetime $M$ and prove that no $k-$dimensional closed trapped submanifold (k-CTM) can be tangent to $\Sigma$ from its future side. As a consequence, k-CTMs cannot be found in open spacetime regions foliated by such hypersurfaces. In gravitational collapse scenarios, specific hypersurfaces of this kind act as past barriers for trapped submanifolds. A number of examples are worked out in detail, two of them showing 3+1 spacetime regions containing trapped loops ($k=1$) but no closed trapped surfaces ($k=2$). The use of trapped loops as an early indicator of black hole formation is briefly discussed. | 我々は$n+1$次元時空$M$における$k$未来凸空間的/ヌル超曲面$\Sigma$の概念を導入し、$k$次元閉トラップ部分多様体（k-CTM）は未来側から$\Sigma$に接することができないことを証明する。 結果として、k-CTMはそのような超曲面によって葉理が張られた開時空領域には存在しない。 重力崩壊シナリオにおいては、この種の特定の超曲面はトラップ部分多様体に対する過去障壁として作用する。 いくつかの例を詳細に検討し、そのうち2つはトラップループ（$k=1$）を含むが、閉じたトラップ面（$k=2$）を含まない3+1時空領域を示す。 ブラックホール形成の早期指標としてのトラップループの利用について簡単に議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the cosmological matter creation scenario, an alternative approach to both dark energy and modified gravity theories, after the recent DESI DR2-BAO release. We consider that the total matter sector consists of three independently evolving components, namely, radiation, baryons, and dark matter, with the latter being governed by an adiabatic matter creation process that leads to a modified continuity equation. Due to the violation of the standard conservation law, a creation pressure appears, and under a proper choice of dark-matter particle creation rate one can obtain the present accelerating phase as well as the past thermal history of the Universe. We study two specific matter creation rates. By applying the dynamical-system analysis we show that both Model I and Model II can mimic a $\Lambda$CDM-like behavior. Furthermore, we perform a detailed observational confrontation using a series of latest observational datasets including Cosmic Chronometers (CC), Supernovae Type Ia (SNIa) (Pantheon+, DESY5 and Union3 samples) and DESI Baryon Acoustic Oscillations (BAO) (DR1 and DR2 samples). In both Model I and Model II we find evidence of matter creation at many standard deviations. Finally, applying the AIC and BIC information criteria we find that Model I is statistically equivalent with $\Lambda$CDM scenario, while Model II shows a mixed picture, namely for most datasets $\Lambda$CDM scenario is favoured, however when DESI data are included matter creation Model II is favoured over $\Lambda$CDM paradigm. | 我々は、最近のDESI DR2-BAOリリースを受けて、ダークエネルギー理論と修正重力理論の両方に対する代替アプローチである宇宙論的物質生成シナリオを調査する。 全物質セクターは、独立に進化する3つの要素、すなわち放射線、重粒子、そして暗黒物質から構成されると仮定する。 後者は、修正された連続方程式を導く断熱物質生成過程によって支配される。 標準的な保存則が破れるため、生成圧力が生じ、暗黒物質粒子生成率を適切に選択することで、現在の加速段階と過去の宇宙の熱史を得ることができる。 我々は2つの特定の物質生成率を研究する。 力学系解析を適用することにより、モデルIとモデルIIの両方が$\Lambda$CDMのような挙動を模倣できることを示す。 さらに、宇宙クロノメーター（CC）、Ia型超新星（SNIa）（Pantheon+、DESY5、Union3サンプル）、DESI重粒子音響振動（BAO）（DR1およびDR2サンプル）を含む一連の最新の観測データセットを用いて、詳細な観測比較を行いました。 モデルIとモデルIIの両方において、多くの標準偏差において物質生成の証拠が見つかりました。 最後に、AICおよびBIC情報量基準を適用した結果、モデルIは$\Lambda$CDMシナリオと統計的に同等であるのに対し、モデルIIは相反する結果を示しました。 つまり、ほとんどのデータセットでは$\Lambda$CDMシナリオが有利ですが、DESIデータが含まれる場合、物質生成モデルIIが$\Lambda$CDMパラダイムよりも有利であることがわかりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate gravitational waveforms from the inspiral phase of compact binary systems within the framework of quadratic gravity and map their deviations from general relativity into the parameterized post-Einstein (PPE) formalism to constrain the theory parameters. Quadratic gravity generically includes a massive spin-2 ghost, which leads to ill-defined energy and angular momentum fluxes. Following earlier proposals, we remove these unphysical features by imposing a constraint on the massive spin-2 mode, restricting it to propagate only the same polarizations of general relativity. Within the quadrupole approximation, we derive the radiative degrees of freedom, including massless and massive tensor modes, as well as a massive scalar field. Using the stationary phase approximation, we compute the Fourier-domain waveform of the massless tensor modes and extract the phase corrections. For small deviations from general relativity, we show that both the scalar and massive tensor modes can be consistently embedded into the PPE framework, extending previous results that considered only scalar fields. We derive updated constraints on the parameters of quadratic gravity, finding bounds improved by three orders of magnitude compared to existing limits. Finally, we present forecasts for the sensitivity of the Einstein Telescope to these deviations. | 我々は、コンパクト連星系のインスパイラル位相における重力波形を二次重力理論の枠組みで調べ、一般相対論からの偏差をパラメータ化ポストアインシュタイン（PPE）形式に写像することで理論パラメータを制限する。 二次重力理論は一般に、質量を持つスピン2のゴーストを含み、エネルギーと角運動量のフラックスの定義が曖昧になる。 これまでの提案に従い、我々は質量を持つスピン2モードに制約を課し、一般相対論と同じ偏光のみを伝播するように制限することで、これらの非物理的な特徴を除去する。 四重極近似を用いて、質量ゼロおよび質量を持つテンソルモード、ならびに質量を持つスカラー場を含む放射自由度を導出する。 定常位相近似を用いて、質量ゼロテンソルモードのフーリエ領域波形を計算し、位相補正値を抽出する。 一般相対論からの小さな偏差に対して、スカラーテンソルモードと質量テンソルモードの両方がPPEフレームワークに整合的に組み込めることを示す。 これは、スカラー場のみを考慮したこれまでの結果を拡張するものである。 我々は2次重力のパラメータに対する最新の制約条件を導出し、既存の制限値と比較して3桁改善された境界値を見出した。 最後に、これらの偏差に対するアインシュタイン望遠鏡の感度の予測を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The thermal view of scalar-tensor gravity is an analogy with a dissipative fluid. The scalar degree of freedom excites gravity to a positive ``temperature'', while Einstein gravity is the ``zero-temperature'' equilibrium state. We extend this thermal analogy to the interior region near the singularity of spherical, vacuum, uncharged black holes by using the universality of the Kasner behaviour near spacelike singularities. The singularity is ``hot'', meaning that gravity diverges from general relativity. The discussion is then extended to black holes in the presence of perfect or imperfect fluids with constant equation of state -- the latter determines whether Einstein gravity is approached or not. | スカラー-テンソル重力の熱的観点は、散逸流体とのアナロジーである。 スカラー自由度は重力を正の「温度」に励起するが、アインシュタイン重力は「零温度」の平衡状態である。 我々は、空間的特異点近傍におけるカスナー挙動の普遍性を用いて、この熱的アナロジーを球状、真空、非荷電ブラックホールの特異点近傍の内部領域に拡張する。 特異点は「熱い」、つまり重力が一般相対論から乖離することを意味する。 次に、この議論は、定数状態方程式を持つ完全流体または不完全流体が存在するブラックホールにまで拡張される。 後者はアインシュタイン重力に近づくかどうかを決定する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this third work in a series, we prove the local-in-time well-posedness of the IBVP for the vacuum Einstein equations in general relativity with twisted DIrichlet boundary conditions on a finite timelike boundary. The boundary conditions consist of specification of the pointwise conformal class of the boundary metric, together with a scalar density involving a combination of the volume form of the bulk metric restricted to the boundary together with the volume form of the boundary metric itself. | このシリーズの第3報では、有限時間的境界上のねじれディリクレ境界条件を持つ一般相対論における真空アインシュタイン方程式に対するIBVPの時間局所適切性を証明する。 境界条件は、境界計量の点ごとの共形類の指定と、境界に制限されたバルク計量の体積形式と境界計量自身の体積形式の組み合わせを含むスカラー密度から構成される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Aschenbach effect is widely regarded as a manifestation of two quintessential relativistic features: frame dragging and extreme spacetime curvature. Traditionally associated with rotating geometries, this non-monotonic behavior in orbital angular velocity challenges Newtonian intuition. In our previous work, however, we demonstrated that this velocity irregularity is not exclusive to spinning spacetimes. Specifically, we showed that the presence of a stable minimum in the gravitational potential, corresponding to a stable photon sphere, can reproduce Aschenbach-like behavior in static black holes as well. This observation suggests that, even in the absence of rotational frame dragging, curvature alone (if encoded through appropriate geometric extrema) may be sufficient to induce non-monotonic velocity profiles. In this study, we build upon that foundation to investigate whether black hole architectures in theories of Massive Gravity can inherently support the emergence of Aschenbach-like phenomena. Furthermore, can this Aschenbach-like phenomenon in static configurations be considered as an observable signature in the dynamics of general relativity, similar to the original Aschenbach effect in rotating spacetimes? | アッシェンバッハ効果は、相対論における典型的な二つの特徴、すなわちフレームドラッグと極端な時空曲率の現れであると広く考えられています。 伝統的に回転幾何学と関連づけられてきたこの軌道角速度の非単調な振る舞いは、ニュートン力学の直感に反するものです。 しかしながら、我々は以前の研究で、この速度不規則性が回転時空に限ったものではないことを実証しました。 具体的には、安定した光子球に対応する重力ポテンシャルの安定極小値の存在が、静止したブラックホールにおいてもアッシェンバッハのような振る舞いを再現できることを示しました。 この観察結果は、回転フレームドラッグがない場合でも、曲率のみ（適切な幾何学的極値によって符号化されている場合）で非単調な速度プロファイルを誘発するのに十分である可能性があることを示唆しています。 本研究では、この基礎を基に、大質量重力理論におけるブラックホール構造が、本質的にアッシェンバッハ型現象の出現を支えられるかどうかを検証する。 さらに、静的構成におけるこのアッシェンバッハ型現象は、回転時空における本来のアッシェンバッハ効果と同様に、一般相対論のダイナミクスにおける観測可能なシグネチャーとみなせるだろうか？ |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A mathematical duality exists between massless scalar fields and relativistic fluids governed by an ultrastiff equation of state, in which the pressure equals the mass-energy density, and the sound speed equals $c$. This duality entails that certain solutions of the wave equation (a linear theory) can be mapped to solutions of ideal relativistic hydrodynamics (an inherently nonlinear theory). Leveraging this correspondence, we explore some interesting properties of ultrastiff fluids. Specifically, we demonstrate that all nonlinear sound waves in such media are solitons. Moreover, we prove that, in 3+1 dimensions, compactly supported configurations of an ultrastiff fluid inevitably evolve, in finite time, toward a singular state where the fluid's flow velocity exits the future lightcone. We also demonstrate that, prior to the formation of this singularity, first-order perturbation theory in the small parameter $c_s^{-2}-c^{-2}$ produces divergent results. As a consequence, a fluid whose speed of sound is, say, $0.995 c$ exhibits markedly different behavior near the singularity compared to a fluid with a speed of sound exactly equal to $c$. | 質量ゼロのスカラー場と、圧力が質量エネルギー密度に等しく、音速がcに等しい超硬質状態方程式に支配される相対論的流体との間には、数学的な双対性が存在する。 この双対性は、波動方程式（線形理論）の特定の解が、理想的な相対論的流体力学（本質的に非線形理論）の解に写像できることを意味する。 この対応関係を利用して、我々は超硬質流体のいくつかの興味深い特性を探求する。 具体的には、そのような媒質中のすべての非線形音波がソリトンであることを示す。 さらに、3+1次元において、超硬質流体のコンパクトに支えられた構成は、有限時間内に、流体の流速が未来光円錐から出る特異状態へと必然的に発展することを証明する。 また、この特異点の形成に先立って、小さなパラメータ$c_s^{-2}-c^{-2}$における一次摂動論は発散的な結果をもたらすことを示す。 結果として、例えば音速が$0.995c$である流体は、音速が正確に$c$に等しい流体と比較して、特異点近傍で著しく異なる挙動を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Building on recent approaches, we develop an effective field theory for the interaction of spinning particles modeling Kerr black holes within the gravitational self-force expansion. To incorporate dimensional regularization into this framework, we analyze the higher-dimensional metric arising from the minimal coupling solution, comparing it against the Myers-Perry black hole and its particle description. We then derive the 1SF self-force effective action up to quadratic order in the spin expansion, identifying a new type of spinning recoil term that arises from integrating out the heavy dynamics. Next, we study the 1SF metric perturbation both from the traditional self-force perspective and through the diagrammatic background field expansion, making contact with the radiative waveform. This leads us to consider a novel recursion relation for the curved space 1SF Compton amplitude, which we study up to one-loop in the wave regime and compare with the flat space one-loop Compton for Kerr up to quadratic order in spin. Finally, we investigate the 1SF spinning Compton amplitude in the eikonal regime, clarifying how strong-field effect -- such as the location of the separatrix -- emerge from the resummation of the perturbative weak-field expansion. | 近年のアプローチに基づき、重力自己力展開の中でカーブラックホールをモデル化した回転粒子の相互作用に対する有効場の理論を構築する。 次元正則化をこの枠組みに組み込むために、最小結合解から生じる高次元計量を解析し、それをマイヤーズ・ペリーブラックホールとその粒子記述と比較する。 次に、スピン展開における2次オーダーまでの1SF自己力有効作用を導出し、重いダイナミクスを積分することで生じる新しいタイプの回転反跳項を特定する。 次に、1SF計量摂動を、従来の自己力の観点と、放射波形と接触しながら図式的背景場展開の両方から研究する。 これにより、曲がった空間の1SFコンプトン振幅に対する新しい漸化式を考察することができ、これを波動領域における1ループまで研究し、スピンにおける2次オーダーまでのカーの平坦空間1ループコンプトンと比較する。 最後に、アイコナール領域における1SF回転コンプトン振幅を調べ、摂動的な弱場展開の再総和から、セパラトリックスの位置などの強場効果がどのように現れるかを明らかにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Inflation with an inflection point potential is a popular model for producing primordial black holes. The potential near the inflection point is approximately flat, with a local maximum next to a local minimum, prone to eternal inflation. We show that a sufficient condition for eternal inflation is $\lambda_1 \leq 3$, where $\lambda_1$ is the index of the `exponential tail,' the lowest eigenvalue of the Fokker--Planck equation over a bounded region. We write $\lambda_1$ in terms of the model parameters for linear and quadratic regions. Wide quadratic regions inflate eternally if the second slow-roll parameter $\eta_V \geq -6$. We test example models from the literature and show this condition is satisfied; we argue eternal inflation is difficult to avoid in inflection point PBH models. Eternally inflating regions correspond to type II perturbations and form baby universes, hidden behind black hole horizons. These baby universes are inhomogeneous on large scales and dominate the multiverse's total volume. We argue that, if volume weighting is used, eternal inflation makes inflection point primordial black hole models incompatible with large-scale structure observations. | 変曲点ポテンシャルを伴うインフレーションは、原始ブラックホールを生成するための一般的なモデルである。 