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| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that it is possible to simulate realistic inhomogeneities during cosmological inflation with high precision using {Numerical Relativity}. Stochastic initial conditions are set in line with the Bunch-Davies {vacuum} and satisfy the Hamiltonian and Momentum constraints of General Relativity to leading order in perturbation theory. The subsequent fully non-linear dynamical evolution is formulated within a family of geodesic gauges but can in principle be adapted to any choice of coordinates. We present 3 examples of inflationary dynamics: a simple quadratic potential, a potential with an inflection point and a strong resonance model. When perturbations are small, we recover standard predictions of cosmological perturbation theory, and we quantify strongly non-linear inhomogeneities when non-perturbative configurations emerge, such as in the strong resonance model. Our results pave the way towards the first realistic non-perturbative, and fully non-linear Numerical Relativity simulations of the early inflationary universe. | 数値相対論を用いて、宇宙論的インフレーション中の現実的な不均一性を高精度にシミュレートすることが可能であることを示す。 確率的初期条件はバンチ・デイヴィス真空に沿って設定され、一般相対論のハミルトニアンおよび運動量制約を摂動論の主要次数まで満たす。 その後の完全非線形力学的発展は測地ゲージ族の枠内で定式化されるが、原理的には任意の座標選択に適用できる。 インフレーション力学の3つの例、すなわち単純な2次ポテンシャル、変曲点を持つポテンシャル、そして強い共鳴モデルを示す。 摂動が小さい場合、宇宙論的摂動論の標準的な予測が得られ、強い共鳴モデルのような非摂動的な構成が出現する場合の強い非線形不均一性を定量化する。 我々の研究結果は、初期インフレーション宇宙の 初めての現実的な非摂動論的かつ完全な非線形数値相対論シミュレーションへの道を開くものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Black holes regain their static configuration by emitting ringdown gravitational waves, whose amplitude decays in time following a power law at fixed spatial positions. We show that the nonlinear decay power law may be obtained by simple scattering calculations using the in-in formalism and argue that the nonperturbative law should be $t^{-2\ell-1}$, where $\ell$ is the multipole of the propagating spherical gravitational wave. | ブラックホールはリングダウン重力波を放出することで静的な構成を取り戻す。 リングダウン重力波の振幅は、固定された空間位置においてべき乗則に従って時間とともに減衰する。 我々は、in-in形式を用いた単純な散乱計算によって、非線形減衰べき乗則が得られることを示し、非摂動則は$t^{-2\ell-1}$となるはずであると主張する。 ここで、$\ell$は伝播する球状重力波の多重極である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate a standard minimally-coupled scalar-field inflationary scenario, which is based on a new potential, with suitably generalized plateau features, that leads to extra small tensor-to-scalar ratios. In particular, we consider a specific three-parameter potential, which has a flatter plateau and a steeper well compared to the Starobinsky potential in the Einstein frame. We study the inflationary realization and we show that it guarantees a prolonged period of slow-roll inflation and a successful exit. Additionally, the steeper minimum leads to significantly suppressed tensor perturbations, and thus to an extra-small tensor-to-scalar ratio $r$, and we show that we are able to obtain $r$ values less than $10^{-5}$. Moreover, we calculate the reheating temperature showing that in order to be in agreement with observations one of the potential parameters should remain within specific bounds. Finally, performing an inverse conformal transformation to the Jordan frame we show that the considered potential corresponds to higher-order corrections to Starobinsky potential in the Einstein frame, and these corrections are the reason for the improved behavior of the tensor-to-scalar ratio. | 我々は、適切に一般化されたプラトー特性を持つ新しいポテンシャルに基づく、標準的な極小結合スカラー場インフレーションシナリオを調査する。 このシナリオは、テンソル対スカラー比が非常に小さくなる。 特に、アインシュタイン座標系におけるスタロビンスキーポテンシャルと比較して、より平坦なプラトーとより急峻な井戸を持つ、特定の3パラメータポテンシャルを考察する。 我々はインフレーション実現を研究し、それが長時間のスローロールインフレーションと脱出の成功を保証することを示す。 さらに、より急峻な最小値はテンソル摂動を大幅に抑制し、したがってテンソル対スカラー比$r$を非常に小さくし、$r$値が10^{-5}$未満になることを示す。 さらに、再加熱温度を計算し、観測結果と一致するためには、ポテンシャルパラメータの1つが特定の境界内に収まらなければならないことを示す。 最後に、ジョルダン座標系への逆共形変換を実行することで、検討対象のポテンシャルがアインシュタイン座標系におけるスタロビンスキーポテンシャルの高次補正に対応し、これらの補正がテンソル対スカラー比の改善された挙動の理由であることを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The regularity of black hole solutions, embedded in an expanding Universe, is studied in a subclass of Horndeski theories, namely the sum of the simplest quadratic, cubic and quintic actions. We find that in presence of a time derivative of the scalar field, driven by the cosmological expansion, this regularity generically imposes large scalar charges for black holes, even when assuming strictly no direct coupling of matter to the scalar field. Such charges cause a significant accretion of the scalar field by the black holes, driving its local time derivative to a small value. This phenomenon, together with the Vainshtein screening typical of these theories, strongly suppresses observable scalar effects. We show that this full class of models is consistent with LIGO/Virgo detections of gravitational waves, but that the LISA mission should be able to constrain the coefficient of the quintic term at the $10^{-30}$ level in a self-acceleration scenario, an improvement by 16 orders of magnitude with respect to what is imposed by the speed of gravitational waves. | 膨張宇宙に埋め込まれたブラックホール解の規則性は、ホーンデスキー理論のサブクラス、すなわち最も単純な2次、3次、5次作用の和で研究されている。 宇宙膨張によって駆動されるスカラー場の時間微分が存在する場合、この規則性は、物質がスカラー場に直接結合していないと厳密に仮定した場合でも、ブラックホールに大きなスカラー電荷を一般的に課すことがわかった。 このような電荷は、ブラックホールによるスカラー場の顕著な集積を引き起こし、その局所時間微分を小さな値に導く。 この現象は、これらの理論に典型的なヴァインシュタイン遮蔽と相まって、観測可能なスカラー効果を強く抑制する。 このモデルのクラス全体がLIGO/Virgoによる重力波の検出と整合していることを示すが、LISAミッションは自己加速シナリオにおいて五次項の係数を10の-30乗レベルに制限できるはずであり、これは重力波の速度によって課されるものと比べて16桁の改善となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The preference for dynamical dark energy over the standard $\Lambda$CDM model has gained attention in recent cosmological studies, particularly with results from the DESI experiment. We investigate this claim by analysing tracker scalar field models, which can alleviate the cosmic coincidence problem and transition to a cosmological constant-like behaviour at late times. Focusing on the inverse axionlike and inverse steep exponential potentials, we study their background evolution and perturbations, finding a mild suppression in the matter power spectrum compared to $\Lambda$CDM but no distinguishing features in the bispectrum. Using combined datasets of ${\rm CMB}+{\rm BAO\; (DESI~DR1\; \&\; DR2)}+{\rm Pantheon~Plus}+{\rm Hubble\; parameter}+{\rm RSD}$, we perform a statistical comparison based on the Akaike Information Criterion (AIC) and the Bayesian Information Criterion (BIC). Our results indicate that standard $\Lambda$CDM model remains the most favoured model. While the inverse axionlike model is preferred over the inverse steep exponential model in terms of statistical evidence, neither provides compelling support for dynamical dark energy over the $\Lambda$CDM paradigm. | 標準的な$\Lambda$CDMモデルよりも動的ダークエネルギーが優先されるという考え方は、近年の宇宙論研究、特にDESI実験の結果によって注目を集めている。 我々は、宇宙の同時発生問題を軽減し、後期に宇宙定数的な振る舞いへと遷移する可能性のあるトラッカースカラー場モデルを解析することで、この主張を検証する。 逆アクシオン型ポテンシャルと逆急峻な指数関数型ポテンシャルに焦点を当て、それらの背景進化と摂動を研究した結果、$\Lambda$CDMと比較して物質パワースペクトルがわずかに抑制されているものの、バイスペクトルには際立った特徴が見られないことがわかった。 ${\rm CMB}+{\rm BAO\; (DESI~DR1\; \&\; DR2)}+{\rm Pantheon~Plus}+{\rm Hubble\; の複合データセットを用いて、パラメータ}+{\rm RSD}$を用いて、赤池情報量基準（AIC）とベイズ情報量基準（BIC）に基づく統計的比較を行った。 その結果、標準的な$\Lambda$CDMモデルが依然として最も好ましいモデルであることがわかった。 統計的証拠の観点からは、逆アクシオン型モデルが逆急峻指数モデルよりも優れているものの、どちらも$\Lambda$CDMパラダイムよりも動的ダークエネルギーを支持する説得力のある根拠にはならない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Given a (semi-Riemannian) generalised metric $\mathcal G$ and a divergence operator $\mathrm{div}$ on an exact Courant algebroid $E$, we geometrically construct a canonical generalised Levi-Civita connection $D^{\mathcal G, \mathrm{div}}$ for these data. In this way we provide a resolution of the problem of non-uniqueness of generalised Levi-Civita connections. Since the generalised Riemann tensor of $D^{\mathcal G, \mathrm{div}}$ is an invariant of the pair $(\mathcal G, \mathrm{div})$, we no longer need to discard curvature components which depend on the choice of the generalised connection. As a main result we decompose the generalised Riemann curvature tensor of $D^{\mathcal G, \mathrm{div}}$ in terms of classical (non-generalised) geometric data. Based on this set of master formulas we derive a comprehensive curvature tool-kit for applications in generalised geometry. This includes decompositions for the full generalised Ricci tensor, the generalised Ricci tensor, and three generalised scalar-valued curvature invariants, two of which are new. | （半リーマン）一般化計量 $\mathcal G$ と、正確なクーラン代数 $E$ 上の発散作用素 $\mathrm{div}$ が与えられたとき、これらのデータに対して標準的な一般化レヴィ-チヴィタ接続 $D^{\mathcal G, \mathrm{div}}$ を幾何学的に構築する。 これにより、一般化レヴィ-チヴィタ接続の非一意性の問題が解決される。 $D^{\mathcal G, \mathrm{div}}$ の一般化リーマンテンソルはペア $(\mathcal G, \mathrm{div})$ の不変量であるため、一般化接続の選択に依存する曲率成分を捨てる必要がなくなる。 主な結果として、$D^{\mathcal G, \mathrm{div}}$ の一般化リーマン曲率テンソルを、古典的な（非一般化）幾何学データを用いて分解する。 このマスター公式群に基づいて、一般化幾何学への応用のための包括的な曲率ツールキットを導出する。 これには、完全な一般化リッチテンソル、一般化リッチテンソル、および3つの一般化スカラー値曲率不変量（そのうち2つは新規）の分解が含まれる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the poltergeist mechanism the enhancement of induced gravitational waves (GWs) occurs due to a sudden transition from an early matter-dominated era to the radiation-dominated era. In this work, we calculate the bispectrum of induced GWs from the poltergeist mechanism by adopting the sudden transition approximation. We find that the tensor bispectrum peaks either in the equilateral or squeezed configurations, depending on scales. Such a characteristic behavior enables us to distinguish it from that from other GW generation mechanisms. | ポルターガイスト機構においては、初期の物質優勢時代から放射線優勢時代への突然の遷移によって、誘導重力波（GW）の増強が生じる。 本研究では、突然遷移近似を用いて、ポルターガイスト機構から誘導される重力波のバイスペクトルを計算する。 テンソルバイスペクトルは、スケールに依存して、正三角形配置またはスクイーズド配置のいずれかでピークに達することがわかった。 このような特徴的な挙動により、他の重力波発生機構と区別することができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We provide a concrete link between celestial amplitudes and cosmological correlators. We first construct a map from quantum field theories (QFTs) in $(D+2)$-dimensional Euclidean space to theories on the $(D+1)$-dimensional sphere, through a Weyl rescaling and a Fourier transformation. An analytic continuation extends this map to a relation between QFTs in Minkowski spacetime $\text{M}_{D+2}$ and in de Sitter spacetime $\text{dS}_{D+1}$ with the Bunch-Davies vacuum. Combining this relation with celestial holography, we show that the extrapolated operators in de Sitter space can be represented by operators on the celestial sphere $S^{D}$. Our framework offers a systematic route to transfer computational techniques and physical insights between celestial holography and the dS/CFT correspondence. | 我々は天体振幅と宇宙論的相関子との間に具体的な関連を与える。 