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| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the properties of remnants formed in prompt-collapse binary neutron star mergers. We consider non-spinning binaries over a range of total masses and mass ratios across a set of 22 equations of state, totaling 107 numerical relativity simulations. We report the final mass and spin of the systems (including the accretion disk and ejecta) to be constrained in a narrow range, regardless of the binary configuration and matter effects. This sets them apart from binary black-hole merger remnants. We assess the detectability of the postmerger signal in a future 40 km Cosmic Explorer observatory and find that the signal-to-noise ratio in the postmerger of an optimally located and oriented binary at a distance of 100 Mpc can range from ${<}1$ to 8, depending on the binary configuration and equation of state, with a majority of them greater than 4 in the set of simulations that we consider. We also consider the distinguishability between prompt-collapse binary neutron star and binary black hole mergers with the same masses and spins. We find that Cosmic Explorer will be able to distinguish such systems primarily via the measurement of tidal effects in the late inspiral. Neutron star binaries with \emph{reduced tidal deformability} $\tilde\Lambda$ as small as ${\sim}3.5$ can be identified up to a distance of 100 Mpc, while neutron star binaries with $\tilde\Lambda\sim22$ can be identified to distances greater than 250 Mpc. This is larger than the distance up to which the postmerger will be visible. Finally, we discuss the possible implications of our findings for the equation of state of neutron stars from the gravitational-wave event GW230529. | 我々は、即発崩壊型連星中性子星合体において形成される残骸の特性を研究する。 22の状態方程式を用いて、合計107回の数値相対論シミュレーションを行い、様々な全質量および質量比を持つ非自転連星を考察する。 その結果、連星系の構成や物質効果に関わらず、系（降着円盤および放出物を含む）の最終的な質量と自転は狭い範囲に制限されることが報告される。 この点が、連星ブラックホール合体残骸とは異なる。 将来計画されている40 kmの宇宙探査衛星における合体後信号の検出可能性を評価した結果、100 Mpcの距離にある最適位置および最適方向の連星の合体後における信号対雑音比は、連星系の構成と状態方程式に依存し、${<}1$から8の範囲となる可能性があることが明らかになった。 検討した一連のシミュレーションでは、その大部分が4を超える。 また、質量とスピンが同じである、即発崩壊型中性子星連星と連星ブラックホールの合体との識別可能性についても考察する。 コズミック・エクスプローラーは、主に後期インスパイラル期における潮汐力効果の測定によって、このような系を区別できることが明らかになった。 \emph{縮小潮汐力変形能}$\tilde\Lambda$が${\sim}3.5$と小さい中性子星連星は100Mpcまでの距離まで識別できるのに対し、$\tilde\Lambda\sim22$の中性子星連星は250Mpcを超える距離まで識別できる。 これは、合体後の現象が観測できる距離よりも大きい。 最後に、重力波イベントGW230529における中性子星の状態方程式に対する、我々の発見の潜在的な意味について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We explore global Poisson-Lie (PL) symmetries using a Lagrangian, or ``covariant phase space" approach, that manifestly preserves spacetime covariance. PL symmetries are the classical analog of quantum-group symmetries. In the Noetherian framework symmetries leave the Lagrangian invariant up to boundary terms and necessarily yield (on closed manifolds) $\mathfrak{g}^{*}$-valued conserved charges which serve as Hamiltonian generators of the symmetry itself. Non-trivial PL symmetries transcend this framework by failing to be symplectomorphisms and by admitting (conserved) non-Abelian group-valued momentum maps. In this paper we discuss various structural and conceptual challenges