変曲点近傍のポテンシャルはほぼ平坦で、局所的極小値の隣に局所的極大値を持ち、永久インフレーションを起こしやすい。 我々は、永久インフレーションの十分条件が$\lambda_1 \leq 3$であることを示す。 ここで、$\lambda_1$は「指数関数の裾」の添え字であり、境界領域におけるフォッカー-プランク方程式の最小固有値である。 $\lambda_1$は、線形領域と二次領域におけるモデルパラメータを用いて表記する。 広い二次領域は、第二のスローロールパラメータ$\eta_V \geq -6$が満たされる場合、永久インフレーションを起こす。 我々は文献からの例題モデルをテストし、この条件が満たされることを示す。 変曲点PBHモデルでは永久インフレーションを回避することは困難であると主張する。 永遠に膨張する領域はタイプII摂動に対応し、ブラックホールの地平線の背後に隠れたベビーユニバースを形成する。 これらのベビーユニバースは大規模では不均一であり、多元宇宙全体の体積の大部分を占める。 我々は、体積重み付けを用いると、永遠のインフレーションによって変曲点原始ブラックホールモデルが大規模構造の観測と両立しなくなると主張する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we explore the critical parameters that delineate the existence of black holes, identifying the permissible ranges that facilitate their formation. A comprehensive thermodynamic analysis of black holes is conducted, leading to the calculation of black hole remnants. We investigate the trajectory of light, establishing an upper limit for the parameters based on Event Horizon Telescope (EHT) observations of Sgr A*, ensuring that the black hole's shadow resides within the allowed region. Furthermore, we derive the quasinormal modes (QNMs) for both scalar and electromagnetic perturbations. Utilizing a topological framework, we examine the stability of the photon sphere and classify the topology of the black hole in accordance with its thermodynamic potentials. | 本研究では、ブラックホールの存在を規定する重要なパラメータを探求し、ブラックホールの形成を促進する許容範囲を特定する。 ブラックホールの包括的な熱力学的解析を行い、ブラックホール残骸の計算につなげる。 光の軌跡を調べ、Sgr A*のイベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）観測に基づいてパラメータの上限を確立し、ブラックホールの影が許容領域内に存在することを確認する。 さらに、スカラー擾乱と電磁擾乱の両方に対する準正規モード（QNM）を導出する。 位相幾何学的枠組みを用いて光子球の安定性を調べ、ブラックホールのトポロジーをその熱力学的ポテンシャルに従って分類する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Lunar time metrology necessitates a unified temporal framework beyond Earth, requiring an independent lunar system for timekeeping, dissemination, and calendrics. Recent American publications define Lunar Coordinate Time (LTC) within relativity and propose a Terrestrial Time (TT) to LTC conversion formula. However, this formula's derivation and assumptions are contested. The complex dynamics within the solar system can be simplified by decomposing relationships into hierarchical wide-area (external problem) and local-area (internal problem) levels. Grounded in the symmetry and conservation laws of physics, Einstein's general relativity emphasizes two key principles: (i) Equal weighting: Relationships among multi-level coordinate systems are independent and self-similar (analogous to fractals). (ii) *Locality*: The laws of physics retain invariant forms only in local coordinate systems. Specifically, a non-rotating system corresponds to the Frenet frame along a particle's geodesic. Preserving physical law invariance requires restricting rotating references strictly to the local domain; defining the orientation of an Earth-centered system using distant celestial bodies violates general relativity's locality principle. This work derives the relationship between coordinate time and proper time. Using the Earth-Moon system as an intermediary, it obtains a simplified transformation formula between LTC and TT. An independent and universal lunar standard time framework is proposed. Crucially, the derived coordinate time transformation coefficient exhibits long-term secular variation. This variation can be measured and predicted through precise Earth-Moon time comparisons. | 月の時刻計測には、地球外における統一された時間的枠組みが必要であり、計時、発信、暦のための独立した月系が必要となる。 最近のアメリカの出版物は、相対性理論において月座標時（LTC）を定義し、地球時刻（TT）からLTCへの変換式を提案している。 しかし、この式の導出と仮定には異論がある。 太陽系内の複雑なダイナミクスは、関係を階層的な広域レベル（外部問題）と局所レベル（内部問題）に分解することで簡素化できる。 物理学の対称性と保存則に基づくアインシュタインの一般相対性理論は、2つの重要な原則を強調している。 (i) 等重み付け：多階層座標系間の関係は独立かつ自己相似的である（フラクタルに類似）。 (ii) *局所性*：物理法則は、局所座標系においてのみ不変形を保持する。 具体的には、回転しない系は、粒子の測地線に沿ったフレネ座標系に対応する。 物理法則の不変性を保つには、回転参照を厳密に局所領域に限定する必要がある。 地球中心系の方向を遠方の天体を用いて定義することは、一般相対性理論の局所性原理に反する。 本研究では、座標時と固有時の関係を導出する。 地球-月系を媒介として、LTCとTT間の簡略化された変換式を得る。 独立した普遍的な月標準時の枠組みを提案する。 重要な点として、導出された座標時変換係数は長期的な永年変化を示す。 この変化は、地球-月間の正確な時刻比較によって測定および予測することができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study static and spherically symmetric black hole solutions in higher-order Maxwell-Einstein theories. We do not particularly focus on the degenerate classes of theories. For several specific choices of the coupling functions, we show that in the presence of the ordinary Maxwell kinetic term the Reissner-Nordstr\"om-(anti-)de Sitter solution in the pure Maxwell-Einstein theory can also be a solution in generic classes of higher-order Maxwell-Einstein theories, and in the absence of the ordinary Maxwell kinetic term the Schwarzschild-(anti-)de Sitter solution with the nonzero electric field can be obtained. This corresponds to a stealth black hole solution as the electric field does not affect the spacetime geometry. We then focus on several degenerate classes of higher-order Maxwell-Einstein theories, and find that the dyonic Reissner-Nordstr\"om-(anti-)de Sitter solution in the pure Maxwell-Einstein theory can be a solution. | 我々は、高階マクスウェル・アインシュタイン理論における静的および球対称なブラックホール解を研究する。 理論の縮退クラスには特に焦点を当てない。 結合関数のいくつかの具体的な選択において、通常のマクスウェル運動項が存在する場合、純粋マクスウェル・アインシュタイン理論におけるライスナー・ノルドストレム（反）ド・ジッター解は、高階マクスウェル・アインシュタイン理論の一般的なクラスにおいても解となり得ること、また通常のマクスウェル運動項が存在しない場合は、電場がゼロでないシュワルツシルト（反）ド・ジッター解が得られることを示す。 これは、電場が時空構造に影響を与えないため、ステルスブラックホール解に対応する。 次に、高階マクスウェル・アインシュタイン理論のいくつかの退化したクラスに焦点を当て、純粋マクスウェル・アインシュタイン理論におけるダイオニックライスナー・ノルドストレム（反）ド・ジッター解が解となり得ることを明らかにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A four-vector potential of an external test electromagnetic field in a Schwarzschild background is described in terms of a combination of dipole and quadrupole magnetic fields. This combination is an interior solution of the source-free Maxwell equations. Such external test magnetic fields cause the dynamics of charged particles around the black hole to be nonintegrable, and are mainly responsible for chaotic dynamics of charged particles. In addition to the external magnetic fields, some circumstances should be required for the onset of chaos. The effect of the magnetic fields on chaos is shown clearly through an explicit symplectic integrator and a fast Lyapunov indicator. The inclusion of the quadrupole magnetic fields easily induces chaos, compared with that of the dipole magnetic fields. This result is because the Lorentz forces from the quadrupole magnetic fields are larger than those from the dipole magnetic fields. In addition, the Lorentz forces act as attractive forces, which are helpful to bring the occurrence of chaos in the nonintegrable case. | シュワルツシルト背景における外部テスト電磁場の4元ベクトルポテンシャルは、双極子磁場と四極子磁場の組合せによって記述される。 この組合せは、ソースフリーのマクスウェル方程式の内部解である。 このような外部テスト磁場は、ブラックホール周囲の荷電粒子のダイナミクスを非積分にし、荷電粒子のカオス的ダイナミクスの主な原因となる。 カオスの発生には、外部磁場に加えて、いくつかの条件が必要である。 磁場がカオスに及ぼす影響は、明示的なシンプレクティック積分器と高速リアプノフ指示子によって明確に示される。 四極子磁場の導入は、双極子磁場の導入と比較して、容易にカオスを誘起する。 これは、四極子磁場からのローレンツ力が双極子磁場からのローレンツ力よりも大きいためである。 さらに、ローレンツ力は引力として作用し、非積分な場合におけるカオス発生を促進する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Accurate and reliable gravitational waveform models are crucial in determining the properties of compact binary mergers. In particular, next-generation gravitational-wave detectors will require more accurate waveforms to avoid biases in the analysis. In this work, we extend the recent NRTidalv3 model to account for higher-mode corrections in the tidal phase contributions for binary neutron star systems. The higher-mode, multipolar NRTidalv3 model is then attached to several binary-black-hole baselines, such as the phenomenological IMRPhenomXHM and IMRPhenomXPHM models, and the effective-one-body-based model SEOBNRv5HM_ROM. We test the performance and validity of the newly developed models by comparing them with numerical-relativity simulations and other tidal models. Finally, we employ them in parameter estimation analyses on simulated signals from both comparable-mass and high-mass-ratio systems, as well as on the gravitational-wave event GW170817, for which we find consistent results with respect to previous analyses. | 正確で信頼性の高い重力波形モデルは、コンパクトな連星合体の特性を決定する上で極めて重要です。 特に、次世代の重力波検出器は、解析におけるバイアスを回避するために、より正確な波形を必要とします。 本研究では、最新のNRTidalv3モデルを拡張し、連星中性子星系の潮汐位相寄与における高次モード補正を考慮します。 この高次モード・多極NRTidalv3モデルを、現象論的モデルであるIMRPhenomXHMおよびIMRPhenomXPHM、実効一体ベースモデルSEOBNRv5HM_ROMなど、いくつかの連星ブラックホールベースラインに適用します。 新たに開発されたモデルの性能と妥当性を、数値相対論シミュレーションや他の潮汐モデルと比較することで検証します。 最後に、これらを、同等質量と高質量比のシステムの両方からのシミュレーション信号、および重力波イベントGW170817のパラメータ推定解析に用い、これまでの解析と整合した結果が得られました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we study the spectrum of the Regge poles (RPs), which are the counterparts of quasinormal modes, in a draining bathtub vortex within a two-component Bose-Einstein condensate (BEC) system. We study the gapped excitations of the condensate with the spatially dependent energy gap term using a spatially tunable Rabi coupling, which will be treated as a perturbation. This model serves as an analogue of a rotating black hole surrounded by an environmental mass shell. We first compute the semiclassical scattering amplitude with the spatially independent mass effect due to the orbital interference. In the case of the mass-shell, bifurcation of the spectrum is observed, resulting in the destabilization of the RPs. We also study the migration of RPs by shifting the bump position. Our results show that the RPs of the co-rotating modes exhibit greater stability than those of the counter-rotating modes. Large migration and overtaking jumps of the overtone (fundamental RP) leave an imprint on the scattering amplitude at small (large) scattering angles. This can be observed in the scattering interference pattern in experiments. | 本論文では、2成分ボーズ・アインシュタイン凝縮体（BEC）系における排水バスタブ渦における準正規モードに対応するレッジェ極（RP）のスペクトルを調べる。 空間依存のエネルギーギャップ項を持つ凝縮体のギャップ励起を、空間的に調整可能なラビ結合を用いて調べる。 ラビ結合は摂動として扱われる。 このモデルは、環境質量殻に囲まれた回転ブラックホールの類似体として機能する。 まず、軌道干渉による空間独立な質量効果を持つ半古典的散乱振幅を計算する。 質量殻の場合、スペクトルの分岐が観測され、RPの不安定化が生じる。 また、バンプの位置をシフトさせることによるRPの移動も調べる。 我々の結果は、共回転モードのRPが反回転モードのRPよりも高い安定性を示すことを示しています。 倍音（基本RP）の大きな移動と追い越しは、小さな（大きな）散乱角における散乱振幅に影響を与えます。 これは、実験における散乱干渉縞で観察できます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The numerical waveforms for the extreme mass-ratio inspirals (EMRIs) require a huge amount of homogeneous solutions of the Teukolsky equation in the frequency domain. The calculation accuracy and efficiency of the homogeneous solutions are the key performance bottleneck in waveform generation. In this paper, we propose a new numerical method based on the analytical series expansion which is most efficient for computing the homogeneous solutions with very high accuracy and a wider frequency range compared with the existing methods. Our new method is definitely useful for constructing the waveform templates of EMRIs. | 極限質量比インスパイラル（EMRI）の数値波形は、周波数領域におけるTeukolsky方程式の膨大な同次解を必要とする。 同次解の計算精度と効率は、波形生成における主要な性能ボトルネックとなる。 本論文では、解析級数展開に基づく新しい数値解析手法を提案する。 この手法は、既存の手法と比較して非常に高い精度と広い周波数範囲で同次解を計算するのに最も効率的である。 この新しい手法は、EMRIの波形テンプレートの作成に間違いなく有用である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We establish the global existence and precise estimates of a class of singularity-free cosmological solutions in nonlinear Einstein-scalar-Gauss-Bonnet (ESGB) gravity with quadratic coupling, in close agreement with previous numerical results. Our analysis also yields a rigorous mathematical proof of nonlinear spontaneous scalarization, triggered by a tachyonic instability induced by the Gauss-Bonnet term. The proof is based on a set of decoupled differential inequalities for the Hubble parameter $H$, derived from a key structural identity that we refer to as the power identity. | 我々は、二次結合を持つ非線形アインシュタイン・スカラー・ガウス・ボネ（ESGB）重力において、特異点のない宇宙解のクラスの大域的存在と精密な評価を確立し、これまでの数値計算結果とよく一致する。 また、我々の解析は、ガウス・ボネ項によって誘起されるタキオン不安定性によって引き起こされる非線形自発的スカラー化の厳密な数学的証明ももたらす。 この証明は、我々がべき乗恒等式と呼ぶ重要な構造恒等式から導かれる、ハッブルパラメータ$H$に関する一連の分離された微分不等式に基づいている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the deflection angle of light rays confined to the equatorial plane of a Hairy Kiselev black hole. The analysis includes a thorough study of the horizon structure and critical parameters, leading to an analytic expression for the deflection angle in terms of elliptic integrals. Our results confirm that the deflection angle decreases with increasing impact parameter, in agreement with classical predictions of gravitational lensing. The influence of the scalar field, characterized by the coupling constant, shows a nontrivial effect: while moderate values of the coupling constant initially enhance light bending, further increases lead to a suppression of the deflection in the strong-field regime due to modifications in spacetime geometry. Comparative analysis among the Schwarzschild, Kiselev, and Hairy Kiselev black holes indicates that the presence of a quintessential field tends to enhance the deflection, whereas the scalar hair component reduces it. These findings underscore the significant role of scalar fields and exotic matter distributions in shaping light propagation in a modified gravity scenario. | 我々は、ヘアリー・キセレフ・ブラックホールの赤道面に閉じ込められた光線の偏向角を調べた。 