まず、ワイル再スケーリングとフーリエ変換を用いて、(D+2)次元ユークリッド空間の量子場理論（QFT）から(D+1)次元球面上の理論への写像を構築する。 解析接続により、この写像はミンコフスキー時空$\text{M}_{D+2}$とド・ジッター時空$\text{dS}_{D+1}$におけるQFTとバンチ・デイヴィス真空との関係へと拡張される。 この関係を天体ホログラフィーと組み合わせることで、ド・ジッター空間における外挿演算子が天球$S^{D}$上の演算子で表せることを示す。 我々の枠組みは、天体ホログラフィーとdS/CFT対応の間で計算手法と物理的知見を移転するための体系的な方法を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The limited distinctness of physical systems is roughly expressed by uncertainty relations. Here we show distinctness is a finite resource we can exactly count to define basic physical quantities, limits to the resolution of space and time, and informational foundations for classical mechanics. Our analysis generalizes quantum speed limits: we count the distinct (orthogonal) states that can occur in a finite length of unitary change. As in Nyquist's bound on distinct signal values in classical waves, widths of superpositions bound the distinct states per unit length -- and basic conserved quantities are widths. Maximally distinct unitary evolution is effectively discrete -- and this characterizes classical systems. [see also Popular Summary in arxiv ancillary files] | 物理システムの限定された明確性は、不確定性関係によって概ね表現される。 ここでは、明確性は、基本的な物理量、空間と時間の分解能の限界、そして古典力学の情報基盤を定義するために正確に数えることができる有限の資源であることを示す。 我々の解析は量子速度の限界を一般化する。 すなわち、有限長のユニタリー変化において発生し得る明確な（直交）状態を数える。 古典波における明確な信号値に関するナイキストの限界と同様に、重ね合わせの幅は単位長さあたりの明確な状態を制限し、基本的な保存量は幅である。 最大限明確なユニタリー変化は実質的に離散的であり、これが古典システムの特徴である。 [arxiv補助ファイルの一般向け要約も参照] |
| Original Text | 日本語訳 |
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| GW231123 is an exceptionally massive binary black hole (BBH) merger with unusually high component spins. Such extreme properties challenge conventional stellar evolution models predicting a black hole mass gap due to pair-instability supernovae. We analyze GW231123 using population-informed priors on BH mass and spin distributions to test possible formation scenarios: first-generation stellar collapse, hierarchical (multi-generation) mergers, and primordial origin. Our analysis strongly prefers scenarios where at least one component is a higher-generation BH. Both components are favored to have high spins, which rules out scenarios in which they are both first-generation (low spin) or primordial (nearly non-spin). We conclude that GW231123 is a hierarchical merger, with components plausibly originate from the successive mergers of $\sim 6$ and $\sim 4$ first-generation BHs, respectively. This suggests that repeated mergers can be frequent and even more massive intermediate-mass black holes may be produced. Thus mechanisms that can efficiently harden the BBHs' orbits are required, e.g., gas dynamical fraction in the disks of active galactic nucleus. | GW231123は、非常に質量の大きい連星ブラックホール（BBH）の合体であり、その構成要素のスピンは異常に高い。 このような極端な特性は、対不安定性超新星によるブラックホール質量ギャップを予測する従来の恒星進化モデルに疑問を投げかける。 我々は、BHの質量とスピン分布に関する種族情報に基づく事前分布を用いてGW231123を解析し、考えられる形成シナリオ（第一世代の恒星崩壊、階層的（多世代）合体、そして原始起源）を検証した。 我々の解析では、少なくとも一方の構成要素が高世代のBHであるというシナリオが強く支持されている。 両方の構成要素とも高スピンである可能性が高いため、両方が第一世代（低スピン）または原始起源（ほぼ無スピン）であるというシナリオは排除される。 GW231123は階層的な合体であり、その構成要素はそれぞれ$\sim 6$と$\sim 4$の第一世代ブラックホールの連続的な合体に由来する可能性が高いと結論付けられます。 これは、繰り返し合体が頻繁に起こり、さらに質量の大きい中間質量ブラックホールが生成される可能性があることを示唆しています。 そのため、活動銀河核のディスクにおけるガス力学的分率など、BBHの軌道を効率的に硬化させるメカニズムが必要です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Some recent studies based on numerical relativity simulations claim that slow contraction/ekpyrosis is strongly preferred over inflation as the smoothing mechanism that brought the universe into the homogeneous, isotropic and flat state we observe today on large scales. In this paper, we evaluate the likelihood of the initial conditions employed in the aforementioned simulations by estimating the probability that a free scalar field dominating the universe at the beginning of inflation or ekpyrosis will be sufficiently homogeneous on scales comparable to the Hubble radius at that time. We explore the space of parameters that characterize the initial power spectrum of the scalar field, finding that either can be more likely than the other for a fixed choice of parameters. On the other hand, when we extremize over these parameters, we find that the maximal probability for inflation is much higher than that of ekpyrosis. | 数値相対論シミュレーションに基づく最近の研究では、宇宙を今日大規模に観測される均質、等方性、平坦状態に導いた平滑化メカニズムとして、インフレーションよりも緩やかな収縮／エクピロシスが強く推奨されていると主張している。 本稿では、インフレーションあるいはエクピロシスの開始時に宇宙を支配する自由スカラー場が、当時のハッブル半径に匹敵するスケールにおいて十分に均質である確率を推定することにより、前述のシミュレーションで用いられた初期条件の尤度を評価する。 我々は、スカラー場の初期パワースペクトルを特徴付けるパラメータ空間を探索し、パラメータを固定した場合、どちらかが他方よりも尤度が高い可能性があることを見出した。 一方、これらのパラメータを極値化すると、インフレーションの最大確率はエクピロシスの最大確率よりもはるかに高いことがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper presents a novel coherent multiband analysis framework for characterizing stellar- and intermediate-mass binary black holes using LISA and next-generation ground-based detectors (ET and CE), leveraging the latest developments in the \texttt{PyCBC} pipeline. Given the population parameters inferred from LVK results and LISA's sensitivity limits at high frequencies, most stellar-mass binary black holes would likely have SNRs below 5 in LISA, but the most state-of-the-art multiband parameter estimation methods, such as those using ET and CE posteriors as priors for LISA, typically struggle to analyze sources with a LISA SNR less than 5. We present a novel coherent multiband parameter estimation method that directly calculates a joint likelihood, which is highly efficient; this efficiency is enabled by multiband marginalization of the extrinsic parameter space, implemented using importance sampling, which can work robustly even when the LISA SNR is as low as 3. Having an SNR of $\sim 3$ allows LISA to contribute nearly double the number of multiband sources. Even if LISA only observes for one year, most of the multiband detector-frame chirp mass's 90\% credible interval (less than $10^{-4} \mathrm{M}_\odot$) is still better than that of the most accurately measured events for ET+2CE network in 7.5 years of observation, by at least one order of magnitude. For the first time, we show efficient multiband Bayesian parameter estimation results on the population scale, which paves the way for large-scale astrophysical tests using multibanding. | 本論文では、LISAと次世代地上検出器（ETおよびCE）を用いて、\texttt{PyCBC}パイプラインの最新開発を活用し、恒星質量および中間質量連星ブラックホールを特性評価するための新しいコヒーレントマルチバンド解析フレームワークを提示する。 LVK結果から推定される集団パラメータと高周波数におけるLISAの感度限界を考慮すると、ほとんどの恒星質量連星ブラックホールはLISAにおいてSNRが5未満になる可能性が高いが、ETおよびCE事後分布をLISAの事前分布として使用する最先端のマルチバンドパラメータ推定法では、通常、LISA SNRが5未満のソースを解析することが困難である。 本論文では、結合尤度を直接計算する非常に効率的な新しいコヒーレントマルチバンドパラメータ推定法を提示する。 この効率は、LISAのSNRが3と低い場合でもロバストに機能する重要度サンプリングを用いて実装された、外部パラメータ空間のマルチバンド周辺化によって可能になります。 SNRが$\sim 3$であるため、LISAはマルチバンドソースの数をほぼ2倍にすることができます。 LISAが1年間しか観測しない場合でも、マルチバンド検出器フレームチャープ質量の大部分の90\%信頼区間（$10^{-4} \mathrm{M}_\odot$未満）は、ET+2CEネットワークの7.5年間の観測で最も正確に測定されたイベントの90\%信頼区間よりも少なくとも1桁優れています。 私たちは初めて、集団スケールでの効率的なマルチバンドベイズパラメータ推定結果を示しました。 これは、マルチバンドを用いた大規模な天体物理学的検証への道を開くものです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Based on a recently proposed reinterpretation of gravitational wave memory that builds up on the definition of gravitational waves pioneered by Isaacson, we provide a unifying framework to derive both ordinary and null memory from a single well-defined equation at leading order in the asymptotic expansion. This allows us to formulate a memory equation that is valid for any unbound asymptotic energy-flux that preserves local Lorentz invariance. Using Horndeski gravity as a concrete example metric theory with an additional potentially massive scalar degree of freedom in the gravitational sector, the general memory formula is put into practice by presenting the first account of the memory correction sourced by the emission of massive field waves. Throughout the work, physical degrees of freedom are identified by constructing manifestly gauge invariant perturbation variables within an SVT decomposition on top of the asymptotic Minkowski background, which will in particular prove useful in future studies of gravitational wave memory within vector tensor theories. | アイザックソンによって開拓された重力波の定義を基盤とする、最近提案された重力波メモリの再解釈に基づき、漸近展開の主要位数における単一の明確に定義された方程式から、通常のメモリとヌルメモリの両方を導く統一的な枠組みを提供する。 これにより、局所ローレンツ不変性を保つ任意の非束縛漸近エネルギーフラックスに対して妥当なメモリ方程式を定式化することができる。 重力セクターに潜在的に質量を持つスカラー自由度を持つ計量理論の具体的な例としてホーンデスキー重力を用い、質量場波の放出によって引き起こされるメモリ補正を初めて説明することにより、一般的なメモリ公式を実践する。 本研究を通して、漸近的ミンコフスキー背景の上にSVT分解内で明らかにゲージ不変な摂動変数を構築することによって物理的な自由度が特定されており、これは特にベクトルテンソル理論における重力波記憶の将来の研究において有用であることが証明されるであろう。 |
| 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 present a novel systematic framework for engineering energy-momentum tensors in linearized gravity that generate gravitational fields with a prescribed multipolar structure, aimed at modeling black hole mimickers. As a concrete example, we analyze an anisotropic rotating fluid with a Gaussian-like energy-density profile which, at linearized order, satisfies all energy and causality conditions while generating a gravitational field that exactly reproduces the multipolar structure of a Kerr black hole. We then investigate the phenomenology of both the source and the induced metric, comparing our findings with the corresponding black hole limit. | 我々は、ブラックホール模倣体のモデル化を目的として、所定の多極構造を持つ重力場を生成する線形化重力におけるエネルギー運動量テンソルを設計するための、新たな体系的枠組みを提示する。 具体的な例として、ガウス分布的なエネルギー密度プロファイルを持つ異方性回転流体を解析する。 この流体は線形化秩序において、すべてのエネルギー条件と因果律条件を満たしながら、カーブラックホールの多極構造を正確に再現する重力場を生成する。 次に、源と誘導計量の両方の現象論を調査し、得られた結果を対応するブラックホール極限と比較する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we investigate the highest weight representation (HWR) of the three and four-dimensional Bondi-Metzner-Sachs (BMS) algebra realized on the codimension-two boundary of asymptotic flat spacetime (AFS). In such a realization, the action of supertranslation shifts the conformal weight of the highest-weight states. As a result, there is no extra quantum number relating to the supertranslation. We construct the highest-weight BMS modules and compute their characters. We show that the vacuum character of BMS$_3$ exactly agrees with the 1-loop partition function of three-dimensional asymptotic flat gravity. We expect the vacuum character of BMS$_4$ may shed light on the flat holography in four dimensions. | 本論文では、漸近平坦時空（AFS）の余次元2境界上で実現される3次元および4次元ボンディ・メッツナー・サックス（BMS）代数の最高重み表現（HWR）を調査する。 