associated with the implementation of PL symmetries in field theory, focusing in particular on non-locality. We examine these issues through explicit examples of low-dimensional field theories with non-trivial PL symmetries: the deformed spinning top (or, the particle with curved momentum and configuration space) in 0+1D; the non-linear $\sigma$-model by Klim\v{c}\'ik and \v{S}evera (KS) in 1+1D; and gravity with a cosmological constant in 2+1D. Although these examples touch on systems of different dimensionality, they are all ultimately underpinned by 2D $\sigma$-models, specifically the A-model and KS model. | 我々は、時空共変性を明示的に保存するラグランジアン、あるいは「共変位相空間」アプローチを用いて、大域ポアソン・リー（PL）対称性を探求する。 PL対称性は、量子群対称性の古典的な類似物である。 ネーター枠組みにおいて、対称性は境界項を除いてラグランジアン不変であり、必然的に（閉多様体上で）$\mathfrak{g}^{*}$値の保存電荷を生じ、これが対称性自身のハミルトン生成子として機能する。 非自明なPL対称性は、シンプレクト同型ではないこと、および（保存された）非アーベル群値運動量写像を許容することで、この枠組みを超越する。 本論文では、場の理論におけるPL対称性の実装に関連する様々な構造的および概念的課題について、特に非局所性に焦点を当てて議論する。 これらの問題を、低次元の明示的な例を用いて検証する。 非自明なPL対称性を持つ場の理論：0+1次元における変形コマ（または、曲がった運動量と配置空間を持つ粒子）、1+1次元におけるKlim\v{c}\'ikと\v{S}evera（KS）による非線形$\sigma$モデル、そして2+1次元における宇宙定数を持つ重力。 これらの例は異なる次元の系に触れているが、最終的にはすべて2次元$\sigma$モデル、特にAモデルとKSモデルによって支えられている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We provide a general algorithm to construct a Hamiltonian, such that its dynamical flow covariantly defines any given spherically symmetric and static metric. This Hamiltonian is defined as a linear combination of the standard (general relativistic) radial diffeomorphism constraint plus a Hamiltonian constraint that is appropriately deformed as compared to its corresponding form in general relativity though it does not include higher-derivative terms. Therefore, given a static model of spherical gravity, it is possible to obtain its Hamiltonian, and, thus, its canonical (second-order) equations of motion. A particularly relevant application of this construction is the study of regular black holes, where proposed geometries often lack an underlying dynamical theory. The present method provides such a theory. In particular, for a wide class of deformations of the Schwarzschild geometry, we explicitly obtain their corresponding Hamiltonian. This construction can be further used to covariantly couple matter. In this way, one can analyze the backreaction of matter fields on the geometry of interest, and, specifically, whether a particular black-hole model may emerge as the end state of a dynamical collapse. | 我々は、与えられた球対称かつ静的計量をその動的フローが共変的に定義するようなハミルトニアンを構築するための一般的なアルゴリズムを提供する。 このハミルトニアンは、標準的な（一般相対論的）ラジアル微分同相拘束と、高微分項を含まないものの一般相対論における対応する形式と比較して適切に変形されたハミルトニアン拘束の線形結合として定義される。 したがって、球状重力の静的モデルが与えられれば、そのハミルトニアン、ひいてはその標準的な（2階）運動方程式を得ることが可能である。 この構築の特に関連性の高い応用は、提案された幾何学がしばしば基礎となる力学理論を欠いている、正則ブラックホールの研究である。 本手法はそのような理論を提供する。 特に、シュワルツシルト幾何学の広範な変形に対して、対応するハミルトニアンを明示的に得る。 この構築は、さらに物質を共変的に結合するために使用することができる。 