解析には、地平線構造と臨界パラメータの徹底的な研究が含まれており、楕円積分を用いた偏向角の解析的表現を導出した。 我々の結果は、衝突パラメータの増加に伴って偏向角が減少することを確認した。 これは、重力レンズ効果の古典的な予測と一致する。 結合定数によって特徴付けられるスカラー場の影響は、自明ではない効果を示している。 結合定数の中程度の値は当初光の屈曲を増強するが、さらに増加すると、時空幾何学の修正により、強場領域での偏向が抑制される。 シュワルツシルト、キセレフ、ヘアリー・キセレフ・ブラックホールの比較解析は、クインテセンシャル場の存在が偏向を増強する傾向があるのに対し、スカラーヘア成分は偏向を減少させることを示している。 これらの発見は、修正された重力シナリオにおける光の伝播の形成において、スカラー場とエキゾチック物質の分布が重要な役割を果たしていることを強調しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose a new dark energy (DE) model from four parameter generalized entropy function of apparent horizon in a spatially flat universe. Such kind of generalized entropy is able to generalize all the known entropies proposed so far, for suitable representations of the entropic parameters. It turns out that the scenario can describe the correct thermal history of the universe, with the sequence of matter and dark energy epochs. Comparing with the $\Lambda$CDM model, the proposed generalized entropic DE model provides a higher value of present Hubble parameter for certain range of entropic parameter(s) leading to a possible resolution of Hubble tension issue. We confront the scenario with CC, PantheonPlus+SH0ES, DESI DR1 and compressed Planck likelihood datasets, which clearly depicts the phenomenological viability of the present model for some best fitted values of entropic parameter(s) that are indeed consistent with the resolution of Hubble tension. | 我々は、空間的に平坦な宇宙における見かけの地平線の4パラメータ一般化エントロピー関数に基づく、新しいダークエネルギー（DE）モデルを提案する。 この種の一般化エントロピーは、これまで提案されてきた既知のエントロピーをすべて一般化し、エントロピーパラメータを適切に表現することができる。 このシナリオは、物質とダークエネルギーの時代系列を含む、宇宙の正しい熱史を記述できることが判明した。 $\Lambda$CDMモデルと比較すると、提案された一般化エントロピーDEモデルは、特定の範囲のエントロピーパラメータに対して、現在のハッブルパラメータのより高い値を提供し、ハッブル張力問題の解決につながる可能性がある。 我々は、CC、PantheonPlus+SH0ES、DESI DR1、および圧縮プランク尤度データセットを用いてこのシナリオを比較検討した。 これらのデータセットは、ハッブル張力の解決と実際に一致するエントロピーパラメータのいくつかの最適値に対して、現在のモデルの現象論的妥当性を明確に示している。 |
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| Stellar-mass black holes ($3$ $M_\odot \lesssim M_{\rm BH} \lesssim 150$ $M_\odot$) are the natural product of the evolution of heavy stars ($M_{\rm star} \gtrsim 20$ $M_\odot$). In our Galaxy, we expect $10^8$-$10^9$ stellar-mass black holes formed from the gravitational collapse of heavy stars, but currently we know less than 100 objects. We also know $\sim 100$ stellar-mass black holes in other galaxies, most of them discovered by gravitational wave observatories in the past 10 years. The detection of black holes is indeed extremely challenging and possible only in very special cases. This article is a short review on the physics and astrophysics of stellar-mass black holes. | 恒星質量ブラックホール（$3$ $M_\odot \lesssim M_{\rm BH} \lesssim 150$ $M_\odot$）は、重い恒星（$M_{\rm star} \gtrsim 20$ $M_\odot$）の進化の自然な産物です。 私たちの銀河系では、重い恒星の重力崩壊によって$10^8$-$10^9$の恒星質量ブラックホールが形成されると予想されていますが、現在のところその数は100個未満しか知られていません。 他の銀河にも$\sim 100$の恒星質量ブラックホールが知られており、そのほとんどは過去10年間に重力波観測装置によって発見されたものです。 ブラックホールの検出は実に困難であり、非常に特殊な場合にのみ可能です。 本稿は、恒星質量ブラックホールの物理学と天体物理学に関する簡潔なレビューです。 |
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| In this paper, we initiate our program to classify conformal fluid boundary conditions, by utilizing the fluid/gravity correspondence in the AdS/BCFT correspondence. The AdS/BCFT correspondence is a conjectured duality between a quantum gravity in asymptotically AdS spacetime with an end-of-the world brane and a boundary conformal field theory (BCFT). We show that a choice of boundary condition for the metric on the end-of-the world brane naturally leads to specific boundary conditions for velocity field and temperature field of BCFT in the hydrodynamic limit. We analyze the Neumann, Dirichlet and Conformal boundary conditions for the metric on the end-of-the world brane, and discuss their implications for conformal fluid boundary conditions. | 本論文では、AdS/BCFT対応における流体/重力対応を利用して、共形流体境界条件を分類するプログラムを開始する。 AdS/BCFT対応とは、漸近的にAdS時空における世界端ブレーンを持つ量子重力と境界共形場理論（BCFT）との間の予想された双対性である。 世界端ブレーン上の計量に対する境界条件の選択が、流体力学的極限におけるBCFTの速度場と温度場に対する特定の境界条件を自然に導くことを示す。 世界端ブレーン上の計量に対するノイマン、ディリクレ、および共形境界条件を解析し、それらが共形流体境界条件に与える影響を議論する。 |
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| Ultralight scalars can form superradiant clouds around rotating black holes. These may alter the dynamics of compact binaries and the ensuing waveform through orbital resonances and cloud ionization. We re-examine resonances involving states with nonzero decay width, deriving an effective treatment for resonances that are wider than the binary's frequency chirp. We demonstrate the utility of this approach by calculating an upper bound for the cloud's mass surviving up to the latest stages of the inspiral. Next, we study the accumulation of resonances with high-energy bound states. When these infinitely many, increasingly weak resonances are properly taken into account, they smooth out the "sharp features" in the binary's evolution that had been attributed to the ionization of the cloud. We compare our Newtonian results with recent relativistic calculations, highlighting common features as well as discrepancies. Our conclusions emphasize the need to carefully incorporate resonances in boson cloud waveform modeling. | 超軽量スカラーは、回転するブラックホールの周囲に超放射雲を形成する可能性があります。 これらは、軌道共鳴と雲の電離を通じて、コンパクト連星のダイナミクスとそれに続く波形を変化させる可能性があります。 我々は、非ゼロの減衰幅を持つ状態を含む共鳴を再検討し、連星の周波数チャープよりも広い共鳴に対する効果的な取り扱い方を導き出します。 このアプローチの有用性を示すために、インスパイラルの最終段階まで存続する雲の質量の上限を計算します。 次に、高エネルギー束縛状態を持つ共鳴の蓄積を調べます。 これらの無限に多く、徐々に弱くなる共鳴を適切に考慮すると、雲の電離に起因すると考えられていた連星の進化における「鋭い特徴」が滑らかになります。 我々は、ニュートン力学による結果を最近の相対論的計算と比較し、共通点と相違点を明らかにします。 我々の結論は、ボソン雲の波形モデリングにおいて共鳴を慎重に考慮する必要性を強調している。 |
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| We propose a new, general form for a pseudo-Newtonian gravitational potential (PNP), expressed as a series of Paczy\'nski-Wiita-like functions with the addition of increasing negative powers of $r$ with arbitrary coefficients. We present a procedure for determining these coefficients to construct a custom PNP that replicates key features of Schwarzschild geodesics for a test particle near a black hole. As an example, we construct potentials set to reproduce (I) the presence of an innermost stable circular orbit at the $r=6$ (geometric units), with the correct infall velocity for small deviations (on the geodesic universal infall), (II) the periapsis advance at large distances, and (III) the presence of a marginally bound circular orbit with specific angular momentum $L=4$, and the periapsis advance of parabolic orbits close to it. We compare the performance of our examples against the Paczy\'nski-Wiita potential and other existing potentials. Finally, we discuss the limitations and advantages of our formulation. | 擬ニュートン重力ポテンシャル（PNP）の新しい一般形を提案する。 これは、任意の係数を持つrの負のべき乗の増加を加えた、Paczy\'nski-Wiita型関数の級数として表現される。 ブラックホール近傍のテスト粒子に対するシュワルツシルト測地線の主要な特徴を再現するカスタムPNPを構築するために、これらの係数を決定する手順を示す。 例として、(I)r=6（幾何学的単位）における最内側の安定円軌道の存在と、測地線上の普遍的な落下速度における小さな偏差に対する正しい落下速度、(II)遠距離における近点前進、(III)特定の角運動量L=4を持つ限界境界円軌道の存在、およびそれに近い放物線軌道の近点前進を再現するように設定されたポテンシャルを構築する。 我々の例の性能をPaczy\'nski-Wiitaポテンシャルおよび他の既存のポテンシャルと比較する。 最後に、我々の定式化の限界と利点について議論する。 |
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| Modified General Relativity (MGR) is the natural extension of General Relativity (GR). MGR explicitly uses the smooth regular line element vector field $(\bm{X},-\bm{X}) $, which exists in all Lorentzian spacetimes, to construct a connection-independent symmetric tensor that represents the energy-momentum of the gravitational field. It solves the problem of the non-localization of gravitational energy-momentum in GR, preserves the ontology of the Einstein equation, and maintains the equivalence principle. The line element field provides MGR with the extra freedom required to describe dark energy and dark matter. An extended Schwarzschild solution for the matter-free Einstein equation of MGR is developed, from which the Tully-Fisher relation is derived, and the gravitational energy density is calculated. The mass of the invisible matter halo of galaxy NGC 3198 calculated with MGR is identical to the result obtained from GR using a dark matter profile. Although dark matter in MGR is described geometrically, it has an equivalent representation as a particle with the property of a vector boson or a pair of fermions; the geometry of spacetime and the quantum nature of matter are linked together by the unit line element covectors that belong to both the Lorentzian metric and the spin-1 Klein-Gordon wave equation. The three classic tests of GR provide a comparison of the theories in the solar system and several parts of the cosmos. MGR provides the flexibility to describe inflation after the Big Bang and galactic anisotropies. | 修正一般相対論（MGR）は、一般相対論（GR）の自然な拡張です。 MGRは、すべてのロレンツ時空に存在する滑らかな正則線要素ベクトル場$(\bm{X},-\bm{X})$を明示的に用いて、重力場のエネルギー運動量を表す接続に依存しない対称テンソルを構築します。 MGRは、一般相対論における重力エネルギー運動量の非局在性の問題を解決し、アインシュタイン方程式の存在論を維持し、同値原理を維持します。 線要素場は、MGRに暗黒エネルギーと暗黒物質を記述するために必要な追加の自由度を提供します。 MGRの物質自由アインシュタイン方程式の拡張シュワルツシルト解が構築され、そこからタリー-フィッシャー関係が導出され、重力エネルギー密度が計算されます。 MGR で計算された銀河 NGC 3198 の不可視物質ハローの質量は、一般相対性理論 (GR) から暗黒物質プロファイルを用いて得られた結果と一致します。 MGR における暗黒物質は幾何学的に記述されますが、ベクトルボソンまたはフェルミオン対の性質を持つ粒子として等価的に表現されます。 時空の幾何学と物質の量子性は、ローレンツ計量とスピン 1 のクライン＝ゴルドン波動方程式の両方に属する単位線要素共ベクトルによって結び付けられます。 一般相対性理論の 3 つの古典的なテストは、太陽系と宇宙のいくつかの領域における理論の比較を可能にします。 MGR は、ビッグバン後のインフレーションと銀河の異方性を記述する柔軟性を提供します。 |
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| This paper presents an investigation of cosmological dynamics of tachyon fluid coupled to varyingmass dark matter particles in the background of spatially flat FLRW universe. The mechanism of varying mass particles scenario assumes the mass of the dark matter depends on time t through the scalar field ${\phi}$ in the sense that the decaying of dark matter reproduces the scalar field. First, we analyze the model from dynamical systems perspective by converting the cosmological evolution equations into an autonomous system of ordinary differential equations with a suitable transformation of variables. We choose the mass of dark matter as exponential function of scalar field and the exponential potential of the tachyon field is undertaken in such a way that the autonomous system is reduced in three dimensional form. The critical points obtained from the system are non-hyperbolic in nature. The center manifold theory is employed to discuss the nature of the critical points. Numerical investigation also carried out for some critical points. From this analysis, we obtain dust dominated decelerated transient phase of the universe followed by dark energy dominated scaling attractor alleviating the coincidence problem. Next, we perform the statefinder diagnostic approach to compare our model to ${\Lambda}$CDM and finally we study the evolution of the Hubble parameter and the distance modulus and compare this with observational data. | 本論文は、空間的に平坦なFLRW宇宙を背景として、質量の異なる暗黒物質粒子と結合したタキオン流体の宇宙論的ダイナミクスを研究する。 質量の異なる粒子のメカニズムシナリオは、暗黒物質の質量がスカラー場${\phi}$を介して時間tに依存すると仮定する。 これは、暗黒物質の崩壊がスカラー場を再生するという意味である。 まず、宇宙論的発展方程式を適切な変数変換を用いた常微分方程式の自律系に変換することにより、力学系の観点からモデルを解析する。 暗黒物質の質量をスカラー場の指数関数として選び、タキオン場の指数ポテンシャルは、自律系が3次元形式に縮小されるように考慮される。 この系から得られる臨界点は非双曲的である。 臨界点の性質を議論するために中心多様体理論が用いられる。 いくつかの臨界点について数値解析も実施した。 この解析から、宇宙のダストが支配的な減速遷移期と、それに続く暗黒エネルギーが支配的なスケーリングアトラクターが、一致問題を緩和することがわかる。 次に、状態探索診断アプローチを用いて、我々のモデルを${\Lambda}$CDMと比較し、最後にハッブルパラメータと距離係数の発展を調べ、観測データと比較する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It has previously been shown how the gravitational thermal partition function can be obtained from a Lorentzian path integral. Unlike the Euclidean case, the integration contour over Lorentzian metrics is not immediately ruled out by the conformal factor problem. One can then ask whether this contour can be deformed to pick up nontrivial contributions from various saddle points. In Einstein-Maxwell theory, we argue that the relevance of each black hole saddle to the thermal partition function depends on its thermodynamic stability against variations in energy, angular momentum, and charge. The argument involves consideration of constrained saddles where area and quantities associated with angular momentum and charge are fixed on a codimension-two surface. Consequently, this surface possesses not only a conical singularity, but two other types of singularities. The latter are characterized by shifts along the surface and along the Maxwell gauge group acquired as one winds around near the surface in a metric-orthogonal and connection-horizontal manner. We first study this enlarged class of codimension-two singularities in generality and propose an action for singular configurations. We then incorporate these configurations into the path integral calculation of the partition function, focusing on three-dimensional spacetimes to simplify the treatment of angular momentum. | 重力熱分配関数がローレンツ経路積分からどのように得られるかは、すでに示されている。 