このような実現では、超並進作用により最高重み状態の共形重みがシフトする。 結果として、超並進に関連する余分な量子数は存在しない。 最高重みBMS加群を構築し、その特性を計算する。 BMS$_3$の真空特性が、3次元漸近平坦重力の1ループ分割関数と正確に一致することを示す。 BMS$_4$の真空特性が、4次元の平坦ホログラフィーの解明に光を当てる可能性があると期待される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This work presents a new black hole solution within the framework of a non-commutative gauge theory applied to Kalb-Ramond gravity. Using the method recently proposed in the literature [Nucl.Phys.B 1017 (2025) 116950], we employ the Moyal twist $\partial_r \wedge \partial_\theta$ to implement non-commutativity, being encoded by parameter $\Theta$. We begin by verifying that the resulting black hole no longer possesses spherical symmetry, while the event horizon remains unaffected by non-commutative corrections. The Kretschmann scalar is computed to assess the corresponding regularity. It turns out that the solution is regular, provided that the Christoffel symbols and related quantities are not expanded to second order in $\Theta$. We derive the thermodynamic quantities, including the Hawking temperature $T^{(\Theta,\ell)}$, entropy $S^{(\Theta,\ell)}$, and heat capacity $C_V^{(\Theta,\ell)}$. The remnant mass $M_{\text{rem}}$ is estimated by imposing $T^{(\Theta,\ell)} \to 0$, although the absence of a physical remnant indicates complete evaporation. Quantum radiation for bosons and fermions is analyzed via the tunneling method, where divergent integrals are treated using the residue theorem. Notably, in the low-frequency regime, the particle number density for bosons surpasses that of fermions (at least within the scope of the methods considered here). The effective potential for a massless scalar field is obtained perturbatively, enabling the computation of quasinormal modes and the time-domain profiles. Finally, further bounds on $\Theta$ and $\ell$ (Lorentz-violating paramter) are derived from solar system tests, including the perihelion precession of Mercury, light deflection, and the Shapiro time delay. | 本研究では、カルブ・ラモンド重力に適用される非可換ゲージ理論の枠組みの中で、新たなブラックホール解を提示する。 文献[Nucl.Phys.B 1017 (2025) 116950]で最近提案された手法を用いて、モヤルツイスト$\partial_r \wedge \partial_\theta$を用いて非可換性を実装し、パラメータ$\Theta$で符号化する。 まず、結果として得られるブラックホールが球対称性を持たなくなる一方で、事象の地平線が非可換補正の影響を受けないことを確認する。 対応する正則性を評価するために、クレッチマンスカラーを計算する。 クリストッフェル記号および関連量が$\Theta$に関して2次展開されていない限り、解は正則であることがわかった。 ホーキング温度$T^{(\Theta,\ell)}$、エントロピー$S^{(\Theta,\ell)}$、熱容量$C_V^{(\Theta,\ell)}$を含む熱力学量を導出する。 残留質量$M_{\text{rem}}$は、$T^{(\Theta,\ell)}を0とすることで推定されるが、物理的な残留質量が存在しないことは完全な蒸発を意味する。 ボソンとフェルミオンの量子放射はトンネル法によって解析され、発散積分は留数定理を用いて扱われる。 特に、低周波数領域では、ボソンの粒子数密度はフェルミオンのそれを上回る（少なくともここで検討した手法の範囲内では）。 質量ゼロのスカラー場に対する有効ポテンシャルは摂動的に得られ、準正規モードと時間領域プロファイルの計算が可能になります。 最後に、水星の近日点歳差運動、光の偏向、シャピロ時間遅延などの太陽系テストから、$\Theta$と$\ell$（ローレンツ対称性を破るパラメータ）の更なる上限が導出されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The latest observations from the LIGO-Virgo indicated the existence of mass-gap region astrophysical objects. This is a rather sensational observation and there are two possibilities for the nature of these mass-gap region astrophysical objects, these are either small black holes that result from the mergers of ordinary mass neutron stars, or these are heavy neutron stars. In the line of research implied by the former possibility, in this work we shall examine the implied neutron star phenomenology from vector $f(R)$ gravity inflationary models. These theories are basically scalar-tensor deformations of the Starobinsky inflationary model. We shall present the essential features of cosmologically viable and non-viable deformations of the Starobinsky model, originating from vector $f(R)$ gravity inflationary theories, and we indicate which models and for which equations of state provide a viable neutron star phenomenology. We solve the Tolman-Oppenheimer-Volkov equations using a robust double shooting LSODA python based code, for the following piecewise polytropic equations of state the WFF1, the SLy, the APR, the MS1, the AP3, the AP4, the ENG, the MPA1 and the MS1b. We confront the resulting phenomenology with several well known neutron star constraints and we indicate which equation of state and model fits the phenomenological constraints. A remarkable feature, also known from other inflationary attractor models, is that the MPA1 is the equation of state which is most nicely fitted the constraints, for all the theoretical models used, and actually the maximum mass for this equation of state is well inside the mass-gap region. Another mentionable feature that stroked us with surprise is the fact that even cosmologically non-viable inflationary models produced a viable neutron star phenomenology, which most likely has to be a model-dependent feature. | LIGO-Virgoによる最新の観測は、質量ギャップ領域天体の存在を示唆しました。 これはかなりセンセーショナルな観測であり、これらの質量ギャップ領域天体の性質には2つの可能性があります。 1つは、通常の質量を持つ中性子星の合体によって生じた小型ブラックホール、もう1つは重い中性子星です。 前者の可能性から示唆される研究の流れの中で、本研究では、ベクトル$f(R)$重力インフレーションモデルから示唆される中性子星現象を検証します。 これらの理論は、基本的にスタロビンスキー・インフレーションモデルのスカラーテンソル変形です。 ベクトル$f(R)$重力インフレーション理論に由来する、スタロビンスキーモデルの宇宙論的に実行可能な変形と実行不可能な変形の本質的な特徴を示し、どのモデルとどの状態方程式が実行可能な中性子星現象を提供するかを示します。 我々は、ロバストなダブルシューティングLSODA Pythonベースコードを用いて、WFF1、SLy、APR、MS1、AP3、AP4、ENG、MPA1、およびMS1bという区分ポリトロープ状態方程式のトルマン-オッペンハイマー-ボルコフ方程式を解きます。 得られた現象論をいくつかのよく知られた中性子星制約と対比させ、どの状態方程式とモデルが現象論的制約に適合するかを示します。 他のインフレーションアトラクターモデルからも知られる注目すべき特徴は、MPA1が、使用したすべての理論モデルにおいて制約に最も適合する状態方程式であり、実際にこの状態方程式の最大質量が質量ギャップ領域内に十分収まっていることです。 私たちを驚かせたもう一つの注目すべき特徴は、宇宙論的には実現不可能とされるインフレーションモデルでさえ、実現可能な中性子星現象を生み出したという事実であり、これはおそらくモデル依存の特徴であるに違いありません。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, I emphasize those features of the extended phase space approach to quantization of gravity that distinguish it among other approaches. First of all, it is the conjecture about non-trivial topology of the Universe which was supported by Wheeler, Hawking and other founders of quantum gravity. However, this conjecture appears to be in contradiction with the assumption about asymptotic states that is used in the path integral quantization of gauge theories. The presence of asymptotic states ensures gauge invariance of the theory, but, in the case of gravity, the states exist only in asymptotically flat spacetimes, that limits possible topologies. Then we have two ways. The first way is to consider only asymptotically flat spacetimes. In fact, it reduces quantum gravity to quantum field theory on a given background. The second way is to reject the assumption about asymptotic states. In the case of non-trivial topology, one cannot cover the whole spacetime with the only coordinate system. One has to introduce various reference frames fixed by different gauge conditions in different spacetime regions. The Hamiltonian describing a gravitating system will depend on gauge conditions. It leads to the conclusion that unitary evolution may be broken down. This conclusion cannot be obtained in approaches based on the Wheeler - DeWitt equation or making use of the assumption about asymptotic states. The assessment of this conclusion is given. | 本論文では、重力の量子化に対する拡張位相空間アプローチが他のアプローチと一線を画す特徴を強調する。 まず第一に、これはホイーラー、ホーキング、そして量子重力の他の創始者たちによって支持された、宇宙の非自明な位相に関する予想である。 しかしながら、この予想は、ゲージ理論の経路積分量子化において用いられる漸近状態に関する仮定と矛盾しているように思われる。 漸近状態の存在は理論のゲージ不変性を保証するが、重力の場合、状態は漸近平坦な時空にのみ存在し、可能な位相を制限してしまう。 そこで、二つの方法が考えられる。 一つ目は、漸近平坦な時空のみを考慮することである。 実際、これは与えられた背景の下で量子重力を量子場の理論へと縮減する。 二つ目は、漸近状態に関する仮定を棄却することである。 非自明な位相の場合、単一の座標系で時空全体を覆うことはできません。 異なる時空領域において、異なるゲージ条件によって固定された様々な基準系を導入する必要があります。 重力系を記述するハミルトニアンはゲージ条件に依存します。 これは、ユニタリー進化が破綻する可能性があるという結論につながります。 この結論は、Wheeler-DeWitt方程式に基づくアプローチや漸近状態に関する仮定を利用するアプローチでは得られません。 この結論の評価を示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The DESI DR2 BAO data, in combination with CMB and different SNIa datasets, exclude the flat $\Lambda$CDM model at more than 2.5$\sigma$ when analyzed through the $w_0w_a$CDM parametrization for evolving dark energy. This simple parametrization may not accurately capture the behavior of the entire redshift range at late times, which may introduce bias in the results. We use null tests that probe for deviations from flat $\Lambda$CDM at late times, independent of any specific dark energy parametrization. We provide several diagnostics for null tests and discuss their advantages and disadvantages. In particular, we derive diagnostics that improve on previous ones, such as the popular $O_{\rm m}$ diagnostic. The diagnostics are derived from both background and perturbed quantities. Using the combination of DESI DR2 BAO and supernova data, with or without CMB data, we find that deviations from flat $\Lambda$CDM are at $\sim1\sigma$ confidence level in most of the redshift range (more than 1$\sigma$ for a few small redshift intervals in a few cases). When considering SDSS BAO data instead of DESI BAO data, in combination with PantheonPlus, with or without CMB data, we find even smaller deviations. Since spatial curvature can potentially modify the results, we also test for curvature in the general $\Lambda$CDM model and the general FLRW model. While there is slight evidence for nonzero cosmic curvature at lower redshifts in a general $\Lambda$CDM model, there is no statistically significant evidence in a general FLRW model. | DESI DR2 BAOデータは、CMBおよび様々なSNIaデータセットと組み合わせて、進化するダークエネルギーに対する$w_0w_a$CDMパラメータ化を用いて解析した場合、2.5$\sigma$を超える平坦な$\Lambda$CDMモデルを除外する。 この単純なパラメータ化では、後期における赤方偏移範囲全体の挙動を正確に捉えられない可能性があり、結果にバイアスが生じる可能性がある。 我々は、特定のダークエネルギーパラメータ化とは独立に、後期における平坦な$\Lambda$CDMからの逸脱を調べるヌルテストを使用する。 ヌルテストのためのいくつかの診断法を示し、それらの長所と短所について議論する。 特に、一般的な$O_{\rm m}$診断法など、従来の診断法を改良した診断法を導出する。 これらの診断法は、背景量と摂動量の両方から導出される。 DESI DR2 BAOと超新星データ（CMBデータの有無に関わらず）を組み合わせ、平坦な$\Lambda$CDMからの偏差は、ほとんどの赤方偏移範囲において$\sim1\sigma$信頼水準であることがわかりました（いくつかのケースでは、いくつかの小さな赤方偏移区間で1$\sigma$を超えています）。 DESI BAOデータの代わりにSDSS BAOデータを使用し、PantheonPlus（CMBデータの有無に関わらず）と組み合わせると、偏差はさらに小さくなります。 空間曲率は結果を修正する可能性があるため、一般的な$\Lambda$CDMモデルと一般的なFLRWモデルでも曲率を検証しました。 一般的な$\Lambda$CDMモデルでは、低赤方偏移で宇宙の曲率がゼロでないことを示すわずかな証拠がありますが、一般的なFLRWモデルでは統計的に有意な証拠はありません。