このようにして、物質場の反作用を解析することができ、関心のある幾何学において、特定のブラックホールモデルが動的崩壊の最終状態として出現する可能性があるかどうかを解析することができます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Noncommutative (NC) geometry may open an alternative route to quantum gravity. We study the influence of the spacetime noncommutativity on the Dirac quasinormal modes in the modified Reissner-Nordstr\"om black hole spacetime. The framework for the latter study is provided by a certain effective model of gravity coupled to fermions which in itself encapsulates noncommutative deformation. This model describes a classical Dirac field coupled to a modified Reissner-Nordstr\"om geometry where the corresponding metric acquires an additional nonvanishing $r-\varphi $ component. As the earlier study shows, this model appears to be equivalent to a model of semiclassical NC gauge theory in which a NC gauge field is being coupled to a NC fermion field on the one side and the classical Reissner-Nordstr\"om background on the other. In comparison to the undeformed model where the Dirac field is coupled to the commutative Reissner-Nordstr\"om black hole, the numerical results show that the oscillation frequencies and magnitude of damping of the Dirac quasinormal modes change to an extent that cannot be neglected. In fact, the influence of spacetime noncommutativity is shown to produce features reminiscent of a Zeeman-like splitting in the effective potential and quasinormal-mode spectrum. | 非可換幾何学（NC幾何学）は、量子重力への代替経路を開く可能性がある。 我々は、修正ライスナー・ノルドストローム・ブラックホール時空におけるディラック準正規モードに対する時空非可換性の影響を研究する。 後者の研究の枠組みは、それ自体が非可換変形を包含する、フェルミオンと結合した重力の特定の有効モデルによって提供される。 このモデルは、対応する計量が追加のゼロでない$r-\varphi $成分を獲得する修正ライスナー・ノルドストローム幾何学と結合した古典ディラック場を記述する。 先行研究が示すように、このモデルは、一方ではNCゲージ場がNCフェルミオン場と結合し、他方では古典的なライスナー・ノルドストローム背景に結合している半古典的なNCゲージ理論のモデルと等価であるように思われる。 ディラック場が可換なライスナー・ノルドストロームブラックホールと結合している非変形モデルと比較して、数値結果は、ディラック準基準モードの振動周波数と減衰の大きさが無視できない程度に変化することを示している。 実際、時空非可換性の影響は、有効ポテンシャルと準基準モードスペクトルにおいてゼーマン分裂を思わせる特徴を生み出すことが示されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| $f(R)$ gravity is a well-known modification of General Relativity, that can be reduced to a scalar-tensor theory by a conformal transformation (Einstein frame). We study static spherically symmetric (SSS) asymptotically flat vacuum configurations of the $f(R)$ gravity in the Einstein frame for three known scalaron potentials. The main attention is paid to solutions in case of astrophysically relevant configuration masses and scalaron mass $\mu$ larger than several $meV$. Analytical and numerical analysis reveals remarkably similar properties of some elements of the SSS solutions for different $M$, $\mu$ and sizes of the scalarization region $r_0$. In particular, the scalaron field has universal behavior regardless of the configurations mass and $r_0>100 r_g$ in case of each of the models considered. Moreover, some elements of the solutions are practically the same for the different models. Asymptotic parameters of the metric near the naked singularity at the center of the SSS configuration are obtained for all the models. | $f(R)$ 重力は一般相対論のよく知られた修正であり、共形変換（アインシュタイン座標系）によってスカラー-テンソル理論に還元できる。 我々は、3つの既知のスカラーポテンシャルについて、アインシュタイン座標系における $f(R)$ 重力の静的球対称（SSS）漸近平坦真空配位を研究する。 主に、天体物理学的に重要な配位質量と数 $meV$ を超えるスカラー質量 $\mu$ の場合の解に注目する。 解析的および数値的解析により、異なる $M$、$\mu$、およびスカラー化領域 $r_0$ のサイズに対して、SSS 解のいくつかの要素が著しく類似した特性を示すことが明らかになった。 特に、検討した各モデルの場合、スカラー場は配位質量および $r_0>100 r_g$ にかかわらず普遍的な振る舞いを示す。 さらに、解のいくつかの要素は異なるモデルに対して実質的に同じである。 