ユークリッドの場合とは異なり、ローレンツ計量上の積分路は共形因子問題によって直ちに排除されるわけではない。 そこで、この積分路を変形して、様々な鞍点からの非自明な寄与を拾い上げることができるかどうかを問うことができる。 アインシュタイン-マクスウェル理論では、ブラックホールの各鞍点と熱分配関数との関連性は、エネルギー、角運動量、電荷の変化に対する熱力学的安定性に依存すると主張する。 この議論は、面積と角運動量および電荷に関連する量が余次元2の曲面上で固定されている制約付き鞍点の考察を含む。 したがって、この曲面は円錐状の特異点だけでなく、他の2種類の特異点も持つ。 後者は、表面近傍を計量直交的かつ接続水平的に回り込む際に得られる、表面に沿ったシフトとマクスウェルゲージ群に沿ったシフトによって特徴付けられる。 我々はまず、この拡張された余次元2特異点のクラスを一般性をもって研究し、特異配置に対する作用を提案する。 次に、これらの配置を分配関数の経路積分計算に組み込み、3次元時空に焦点を当てることで角運動量の取り扱いを簡素化する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The electromagnetic (EM) helicity flux density and the magnetic helicity are related by topological Chern-Simons terms. We show that the helicity flux density is distinguished from magnetic helicity by analysing Hopf solitons. We find the helicity flux density for a point charge moving with an acceleration, extending the Li\'enard-Wiechert angular distribution of radiant power. We also derive the multipole expansion of the helicity flux density, generalizing the Larmor's formula for the radiant power. These formulae have been applied to discuss the helicity flux density in several toy models such as circular and helical motion as well as soft bremsstrahlung. We also comment on the potential applications of the EM helicity flux density to pulsar systems. | 電磁（EM）ヘリシティ磁束密度と磁気ヘリシティは、位相的なチャーン・サイモンズ項によって関連付けられています。 ホップ・ソリトンを解析することにより、ヘリシティ磁束密度が磁気ヘリシティと区別されることを示します。 加速度運動する点電荷のヘリシティ磁束密度を求め、放射パワーのリーナール・ヴィーヒャルト角分布を拡張します。 また、放射パワーに関するラーモアの公式を一般化し、ヘリシティ磁束密度の多重極展開を導出します。 これらの公式は、円運動や螺旋運動、軟制動放射線などの様々なトイモデルにおけるヘリシティ磁束密度の議論に適用されています。 また、EMヘリシティ磁束密度のパルサー系への応用可能性についても考察します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This work applies the principles of quantum cosmology to examine models incorporating a quintom field. Specifically, three distinct models are analyzed: a simplified toy model, a model featuring an exponential quintom potential, and one where the quintom field is coupled with a negative cosmological constant. For each case, we study the classical trajectories within the configuration space, present solutions to the Wheeler-DeWitt equation in quantum cosmology, and discuss physical interpretations and consequences. A key focus is the behavior of wave packets in the minisuperspace framework. Notably, the correspondence principle (connection between classical and quantum solutions) is also demonstrated. Furthermore, the appropriate quintom duality is introduced, and we discuss its consequences. A section including interesting and challenging discussions is also presented. | 本研究では、量子宇宙論の原理を適用し、クイントム場を組み込んだモデルを検証する。 具体的には、3つの異なるモデル、すなわち、単純化されたトイモデル、指数関数的なクイントムポテンシャルを持つモデル、そしてクイントム場が負の宇宙定数と結合したモデルを解析する。 それぞれの場合について、配置空間内の古典的軌跡を調べ、量子宇宙論におけるホイーラー・デウィット方程式の解を提示し、物理的な解釈と帰結について議論する。 重要な焦点は、ミニスーパースペース枠組みにおける波束の挙動である。 特に、対応原理（古典解と量子解の関連）も示される。 さらに、適切なクイントム双対性を導入し、その帰結について議論する。 興味深く挑戦的な議論を含むセクションも提示する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We prove a convergence theorem for the $(3+1)$-dimensional vacuum Einstein equations with positive cosmological constant on spacetimes $\widetilde{M} \cong M \times \mathbb{R}$, where $M$ is a closed, connected, oriented three-manifold of negative Yamabe type. In constant mean curvature transported spatial coordinates, we show that solutions arising from arbitrarily large initial data converge to a Riemannian metric of constant negative scalar curvature in infinite Newtonian-like' time'. As a consequence, the Einstein-$\Lambda$ flow generically fails to produce geometrization in the sense of Thurston and violates the cosmological principle. Our results affirm a conjecture of Ringstr\"om concerning the asymptotic indistinguishability of spatial topology in the large data regime. A related result is established for positive Yamabe type under a technical condition. | 時空 $\widetilde{M} \cong M \times \mathbb{R}$ 上の正の宇宙定数を持つ $(3+1)$ 次元真空アインシュタイン方程式の収束定理を証明する。 ここで $M$ は負の山辺型の閉じた、連結な、向き付けられた三次元多様体である。 一定平均曲率を移送された空間座標において、任意に大きな初期データから生じる解は、無限ニュートン的「時間」において、一定負スカラー曲率のリーマン計量に収束することを示す。 結果として、アインシュタイン-$\Lambda$ フローは一般にサーストンの意味での幾何化をもたらさず、宇宙論原理に違反する。 我々の結果は、大規模データ領域における空間位相の漸近的識別不可能性に関するリングストロームの予想を裏付けるものである。 また、技術的な条件下での正山辺型に関しても、関連する結果が確立されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Accreting supermassive black hole binaries are powerful multimessenger sources emitting both gravitational and EM radiation. Understanding the accretion dynamics of these systems and predicting their distinctive EM signals is crucial to informing and guiding upcoming efforts aimed at detecting gravitational waves produced by these binaries. To this end, accurate numerical modeling is required to describe both the spacetime and the magnetized gas around the black holes. In this paper, we present two key advances in this field of research. First, we have developed a novel 3D GRMHD framework that combines multiple numerical codes to simulate the inspiral and merger of supermassive black hole binaries starting from realistic initial data and running all the way through merger. Throughout the evolution, we adopt a simple but functional prescription to account for gas cooling through photon emission. Next, we have applied our new computational method to follow the time evolution of a circular, equal-mass, non-spinning black hole binary for ~200 orbits, starting from a separation of 20r_g and reaching the post-merger evolutionary stage of the system. We have shown how mass continues to flow toward the binary even after the binary "decouples" from its surrounding disk, but the accretion rate onto the black holes diminishes. We have identified how the minidisks orbiting each black hole are slowly drained and eventually dissolve as the binary compresses. We confirm previous findings that the system's luminosity decreases by only a factor of a few during inspiral; however, we observe an abrupt increase by ~50% in this quantity at the time of merger, likely accompanied by an equally abrupt change in spectrum. Finally, we have demonstrated that during the inspiral, fluid ram pressure regulates the fraction of the magnetic flux transported to the binary that attaches to the black holes' horizons. | 集積する超大質量ブラックホール連星は、重力波と電磁波の両方を放射する強力なマルチメッセンジャー源です。 これらの系の集積ダイナミクスを理解し、その特徴的な電磁波信号を予測することは、これらの連星によって生成される重力波の検出を目指す今後の研究を導き、情報を提供する上で極めて重要です。 そのためには、ブラックホール周囲の時空と磁化ガスの両方を記述するための正確な数値モデリングが必要です。 本論文では、この研究分野における2つの重要な進歩を紹介します。 まず、現実的な初期データから合体に至るまで、超大質量ブラックホール連星の渦巻きと合体をシミュレートするための複数の数値コードを組み合わせた、新しい3次元GRMHDフレームワークを開発しました。 進化の全過程において、光子放出によるガスの冷却を考慮するための、単純でありながら機能的な手法を採用しています。 次に、我々は新しい計算手法を用いて、円形で質量が等しく自転しないブラックホール連星の約200周回にわたる時間発展を追跡しました。 これは、20r_gの距離から始まり、系の合体後の進化段階に至るまでの過程です。 連星が周囲の円盤から「分離」した後も、質量が連星に向かって流れ続ける一方で、ブラックホールへの降着率は減少することを示しました。 また、各ブラックホールを周回するミニディスクが、連星が圧縮されるにつれてゆっくりと排出され、最終的に消滅していく様子も明らかにしました。 系の光度は、インスパイラル時にわずか数分の1しか減少しないというこれまでの研究結果を確認しました。 しかし、合体時にはこの光度が約50%急激に増加し、おそらくスペクトルも同様に急激に変化することが観測されました。 最後に、我々は、ブラックホールの地平線に付着する連星系に輸送される磁束の割合が、渦巻き運動中に流体ラム圧によって制御されることを実証した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we discuss the concept of bulk reconstruction, which involves mapping bulk operators into CFT operators to understand the emergence of spacetime and gravity. We argue that the $N=\infty$ approximation fails to capture crucial aspects of gravity, as it does not respect gauge invariance and lacks direct connections between energy and boundary metrics. Key concepts such as entanglement wedge reconstruction and holographic error correction codes, which are based on the $N=\infty$ theory, may be incorrect or require significant revision when finite $N$ effects are considered. We present explicit examples demonstrating discrepancies in bulk reconstructions and suggest that a gauge-invariant approach is necessary for an accurate understanding. | 本論文では、バルク再構成の概念について議論する。 これは、バルク演算子をCFT演算子に写像することで時空と重力の出現を理解するものである。 $N=\infty$近似は、ゲージ不変性を考慮せず、エネルギーと境界計量との直接的な関係を欠いているため、重力の重要な側面を捉えることができていないと主張する。 $N=\infty$理論に基づくエンタングルメントウェッジ再構成やホログラフィック誤り訂正符号といった重要な概念は、有限$N$効果を考慮すると誤りとなるか、大幅な修正が必要となる可能性がある。 本論文では、バルク再構成における矛盾を示す具体的な例を示し、正確な理解にはゲージ不変なアプローチが必要であることを示唆する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The detection of gravitational waves by the LIGO-Virgo-KAGRA collaboration has ushered in a new era of observational astronomy, emphasizing the need for rapid and detailed parameter estimation and population-level analyses. Traditional Bayesian inference methods, particularly Markov chain Monte Carlo, face significant computational challenges when dealing with the high-dimensional parameter spaces and complex noise characteristics inherent in gravitational wave data. This review examines the emerging role of simulation-based inference methods in gravitational wave astronomy, with a focus on approaches that leverage machine-learning techniques such as normalizing flows and neural posterior estimation. We provide a comprehensive overview of the theoretical foundations underlying various simulation-based inference methods, including neural posterior estimation, neural ratio estimation, neural likelihood estimation, flow matching, and consistency models. We explore the applications of these methods across diverse gravitational wave data processing scenarios, from single-source parameter estimation and overlapping signal analysis to testing general relativity and conducting population studies. Although these techniques demonstrate speed improvements over traditional methods in controlled studies, their model-dependent nature and sensitivity to prior assumptions are barriers to their widespread adoption. Their accuracy, which is similar to that of conventional methods, requires further validation across broader parameter spaces and noise conditions. | LIGO-Virgo-KAGRA共同研究による重力波の検出は、観測天文学の新たな時代を切り開き、迅速かつ詳細なパラメータ推定と集団レベルの解析の必要性を浮き彫りにしました。 従来のベイズ推論手法、特にマルコフ連鎖モンテカルロ法は、重力波データに固有の高次元パラメータ空間と複雑なノイズ特性を扱う際に、大きな計算上の課題に直面しています。 本レビューでは、フローの正規化やニューラル事後推定といった機械学習技術を活用したアプローチに焦点を当て、重力波天文学におけるシミュレーションに基づく推論手法の新たな役割を考察します。 ニューラル事後推定、ニューラル比率推定、ニューラル尤度推定、フローマッチング、一貫性モデルなど、様々なシミュレーションに基づく推論手法の理論的基礎について包括的な概要を提供します。 我々は、単一源パラメータ推定や重なり合う信号解析から一般相対論の検証、集団研究に至るまで、様々な重力波データ処理シナリオにおけるこれらの手法の応用を探求する。 これらの手法は、対照研究において従来の手法よりも速度向上を示しているものの、モデル依存の性質と事前仮定に対する敏感さが、広範な採用の障壁となっている。 これらの手法の精度は従来の手法と同程度であるが、より広いパラメータ空間とノイズ条件におけるさらなる検証が必要である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Probing extra polarizations in gravitational waves (GWs) with space-based detectors is the most direct method for testing theories of gravity. In this paper, by employing the second-generation time-delay interferometry (TDI) to cancel out the laser frequency noise in a rotating and flexing configuration with arm lengths varying linearly in time, we study the detectors' constraint ability on extra polarizations, and explore the impacts of TDI on the constraint of polarizations. Working in the parametrized post-Einstein (ppE) waveform framework, we find that the constraints on extra polarizations are significantly weaker than those for the tensor mode. For the tensor mode, the constraint ability for the detectors scales with signal-to-noise ratio (SNR). At low frequency, due to signal cancellation effects, the SNR registered is lower for the detectors with TDI method than that with the simplified equal-arm Michelson interferometer method. Therefore, tensor-mode constraints are degraded when TDI is applied. Although the direct detection of extra polarizations remains challenging, the constraint ability of the space-based detectors on the vector mode is better than the scalar modes. Besides, the detectability on extra polarizations will be enhanced with TDI, and the improvement of the constraint on the vector mode is less than scalar modes due to the inclination-dependent waveforms. | 宇宙設置型検出器を用いて重力波（GW）の余剰偏光を調べることは、重力理論を検証する最も直接的な方法です。 本稿では、第二世代の時間遅延干渉計（TDI）を用いて、回転・屈曲構成においてレーザー周波数ノイズをキャンセルし、腕の長さが時間に対して線形に変化する検出器の余剰偏光に対する制約能力を研究し、TDIが偏光制約に与える影響を探ります。 パラメータ化されたポストアインシュタイン（ppE）波形フレームワークを用いた検討により、余剰偏光に対する制約はテンソルモードの場合よりも著しく弱いことがわかりました。 テンソルモードの場合、検出器の制約能力は信号対雑音比（SNR）に比例します。 低周波数では、信号キャンセル効果により、TDI法を用いた検出器のSNRは、簡略化された等腕マイケルソン干渉計法を用いた検出器よりも低くなります。 したがって、TDIを適用するとテンソルモードの拘束条件は劣化する。 余剰偏波の直接検出は依然として困難であるものの、宇宙設置型検出器によるベクトルモードの拘束条件の性能はスカラーモードよりも優れている。 さらに、TDIによって余剰偏波の検出能力は向上するが、傾斜角に依存する波形のため、ベクトルモードの拘束条件の改善はスカラーモードよりも小さい。 |