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The rotational metric provides an exact solution to Einstein's clock-rate problem in curved spacetime, specifically, whether time flows more slowly at the equator of a compact object such as a neutron star than at its poles. It features a curvature singularity, an event horizon, a potentially evolving ergosphere, a rigidly-rotating normal space, and two stationary limit surfaces. Although derived from the Schwarzschild metric through rotational transformations, it includes an additional ergosphere. Given the equivalence of inertia and gravity, this demonstrates how non-inertial transformations, such as rotational transformations, can introduce new spacetime structures into a gravitational system. In particular, the additional physical degrees of freedom carried by rotational transformations are `eaten' by the gravitational system to form an additional ergosphere. Furthermore, the rotational metric effectively models a rigidly-rotating gravitational system and is applicable for describing rotationally-induced gravitational effects in various rotating magnetospheres. | 回転計量は、曲がった時空におけるアインシュタインのクロックレート問題、具体的には、中性子星のようなコンパクト天体の赤道上では極よりも時間が遅く流れるかどうかという問題の厳密な解を与える。 回転計量は、曲率特異点、事象の地平線、潜在的に進化するエルゴ球、剛体回転する通常空間、そして2つの定常極限面を特徴とする。 回転変換によってシュワルツシルト計量から導出されるが、追加のエルゴ球を含む。 慣性と重力の等価性を考えると、これは回転変換などの非慣性変換が重力系に新たな時空構造を導入する方法を示している。 特に、回転変換によってもたらされる追加の物理的自由度は、重力系によって「奪われ」、追加のエルゴ球を形成する。 さらに、回転計量は剛体回転重力系を効果的にモデル化し、様々な回転磁気圏における回転誘起重力効果を記述するのに適用可能です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the framework of the beyond Horndeski action, we consider three sub-theories, that support scalarised black-hole solutions, and look for modified characteristics compared to GR. We first study the propagation of massless scalar and vector test fields in the fixed background of an analytical spherically-symmetric black hole derived in the context of a parity-symmetric beyond Horndeski theory, and show that the profiles of the effective gravitational potentials, greybody factors, absorption cross-sections and quasinormal frequencies exhibit distinct modifications as we move away from the GR limit. We then turn our attention to the perturbations of the gravitational field itself and adopt a full-theory analysis that takes into account the backreaction of the scalar field on the metric. Employing as background solutions scalarised black holes arising in the shift-symmetric Horndeski theory and in the Quadratic-Quartic-scalar-Gauss-Bonnet theory, we compute the greybody factors and QNMs of the axial sector. In both theories, in direct correspondence to the form of the gravitational potential which features multiple extremal points, we find modified (suppressed or non-monotonic) greybody curves and altered quasinormal frequencies (smaller oscillating frequencies and larger damping times), especially as the hair-sourcing parameter increases. | ホーンデスキー作用を超える理論の枠組みにおいて、スカラー化ブラックホール解を支持する3つの部分理論を考察し、一般相対論と比較して修正された特性を探す。 まず、パリティ対称なホーンデスキー作用を超える理論の文脈で導出された解析的球対称ブラックホールの固定された背景における、質量ゼロのスカラーおよびベクトル・テスト場の伝播を調べ、有効重力ポテンシャル、灰色体因子、吸収断面積、および準正規振動数のプロファイルが一般相対論極限から離れるにつれて明確に変化することを示す。 次に、重力場自体の摂動に注目し、スカラー場の計量への反作用を考慮した完全な理論解析を採用する。 シフト対称ホルンデスキー理論と2次-4次-スカラー-ガウス-ボネ理論に現れるスカラー化ブラックホールを背景解として用い、軸セクターのグレイボディ因子とQNMを計算する。 両理論において、複数の極値点を持つ重力ポテンシャルの形に直接対応して、修正された（抑制された、または非単調な）グレイボディ曲線と、特にヘアソーシングパラメータが増加するにつれて変化する準正規振動数（振動数が小さくなり、減衰時間が長くなる）が見出される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent analyses on the properties of the central compact object in the HESS J1731-347 remnant and the PSR J1231-1411 pulsar indicated that these two compact objects are characterized by similar (low) masses and possibly different radii. This paper aims at reconciling the aforementioned measurements by utilizing the widely employed color-flavor locked (CFL) MIT bag model. The main objective is related to the examination of the acceptable values for the color superconducting gap $\Delta$ and the bag parameter $B$. Furthermore, our analysis involves two distinct hypotheses for the nature of compact stars. Firstly, we considered the case of absolute stability for strange quark matter and we found that it is possible to explain both measurements, while also respecting the latest astronomical constraints on the masses and radii of compact stars. Secondly, we studied the case of hybrid stellar matter (transition from hadrons to quarks), and concluded that, when early phase transitions are considered, the simultaneous reconciliation of both measurements leads to results that are inconsistent to the existence of massive compact stars. However, we showed that all current constraints may be satisfied under the consideration that the HESS J1731-347 remnant contains a slow stable hybrid star. | HESS J1731-347残骸の中心コンパクト天体とPSR J1231-1411パルサーの特性に関する最近の解析により、これら2つのコンパクト天体は類似した（低い）質量と、おそらく異なる半径を特徴とすることが示唆されました。 本論文は、広く用いられているカラーフレーバー固定（CFL）MITバッグモデルを用いて、上記の測定値を調和させることを目的とします。 主な目的は、カラー超伝導ギャップ$\Delta$とバッグパラメータ$B$の許容値の検討です。 さらに、本解析は、コンパクト星の性質に関する2つの異なる仮説を含んでいます。 まず、ストレンジクォーク物質の絶対安定性のケースを検討し、コンパクト星の質量と半径に関する最新の天文学的制限を尊重しながら、両方の測定値を説明できることが分かりました。 第二に、混成恒星物質（ハドロンからクォークへの遷移）のケースを研究し、初期の相転移を考慮すると、両方の測定値を同時に調和させると、大質量コンパクト星の存在とは矛盾する結果が得られるという結論に至った。 しかしながら、HESS J1731-347残骸に低速で安定した混成星が含まれているという仮定のもとでは、現在のすべての制約が満たされる可能性があることを示した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the era of third-generation (3G) gravitational-wave (GW) detectors, GW standard siren observations from binary neutron star mergers provide a powerful tool for probing the expansion history of the universe. Since sterile neutrinos can influence cosmic evolution by modifying the radiation content and suppressing structure formation, GW standard sirens offer promising prospects for constraining sterile neutrino properties within a cosmological framework. Building on this, we investigate the prospects for detecting sterile neutrinos in dynamical dark energy (DE) models using joint observations from 3G GW detectors and a future short gamma-ray burst detector, such as a THESEUS-like telescope. We consider three DE models: the $w$CDM, holographic DE (HDE), and Chevallier-Polarski-Linder (CPL) models. Our results show that the properties of DE can influence the constraints on sterile neutrino parameters. Moreover, the inclusion of GW data significantly improves constraints on both sterile neutrino parameters and other cosmological parameters across all three models, compared to the current limits derived from CMB+BAO+SN (CBS) observations. When GW data are included into the CBS dataset, a preference for $\Delta N_{\rm eff} > 0$ emerges at approximately the $1\sigma$ level in the $w$CDM and CPL models, and reaches about $3\sigma$ in the HDE model. Moreover, the upper limits on $m_{\nu,{\rm sterile}}^{\rm eff}$ are reduced by approximately 13%, 75%, and 3% in the $w$CDM, HDE, and CPL models, respectively. | 第三世代（3G）重力波（GW）検出器の時代において、連星中性子星合体における重力波標準サイレン観測は、宇宙の膨張史を探るための強力なツールとなる。 ステライルニュートリノは、放射量を変化させ、構造形成を抑制することで宇宙進化に影響を与える可能性があるため、重力波標準サイレンは、宇宙論的枠組みの中でステライルニュートリノの特性を制限する有望な可能性を提供する。 これに基づき、我々は3G重力波検出器と、THESEUS型望遠鏡のような将来の短距離ガンマ線バースト検出器による共同観測を用いて、動的ダークエネルギー（DE）モデルにおけるステライルニュートリノ検出の可能性を調査する。 我々は、$w$CDM、ホログラフィックDE（HDE）、およびシュヴァリエ・ポラスキー・リンダー（CPL）モデルの3つのDEモデルを検討する。 我々の結果は、DEの特性がステライルニュートリノパラメータの制限値に影響を与える可能性があることを示している。 さらに、重力波データの取り込みにより、CMB+BAO+SN（CBS）観測から得られた現在の制限値と比較して、3つのモデルすべてにおいて、ステライルニュートリノパラメータとその他の宇宙論パラメータの両方に対する制限値が大幅に改善される。 重力波データがCBSデータセットに組み込まれると、$w$CDMモデルとCPLモデルでは約$1\sigma$レベルで$\Delta N_{\rm eff}> 0$の優先性が現れ、HDEモデルでは約$3\sigma$に達する。 さらに、$w$CDMモデル、HDEモデル、CPLモデルでは、$m_{\nu,{\rm sterile}}^{\rm eff}$の上限値がそれぞれ約13%、75%、3%減少する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analyze the physical consequences of scattering Hawking radiation emitted in the vicinity of the horizon of a Schwarzschild black hole. The Hawking radiation from the horizon becomes soft at a large distance away from the horizon due to the gravitational redshift, and the above process is exactly the soft theorem in curved spacetime. For an observer located at infinity, such a scattering process introduces a large gauge transformation, which can be regarded as a memory effect. The large gauge transformation is expected to encode more information about the radiation and might shed light on the black hole information paradox. | シュワルツシルトブラックホールの地平線近傍で放出されるホーキング放射の散乱が及ぼす物理的影響を解析する。 地平線からのホーキング放射は、重力赤方偏移により地平線から遠く離れると柔らかくなり、この過程はまさに曲がった時空におけるソフト定理である。 無限遠に位置する観測者にとって、このような散乱過程は大きなゲージ変換をもたらし、これはメモリ効果とみなすことができる。 この大きなゲージ変換は、放射に関するより多くの情報を符号化すると期待され、ブラックホール情報パラドックスの解明に光明をもたらす可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The $\mu$Hz gravitational wave band holds crucial insights into coalescing supermassive black hole binaries and stochastic backgrounds but remains inaccessible due to technical challenges. We demonstrate that geocentric space-based GW detectors (e.g., TianQin, gLISA, GADFLI) can bridge this gap by considering orbital resonance effects, circumventing the need for prohibitively long baselines. When GW frequencies match with integer multiples of a satellite's orbital frequency, sustained tidal forces induce cumulative orbital deviations through resonant effects, which, combined with orbital modulation, improve detector sensitivity by 1-2 orders of magnitude in the $\mu$Hz band. Consequently, geocentric missions can detect SMBHBs across significantly expanded mass-redshift parameter space and track their inspiral-merger-ringdown evolution. Crucially, such observations could synergize with pulsar timing array data of the same binaries at earlier inspiral stages, enabling unprecedented joint tests of strong-field gravity and binary evolution. Our findings establish geocentric antennas as a cost-effective, near-term precursor for unlocking the $\mu$Hz GW astronomy. | $\mu$Hz 重力波帯は、合体する超大質量ブラックホール連星や確率的背景に関する重要な知見を秘めていますが、技術的な課題のために依然としてアクセスが困難です。 我々は、地球中心の宇宙ベースの重力波検出器（例：TianQin、gLISA、GADFLI）が軌道共鳴効果を考慮することでこのギャップを埋め、法外に長い基線を必要としないことを示します。 重力波周波数が衛星の軌道周波数の整数倍と一致すると、持続的な潮汐力が共鳴効果を通じて累積的な軌道偏差を引き起こし、これが軌道変調と相まって、$\mu$Hz 帯における検出器感度を 1～2 桁向上させます。 その結果、地球中心ミッションは、大幅に拡張された質量-赤方偏移パラメータ空間にわたって超大質量ブラックホール連星を検出し、それらのスパイラル合体リングダウンの進化を追跡することができます。 重要なのは、このような観測が、同じ連星の初期のインスパイラル段階におけるパルサータイミングアレイデータと相乗効果を発揮し、強磁場重力と連星進化に関する前例のない共同検証を可能にする可能性があることです。 