SSS配置の中心における裸の特異点付近の計量の漸近パラメータが、すべてのモデルに対して得られる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a version of fluctuating relativistic hydrodynamics in a way very different from the usual derivation: Instead of treating it as a coarse-grained deterministic theory expanded in gradients of equilibrium quantities, we treat it as a stochastic theory, characterized by partition functions in each cells, expanded in cumulants. We show that the Gaussian ansatz allows us, via the gravitational Ward identities acting as a constraint between the variance and the average, to maintain full general covariance, with hydrodynamic flow emerging as an approximate Killing vector. If the symmetry of relativistic hydrodynamics, volume-preserving diffeomorphisms, is preserved, we show that linear response formulae are also generally covariant. We discuss our results and argue that in this approach, the applicability of the effective theory is parametrized around a very different quantity than the Knudsen number, offering hope of understanding the applicability of hydrodynamics to small systems. | 我々は、通常の導出とは全く異なる方法で、変動相対論的流体力学の新たなバージョンを展開する。 すなわち、平衡量の勾配で展開された粗視化決定論的理論として扱うのではなく、キュムラントで展開された各セルにおける分配関数によって特徴付けられる確率論的理論として扱う。 ガウス仮説は、分散と平均の間の制約として作用する重力ウォード恒等式を介して、完全な一般共変性を維持し、流体力学的流れが近似的なキリングベクトルとして現れることを示す。 相対論的流体力学の対称性、すなわち体積保存微分同相写像が保存されるならば、線形応答式も一般に共変であることを示す。 我々は結果について議論し、このアプローチでは有効理論の適用可能性がクヌーセン数とは全く異なる量を中心にパラメータ化され、流体力学の小規模システムへの適用可能性を理解できる可能性を示唆していると主張する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Laser Interferometer Space Antenna LISA represents the next frontier in gravitationalwave GW astronomy targeting the detection of millihertz gravitational signals Central to LISAs operation is the nanosecondprecision estimation of the light travel times LTTs between its constituent spacecraft Precise LTT estimates are critical for suppressing dominant laser noise with timedelay interferometry TDI and ensuring the required sensitivity to GW signals The baseline method is to modulate a pseudorandom noise PRN code on the laser beams exchanged between the spacecraft Timedelay interferometric ranging TDIR was proposed as a simpler alternative LTT estimation method TDIR LTT estimates are chosen to minimize the TDI residual noise over the full LISA frequency band TDIR can be used in case of PRN failure or to calibrate the biases of the PRN method In this study we introduce modulationassisted TDIR MATDIR an enhanced variant of TDIR that significantly improves LTT estimation precision and resilience MATDIR achieves this by modulating the laser phase at specific frequencies close to 1Hz thereby artificially elevating the laser phase content relative to secondary unsuppressed noises This modulation strategy not only enhances the signaltonoise ratio for TDIR but also mitigates the impact of GW signals and instrumental artifacts enabling more reliable LTT estimates with reduced integration times We develop the theoretical framework of MATDIR incorporating the full constellation of three spacecraft laser locking and multiple Michelson TDI combinations Analytical predictions confirmed by numerical simulations indicate that MATDIR can achieve LTT estimates comparable to the 1mrms at fs 4 Hz of the PRNbased baseline method We therefore suggest that the possibility to modulate lasers is added to the laser system requirements of LISA | レーザー干渉計宇宙アンテナLISAは、ミリヘルツの重力信号の検出を目標とする重力波天文学の新たなフロンティアです。 