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| We present an exact analytical investigation of null trajectories and scalar wave propagation in a $(2+1)$-dimensional spacetime containing a spiral dislocation-a topological defect characterized by torsion in the absence of curvature. For null rays, the torsion parameter $\beta$ modifies the affine structure, enforcing a finite turning radius $r_{\min} = \sqrt{b^2 - \beta^2}$ and inducing a torsion-mediated angular deflection that decreases monotonically with increasing $\beta$. The photon trajectory deviates from the curvature-induced lensing paradigm, exhibiting a purely topological exclusion zone around the defect core. In the wave regime, we recast the Helmholtz equation into a Schr\"odinger-like form and extract a spatially and spectrally dependent refractive index $n^2(r,k)$. This index asymptotically approaches unity at large distances, but diverges strongly and negatively near the dislocation core due to torsion-induced geometric terms. The resulting refractive index profile governs the transition from propagating to evanescent wave behavior, with low-frequency modes experiencing pronounced localization and suppression. Our findings reveal that torsion alone, absent any curvature, can act as a geometric regulator of both classical and quantum propagation, inducing effective anisotropy, frequency filtering, and confinement. This framework provides a rare exact realization of light-matter interaction in a torsion-dominated background, with potential applications in analog gravity systems and photonic metamaterials engineered to replicate non-Riemannian geometries. | 我々は、曲率を持たずねじれを特徴とする位相欠陥である螺旋転位を含む(2+1)次元時空におけるヌル軌道とスカラー波の伝播について、厳密な解析的研究を行う。 ヌル光線の場合、ねじれパラメータ$\beta$はアフィン構造を変化させ、有限の回転半径$r_{\min} = \sqrt{b^2 - \beta^2}$を強制し、$\beta$の増加とともに単調に減少するねじれを介した角偏向を引き起こす。 光子の軌道は曲率誘起レンズ効果のパラダイムから外れ、欠陥コアの周囲に純粋に位相的な排除領域を示す。 波動領域において、ヘルムホルツ方程式をシュレーディンガー方程式のような形に書き直し、空間的およびスペクトル的に依存する屈折率$n^2(r,k)$を抽出する。 この屈折率は遠距離では漸近的に1に近づくが、ねじれ誘起の幾何学的項のために転位核付近では大きく負に発散する。 結果として生じる屈折率プロファイルは、伝搬波挙動からエバネッセント波挙動への遷移を支配し、低周波モードは顕著な局在化と抑制を経験する。 我々の研究結果は、曲率がない場合でも、ねじれのみが古典波と量子波の両方の伝搬に対する幾何学的調節因子として機能し、実効異方性、周波数フィルタリング、および閉じ込めを誘発できることを明らかにしている。 この枠組みは、ねじれが支配的な背景における光物質相互作用の稀な正確な実現を提供し、アナログ重力システムや非リーマン幾何学を模倣するように設計された光子メタマテリアルへの応用が期待される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Carrollian field theories are usually understood as limits of relativistic theories. In this note, we use Carrollian $\mathbb{R}^\times$-bundles equipped with a principal connection to construct Carrollian sigma models intrinsically. The resulting theories are neither ``electric'' nor ``magnetic'' in the usual sense. As a physically suggestive example, we derive a Carrollian wave equation governing the dynamics of a scalar field on the event horizon of a Schwarzschild black hole. | キャロル場の理論は通常、相対論的理論の極限として理解されている。 本稿では、主接続を備えたキャロル$\mathbb{R}^\times$束を用いて、本質的にキャロルシグマ模型を構築する。 結果として得られる理論は、通常の意味での「電気的」でも「磁気的」でもない。 物理的に示唆に富む例として、シュワルツシルトブラックホールの事象の地平線上のスカラー場のダイナミクスを支配するキャロル波動方程式を導出する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Motivated by gravitational wave observations of binary neutron-star mergers, we study the thermal index of low-density, high-temperature dense matter. We use the virial expansion to account for nuclear interaction effects. We focus on the region of validity of the expansion, which reaches $10^{-3}$ fm$^{-3}$ at $T=5$ MeV up to almost saturation density at $T=50$ MeV. In pure neutron matter, we find an analytical expression for the thermal index, and show that it is nearly density- and temperature-independent, within a fraction of a percent of the non-interacting, non-relativistic value of $\Gamma_\text{th} \approx 5/3$. When we incorporate protons, electrons and photons, we find that the density and temperature dependence of the thermal index changes significantly. We predict a smooth transition between an electron-dominated regime with $\Gamma_\text{th} \approx 4/3$ at low densities to a neutron-dominated region with $\Gamma_\text{th} \approx 5/3$ at high densities. This behavior is by and large independent of proton fraction and is not affected by nuclear interactions in the region where the virial expansion converges. We model this smooth transition analytically and provide a simple but accurate parametrization of the inflection point between these regimes. When compared to tabulated realistic models of the thermal index, we find an overall agreement at high temperatures that weakens for colder matter. The discrepancies can be attributed to the missing contributions of nuclear clusters. The virial approximation provides a clear and physically intuitive framework for understanding the thermal properties of dense matter, offering a computationally efficient solution that makes it particularly well-suited for the regimes relevant to neutron star binary remnants. | 連星中性子星合体の重力波観測に着目し、低密度・高温高密度物質の熱指数を研究する。 原子核相互作用効果を考慮するために、ビリアル展開を用いる。 展開の妥当性領域は、T=5 MeVで10^{-3} fm$^{-3}$に達し、T=50 MeVでほぼ飽和密度に達する。 純粋中性子物質において、熱指数の解析的表現を見いだし、それが密度と温度にほぼ依存せず、相互作用しない非相対論的値である$\Gamma_\text{th}\approx 5/3$の数分の1パーセント以内であることを示す。 陽子、電子、光子を組み込むと、熱指数の密度と温度依存性が大きく変化することがわかる。 我々は、低密度における電子優位領域（$\Gamma_\text{th} \approx 4/3$）から高密度における中性子優位領域（$\Gamma_\text{th} \approx 5/3$）への滑らかな遷移を予測する。 この挙動は概ね陽子比に依存せず、ビリアル展開が収束する領域における核相互作用の影響を受けない。 我々はこの滑らかな遷移を解析的にモデル化し、これらの領域間の変曲点の単純だが正確なパラメータ化を与える。 表形式の現実的な熱指数モデルと比較すると、高温では全体的に一致するが、低温物質ではその傾向が弱まることが分かる。 この不一致は、核クラスターの寄与が考慮されていないことに起因すると考えられる。 ビリアル近似は、高密度物質の熱的性質を理解するための明確かつ物理的に直感的な枠組みを提供し、計算効率の高い解法を提供するため、特に中性子星連星残骸に関連する領域に適しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Entropy of matter in a very strong gravity depends on cross-sectional area of the container of the system -- is being further bolstered by calculating entropy of a monoatomic gas kept under uniform strong gravity at Newtonian scale. This bypasses the earlier analysis where existence of horizon is crucial. Also the extensivity of this entropy has been discussed in the light of the same of a two-space dimensional ultra-relativistic non-interacting gas without gravity. The whole analysis, as far as entropy is concerned, indicates that under strong gravity the microscopic degrees of freedom of the system are effectively contributed by the cross-sectional area of the system. | 非常に強い重力下における物質のエントロピーは、系の容器の断面積に依存するという仮説は、ニュートン力学スケールで均一な強い重力下に置かれた単原子気体のエントロピーを計算することでさらに裏付けられている。 これは、地平線の存在が決定的な要素となるこれまでの解析を回避している。 また、このエントロピーの広がりは、重力のない二次元超相対論的非相互作用気体のエントロピーと照らし合わせて議論されている。 エントロピーに関するこの解析全体は、強い重力下において、系の微視的自由度は系の断面積によって実質的に寄与されることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent ``low-energy'' warp-drive concepts propose replacing the constant gravitational coupling $\kappa_0$ with a spatially varying scalar field $\kappa(x)$ set by an engineered metamaterial's electromagnetic response. We show that the idea fails on both theoretical and experimental grounds. A prescribed, non-dynamical $\kappa(x)$ in the field equation $G^{\mu\nu} = \kappa(x)T^{\mu\nu}$ clashes with the contracted Bianchi identity, $\nabla_\mu G^{\mu\nu} \equiv 0$, forcing $\nabla_\mu T^{\mu\nu} \neq 0$ and thus violating local energy-momentum conservation. Making $\kappa(x)$ dynamical yields a scalar-tensor theory in which the scalar mediates a new long-range force that breaks the strong equivalence principle; Solar-System and pulsar-timing experiments already restrict $|\gamma - 1| \lesssim 10^{-5}$, excluding any technologically useful coupling. Junction-condition analysis further shows that any interface where $\kappa$ changes demands a $\delta$-function layer of stress-energy, while even steep continuous profiles are ruled out by torsion-balance, lunar-laser, and spacecraft Doppler measurements. Hence the concept is untenable: a non-dynamical scheme violates conservation laws, and its scalar-tensor completion is falsified by existing data.. | 最近の「低エネルギー」ワープドライブの概念では、一定の重力結合$\kappa_0$を、人工メタマテリアルの電磁気応答によって設定される空間的に変化するスカラー場$\kappa(x)$に置き換えることが提案されている。 我々は、このアイデアが理論的および実験的根拠の両方から誤りであることを示す。 場の方程式$G^{\mu\nu} = \kappa(x)T^{\mu\nu}$における所定の非動的$\kappa(x)$は、縮約されたビアンキ恒等式$\nabla_\mu G^{\mu\nu} \equiv 0$と衝突し、$\nabla_\mu T^{\mu\nu} \neq 0$を強制し、局所エネルギー運動量保存則に違反する。 $\kappa(x)$ を動的にすると、スカラーが新たな長距離力を媒介するスカラーテンソル理論が得られ、これは強い同値原理を破る。 太陽系実験とパルサータイミング実験は既に $|\gamma - 1| \lesssim 10^{-5}$ を制限しており、技術的に有用な結合は排除されている。 接合条件解析はさらに、$\kappa$ が変化するあらゆる界面が応力エネルギーの $\delta$ 関数層を必要とすることを示しているが、ねじりバランス、月面レーザー、宇宙船のドップラー測定によって、急峻な連続プロファイルでさえ排除されている。 したがって、この概念は支持できない。 非動的スキームは保存則に違反し、そのスカラーテンソル完備性は既存データによって否定されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Wormholes are non-trivial topological structures that arise as exact solutions to Einstein's field equations, theoretically connecting distinct regions of spacetime via a throat-like geometry. While static traversable wormholes necessarily require exotic matter that violates the classical energy conditions, subsequent studies have sought to minimize such violations by introducing time-dependent geometries embedded within cosmological backgrounds. This review provides a comprehensive survey of evolving wormhole solutions, emphasizing their formulation within both general relativity and alternative theories of gravity. We explore key developments in the construction of non-static wormhole spacetimes, including those conformally related to static solutions, as well as dynamically evolving geometries influenced by scalar fields. Particular attention is given to the wormholes embedded into Friedmann-Lema\^itre-Robertson-Walker (FLRW) universes and de Sitter backgrounds, where the interplay between the cosmic expansion and wormhole dynamics is analyzed. We also examine the role of modified gravity theories, especially in hybrid metric-Palatini gravity, which enable the realization of traversable wormholes supported by effective stress-energy tensors that do not violate the null or weak energy conditions. By systematically analyzing a wide range of time-dependent wormhole solutions, this review identifies the specific geometric and physical conditions under which wormholes can evolve consistently with the null and weak energy conditions. These findings clarify how such configurations can be naturally integrated into cosmological models governed by general relativity or modified gravity, thereby contributing to a deeper theoretical understanding of localized spacetime structures in an expanding universe. | ワームホールは、アインシュタインの場の方程式の厳密解として生じる非自明な位相構造であり、理論的には時空の異なる領域を喉のような幾何学的構造によって結び付けます。 静的に通過可能なワームホールは必然的に古典的なエネルギー条件に違反するエキゾチック物質を必要としますが、その後の研究では、宇宙論的背景に埋め込まれた時間依存の幾何学的構造を導入することで、そのような違反を最小限に抑えようとしてきました。 本レビューは、進化するワームホール解の包括的なサーベイを提供し、一般相対論と代替重力理論の両方における定式化に重点を置いています。 静的解と共形的に関連するものだけでなく、スカラー場の影響を受ける動的に進化する幾何学を含む、非静的ワームホール時空の構築における重要な進展を探求します。 特に、フリードマン・レメートル・ロバートソン・ウォーカー（FLRW）宇宙とド・ジッター背景に埋め込まれたワームホールに注目し、宇宙膨張とワームホールダイナミクスの相互作用を解析する。 また、修正重力理論、特にハイブリッド計量パラティーニ重力理論の役割についても考察する。 これらの理論は、ヌルエネルギー条件または弱エネルギー条件を破らない有効応力エネルギーテンソルによって支えられた、通過可能なワームホールの実現を可能にする。 本レビューでは、時間依存ワームホール解の広範な範囲を体系的に解析することにより、ワームホールがヌルエネルギー条件および弱エネルギー条件と整合的に進化できる具体的な幾何学的および物理的条件を特定する。 これらの知見は、このような構成が一般相対論または修正重力によって支配される宇宙論モデルにどのように自然に統合されるかを明らかにし、膨張宇宙における局所時空構造のより深い理論的理解に貢献する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analyse how different Generalised Uncertainty Principles could place bounds on the compactness of self-gravitating systems. By considering existing experimental bounds on the relevant parameters, we conclude that the compactness of large astrophysical objects is bounded above by the inverse of the GUP parameter, which would naturally be of order one. Conversely, the existence of black holes imposes stronger bounds on those parameters. | 我々は、様々な一般化不確定性原理が自己重力系のコンパクト性にどのような限界を課すことができるかを解析する。 関連するパラメータの既存の実験的限界を考慮することにより、巨大天体のコンパクト性はGUPパラメータの逆数によって上方に制限され、これは当然1のオーダーとなると結論付ける。 逆に、ブラックホールの存在は、これらのパラメータにさらに強い限界を課す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The intense magnetic fields inferred from magnetars suggest they may be strong gravitational-wave emitters. Although emissions due to hydromagnetic deformations are more promising from a detection standpoint, exterior fields also contribute a strain. However, numerical evidence suggests that the free energy of stable magnetospheric solutions cannot exceed a few tens of percent relative to the potential state, implying that the gravitational-wave luminosity cannot differ significantly between models. This prompts `universality', in the sense that the strain provides a direct probe of the near-surface field without being muddied by magnetospheric currents. Using a suite of three-dimensional, force-free, general-relativistic solutions for dipole and dipole-plus-quadrupole fields, we find that space-based interferometers may enable marginal detections out to $\lesssim$ kpc distances for slowly-rotating magnetars with fields of $\gtrsim 10^{15}$ G. | マグネターから推定される強力な磁場は、それらが強力な重力波放射源である可能性を示唆している。 検出の観点からは、磁気流体変形による放射の方が有望ではあるが、外部磁場も歪みに寄与する。 しかし、数値的証拠は、安定した磁気圏解の自由エネルギーがポテンシャル状態に対して数十%を超えることはなく、重力波の光度がモデル間で大きく異なることはないことを示唆している。 これは、歪みが磁気圏電流に妨げられることなく、地表付近の磁場を直接測定できるという意味で「普遍性」を示唆している。 