私たちの研究結果は、地心アンテナが、$\mu$Hz重力波天文学の世界を解き放つための、費用対効果の高い短期的な前兆となることを確立しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present an all-sky search for long-duration gravitational waves (GWs) from the first part of the LIGO-Virgo-KAGRA fourth observing run (O4), called O4a and comprising data taken between 24 May 2023 and 16 January 2024. The GW signals targeted by this search are the so-called "long-duration" (> 1 s) transients expected from a variety of astrophysical processes, including non-axisymmetric deformations in magnetars or eccentric binary coalescences. We make minimal assumptions on the emitted GW waveforms in terms of morphologies and durations. Overall, our search targets signals with durations ~1-1000 s and frequency content in the range 16-2048 Hz. In the absence of significant detections, we report the sensitivity limits of our search in terms of root-sum-square signal amplitude (hrss) of reference waveforms. These limits improve upon the results from the third LIGO-Virgo-KAGRA observing run (O3) by about 30% on average. Moreover, this analysis demonstrates substantial progress in our ability to search for long-duration GW signals owing to enhancements in pipeline detection efficiencies. As detector sensitivities continue to advance and observational runs grow longer, unmodeled long-duration searches will increasingly be able to explore a range of compelling astrophysical scenarios involving neutron stars and black holes. | LIGO-Virgo-KAGRA第4回観測計画（O4）の前半部分（O4a）における長継続時間重力波（GW）の全天探索について報告する。 この探索は、2023年5月24日から2024年1月16日までの間に取得されたデータで構成される。 この探索で対象となる重力波信号は、マグネターにおける非軸対称変形や偏心連星合体など、様々な天体物理学的プロセスから予想される、いわゆる「長継続時間」（1秒以上）の過渡現象である。 放出される重力波波形については、形態と継続時間に関して最小限の仮定を置く。 全体として、探索は継続時間約1～1000秒、周波数範囲16～2048Hzの信号を対象としている。 有意な検出が見られなかった場合、参照波形の信号振幅の二乗和平方根（hrss）に基づいて探索の感度限界を報告する。 これらの限界は、LIGO-Virgo-KAGRAの第3回観測ラン（O3）の結果と比較して平均で約30%改善されています。 さらに、この解析は、パイプライン検出効率の向上により、長時間重力波信号の探索能力が大幅に向上したことを示しています。 検出器の感度が向上し、観測ランが長くなるにつれて、モデル化されていない長時間探索によって、中性子星やブラックホールを含む魅力的な天体物理学的シナリオを探索できるようになるでしょう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the light deflection and the shadow characteristics of a non-minimally coupled Horndeski black hole surrounded by a magnetized, cold, pressureless plasma medium, while considering both homogeneous and non-homogeneous plasma distributions. We consider an analytical expression for the deflection angle of light and analyze how it is influenced by the plasma properties and the Horndeski coupling constant. The circular light orbits, which define the photon sphere, are also analyzed for both types of plasma media, highlighting their impact on the shadow boundary. The shadow properties of the black hole are examined in detail, and constraints on the model parameters are derived by comparing the theoretical shadow radius with observational measurements of Sgr A* and M87* obtained by the Event Horizon Telescope Collaboration. We also study the black hole shadow images along with the corresponding intensity profiles produced by a radially infalling accretion flow in the plasma environment. The results are particularly interesting, as they reveal how the modified black hole geometry affects both the plasma distribution and the black hole parameters in a realistic astrophysical context. | 磁化された低温で圧力のないプラズマ媒質に囲まれた非最小結合ホーンデスキーブラックホールにおける光の偏向と影の特性を、均質および非均質のプラズマ分布の両方を考慮しながら調べる。 光の偏向角の解析的表現を考察し、それがプラズマ特性とホーンデスキー結合定数によってどのように影響を受けるかを解析する。 光子球を定義する円形の光軌道も、両方のタイプのプラズマ媒質について解析し、影の境界への影響を強調する。 ブラックホールの影の特性を詳細に調べ、理論的な影の半径と、イベント・ホライズン・テレスコープ・コラボレーションによって得られたSgr A*およびM87*の観測値を比較することにより、モデルパラメータへの制約を導出する。 また、プラズマ環境における放射状に落下する降着流によって生成されるブラックホールの影の像と、それに対応する強度プロファイルも調べる。 この結果は特に興味深いもので、現実的な天体物理学的文脈において、ブラックホールの形状変更がプラズマ分布とブラックホールパラメータの両方にどのように影響するかを明らかにしている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The oscillation in primordial power spectrum (PPS), a fingerprint of not only a wide class of models of inflation but new physics, is of significant theoretical interest, and can be imprinted on the cosmic microwave background (CMB). In this work, we present constraints on periodic oscillations in the PPS using the latest ACT DR6 and SPT-3G D1 CMB data with the precise measurements at high multipoles beyond the Planck angular resolution and sensitivity. It is found that the combination of SPT and ACT with Planck CMB dataset significantly tightens the upper bound to $A_\mathrm{log,lin}\lesssim 0.029$ at 95\% C.L., showing no hint for primordial oscillations, where $A_\mathrm{log,lin}$ are the amplitudes of logarithmic and linear oscillation in the PPS, respectively. Our work presents state-of-the-art CMB constraints on primordial oscillations, highlighting the power of the ground-based CMB experiments in constraining physics beyond the simplest slow-roll models. | 原始パワースペクトル（PPS）の振動は、インフレーションの広範なモデルだけでなく、新しい物理学の指紋でもあり、理論的に非常に興味深いものであり、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）にも刻み込まれている可能性がある。 本研究では、最新のACT DR6およびSPT-3G D1 CMBデータを用い、プランクの角度分解能と感度を超える高多極子での精密測定によって、PPSの周期振動に対する制限値を提示する。 SPTとACTをプランクCMBデータセットと組み合わせることで、95% C.L.で上限が$A_\mathrm{log,lin}\lesssim 0.029$に大幅に引き下げられ、原始振動の兆候は見られないことがわかった。 ここで、$A_\mathrm{log,lin}$はそれぞれPPSにおける対数振動と線形振動の振幅である。 私たちの研究は、原始的振動に対する最先端のCMB制約を提示し、地上CMB実験が、最も単純なスローロールモデルを超えた物理学を制約する上でどれほど強力であるかを浮き彫りにしています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a novel method for detecting gravitons using an atomic gas supported by laser fields. Despite the coupling strength of gravitons to atomic transitions being orders of magnitude weaker than that of photons to atomic transitions, the rate of graviton-absorbed atomic transitions can be substantially elevated to a practically observable level. This enhancement is facilitated by an exceptionally potent amplification effect, stemming from a collective quantum electrodynamics phenomenon that encompasses a simultaneous multiphoton-multiatom process. | 我々は、レーザー場によって支えられた原子ガスを用いて重力子を検出する新たな方法を提示する。 重力子と原子遷移の結合強度は光子と原子遷移の結合強度よりも桁違いに弱いにもかかわらず、重力子に吸収された原子遷移の速度は実用的に観測可能なレベルまで大幅に高めることができる。 この増強は、同時多光子-多原子過程を含む集団量子電気力学現象に由来する、非常に強力な増幅効果によって促進される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Inspired by quantum gravity frameworks predicting Planck-scale deviations from Lorentz invariance, we probe Lorentz symmetry violation via modified dispersion relations $\omega_{|\textbf{k}|}$. Departing from conventional approaches, we employ an Unruh-DeWitt detector to probe energy-dependent modifications to the dispersion relations. Two key methodological advances are introduced: (i) a generalized formulation for detector acceleration without assuming specific dispersion relations, and (ii) a momentum-resolved detection paradigm enabling spectral decomposition of $\omega_{|\textbf{k}|}$ through localized momentum-shell integration. Analysis of deviations reveals disruption of the thermal spectrum under significant departures from the Lorentz invariance, while small perturbative regimes manifest as phase-modulated thermal distributions. By restricting detector-field interactions to narrow spectral windows and performing iterative Taylor expansions around reference momenta $|\textbf{k}_0|$, we derive coefficients encoding derivatives of $\omega_{|\textbf{k}|}$, reconstructing its global profile via momentum-space tomography. Our approach offers a scalable method to test Lorentz symmetry violation across energy scales, and establishes a foundation for experimental verification of Planck-scale relics through high-precision spectral measurements. | プランクスケールのローレンツ不変性からの偏差を予測する量子重力理論の枠組みに着想を得て、我々は修正された分散関係$\omega_{|\textbf{k}|}$を用いてローレンツ対称性の破れを調べた。 従来のアプローチとは異なり、Unruh-DeWitt検出器を用いて、エネルギー依存の分散関係の修正を調べた。 2つの重要な方法論的進歩が導入された。 (i)特定の分散関係を仮定することなく検出器加速のための一般化された定式化、および(ii)局所運動量殻積分による$\omega_{|\textbf{k}|}$のスペクトル分解を可能にする運動量分解検出パラダイムである。 偏差の解析により、ローレンツ不変性からの大きな偏差下では熱スペクトルが乱れることが明らかになった。 一方、小さな摂動領域では位相変調された熱分布が現れる。 検出器-場相互作用を狭いスペクトルウィンドウに制限し、参照運動量$|\textbf{k}_0|$の周りで反復テイラー展開を行うことで、$\omega_{|\textbf{k}|}$の微分係数を導出し、運動量空間トモグラフィーによってその大域プロファイルを再構築する。 このアプローチは、エネルギースケール全体にわたってローレンツ対称性の破れをテストするためのスケーラブルな方法を提供し、高精度スペクトル測定によるプランクスケールの残骸の実験的検証の基盤を確立する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a new two-fluid conduction scheme to simulate the evolution of an isolated, self-gravitating, equilibrium cluster of stars and collisionless dark matter on secular (gravothermal) timescales. We integrate the equations in Lagrangian coordinates via a second-order, semi-implicit algorithm, which is unconditionally stable when the mass of the lighter species is much less than that of the heavier species. The method can be straightforwardly generalized to handle a multi-species system with a population of stars or components beyond collisionless dark matter and stars. We apply the method to simulate the dynamical evolution of stellar-dark matter systems, exploring the consequences of mass segregation and gravothermal core collapse, and assessing those effects for observed globular clusters and dwarf galaxies in the Local Volume. | 我々は、孤立した自己重力平衡状態の星団と無衝突暗黒物質の永年（重力熱）時間スケールでの進化をシミュレートするための、新しい2流体伝導スキームを提示する。 我々は、軽い種の質量が重い種の質量よりもはるかに小さい場合に無条件に安定となる2次の半暗黙的アルゴリズムを用いて、ラグランジュ座標系における方程式を積分する。 この手法は、無衝突暗黒物質と星以外の星または構成要素の集団を含む多種系を扱うために、簡単に一般化できる。 我々はこの手法を用いて、恒星-暗黒物質系の動的進化をシミュレートし、質量分離と重力熱核崩壊の影響を探り、局所体積内で観測されている球状星団と矮小銀河に対するそれらの影響を評価する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper investigates the observable properties of a Kerr-Sen black hole surrounded by a thin accretion disk, focusing on the impact of the black hole's spin and charge on the image. Using ray-tracing techniques, we conduct a detailed analysis of the black hole's image, redshift distribution, and intensity distributions at different observation frequencies. The results demonstrate that spin has a more significant effect on the distortion of the inner shadow than charge, and the observer's inclination angle plays a critical role in shaping the redshift distribution, especially near the innermost stable circular orbit. Additionally, the intensity is found to be higher at 86 GHz than at 230 GHz. This study highlights the crucial role of the accretion disk's geometry in determining the black hole's image and redshift effects, thereby providing a refined theoretical framework to guide future observational efforts targeting the Kerr-Sen black hole and its electromagnetic signals. | 本論文では、薄い降着円盤に囲まれたカー・セン・ブラックホールの観測特性を調査し、ブラックホールのスピンと電荷が像に与える影響に焦点を当てています。 レイトレーシング技術を用いて、ブラックホールの像、赤方偏移分布、そして様々な観測周波数における強度分布を詳細に解析しました。 その結果、スピンは電荷よりも内側の影の歪みに大きな影響を与え、観測者の傾斜角は、特に最も内側の安定円軌道付近において、赤方偏移分布の形成に重要な役割を果たしていることが示されました。 さらに、86GHzでは230GHzよりも強度が高くなることが分かりました。 本研究は、ブラックホールの像と赤方偏移効果を決定する上で、降着円盤の形状が重要な役割を果たしていることを明らかにし、カー・セン・ブラックホールとその電磁信号を対象とする将来の観測研究を導くための洗練された理論的枠組みを提供します。 |