双極子場および双極子＋四重極子場に対する一連の3次元、フォースフリー、一般相対論的解を用いることで、宇宙設置型干渉計は、$\gtrsim 10^{15}$ Gの磁場を持つゆっくり回転するマグネターに対して、$\lesssim$ kpc距離までの限界検出を可能にする可能性があることがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this study, we model a spin-network in loop quantum gravity as a regular tetrahedral lattice, applying lattice physics techniques to study its structure and vertex dynamics. Using the area eigenvalue, $A\propto 8\pi l_P^2$, we derive a lattice constant $a = 2.707\,l_P$ and construct a vertex Hamiltonian incorporating a Lennard-Jones potential, zero-point energy, and simple harmonic oscillations. A foliation approach enforces the Wheeler-DeWitt constraint via locally non-zero Hamiltonians that globally cancel. Graviton-like perturbations (treated here as spin-0 bosons) modify the vertex energy spectrum, with variational analysis suggesting twelve coherent excitations per vertex. This model frames flat spacetime as a graviton-rich lattice while enforcing a Brownian-like stochastic picture for the gravitons, and offers a basis for extension into curved quantum geometries. | 本研究では、ループ量子重力におけるスピンネットワークを正四面体格子としてモデル化し、格子物理学の手法を用いてその構造と頂点ダイナミクスを研究する。 面積固有値 $A\propto 8\pi l_P^2$ を用いて格子定数 $a = 2.707\,l_P$ を導出し、レナード・ジョーンズポテンシャル、零点エネルギー、単振動調和振動を組み込んだ頂点ハミルトニアンを構築する。 葉脈構造アプローチは、局所的に非零で大域的に打ち消すハミルトニアンを用いることで、Wheeler-DeWitt 制約を強制する。 重力子のような摂動（ここではスピン 0 ボソンとして扱う）は頂点エネルギースペクトルを変化させ、変分解析から頂点あたり12個のコヒーレント励起が示唆される。 このモデルは、平坦時空を重力子に富む格子として捉えつつ、重力子に対してブラウン運動的な確率論的描像を適用し、曲がった量子幾何学への拡張の基礎を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We discuss static, spherically symmetric solutions to the 5D Einstein-Maxwell equations (belonging to wide classes of multidimensional solutions known at least from the 1990s) and select among them those which must observationally look like local objects whose surface reflects back particles or signals getting there, the so-called mirror stars (also called ``topological stars'' by some authors). Their significant parameters are the Schwarzschild mass $m$ and the magnetic charge $q$, such that $q^2 > 3m^2$. For comparison, we also discuss their black hole counterparts for which $q^2 < 3m^2$. For both these objects, we study spherically symmetric time-dependent perturbations and determine the stability regions in their parameter spaces. Our stability results disagree with some of those previously announced in the literature. | 我々は、5次元アインシュタイン-マクスウェル方程式の静的球対称解（少なくとも1990年代以降に知られている多次元解の広範なクラスに属する）について議論し、その中から、観測的に、表面がそこに到達する粒子または信号を反射する局所天体、いわゆるミラースター（一部の著者は「トポロジカルスター」とも呼ぶ）のように見えるものを選択する。 それらの重要なパラメータは、シュワルツシルト質量$m$と磁荷$q$であり、$q^2 > 3m^2$である。 比較のために、$q^2 < 3m^2$となるブラックホールの対応物についても議論する。 これらの両方の天体について、我々は球対称な時間依存摂動を調べ、それらのパラメータ空間における安定領域を決定する。 我々の安定性の結果は、文献で以前に発表された結果の一部と矛盾する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Novikov-Thorne accretion disk model is widely employed in astrophysics, yet computing its blackbody spectrum theoretically requires analytical expressions for the orbital parameters -- specific energy, angular momentum, and angular velocity -- of the constituent timelike particles, a task extremely challenging in non-integrable curved spacetimes. In this work, we numerically obtain these orbital parameters for quasi-Keplerian motion in Kerr spacetime with an asymptotically uniform magnetic field using iterative, finite-difference, and interpolation methods, enabling simulations of the disk's energy flux density, temperature, and blackbody spectra across diverse spin parameters, observational inclinations, and magnetic field strengths. We demonstrate that when the magnetic field aligns with the black hole's angular momentum, the disk's radiation positively correlates with field strength, while spectral analysis for our specific black hole mass and accretion rate reveals a conservative detectable threshold of $1.0638 \times 10^{-9}$ T for ambient magnetic fields. This study not only extends the Novikov-Thorne model to non-integrable axisymmetric spacetimes but also establishes the first direct relationship between external magnetic fields and disk properties, providing critical theoretical support for future magnetic environment studies through disk radiation observations. | ノビコフ・ソーン降着円盤モデルは天体物理学で広く用いられているが、その黒体スペクトルを理論的に計算するには、構成する時間的粒子の軌道パラメータ（比エネルギー、角運動量、角速度）の解析的表現が必要であり、これは非積分な曲がった時空では非常に困難な作業である。 本研究では、漸近的に一様な磁場を持つカー時空における準ケプラー運動のこれらの軌道パラメータを、反復法、差分法、補間法を用いて数値的に求め、様々なスピンパラメータ、観測傾斜角、磁場強度にわたって、円盤のエネルギー束密度、温度、黒体スペクトルのシミュレーションを可能にする。 磁場がブラックホールの角運動量と一致する場合、ディスクからの放射は磁場強度と正の相関を示すことを実証しました。 また、ブラックホールの質量と降着率のスペクトル解析から、周囲の磁場の検出閾値として控えめな値として$1.0638 \times 10^{-9}$ Tが明らかになりました。 本研究は、ノビコフ-ソーン模型を非積分軸対称時空に拡張するだけでなく、外部磁場とディスク特性の間に初めて直接的な関係を確立し、ディスク放射観測による将来の磁気環境研究に重要な理論的裏付けを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Astrophysical compact objects are studied in the context of quadratic non-metricity gravity. The solutions to the gravitational field equations, which include fluid components, are analyzed to investigate the density and pressure properties of radio pulsars. It is explicitly demonstrated that the theoretically stable models are consistent with astronomical data, due to the geometric features of the quadratic component. Furthermore, it is shown that, in contrast to the compactness limits of black holes in general relativity, the core density can significantly exceed the density at which nuclear saturation occurs, and the surface density can also surpass the value of nuclear saturation. Additionally, it is found that the radial sound speed remains below the conformal upper bound for sound velocity established by perturbative quantum chromodynamics. | 天体物理学的コンパクト天体を、2次非計量重力の観点から研究する。 流体成分を含む重力場方程式の解を解析し、電波パルサーの密度と圧力特性を調べる。 2次成分の幾何学的特徴により、理論的に安定なモデルが天文学的データと整合することが明確に示される。 さらに、一般相対論におけるブラックホールのコンパクト性限界とは対照的に、中心核密度は核飽和が起こる密度を大幅に超える可能性があり、表面密度も核飽和の値を超える可能性があることが示される。 さらに、視線方向音速は、摂動量子色力学によって確立された音速の共形上限を下回っていることがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate $g$-mode oscillations in dark matter admixed neutron stars employing a relativistic mean field model to describe hadronic matter and a model for self-interacting fermionic dark matter motivated by the neutron decay anomaly. Following the construction of such admixed configurations, we derive the equilibrium and adiabatic speeds of sound therein, leading to a computation of the star's $g$-mode spectrum in the Cowling approximation. In particular, we explore the effect of dark matter self-interaction, the nucleon effective mass and dark matter fraction on the principal $g$-mode frequency, and its first overtone. We show that the effect on $g$-mode frequency depends predominantly on the dark matter fraction, and demonstrate an equation of state-independent constraint for the latter. Prospects of identifying the presence of dark matter in neutron stars using $g$-mode are discussed. | 我々は、ハドロン物質を記述する相対論的平均場モデルと、中性子崩壊異常に着目した自己相互作用するフェルミオン系暗黒物質モデルを用いて、暗黒物質混合中性子星における$g$モード振動を調べた。 このような混合配置を構築した後、その平衡音速と断熱音速を導出し、カウリング近似における星の$g$モードスペクトルを計算した。 特に、暗黒物質の自己相互作用、核子有効質量、および暗黒物質分率が主$g$モード周波数とその第一倍音に及ぼす影響を調べた。 $g$モード周波数への影響は主に暗黒物質分率に依存することを示し、後者に対して状態方程式に依存しない制約条件を示した。 $g$モードを用いて中性子星中の暗黒物質の存在を特定する可能性について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Compact binary sources that emit gravitational waves (GW) are expected to be both spinning and on eccentric orbits. No closed-form expression for the phasing of GWs are available to date that contain information from both spin and eccentricity. The introduction of eccentricity can slow waveform generation, often requiring slower numerical methods governing its evolution. However, closed-form expressions for the waveform phase can be obtained when eccentricity is treated as a small parameter, enabling quick waveform generation. In this paper, closed-form expressions for the GW phasing in the form of Taylor approximants up to the eighth power in initial eccentricity $(e_0)$ are obtained while also including aligned spins up to the third post-Newtonian order. The phasing is obtained in both time and frequency domains. The fully analytical approximant (TaylorT2) is also resummed for usage in scenarios where initial eccentricities are as high as 0.5. The frequency domain approximant (TaylorF2) based on Stationary Phase approximation is compared with an existing model (TaylorF2Ecc) to assess the importance of the newly computed eccentric/spinning terms. The findings indicate that for eccentricities $\gtrsim 0.15$ (defined at 10 Hz) and small spins $(\sim 0.2)$, the mismatches can be higher than 1%. This leads to an overall loss in signal-to-noise ratio and lower detection efficiency of GWs coming from eccentric spinning compact binary inspirals if the combined effects of eccentricity and aligned spins are neglected in the waveforms. | 重力波（GW）を放出するコンパクト連星源は、自転しており、軌道も離心率を持つと予想される。 現在まで、スピンと離心率の両方の情報を含む重力波の位相閉形式表現は存在しない。 離心率の導入は波形生成を遅くする可能性があり、その発展を制御するための数値解析法もしばしば低速化する。 しかし、離心率を小さなパラメータとして扱うことで、波形位相の閉形式表現を得ることができ、迅速な波形生成が可能となる。 本論文では、初期離心率$(e_0)$の8乗までのテイラー近似の形で重力波の位相閉形式表現を得るとともに、ポストニュートン3次までの整列スピンも含める。 位相は時間領域と周波数領域の両方で得られる。 また、初期離心率が0.5程度まで高いシナリオでの使用のために、完全な解析近似（TaylorT2）も再計算されている。 定常位相近似に基づく周波数領域近似式（TaylorF2）を既存モデル（TaylorF2Ecc）と比較し、新たに計算された偏心／回転項の重要性を評価した。 その結果、偏心度$\gtrsim 0.15$（10Hzで定義）および小さなスピン$(\sim 0.2)$の場合、不一致は1%を超える可能性があることが示された。 波形において偏心度と整列スピンの複合効果を無視した場合、これは全体的な信号対雑音比の損失と、偏心回転するコンパクト連星のインスパイラルから発生する重力波の検出効率の低下につながる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We reconsider the criticality of the Ising model on two-dimensional dynamical triangulations based on the $N \times N$ hermitian two-matrix model with the introduction of a loop-counting parameter and linear terms in the potential. We show that in the large-N limit even though the Ising model is classical, the critical temperature can reach absolute zero by tuning the loop-counting parameter, and the corresponding continuum theory turns out to be the quantised theory of neither pure gravity nor gravity coupled to conformal matter with central charge being 1/2. | ループカウントパラメータとポテンシャルの線形項を導入した$N \times N$エルミート2行列モデルに基づく2次元動的三角測量におけるイジングモデルの臨界性を再考する。 このモデルは古典的であるが、大N極限において、ループカウントパラメータを調整することで臨界温度が絶対零度に達する可能性があること、そして対応する連続体理論が純粋重力でも中心電荷が1/2である共形物質に結合した重力でもない量子化理論であることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Event Horizon Telescope's 2024 observations report a shift in the position angle of the brightness asymmetry in M87*, revealing time variability in the black hole's image. In this analysis, we investigate the time-dependent of a Vaidya black hole. By introducing a mass function that increases linearly with time, along with a conformal transformation, we derive the conformal Vaidya metric and define a new time coordinate $t_c$. Using the semi-analytical approach, we analyze the ray trajectories and radiation flux of the Vaidya black hole in the background of a thin accretion disk. We discuss how the observed flux in the Vaidya spacetime evolves as a function of the new time coordinate $t_c$. The results show that the facula on the observable plane undergoes radial displacement as $t_c$ increases, revealing the time-dependent evolution of black hole images. | イベント・ホライズン・テレスコープの2024年の観測により、M87*における輝度非対称性の位置角のシフトが報告され、ブラックホール像の時間変動が明らかになった。 本解析では、ヴァイディア・ブラックホールの時間依存性を調査する。 時間とともに線形に増加する質量関数と共形変換を導入することで、共形ヴァイディア計量を導出し、新しい時間座標$t_c$を定義する。 半解析的アプローチを用いて、薄い降着円盤を背景とするヴァイディア・ブラックホールの光線軌跡と放射フラックスを解析する。 ヴァイディア時空における観測フラックスが、新しい時間座標$t_c$の関数としてどのように変化するかを議論する。 結果は、観測面上の白斑が$t_c$の増加に伴って放射状に変位することを示し、ブラックホール像の時間依存性変化を明らかにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recently, possible hints of parity violation have been observed in the connected galaxy four-point correlation function. Although the true origin of the signal from the analysis has been debated, should they have a physical origin, they might point to primordial non-Gaussianity and would be evidence of new physics. In this work, we examine the single-field slow-roll model of inflation within chiral scalar-tensor theories of modified gravity. These theories, treated here as new Lorentz-breaking theories, extend the Chern-Simons one by including parity-violating operators containing first and second derivatives of the non-minimally coupled scalar (inflaton) field. This model is capable of imprinting parity-violating signatures in late-time observables, such as the galaxy four-point correlation function. We perform an analysis of the graviton-mediated scalar trispectrum of the gauge-invariant curvature perturbation $\zeta(t,\mathbf{x})$ using one of the parity-violating operators of these theories as a case study. We estimate that for a set of parameters of the theory it is possible to produce a signal-to-noise ratio for the parity-violating part of the trispectrum of order one without introducing modifications to the single-field slow-roll setup. Even if the signal found in the analysis turns out to be spurious or if no parity violation is ever detected in the galaxy four-point correlation function, our analysis can be used to constrain the free parameters of these theories. | 最近、連結銀河の4点相関関数において、パリティ破れの兆候が観測された。 解析から得られた信号の真の起源については議論が続いているが、もし物理的な起源を持つならば、原始的な非ガウス性を示し、新しい物理学の証拠となる可能性がある。 本研究では、修正重力のカイラル・スカラー・テンソル理論におけるインフレーションの単一場スローロールモデルを検証する。 ここで扱うこれらの理論は、ローレンツ対称性を破る新しい理論であり、非最小結合スカラー（インフレーション）場の1次および2次微分を含むパリティ破れ演算子を導入することで、チャーン・サイモンズ理論を拡張する。 このモデルは、銀河の4点相関関数のような後期観測量にパリティ破れの兆候を刻み込むことができる。 これらの理論のパリティ破れ作用素の一つをケーススタディとして用いて、重力子を介したゲージ不変曲率摂動$\zeta(t,\mathbf{x})$のスカラー三スペクトルの解析を行う。 理論のパラメータセットに対して、単一磁場スローロール設定に変更を加えることなく、三スペクトルのパリティ破れ部分について1次の信号対雑音比を生成することが可能であると推定する。 解析で発見された信号が偽物であることが判明したり、銀河4点相関関数においてパリティ破れが検出されなかったとしても、我々の解析はこれらの理論の自由パラメータを制限するために使用できる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The formation of quantized vortices is a unifying feature of quantum mechanical systems, making it a premier means for fundamental and comparative studies of different quantum fluids. Being excited states of motion, vortices are normally unstable towards relaxation into lower energy states. However, here we exploit the driven-dissipative nature of polaritonic fluids of light to create stationary, multiply charged vortices. We measure the spectrum of collective excitations and observe negative energy modes at the core and positive energy modes at large radii. Their coexistence at the same frequency normally causes the dynamical instability, but here intrinsic losses stabilize the system, allowing for phase pinning by the pump on macroscopic scales. We observe common features of quantized vortices in quantum fluids and other rotating geometries like astrophysical compact objects, opening the way to the study of universal amplification phenomena. | 量子化渦の形成は量子力学系を統一する特徴であり、様々な量子流体の基礎研究および比較研究における主要な手段となっています。 励起運動状態である渦は通常、低エネルギー状態への緩和に向かって不安定です。 しかし、本研究では、光のポラリトン流体の駆動散逸特性を利用して、定常の多重電荷渦を生成します。 集団励起のスペクトルを測定し、コアでは負のエネルギーモード、大きな半径では正のエネルギーモードを観測します。 通常、これらのモードが同じ周波数で共存すると動的不安定性が生じますが、本研究では固有損失によって系が安定化し、マクロスケールでのポンプによる位相固定が可能になります。 量子流体や天体コンパクトオブジェクトなどの回転形状における量子化渦の共通の特徴を観測し、普遍的な増幅現象の研究への道を開きます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The phase space of gravitational theories in asymptotically Anti-de Sitter (AAdS) spacetimes consists of geometries, matter configurations, and their conjugate momenta on a Cauchy surface, subject to the Hamiltonian, momentum, and matter-gauge constraints. When a unique maximal volume slice exists in all classical solutions of the bulk equations of motion, and the matter fields satisfy certain conditions, we show that this phase space is physically equivalent to an alternative phase space in which the Hamiltonian constraint is replaced by the real Weyl-anomaly constraint, while the momentum and matter-gauge constraints remain unchanged. A necessary requirement for a functional of the metric and matter configurations to qualify as a valid quantum gravity state is that it satisfies the operator gauge constraints. Partition functions of certain conformal field theories with imaginary central charge, defined on bulk Cauchy slices, satisfy these operator gauge constraints and therefore provide candidate quantum gravity states in the alternative phase space formulation. | 漸近反ド・ジッター(AAdS)時空における重力理論の位相空間は、ハミルトニアン、運動量、および物質ゲージ拘束条件のもと、コーシー面上の幾何学、物質配置、およびそれらの共役運動量から構成される。 バルク運動方程式のすべての古典解において唯一の最大体積スライスが存在し、物質場が特定の条件を満たす場合、この位相空間は、運動量拘束条件と物質ゲージ拘束条件はそのままで、ハミルトニアン拘束条件が実ワイル異常拘束条件に置き換えられた別の位相空間と物理的に等価であることを示す。 計量配置と物質配置の汎関数が有効な量子重力状態とみなされるための必要条件は、それが演算子ゲージ拘束条件を満たすことである。 虚数中心電荷を持つ特定の共形場理論の分割関数は、バルクコーシースライス上で定義され、これらの演算子ゲージ制約を満たし、したがって、代替位相空間定式化における量子重力状態の候補を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| I perform a detailed investigation of the thermodynamic behavior of (2+1) dimensional Banados Teitelboim Zanelli (BTZ) black holes contained within the canonical ensemble framework, utilizing York formalism. A static, non-rotating BTZ black hole is considered inside a finite radius circular cavity maintained at constant temperature. By getting the measure of the Euclidean action, I obtain expressions for thermodynamic parameters including temperature, entropy, energy, pressure, and heat capacity. I confirm the validity of the Bekenstein Hawking entropy law and examine the thermal stability of the system through heat capacity analysis. Furthermore, I identify conditions for a transition of phase to a stable black hole state from hot flat space and explore the density of states from a statistical mechanics perspective. Moreover, I examine JT coefficient and heat engine efficiency for the BH. Together, our results demonstrate the consistency of York approach and highlight it as a robust tool to investigate black hole thermodynamics in lower-dimensional gravity. Keywords: York's cavity formalism, Canonical ensemble, BTZ black hole, Black hole thermodynamics, JT coefficient, Black hole heat engine efficiency. | ヨーク形式論を用いて、正準集団枠組みに含まれる(2+1)次元バナドス・タイテルボイム・ザネリ（BTZ）ブラックホールの熱力学的挙動を詳細に調査する。 一定温度に保たれた有限半径の円形空洞内部にある、静的で非回転のBTZブラックホールを考える。 ユークリッド作用の尺度を得ることで、温度、エントロピー、エネルギー、圧力、熱容量などの熱力学的パラメータの式を得る。 ベッケンシュタイン・ホーキング・エントロピー則の妥当性を確認し、熱容量解析によって系の熱安定性を検証する。 さらに、高温平坦空間から安定ブラックホール状態への相転移条件を特定し、統計力学の観点から状態密度を解析する。 さらに、BHのJT係数と熱機関効率を検証する。 これらの結果を合わせると、ヨーク・アプローチの一貫性が示され、低次元重力におけるブラックホールの熱力学を調査するための堅牢なツールであることが強調される。 キーワード: ヨークの空洞形式、カノニカルアンサンブル、BTZブラックホール、ブラックホール熱力学、JT係数、ブラックホール熱機関効率。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study quantum decoherence of curvature perturbations at superhorizon scales caused by the gravitational nonlinearities. We show that cubic gravitational couplings, constrained by the spatial diffeomorphism invariance, lead to infrared (IR) and ultraviolet (UV) divergences in the decoherence rate at one loop. These divergences arise from fluctuations of deep IR modes which look like a background mode for a local observer and violent zero-point fluctuations in the deep UV, respectively. We argue that these divergences are unobservable, as they vanish when considering proper observables. We consider correlators defined using the geodesic distance for IR divergences and time-averaged correlators for UV divergences. To account for these observer's perspectives, we propose to consider an effective quantum state, defined in terms of actual observables, as a more appropriate probe of the quantum coherence of the system measured by an observer. We then evaluate the finite decoherence rate induced by superhorizon environment during inflation and at late universe. | 我々は、重力非線形性によって引き起こされる超地平線スケールにおける曲率摂動の量子デコヒーレンスを研究する。 空間微分同相不変性によって制約される3次重力結合が、1ループにおけるデコヒーレンス率に赤外線（IR）発散と紫外線（UV）発散をもたらすことを示す。 これらの発散は、それぞれ局所観測者にとっては背景モードのように見える深赤外線モードの変動と、深紫外線における激しい零点変動から生じる。 これらの発散は、適切な観測量を考慮すると消滅するため、観測不可能であると主張する。 IR発散については測地線距離を用いて定義された相関子、UV発散については時間平均相関子を考慮する。 このような観測者の視点を考慮するため、我々は、観測者によって測定される系の量子コヒーレンスのより適切な指標として、実観測量で定義される有効量子状態を考えることを提案する。 そして、インフレーション期および後期宇宙において、超地平線環境によって誘起される有限のデコヒーレンス率を評価する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we consider a class of black hole solutions surrounded by quintessence as defects possessing topological characteristics within the thermodynamic space. By formulating a generalized off-shell free energy and calculating the winding number for each black hole branch through the residues of isolated first-order poles of characteristic function defined by this free energy, the winding number reflects the local properties of black holes. The topological number, being the sum of winding numbers for all black hole branches, reflects global properties. Utilizing the residue method, we discovered that the topological numbers for Schwarzschild, Kerr, and Kerr-AdS black holes surrounded by quintessence are consistent with those not surrounded by quintessence. Furthermore, 4D/5D Einstein-Gauss Bonnet black holes under a quintessence field belong to the same topological class as Kerr black holes. Thus both the rotation parameter and Gauss-Bonnet parameter in this background field affect the topological number of the black hole. Importantly, the winding numbers for generation and annihilation points can be calculated using the residues of second-order poles of the characteristic function. | 本論文では、熱力学空間において位相特性を持つ欠陥として、クインテッセンスに囲まれたブラックホール解のクラスを考察する。 一般化されたオフシェル自由エネルギーを定式化し、この自由エネルギーによって定義される特性関数の孤立した一次極の留数を用いて各ブラックホール枝の巻き数を計算することで、巻き数はブラックホールの局所的性質を反映する。 位相数は、全てのブラックホール枝の巻き数の和であり、大域的性質を反映する。 留数法を用いることで、クインテッセンスに囲まれたシュワルツシルト、カー、およびカー-AdSブラックホールの位相数は、クインテッセンスに囲まれていないブラックホールの位相数と一致することを発見した。 さらに、クインテッセンス場下の4次元/5次元アインシュタイン-ガウス・ボネ・ブラックホールは、カー・ブラックホールと同じ位相クラスに属する。 したがって、この背景場における回転パラメータとガウス・ボネパラメータの両方が、ブラックホールの位相数に影響を及ぼします。 重要なのは、生成点と消滅点の巻き数は、特性関数の2次の極の留数を用いて計算できることです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| During the coalescence of binary black holes (BBHs), asymmetric gravitational wave (GW) emission imparts a kick velocity to the remnant black hole, affecting observed waveforms and parameter estimation. In this study, we investigate the impact of this effect on GW observations using space- and ground-based detectors. By applying Lorentz transformations, we analyze waveform modifications due to kick velocities. For space-based detectors, nearly 50% of detected signals require corrections, while for ground-based detectors, this fraction is below one-third. For Q3d population model, space-based detectors could observe kick effects in over 60% of massive BBH mergers, while in pop3 model, this fraction could drop to 3$\sim$4%. Third-generation ground-based detectors may detect kick effects in up to 16% of stellar-mass BBH mergers. Our findings highlight the importance of incorporating kick velocity effects into waveform modeling, enhancing GW signal interpretation and our understanding of BBH dynamics and astrophysical implications. | 連星ブラックホール（BBH）の合体過程において、非対称重力波（GW）放射は残骸ブラックホールにキック速度を与え、観測波形やパラメータ推定に影響を与える。 本研究では、この効果が宇宙および地上検出器を用いた重力波観測に与える影響を調査する。 ローレンツ変換を適用することにより、キック速度による波形の変化を解析する。 宇宙検出器では検出信号の約50%に補正が必要となるが、地上検出器ではこの割合は3分の1以下である。 Q3d populationモデルでは、宇宙検出器は大質量BBH合体の60%以上でキック効果を観測できるが、pop3モデルではこの割合は3$\sim$4%まで低下する可能性がある。 第三世代の地上検出器は、恒星質量BBH合体の最大16%でキック効果を検出できる可能性がある。 私たちの研究結果は、キック速度効果を波形モデリングに組み込むことの重要性を浮き彫りにし、重力波信号の解釈を向上させ、BBHのダイナミクスと天体物理学的影響に関する理解を深めています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Kerr-MOG black hole has recently attracted significant research attention and has been extensively applied in various fields. To accurately characterize the long-term dynamical evolution of charged particles around Kerr-MOG black hole, it is essential to utilize numerical algorithms that are high-precision, stable, and capable of preserving the inherent physical structural properties. In this study, we employ explicit symplectic algorithms combined with the Hamiltonian splitting technique to numerically solve the equations of motion for charged particles. Initially, by decomposing the Hamiltonian into five integrable components, three distinct explicit symplectic algorithms ($S2$, $S4$, and $PR{K_6}4$) are constructed. Numerical experiments reveal that the $PR{K_6}4$ algorithm achieves superior accuracy. Subsequently, we utilize Poincar\'e sections and the Fast Lyapunov Indicator (FLI) to investigate the dynamic evolution of the particle. Our numerical results demonstrate that the energy $E$, angular momentum $L$, magnetic field parameter $\beta$, black hole spin parameter $a$, and MOG parameter $\alpha$ all significantly influence the particle's motion. Specifically, the chaotic region expands with increases in $E$, $\beta$, or $\alpha$, but contracts with increases in $a$ or $L$. Furthermore, when any two of these five parameters are varied simultaneously, it becomes evident that $a$ and $L$ predominantly dictate the system's behavior. This study not only offers novel insights into the chaotic dynamics associated with Kerr-MOG black holes but also extends the application of symplectic algorithms in strong gravitational field. | Kerr-MOGブラックホールは近年大きな研究の注目を集めており、様々な分野で広く応用されています。 Kerr-MOGブラックホール周辺の荷電粒子の長期的な動的発展を正確に評価するには、高精度で安定しており、固有の物理的構造特性を維持できる数値アルゴリズムを用いることが不可欠です。 本研究では、ハミルトニアン分割法と組み合わせた陽的シンプレクティックアルゴリズムを用いて、荷電粒子の運動方程式を数値的に解きます。 まず、ハミルトニアンを5つの積分可能な要素に分解することにより、3つの異なる陽的シンプレクティックアルゴリズム（$S2$、$S4$、$PR{K_6}4$）を構築します。 数値実験により、$PR{K_6}4$アルゴリズムが優れた精度を達成することが明らかになりました。 次に、ポアンカレ断面と高速リアプノフ指標（FLI）を用いて、粒子の動的発展を調査します。 我々の数値結果は、エネルギー$E$、角運動量$L$、磁場パラメータ$\beta$、ブラックホールスピンパラメータ$a$、およびMOGパラメータ$\alpha$がいずれも粒子の運動に大きな影響を与えることを示しています。 具体的には、カオス領域は$E$、$\beta$、または$\alpha$の増加とともに拡大しますが、$a$または$L$の増加とともに縮小します。 さらに、これら5つのパラメータのうち2つを同時に変化させた場合、$a$と$L$がシステムの挙動を主に決定することが明らかになります。 