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| The James Webb Space Telescope (JWST) observations have identified a class of compact galaxies at high redshifts ($4 \lesssim z \lesssim 11$), dubbed "little red dots" (LRDs). The supermassive black holes (SMBHs) of $10^{5-8}{\rm\,M}_{\odot}$ in LRDs favor a heavy-seed origin. We propose a mechanism for their formation: Clusters of primordial black holes, formed through long-short mode coupling on small scales in the early Universe, undergo sequential mergers over extended timescales. This mechanism can evade cosmic microwave background distortions and result in heavy-seed SMBHs via runaway mergers. We employ Monte Carlo simulations to solve the Smoluchowski coagulation equation and determine the runaway merging timescale. The resulting stochastic gravitational wave background offers a distinct signature of this process, and the forming SMBHs can be highly spinning at their formation due to the spin residual of the cluster from tidal fields. This mechanism may explain the rapidly spinning SMBHs in LRDs under the assumption of obscured active galactic nuclei. | ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）の観測により、高赤方偏移（$4 \lesssim z \lesssim 11$）に位置するコンパクト銀河群、「リトル・レッド・ドット」（LRD）が発見されました。 LRDに含まれる質量$10^{5-8}{\rm\,M}_{\odot}$の超大質量ブラックホール（SMBH）は、ヘビーシード起源を示唆しています。 我々は、その形成メカニズムを提案します。 初期宇宙において、小規模な長短モード結合によって形成された原始ブラックホールのクラスターは、長い時間スケールにわたって連続的に合体を起こします。 このメカニズムは、宇宙マイクロ波背景放射の歪みを回避し、暴走合体によってヘビーシードSMBHを生じます。 我々はモンテカルロシミュレーションを用いてスモルホフスキー凝集方程式を解き、暴走合体の時間スケールを決定しました。 結果として生じる確率的重力波背景放射は、このプロセスの明確な特徴を示しており、形成中のSMBHは、潮汐力場による銀河団のスピン残差のために、形成時に非常に高い回転速度で回転している可能性がある。 このメカニズムは、活動銀河核が隠されているという仮定の下で、LRD中のSMBHが高速で回転していることを説明できるかもしれない。 |
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| We present a "dictionary" to expedite the identification of potential deviations in gravitational waveforms from those predicted by General Relativity (GR) during the inspiral phase of black hole binaries. Assuming deviations from GR can be described by a local Effective Field Theory (EFT) formulated in terms of curvature operators (and possibly additional scalar fields), this dictionary characterizes how deviations scale with the masses of the binary components and identifies the leading order Post-Newtonian corrections in generic theories constructed within the EFT framework. By establishing a direct connection between observations and candidate theories beyond GR, this dictionary also aids in distinguishing genuine physical effects from systematic errors. These results can be readily incorporated into essentially all existing tests for the inspiral regime and, in particular, facilitate a more efficient combination of data from multiple events. | ブラックホール連星のインスパイラル期において、一般相対性理論（GR）によって予測される重力波形からの潜在的な偏差を迅速に特定するための「辞書」を提示する。 GRからの偏差が曲率演算子（および場合によっては追加のスカラー場）で定式化された局所有効場理論（EFT）によって記述できると仮定し、この辞書は、偏差が連星構成体の質量にどのように比例するかを特徴付け、EFTの枠組み内で構築された一般理論における主要なポストニュートン補正を特定する。 観測とGRを超えた候補理論との直接的な関連を確立することにより、この辞書は真の物理的効果と系統的誤差を区別するのにも役立つ。 これらの結果は、インスパイラル領域に関する既存のほぼすべてのテストに容易に組み込むことができ、特に、複数のイベントからのデータのより効率的な組み合わせを容易にする。 |
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| For gravitationally lensed type II signals, the phase of the dominant (2, 2) mode and the higher order (3, 3) mode is offset by $-\pi/12$, or roughly -0.26 radians. Using this, we develop a test for type II imagery by allowing the phases of the (2,2) and (3,3) modes to vary separately and introducing a new waveform parameter to represent the phase offset between the two. We use simulated, asymmetric mass ratio, precessing signals to show that the test can reproduce the $-\pi/12$ phase offset when detected by three detectors for H-L optimal SNR $\gtrsim$ 40 and $\mathcal{M} \leq 30$. We analyze GW190412 and GW190814 using this parameterization, measuring the offset to be $0.13^{+0.22}_{-0.17}$ for GW190412 and $-0.05^{+0.20}_{-0.22}$ for GW190814. We also measure the Bayes factor in support of zero phase offset, $\log_{10} \mathcal{B}_{\Delta \varphi = 0}$, to be $-0.14$ for GW190412 and $0.21$ for GW190814. This implies our results are not strong enough to confidently argue if either event is a type II image, and is consistent with our statistical analysis. | 重力レンズ効果を受けたタイプII信号の場合、支配的な(2, 2)モードと高次(3, 3)モードの位相は$-\pi/12$、つまり約-0.26ラジアンオフセットされます。 これを利用し、(2, 2)モードと(3, 3)モードの位相が個別に変化することを許容し、2つのモード間の位相オフセットを表す新しい波形パラメータを導入することで、タイプII画像の検定を開発しました。 シミュレートされた非対称質量比の歳差運動信号を用いて、H-L最適SNR $\gtrsim$ 40および$\mathcal{M} \leq 30$の条件で、3つの検出器で検出された場合に、この検定によって$-\pi/12$位相オフセットを再現できることを示します。 このパラメータ化を用いてGW190412とGW190814を解析したところ、オフセットはGW190412で$0.13^{+0.22}_{-0.17}$、GW190814で$-0.05^{+0.20}_{-0.22}$と測定されました。 また、ゼロ位相オフセットを支持するベイズ係数$\log_{10} \mathcal{B}_{\Delta \varphi = 0}$は、GW190412で$-0.14$、GW190814で$0.21$と測定されました。 これは、どちらのイベントもタイプII画像であると自信を持って主張するには、私たちの結果が十分ではないことを意味し、私たちの統計解析と一致しています。 |
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| Recent observational results from the DESI collaboration reveal tensions with the standard $\Lambda$CDM model and favour a scenario in which dark energy (DE) decays over time. The DESI DR2 data also suggest that the DE equation of state (EoS) may have been phantom-like ($w < - 1$) in the past, evolving to $w > - 1$ at present, implying a recent crossing of the phantom divide at $w = - 1$. Scalar field models of DE naturally emerge in ultraviolet-complete theories such as string theory, which is typically formulated in higher dimensions. In this work, we investigate a broad class of $thawing~scalar~field~models$, including the simple quadratic, quartic, exponential, symmetry-breaking and axion potentials, propagating on a (4+1)-dimensional ghost-free phantom braneworld, and demonstrate that their effective EoS exhibits a phantom-divide crossing. Alongside the Hubble parameter and EoS of DE, we also analyse the evolution of the $Om$ diagnostic, and demonstrate that the time dependence of these quantities is in excellent agreement with the DESI DR2 observations. Furthermore, we perform a comprehensive parameter estimation using Markov Chain Monte Carlo sampling, and find that the $\chi^2$ values for all our models are remarkably close to that of the widely used CPL parametrisation, indicating that our models fit the data very well. | DESIコラボレーションによる最近の観測結果は、標準的な$\Lambda$CDMモデルとの矛盾を明らかにし、暗黒エネルギー（DE）が時間とともに減衰するというシナリオを支持しています。 DESI DR2データはまた、DEの状態方程式（EoS）が過去にはファントム型（$w < - 1$）であったが、現在では$w > - 1$に変化した可能性を示唆しており、これは$w = - 1$でファントム境界を最近越えたことを示唆しています。 DEのスカラー場モデルは、弦理論などの紫外線完全理論において自然に現れ、通常は高次元で定式化されます。 本研究では、(4+1)次元のゴーストフリーなファントムブレーンワールド上を伝播する、単純な2次、4次、指数、対称性の破れ、アクシオンポテンシャルを含む広範な種類の$解凍スカラー場モデル$を調査し、それらの有効EoSがファントムディバイド交差を示すことを示す。 DEのハッブルパラメータとEoSに加えて、$Om$診断の発展も解析し、これらの量の時間依存性がDESI DR2の観測と非常によく一致することを示す。 さらに、マルコフ連鎖モンテカルロサンプリングを用いて包括的なパラメータ推定を行い、すべてのモデルの$\chi^2$値が広く用いられているCPLパラメータ化のそれに驚くほど近いことを見出し、モデルがデータに非常によく適合していることを示した。 |
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| In this work we study a scale invariant gravity theory containing two scalar fields, dust particles and a measure defined from degrees of freedom independent of the metric. The integration of the degrees of freedom that define the measure spontaneously break the scale symmetry, leaving us in the Einstein frame with an effective potential that is dependent on the density of the particles. The potential contains three flat regions, one for inflation, another for early dark energy and the third for late dark energy. At a certain point, as the matter dilutes, tunneling from the early dark energy to the late dark energy can start efficiently. This mechanism naturally alleviated the observed Hubble tension by modifying the sound horizon prior to recombination while preserving late-time cosmology. Moreover, the model predictions are consistent with observations from the reduced CMB, BAO, and local measurement of $H_0$, providing a coherent and unified description of the universe. In this context, the Bayesian analysis of these datasets confirms the viability of our scenario, with the best-fit parameters indicating an early dark energy fraction of approximately 30$\%$ at a redshift of $z'=5000$. | 本研究では、2つのスカラー場、ダスト粒子、そして計量に依存しない自由度から定義される測度を含むスケール不変重力理論を研究する。 測度を定義する自由度の積分はスケール対称性を自発的に破り、粒子の密度に依存する有効ポテンシャルを持つアインシュタイン座標系に留まる。 このポテンシャルには3つの平坦領域があり、1つはインフレーション、もう1つは初期暗黒エネルギー、そして3つ目は後期暗黒エネルギーである。 ある時点で物質が希釈されると、初期暗黒エネルギーから後期暗黒エネルギーへのトンネル効果が効率的に開始される。 このメカニズムは、後期宇宙論を維持しながら、再結合前の音の地平線を修正することで、観測されているハッブル張力を自然に緩和した。 さらに、モデル予測は縮約CMB、BAO、そして$H_0$の局所測定による観測結果と一致しており、宇宙の首尾一貫した統一的な記述を提供している。 この文脈において、これらのデータセットのベイズ解析は我々のシナリオの実現可能性を確認し、最も適合したパラメータは、赤方偏移$z'=5000$で初期ダークエネルギー分率が約30$\%$であることを示しています。 |
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| In this work, we find a new branch of hairy black hole solutions in the Einstein-Maxwell-Scalar (EMS) theory in four-dimensional asymptotically flat spacetimes. Different from spontaneous scalarization induced by tachyonic instabilities in Reissner-Nordstr\"{o}m (RN) black holes with a negative coupling parameter, these scalar-hairy black hole solutions arise when the coupling parameter is positive, where nonlinear coupling plays the dominant role, meaning that the coupling is positively correlated with the degree of deviation from the trivial state. Our numerical analysis reveals that the scalar field grows monotonically with the radial coordinate and asymptotically approaches a finite constant, exhibiting behavior that is qualitatively similar to that of the Maxwell potential. In these solutions, an increase in the charge $q$ causes the scalar-hairy solutions to deviate further from the RN state, while excessive charging drives the system back towards hairless solutions. Strengthening the coupling parameter compresses the existence domain of the scalar-hairy state, which lies entirely within the parameter region of RN black holes. Moreover, by evaluating the quasinormal modes, we show that the obtained scalar-hairy solutions are stable against linearized scalar perturbations. | 本研究では、4次元漸近平坦時空におけるアインシュタイン-マクスウェル-スカラー（EMS）理論において、ヘアリーブラックホール解の新しい分野を見出した。 負の結合パラメータを持つライスナー・ノルドシュトラス\"{o}m（RN）ブラックホールにおけるタキオン不安定性によって誘起される自発的スカラー化とは異なり、これらのスカラーヘアリーブラックホール解は、結合パラメータが正のときに生じます。 この場合、非線形結合が支配的な役割を果たし、結合は自明状態からの逸脱度と正の相関関係にあることを意味します。 数値解析により、スカラー場はラジアル座標とともに単調に増加し、漸近的に有限定数に近づき、マクスウェルポテンシャルと定性的に類似した挙動を示すことが明らかになりました。 これらの解では、電荷$q$の増加によりスカラーヘアリー解はRN状態からさらに逸脱しますが、過剰な電荷は系をヘアレス解へと逆戻りさせます。 結合パラメータを強めると、パラメータ領域内に完全に収まるスカラーヘアリー状態の存在領域が圧縮されます。 RNブラックホールの。 さらに、準正規モードを評価することにより、得られたスカラーヘアリー解が線形化されたスカラー摂動に対して安定であることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study two scalarizations of magnetically charged black holes in the Einstein-Gauss-Bonnet-scalar theory with the nonlinear electrodynamics (NED) term. For this purpose, two scalar coupling functions $f_1(\phi)$ and $f_2(\phi)$ are introduced to couple to Gauss-Bonnet (GB) and NED terms. The bald black hole is described by mass ($M$) and action parameter ($\alpha$) with magnetic charge ($P$), which becomes the quantum Oppenheimer-Snyder black hole for $P=M$ whose action is still unknown. We derive Smarr formula which describes a correct thermodynamics for the charged black hole. Two Davies points of heat capacity are not identified with two critical onset mass and action parameter for GB$^-$ scalarization with $f_1(\phi)$. Furthermore, the shadow radius analysis of charged black hole is performed to include naked singularities and it is compared to the EHT observation. There is no constraints on the action parameter, whereas new mass constraints are found. Finally, the NED$^+$ spontaneous scalarization with $f_2(\phi)$ leads to infinite branches of scalarized charged black holes. | 非線形電気力学（NED）項を含むアインシュタイン-ガウス-ボネ-スカラー理論において、磁気荷電ブラックホールの2つのスカラー化を考察する。 この目的のために、ガウス-ボネ（GB）項とNED項に結合する2つのスカラー結合関数$f_1(\phi)$と$f_2(\phi)$を導入する。 ボールドブラックホールは、質量（$M$）と作用パラメータ（$\alpha$）および磁気荷電（$P$）によって記述され、$P=M$のとき量子オッペンハイマー-スナイダーブラックホールとなるが、その作用は未だ不明である。 我々は、荷電ブラックホールの正しい熱力学を記述するSmarrの公式を導出する。 熱容量の2つのデイビス点は、$f_1(\phi)$を含むGB$^-$スカラー化における2つの臨界開始質量および作用パラメータと同一視されない。 さらに、裸の特異点を含む荷電ブラックホールのシャドウ半径解析を行い、EHT観測結果と比較する。 作用パラメータには制約はないが、新たな質量制約が見出される。 最後に、$f_2(\phi)$によるNED$^+$自発スカラー化は、スカラー化された荷電ブラックホールの無限分岐をもたらす。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In our previous papers we have analyzed the stability of vacuum and electrovacuum static, spherically symmetric space-times in the framework of the Bergmann-Wagoner-Nordtvedt class of scalar-tensor theories (STT) of gravity. In the present paper, we continue this study by examining the stability of exceptional solutions of the Brans-Dicke theory with the coupling constant $\omega =0$ that were not covered in the previous studies. Such solutions describe neutral or charged wormholes and involve a conformal continuation: the standard conformal transformation maps the whole Einstein-frame manifold ${\mathbb M}_E$ to only a part of the Jordan-frame manifold ${\mathbb M}_J$, which has to be continued beyond the emerging regular boundary S, and the new region maps to another manifold ${\mathbb M}_{E-}$. The metric in ${\mathbb M}_J$ is symmetric with respect to S only if the charge $q$ is zero. Our stability study concerns radial (monopole) perturbations, and it is shown that the wormhole is stable if $q \ne 0$ and unstable only in the symmetric case $q=0$ | これまでの論文では、ベルクマン-ワゴナー-ノルドヴェットクラスの重力スカラーテンソル理論（STT）の枠組みにおいて、真空および電気真空の静的球対称時空の安定性を解析してきました。 本論文では、これまでの研究で扱われていなかった、結合定数$\omega = 0$のブランス-ディッケ理論の例外解の安定性を調べることで、この研究を継続します。 このような解は、中性または荷電ワームホールを記述し、共形接続を含みます。 標準的な共形変換は、アインシュタイン座標系多様体${\mathbb M}_E$全体をジョルダン座標系多様体${\mathbb M}_J$の一部にのみ写像します。 この一部は、出現する正則境界Sを超えて接続する必要があり、新しい領域は別の多様体${\mathbb M}_{E-}$に写像されます。 ${\mathbb M}_J$ の計量は、電荷 $q$ がゼロの場合にのみ S に関して対称となる。 我々の安定性研究は、ラジアル（単極）摂動に関するものであり、ワームホールは $q \ne 0$ の場合にのみ安定であり、対称な場合にのみ不安定であることが示される。 $q=0$ |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Black hole evaporation is one of the most striking phenomena at the interface between gravity and quantum physics. In Hawking's semi-classical treatment, where matter is quantum mechanical and the spacetime is definite and classical, evaporation leads to an apparent loss of unitarity of the overall evolution, and to the so-called black hole information paradox. Here, we go beyond this semi-classical treatment and formulate a toy quantum model of black hole evaporation that allows the black hole to evolve into a superposition of being fully evaporated and not fully evaporated, consistent with the Hawking particles being in a coherent superposition of different energy levels. We model Hawking particle production by the repeated action of quantum-controlled unitaries, generating emission from the quantum black hole and accounting for a quantum coherent back-reaction on the black hole matter state. We show that the probability of full annihilation of the black hole matter increases with time until the black hole is, asymptotically, fully evaporated in every branch of the quantum superposition. We prove that under natural assumptions, this evaporation model is unitary, such that the initial state can in principle be recovered from the final asymptotic state of the radiation. | ブラックホールの蒸発は、重力と量子物理学の境界面における最も顕著な現象の一つです。 物質が量子力学的で時空が明確かつ古典的であるホーキングの半古典的扱いにおいては、蒸発は全体的な進化のユニタリー性の見かけ上の喪失、そしていわゆるブラックホール情報パラドックスをもたらします。 本研究では、この半古典的扱いを超え、ブラックホール蒸発の量子模型を定式化します。 この模型では、ブラックホールが完全に蒸発する状態と完全に蒸発しない状態の重ね合わせへと進化することを許容し、ホーキング粒子が異なるエネルギー準位のコヒーレントな重ね合わせ状態にあることと整合します。 量子制御ユニタリーの反復作用によってホーキング粒子が生成され、量子ブラックホールからの放射が生成され、ブラックホール物質状態に対する量子コヒーレントな反作用が生じることをモデル化します。 ブラックホール物質の完全消滅の確率は、量子重ね合わせのあらゆる分岐において、ブラックホールが漸近的に完全に蒸発するまで、時間とともに増加することを示す。 自然な仮定の下では、この蒸発モデルはユニタリーであり、原理的には放射の最終漸近状態から初期状態を復元できることを証明する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose a novel minimal scenario which simultaneously addresses the following theoretical/cosmological/phenomenological puzzles: (i) the origin of scales, (ii) primordial inflation, (iii) matter-antimatter asymmetry, (iv) tiny neutrino masses, (v) dark matter, and (vi) the strong CP-problem. Exact scale-symmetry was assumed. A global $U(1)_{\rm PQ}$-symmetry was also assumed but only in the matter sector. The novelty of the scenario is the introduction of an explicit $U(1)_{\rm PQ}$-breaking term in the gravity sector only. Such a term does not disturb the axion solution whereas naturally realizes an axi-majoron hybrid inflation which allows a natural realization of Affleck-Dine mechanism for generating Peccei-Quinn number asymmetry. The asymmetry can be transferred to the visible sector via the right-handed neutrino portal through non-thermal decay and thermal processes, even without the presence of a CP-violating phase in the matter sector. Dark matter and dark radiation are obtained by cold and hot components of axi-majorons, respectively. | 我々は、以下の理論的・宇宙論的・現象論的パズルを同時に扱う新しい極小シナリオを提案する：(i) スケールの起源、(ii) 原始インフレーション、(iii) 物質・反物質非対称性、(iv) 微小ニュートリノ質量、(v) 暗黒物質、(vi) 強いCP問題。 正確なスケール対称性を仮定した。 また、物質セクターにおいてのみ、グローバルな$U(1)_{\rm PQ}$対称性も仮定した。 このシナリオの新規性は、重力セクターにおいてのみ、明示的に$U(1)_{\rm PQ}$の破れ項を導入したことである。 このような項はアクシオン解を乱さず、アクシオン・メジャーロン混成インフレーションを自然に実現し、ペッチャイ・クイン数非対称性を生成するアフレック・ダイン機構の自然な実現を可能にする。 CP対称性を破る相が物質セクターに存在しない場合でも、非熱的崩壊と熱過程を通じて、右巻きニュートリノポータルを介して可視セクターに非対称性が伝達される可能性がある。 暗黒物質と暗黒放射は、それぞれ軸-大銀河の冷たい成分と熱い成分によって得られる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct initial data suitable for the Kerr stability conjecture, that is, solutions to the constraint equations on a spacelike hypersurface with boundary entering the black hole horizon that are arbitrarily decaying perturbations of a Kerr initial data set. This results from a more general perturbative construction on any asymptotically flat initial data set with the topology of $\mathbb{R}^3\setminus\{r<1\}$ enjoying some analyticity near and at the boundary. In particular, we design a suitable mixed boundary condition for the elliptic operator of the conformal method in order to exclude the Killing initial data sets (KIDS). | 我々はカー安定性予想に適した初期データ、すなわちブラックホールの地平線に入る境界を持つ時空的超曲面上の拘束方程式の解であって、カー初期データセットの任意に減衰する摂動であるものを構築する。 これは、境界近傍および境界においてある程度の解析性を持つ、$\mathbb{R}^3\setminus\{r<1\}$ の位相を持つ任意の漸近平坦初期データセット上の、より一般的な摂動構成から得られる。 特に、共形法の楕円型作用素に対して適切な混合境界条件を設計し、キリング初期データセット (KIDS) を排除する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent baryon acoustic oscillation (BAO) measurements from the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) collaboration have renewed interest in dynamical dark energy models, particularly those that cross the "phantom divide" ($w_{\rm DE} = -1$). We present the first observational constraints on monodromic k-essence, a physically motivated scalar field dark energy scenario capable of realizing rapid oscillations about the phantom divide. Using cosmic microwave background (CMB) information, DESI DR2 BAO measurements, and Type Ia supernovae observations, we constrain the amplitude, frequency, phase, and power-law index describing the monodromic k-essence scenario at the background level. We find that the monodromic dark energy scenario can fit these datasets with a $\chi^2$ that is comparable to the phenomenological $w_0$-$w_a$ parametrization. While the CMB and BAO data alone are consistent with the standard $\Lambda$CDM model, the inclusion of DESY5 supernovae shows a preference for a non-zero amplitude, $A=0.44^{+0.16}_{-0.12}$ (fully marginalized 68% C.L.). Conversely, inclusion of the Pantheon-Plus supernovae provides no evidence for monodromic k-essence, with $A<0.43$ (95% C.L.). We show that constraints on both monodromic dark energy and $w_0$-$w_a$ models are sensitive to the DESI DR2 LRG2 BAO distance, especially in the absence of supernovae data. | ダークエネルギー分光装置（DESI）共同研究による最近の重粒子音響振動（BAO）測定は、動的ダークエネルギーモデル、特に「ファントムディバイド」（$w_{\rm DE} = -1$）を横切るモデルへの関心を再び高めている。 我々は、物理的に動機付けられたスカラー場ダークエネルギーシナリオであるモノドロミックk-エッセンスに対する、初めての観測的制限を提示する。 これは、ファントムディバイドの周りで急速な振動を実現することができる。 宇宙マイクロ波背景放射（CMB）情報、DESI DR2 BAO測定、およびIa型超新星観測を用いて、モノドロミックk-エッセンスシナリオを背景レベルで記述する振幅、周波数、位相、およびべき乗則指数を制限する。 モノドロミックダークエネルギーシナリオは、これらのデータセットに、現象論的な$w_0$-$w_a$パラメータ化に匹敵する$\chi^2$で適合できることがわかった。 CMBとBAOデータのみでは標準的な$\Lambda$CDMモデルと整合しているが、DESY5超新星を含めると、振幅がゼロでない傾向が示され、$A=0.44^{+0.16}_{-0.12}$（完全周辺化68%信頼区間）となる。 一方、パンテオンプラス超新星を含めると、モノドロミックkエッセンスの証拠は得られず、$A<0.43$（95%信頼区間）となる。 モノドロミックダークエネルギーと$w_0$-$w_a$モデルの両方に対する制限は、特に超新星データがない場合、DESI DR2 LRG2 BAO距離に敏感であることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Einstein-Maxwell theory has powerful solution generating techniques which include Harrison transformations in the Ernst formalism. We construct generalized Harrison transformations that preserve the purely magnetic or purely electric sector in Einstein-ModMax (EMM) theory. Thus, they serve as solution generating techniques within these sectors for this model of non-linear electrodynamics minimally coupled to gravity. As an application we rederive several known exact solutions of EMM and a new solution, black diholes, describing two extremal BHs in equilibrium, with opposite magnetic charges, whose attraction is balanced by their embedding in the Melvin magnetic universe of this model. As a further generalization, we consider Einstein-dilaton-ModMax theory, and provide the extremal charged BHs and black diholes also in this model. | アインシュタイン-マクスウェル理論は、エルンスト形式におけるハリソン変換を含む強力な解生成手法を有する。 