本研究は、Kerr-MOGブラックホールに関連するカオスダイナミクスに関する新たな知見を提供するだけでなく、強い重力場におけるシンプレクティックアルゴリズムの適用範囲を拡張します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we introduce a new interacting mechanism within the dark sector, encompassing both dark energy and dark matter, while grounding our analysis in the familiar framework of the $\mathrm{\Lambda CDM}$ model augmented by baryons and radiation components, including photons and neutrinos. The interaction between dark energy and dark matter is confined to the perturbative level. One significant advantage of this proposal is that all geometric probes yield constraints consistent with the so-called vanilla model or the extended vanilla model, where dark energy has a constant equation of state, $w_{x}$. However, the introduction of this new interacting mechanism affects several theoretical signatures, involving contrast dark matter and dark energy densities. We perform an exploratory analysis of those effects in the CMB power spectra, matter-power spectra, and redshift space distortions. For instance, it allows for a decrease/increment in the integrated Sachs-Wolfe (ISW) effect depending on the value taken by the interaction coupling. This effect could be observationally detected by looking for a cross-correlation between the ISW temperature fluctuations and the distribution of galaxies or quasars. At late times, the interaction in the dark sector becomes very effective, affecting the non-linear scale of structure formation. We discuss how the estimators $f\sigma_{8}(z)$ and $S_{8}(z)$ are affected by different interacting couplings; indicating that $f\sigma_{8}(z)$ can show a relative change of up to $15\%$ compared to the concordance model at low redshifts. Finally, we show how the various terms in the dark energy pressure perturbation (both adiabatic and non-adiabatic) are relevant for different scales, demonstrating the absence of large-scale instabilities. | 本論文では、ダークセクター内にダークエネルギーとダークマターの両方を包含する新しい相互作用メカニズムを導入し、光子やニュートリノなどの重粒子や放射線成分を加えた、よく知られた$\mathrm{\Lambda CDM}$モデルの枠組みに基づいて解析を行う。 ダークエネルギーとダークマターの相互作用は摂動レベルに限定される。 この提案の重要な利点の一つは、すべての幾何学的プローブが、ダークエネルギーが定数状態方程式$w_{x}$を持つ、いわゆるバニラモデル、または拡張バニラモデルと整合する制約を与えることである。 しかし、この新しい相互作用メカニズムの導入は、ダークマター密度とダークエネルギー密度のコントラストなど、いくつかの理論的シグネチャーに影響を与える。 我々は、CMBパワースペクトル、物質パワースペクトル、および赤方偏移空間歪みにおけるこれらの効果について、探索的解析を行う。 例えば、相互作用カップリングの値に応じて、積分ザックス・ウォルフェ効果（ISW）の減少/増加を許容します。 この効果は、ISWの温度変動と銀河またはクエーサーの分布との相互相関を調べることで観測的に検出できます。 後期には、ダークセクターにおける相互作用が非常に効果的になり、構造形成の非線形スケールに影響を与えます。 推定値$f\sigma_{8}(z)$と$S_{8}(z)$が異なる相互作用カップリングによってどのように影響を受けるかを議論します。 その結果、低赤方偏移において、コンコーダンスモデルと比較して$f\sigma_{8}(z)$は最大$15\%$の相対変化を示す可能性があることが示されました。 最後に、ダークエネルギー圧力摂動における様々な項（断熱的および非断熱的）が、異なるスケールにどのように関連しているかを示し、大規模不安定性が存在しないことを証明します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A new class of exact spacetimes in Einstein's gravity, which are Kerr black holes immersed in an external magnetic (or electric) field that is asymptotically uniform and oriented along the rotational axis, is presented. These are axisymmetric stationary solutions to the Einstein-Maxwell equations such that (unlike in the Plebanski-Demianski spacetime) the null directions of the Faraday tensor are not aligned with neither of the two principal null directions of the Weyl tensor of algebraic type D (unlike the Kerr-Melvin spacetime). Three physical parameters are the black hole mass $m$, its rotation $a$, and the external field value $B$. For vanishing $B$ the metric directly reduces to standard Boyer-Lindquist form of the Kerr black hole, while for zero $m$ we recover conformally flat Bertotti-Robinson universe with a uniform Maxwell field. For zero $a$ the spacetime is contained in the Alekseev-Garcia and the Van den Bergh-Carminati solutions which can be understood as the Schwarzschild black hole in a magnetic field. Our family of black holes with non-aligned Maxwell hair - that can be called the Kerr-Bertotti-Robinson (Kerr-BR) black holes - may find application in various studies ranging from mathematical relativity to relativistic astrophysics. | アインシュタインの重力における新しいクラスの正確な時空、すなわち、漸近的に一様で回転軸に沿って配向された外部磁場（または電場）に浸されたカーブラックホールが提示される。 これらはアインシュタイン-マクスウェル方程式の軸対称定常解であり、（プレバンスキー-デミアンスキー時空とは異なり）ファラデーテンソルの零方向は代数型Dのワイルテンソルの2つの主要な零方向のどちらとも一致しない（カー-メルビン時空とは異なり）。 3つの物理的パラメータは、ブラックホールの質量$m$、その回転$a$、および外部場の値$B$である。 $B$がゼロの場合、計量はカーブラックホールの標準的なボイヤー-リンドキスト形に直接縮約されるが、$m$がゼロの場合、一様マクスウェル場を持つ共形平坦なベルトッティ-ロビンソン宇宙が回復する。 ゼロ$a$のとき、時空はアレクセーエフ・ガルシア解とファン・デン・ベルフ・カルミナティ解に含まれ、これらは磁場中のシュワルツシルト・ブラックホールとして理解できます。 我々の非整列マクスウェルヘアを持つブラックホール族（カー・ベルトッティ・ロビンソン（Kerr-BR）ブラックホールと呼ぶことができます）は、数理相対論から相対論的天体物理学に至るまで、様々な研究に応用できる可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Emergent modified gravity has shown that the canonical formulation of general relativity gives rise to a larger class of covariant modifications than action-based approaches, so far in symmetry-reduced models. This outcome is made possible by distinguishing between the space-time metric on a given solution, and the basic field degrees of freedom in which equations of motion are formulated. In this general treatment, the metric is no longer fundamental but emerges after field equations and covariance conditions are solved. Here, the results are extended to perturbative inhomogeneity on a spatially flat cosmological background, showing that new modifications are possible while maintaining the classical derivative order and setting the stage for dynamical equations suitable for detailed studies of early-universe models. | 創発的修正重力は、一般相対論の正準定式化が、これまでの対称性縮退モデルにおける作用に基づくアプローチよりも広範な共変修正をもたらすことを示した。 この結果は、与えられた解における時空計量と、運動方程式が定式化される基本的な場の自由度とを区別することによって可能になった。 この一般的な扱いにおいて、計量はもはや基本的なものではなく、場の方程式と共変条件を解いた後に現れる。 本研究では、この結果を空間的に平坦な宇宙背景における摂動論的不均一性に拡張し、古典的な微分順序を維持しながら新たな修正が可能であることを示し、初期宇宙モデルの詳細な研究に適した力学方程式の土台を築く。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a minimal and dynamically consistent formulation of non-relativistic bosonic string theory in a Newton-Cartan (NC) background. Starting from a reparametrization-invariant Nambu-Goto action, we develop the Hamiltonian framework and perform a complete Dirac constraint analysis. The resulting structure exhibits first-class constraints that generate worldsheet diffeomorphisms, confirming the internal gauge consistency of the model. Using an interpolating Lagrangian, we derive a Polyakov-type action that enables a direct comparison with symmetry-based constructions known as gauging the algebra (GTA) approaches, which promote non-relativistic symmetry algebras to local symmetries. In contrast to GTA formulations, which require additional background fields to achieve algebraic closure, our model derives all necessary geometric data dynamically from the string evolution itself. This establishes that standard Newton-Cartan geometry is sufficient to support consistent non-relativistic string dynamics. Our results provide a conceptually transparent and technically robust foundation for future studies of non-relativistic string theory in curved backgrounds. | ニュートン-カルタン（NC）背景における非相対論的ボゾン弦理論の最小かつ動的に無矛盾な定式化を提示する。 再パラメータ化不変な南部-後藤作用から出発して、ハミルトニアン枠組みを展開し、完全なディラック拘束条件解析を行う。 得られた構造は、世界面微分同相写像を生成する第一級の拘束条件を示し、モデルの内部ゲージ無矛盾性を確認する。 補間ラグランジアンを用いて、非相対論的対称代数を局所対称性へと推論する代数ゲージング（GTA）アプローチとして知られる対称性に基づく構成との直接比較を可能にするポリアコフ型作用を導出する。 代数的閉包を達成するために追加の背景場を必要とするGTA定式化とは対照的に、我々のモデルは弦の発展自体から必要なすべての幾何学的データを動的に導く。 このことは、標準的なニュートン・カルタン幾何学が、矛盾のない非相対論的弦理論の力学を支持するのに十分であることを確立する。 我々の研究結果は、曲がった背景における非相対論的弦理論の将来の研究にとって、概念的に透明で技術的に堅牢な基盤を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Massive states produce higher derivative corrections to Einstein gravity in the infrared, which are encoded into operators of the Effective Field Theory (EFT) of gravity. These EFT operators modify the geometry and affect the tidal properties of black holes, either neutral or charged. A thorough analysis of the perturbative tidal deformation problem leads us to introduce a tidal Green function, which we use to derive two universal formulae that efficiently provide the constant and running Love numbers induced by the EFT. We apply these formulae to determine the tidal response of EFT-corrected non-spinning black holes induced by vector and tensor fields, reproducing existing results where available and deriving new ones. We find that neutral black hole Love numbers run classically for $l\geq 3$ while charged ones run for $l\geq2$. Insights from the Frobenius method and from EFT principles confirm that the Love number renormalization flow is a well-defined physical effect. We find that extremal black holes can have Love numbers much larger than neutral ones, up to ${\cal O}(1)$ within the EFT validity regime, and that the EFT cutoff corresponds to the exponential suppression of the Schwinger effect. We discuss the possibility of probing an Abelian dark sector through gravitational waves, considering a scenario in which dark-charged extremal black holes exist in the present-day Universe. | 質量を持つ状態は、赤外線においてアインシュタイン重力に対する高次微分補正を生み出し、これは重力の有効場理論（EFT）の演算子に符号化される。 これらのEFT演算子は、中性または荷電ブラックホールの形状を変化させ、潮汐特性に影響を与える。 摂動的な潮汐変形問題を徹底的に解析した結果、潮汐グリーン関数を導入し、これを用いてEFTによって誘起される定数ラブ数とランニングラブ数を効率的に与える2つの普遍的な公式を導出した。 これらの公式を用いて、ベクトル場とテンソル場によって誘起されるEFT補正された非回転ブラックホールの潮汐応答を決定し、既存の結果が利用可能な場合は再現し、新しい結果を導出した。 中性ブラックホールのラブ数は古典的には$l\geq 3$であるのに対し、荷電ブラックホールのラブ数は$l\geq2$であることがわかった。 フロベニウス法とEFT原理からの知見は、ラブ数繰り込みフローが明確に定義された物理的効果であることを裏付けている。 極限ブラックホールは中性ブラックホールよりもはるかに大きなラブ数を持つ可能性があり、EFTの妥当性領域内では最大${\cal O}(1)$まで達すること、そしてEFTのカットオフはシュウィンガー効果の指数関数的抑制に対応することを明らかにした。 現在の宇宙に暗黒電荷を持つ極限ブラックホールが存在するというシナリオを考慮し、重力波を通してアーベル暗黒セクターを探査する可能性について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we study some characteristics and gravitational signatures of the Schwarzschild black hole immersed in a Hernquist dark matter halo (SBH-HDM). We determine the black hole's remnant radius and mass, which provide useful residual information at the end of its evaporation. We then explore the luminosity of the accretion disk from the SBH-HDM model. In this way, we determine the key orbital parameters of the test particles within the accretion disk, such as angular velocity, angular momentum, energy, and the radius of the innermost stable circular orbit, based on the dark matter model parameters. We also numerically estimate the accretion disk's efficiency in converting matter into radiation. We also demonstrate that dark matter, which significantly alters the geometry surrounding a Schwarzschild black hole, influences the accretion disk's radiative flux, temperature, differential luminosity, and spectral luminosity. The stability of a black hole spacetime is determined in the eikonal regime. The Lyapunov exponent is also analyzed to quantify the stability of the particle regime and to demonstrate the infall into or escape from the black hole to infinity, as well as the quasi-normal modes. Finally, some properties of black holes are studied from a topological perspective. | 本研究では、ヘルンキスト暗黒物質ハロー（SBH-HDM）に浸されたシュワルツシルトブラックホールのいくつかの特性と重力シグネチャーを研究する。 ブラックホールの蒸発終結時に有用な情報となる残留半径と質量を決定する。 次に、SBH-HDMモデルから降着円盤の光度を調べる。 このようにして、暗黒物質モデルのパラメータに基づいて、降着円盤内のテスト粒子の主要な軌道パラメータ（角速度、角運動量、エネルギー、最内側の安定円軌道の半径など）を決定する。 また、降着円盤における物質から放射への変換効率を数値的に推定する。 また、シュヴァルツシルト・ブラックホールを取り巻く形状を大きく変化させる暗黒物質が、降着円盤の放射フラックス、温度、微分光度、およびスペクトル光度に影響を与えることを示す。 ブラックホール時空の安定性はアイコナール領域で決定される。 リアプノフ指数も解析し、粒子領域の安定性を定量化し、ブラックホールへの落下やブラックホールからの無限遠への脱出、および準正規モードを実証する。 最後に、ブラックホールのいくつかの性質を位相的な観点から研究する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the context of gravity the Lagrangian and Hamiltonian formalisms have been developed largely independently, emphasizing renormalization and quantization, respectively. The formalisms use a different methodology to distinguish between gauge and physical degrees of freedom. In this review we analyze the connection between the Asymptotically Safe and Canonical Quantum Gravity approaches. Based on the Hamiltonian formulation, the Canonical Quantum Gravity approach inherently provides a natural framework for defining observables. This serves as the foundation for constructing the generating functional of the $n$-point correlation functions of physical degrees of freedom. By means of background-independent, non-perturbative renormalization methods well-established in the Lagrangian framework and typically employed in Asymptotic Safety, the resulting generating functional can be handled. In particular, we employ the Functional Renormalization Group to regularize the path integral and to compute the flow connecting the bare theory in the ultraviolet with the effective infrared theory. An important advantage of this approach is that it establishes an explicit, systematic relation between the quantization procedure and the systematics of quantum field theory-based renormalization group methods. More importantly, this synthesis not only bridges canonical and covariant approaches but also paves the way for a consistent and predictive quantum theory of gravity grounded in physically meaningful, gauge-invariant observables. | 重力の文脈において、ラグランジアン形式論とハミルトニアン形式論は、それぞれ繰り込みと量子化を重視して、主に独立して発展してきた。 これらの形式論は、ゲージ自由度と物理的自由度を区別するために異なる方法論を用いている。 本レビューでは、漸近的に安全なアプローチと正準量子重力アプローチの関係を解析する。 ハミルトニアン形式論に基づく正準量子重力アプローチは、本質的に観測量を定義するための自然な枠組みを提供する。 これは、物理的自由度のn点相関関数の生成関数を構築するための基礎となる。 ラグランジアン枠組みで確立され、漸近安全性において典型的に用いられる、背景に依存しない非摂動的な繰り込み法を用いることで、結果として得られる生成関数を扱うことができる。 特に、関数繰り込み群を用いて経路積分を正規化し、紫外域における裸の理論と有効赤外域の理論を結ぶフローを計算する。 このアプローチの重要な利点は、量子化手順と量子場の理論に基づく繰り込み群法の体系性との間に、明示的かつ体系的な関係を確立することである。 さらに重要なことは、この統合が正準アプローチと共変アプローチを橋渡しするだけでなく、物理的に意味のあるゲージ不変な観測量に基づく、矛盾がなく予測可能な量子重力理論への道を開くことである。 |