我々は、アインシュタイン-ModMax（EMM）理論において、純磁気セクターまたは純電気セクターを保存する一般化ハリソン変換を構築する。 したがって、それらは、重力と最小限に結合したこの非線形電気力学モデルにおいて、これらのセクター内での解生成手法として機能する。 応用として、我々はEMMの既知の厳密解のいくつかを再導出するとともに、新しい解であるブラックダイホールを導出する。 ブラックダイホールは、磁荷が反対で、このモデルのメルビン磁気宇宙への埋め込みによって引力が釣り合っている、平衡状態にある2つの極限BHを記述する。 さらなる一般化として、我々はアインシュタイン-ディラトン-ModMax理論を考慮し、このモデルにおいても極限荷電BHとブラックダイホールを与える。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recently, it has been shown that a quantum system held in spatial superposition and then eventually recombined does experience decoherence from black hole horizons, at a level increasing linearly with the time the superposition has been kept open. In this, the effects of the horizon have been derived using a classical spacetime picture for the latter. In the present note we point out that quantum aspects of the geometry itself of the quantum black hole could significantly affect the results. In a specific effective implementation of the quantum geometry in terms of a minimal length and ensuing minimal area, it appears in particular that, for selected values of the quantum of area proposed on various grounds in the literature, the decoherence induced by the horizon turns out to be limited to negligibly small values. | 最近、空間的重ね合わせ状態にある量子系が最終的に再結合すると、ブラックホールの地平線からデコヒーレンスが生じ、そのレベルは重ね合わせが維持されている時間に比例して線形に増加することが明らかになった。 この研究では、ブラックホールの地平線の効果は、後者に対する古典的な時空描像を用いて導出された。 本稿では、量子ブラックホールの幾何学自体の量子的側面が結果に大きな影響を与える可能性があることを指摘する。 最小の長さとそれに伴う最小の面積という観点から量子幾何学を具体的に効果的に実装した場合、文献で様々な根拠に基づいて提案されている量子面積の選択された値に対して、地平線によって誘発されるデコヒーレンスは無視できるほど小さな値に限定されることが明らかになった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a unified spin-weighted harmonic framework that delivers analytic, diagonal expressions for the overlap (correlation) functions of three low frequency gravitational wave observables-pulsar timing redshifts, astrometric deflections, and time-dependent image distortions (``shimmering''). Writing each response in spin-$s$ spherical harmonics and rotating to a basis in which the wave tensor has definite helicity, we obtain compact closed-form series for every auto- and cross-correlation, recovering the Hellings-Downs curve as the $s=0$ limit and deriving its astrometric ($s=\pm 1$) and shimmering ($s=\pm 2$) analogues. The formalism naturally extends to non-standard scalar-breathing, longitudinal, and vector polarisation modes, clarifying when higher-spin observables are (and are not) sourced and providing a complete set of harmonic spectra $C_\ell$ ready for parameter estimation pipelines. These results supply the common theoretical language needed to combine upcoming pulsar timing, Gaia-class astrometric, and high resolution imaging data sets, enabling coherent, multi probe searches for stochastic gravitational wave backgrounds, tests of general relativity and its alternatives across the nano- to micro-hertz gravitational wave band. | 我々は、3つの低周波重力波観測量（パルサータイミング赤方偏移、天文偏差、および時間依存像歪み（「シマーリング」））の重なり（相関）関数に対する解析的対角表現を与える、統一スピン重み付き調和関数フレームワークを提示する。 各応答をスピン$s$球面調和関数で書き、波動テンソルが明確なヘリシティを持つ基底に回転させることにより、すべての自己相関および相互相関についてコンパクトな閉形式級数を得る。 これにより、ヘリングス・ダウンズ曲線が$s=0$極限として復元され、その天文偏差（$s=\pm 1$）およびシマーリング（$s=\pm 2$）類似曲線が導出される。 この形式論は、非標準的なスカラーブリージング、縦偏光、ベクトル偏光モードにも自然に拡張され、高次スピン観測量がいつ発生し（発生しないのか）を明確にし、パラメータ推定パイプラインに使用可能な完全な調和スペクトル$C_\ell$のセットを提供します。 これらの結果は、今後のパルサータイミング、ガイアクラスの天体測定、高解像度画像データセットを組み合わせるために必要な共通の理論言語を提供し、確率的重力波背景のコヒーレントなマルチプローブ探索、ナノヘルツからマイクロヘルツの重力波帯域にわたる一般相対性理論とその代替理論の検証を可能にします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational waves emitted from core-collapse supernova explosions are critical observables for extracting information about the dynamics and properties of both the progenitor and the post-bounce~evolution of the system. They are prime targets for current interferometric searches and represent a key milestone for the capabilities of next-generation interferometers. This study aims to characterize how the gravitational waveform associated with prompt stellar convection depends on the rotational rate and magnetic field topology of the progenitor star. We carry out a series of axisymmetric simulations of a $16.5\,\mathrm{M}_\odot$ red supergiant with five configurations of initial magnetic fields and varying degrees of initial rotation. We then analyze the contribution of early-time convection and the proto-neutron star core to the waveform using ensemble empirical mode decomposition, alongside spectral and Fourier analyses, to facilitate comparison and interpretation of the results. Our simulations reveal that early post-bounce gravitational waves signals are dominated by the first six intrinsic mode functions, with variations due to rotation and magnetic fields influencing the signal strength. Strong magnetic fields decelerate core rotation, affecting mode excitation. Regardless of the initial rotation, convection consistently drives a low-frequency mode that lasts throughout the evolution. Additionally, our results show that the bounce signal is not consistently the strongest component of the waveform. Instead, we find that prompt convection generates a post-bounce signal of comparable or even greater amplitude. | 重力崩壊型超新星爆発から放出される重力波は、系の初期星とその後の進化の両方のダイナミクスと特性に関する情報を得るための重要な観測量である。 これらは現在の干渉計探索の主要なターゲットであり、次世代干渉計の能力にとって重要なマイルストーンとなる。 本研究は、即発的恒星対流に伴う重力波形が、初期星の自転速度と磁場トポロジーにどのように依存するかを明らかにすることを目的とする。 我々は、初期磁場の5つの構成と初期回転角度を変化させた、質量16.5Mの赤色超巨星の一連の軸対称シミュレーションを実施した。 次に、アンサンブル経験的モード分解、スペクトル解析、フーリエ解析を用いて、初期対流と原始中性子星コアの波形への寄与を解析し、結果の比較と解釈を容易にします。 シミュレーションの結果、反射後初期の重力波信号は最初の6つの固有モード関数によって支配され、回転と磁場による変動が信号強度に影響を与えることが明らかになりました。 強い磁場はコアの回転を減速させ、モード励起に影響を与えます。 初期の回転に関わらず、対流は進化の過程を通じて持続する低周波モードを一貫して駆動します。 さらに、反射信号が常に波形の最も強い成分であるわけではないことも示しています。 むしろ、即発的な対流が、反射後、同等かそれ以上の振幅の信号を生成することがわかりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the dynamics of eccentric binary pulsars embedded in dark matter environments. While previous studies have primarily focused on circular orbits in collisionless dark matter halos, we extend this framework to eccentric systems and explore their interaction with ultralight scalar fields. Adopting a perturbative approach, we compute the modifications to the orbital period induced by dark matter-driven dynamical friction. Our results show that orbital eccentricity amplifies the imprints of non-vacuum environments on binary dynamics, underscoring the potential of such systems as sensitive probes for dark matter signatures. | 我々は、暗黒物質環境に埋め込まれた偏心連星パルサーのダイナミクスを調査する。 これまでの研究は主に無衝突暗黒物質ハロー内の円軌道に焦点を当ててきたが、我々はこの枠組みを偏心系に拡張し、超軽量スカラー場との相互作用を探求する。 摂動論的アプローチを採用し、暗黒物質駆動による動的摩擦によって引き起こされる軌道周期の変化を計算する。 我々の結果は、軌道の偏心率が非真空環境が連星ダイナミクスに及ぼす影響を増幅することを示しており、このような系が暗黒物質のシグネチャーを探る高感度プローブとしての可能性を強調している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Existing expressions in the literature appear to indicate that Doppler boosting, due to our proper motion with respect to the isotropic frame of the universe, can amplify stochastic gravitational wave backgrounds whose energy spectra exhibit strong scale dependence, for example, those generated by large scalar perturbations in models of primordial black holes or by astrophysical populations with broken power-law behaviour. It has been suggested that this enhancement could increase the signal-to-noise ratio of such backgrounds in pulsar timing measurements, as well as in ground- and space-based observatories. We show that the reported enhancement is an artefact of a Taylor expansion of the boosted signal, typically performed in the literature under the assumption of a small boosting parameter. This approximation fails to reproduce the correct result for signals with strong scale dependence. When Doppler boosting is treated exactly, the apparent amplification disappears. Using representative spectra, we demonstrate that Doppler motion induces only blue- and red-shifting by the expected amount; it does not lead to additional amplification or introduce new spectral features. The exact expression for the kinematic boost can and should be easily applied in analysing such backgrounds. | 文献における既存の表現は、宇宙の等方性フレームに対する我々の固有運動に起因するドップラーブースティングが、エネルギースペクトルが強いスケール依存性を示す確率的重力波背景、例えば原始ブラックホールモデルにおける大きなスカラー摂動や、べき乗則を破った天体種族によって生成されるものを増幅することを示唆しているように思われる。 この増幅は、パルサータイミング測定や地上および宇宙観測所におけるこのような背景の信号対雑音比を向上させる可能性があることが示唆されている。 我々は、報告されている増幅は、文献で典型的に行われているブースティングパラメータが小さいという仮定の下でのブースト信号のテイラー展開によるアーティファクトであることを示す。 この近似は、強いスケール依存性を持つ信号に対して正しい結果を再現できない。 ドップラーブースティングを厳密に扱うと、見かけ上の増幅は消失する。 代表的なスペクトルを用いて、ドップラー運動は期待される量の青方偏移と赤方偏移のみを引き起こし、追加的な増幅や新たなスペクトル特性の導入にはつながらないことを示す。 運動学的ブーストの正確な式は、このような背景の解析に容易に適用可能であり、また適用できるはずである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the chiral soliton lattice (CSL) in the framework of holographic QCD in magnetic field. Under appropriate boundary conditions for the gauge field and the quark mass deformation, we demonstrate that the ground state in the gravitational dual of QCD is given by the CSL in the background magnetic field and the baryon number density. In the presence of the background magnetic field, we show that the CSL is interpreted as a uniformly distributed D4-branes in the holographic setup, where the chiral soliton is identified with a non-self-dual instanton vortex or a center vortex in the five dimensional bulk gauge theory. While the baryon numbers are given to chiral solitons as well as Skyrmions due to the different terms in the Wess-Zumino-Witten (WZW) term in the chiral perturbation theory, these baryon numbers with different origins are unified in terms of the instanton charge density in five dimensions. With bulk analysis of the WZW term, we find that the pion decay constant becomes dependent on the magnetic field. For the massless pion case, we obtain an analytical form that is in qualitative agreement with lattice QCD results for strong magnetic fields. | 磁場中のホログラフィックQCDの枠組みにおいて、カイラルソリトン格子（CSL）を研究する。 ゲージ場とクォーク質量変形に関する適切な境界条件の下で、QCDの重力双対における基底状態は、背景磁場中のCSLと重粒子数密度によって与えられることを示す。 背景磁場が存在する場合、CSLはホログラフィック設定において均一に分布したD4ブレーンとして解釈され、カイラルソリトンは非自己双対インスタントン渦、または5次元バルクゲージ理論における中心渦と同一視される。 カイラル摂動論におけるウェス-ズミノ-ウィッテン（WZW）項の異なる項により、カイラルソリトンとスキルミオンに重粒子数が与えられるが、異なる起源を持つこれらの重粒子数は、5次元のインスタントン電荷密度によって統一される。 WZW項のバルク解析により、パイ中間子の崩壊定数が磁場に依存することがわかった。 質量ゼロのパイ中間子の場合、強磁場における格子QCDの結果と定性的に一致する解析的形が得られた。 |