LISAの運用の中心となるのは、構成する宇宙船間の光の移動時間LTTをナノ秒精度で推定することです。 正確なLTT推定は、時間遅延干渉計（TDI）を用いて支配的なレーザーノイズを抑制し、重力波信号に対する必要な感度を確保するために不可欠です。 基本的な手法は、宇宙船間で交換されるレーザービームに擬似ランダムノイズPRNコードを変調することです。 時間遅延干渉測距（TDIR）は、より簡便なLTT推定法として提案されました。 TDIRでは、LISAの全周波数帯域にわたってTDI残留ノイズを最小化するようにLTT推定値が選択されます。 TDIRは、PRNが故障した場合や、PRN法のバイアスを較正するために使用できます。 本研究では、変調支援TDIRを紹介します。 MATDIRは、LTTを大幅に改善するTDIRの拡張版です。 推定精度と復元力 MATDIRは、1Hz付近の特定の周波数でレーザー位相を変調することでこれを実現し、これにより、抑制されていない二次ノイズに対するレーザー位相成分を人工的に高めます。 この変調戦略は、TDIRの信号対雑音比を向上させるだけでなく、重力波信号や機器アーティファクトの影響を軽減し、積分時間を短縮することでより信頼性の高いLTT推定を可能にします。 3機の宇宙船レーザーロックと複数のマイケルソンTDIの組み合わせを含むMATDIRの理論的枠組みを開発しました。 数値シミュレーションによって確認された解析予測は、MATDIRがPRNベースのベースライン法のfs 4 Hzで1mrmsに匹敵するLTT推定値を達成できることを示しています。 したがって、LISAのレーザーシステム要件にレーザー変調の可能性を追加することを提案します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Static spherically symmetric (SSS) solutions of f(R) gravity are studied in the Einstein frame. The solutions involve SSS configuration mass M and scalaron mass $\mu$ (in geometrized units); for typical astrophysical masses, the dimensionless parameter $M\mu$ has very large value. We found analytic solutions on a finite interval for $M\mu\to \infty$ in case of a family of scalaron potentials. The asymptotically flat solutions on $(0,\infty)$ have been studied numerically for $M\mu$ up to $10^{20}$ in case of the quadratic f(R) model. | f(R)重力の静的球対称解（SSS）をアインシュタイン座標系で研究する。 解にはSSS配置質量Mとスカラーロン質量$\mu$（幾何化された単位系）が含まれる。 典型的な天体質量の場合、無次元パラメータ$M\mu$は非常に大きな値を持つ。 スカラーロンポテンシャル族の場合、有限区間$M\mu\to \infty$上で解析解を見出した。 2次f(R)モデルの場合、$(0,\infty)$上の漸近平坦解は、$M\mu$が$10^{20}$まで数値的に研究されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Instrumental artefacts, such as glitches, can significantly compromise the scientific output of LISA. Our methodology employs advanced Bayesian techniques, including Reversible Jump Markov Chain Monte Carlo and parallel tempering to find and characterize glitches and astrophysical signals. The robustness of the pipeline is demonstrated through its ability to simultaneously handle diverse glitch morphologies and it is validated with a 'Spritz'-type data set from the LISA Data Challenge. Our approach enables accurate inference on Massive Black Hole Binaries, while simultaneously characterizing both instrumental artefacts and noise. These results present a significant development in strategies for differentiating between instrumental noise and astrophysical signals, which will ultimately improve the accuracy and reliability of source population analyses with LISA. | グリッチなどの機器由来のアーティファクトは、LISAの科学的成果を著しく損なう可能性があります。 私たちの手法では、可逆ジャンプ・マルコフ連鎖モンテカルロ法や並列テンパリング法などの高度なベイズ統計手法を用いて、グリッチと天体物理学的シグナルを発見・特徴づけます。 パイプラインの堅牢性は、多様なグリッチの形態を同時に処理できる能力によって実証されており、LISAデータチャレンジの「Spritz」型データセットによって検証されています。 私たちのアプローチは、巨大ブラックホール連星の正確な推論を可能にすると同時に、機器由来のアーティファクトとノイズの両方を同時に特徴づけることを可能にします。 これらの結果は、機器由来のノイズと天体物理学的シグナルを区別するための戦略における重要な進歩を示しており、最終的にはLISAによる天体集団解析の精度と信頼性を向上させるでしょう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We holographically study the far-from-equilibrium isotropization dynamics of the strongly coupled $\mathcal{N}=4$ supersymmetric Yang-Mills plasma. The dual gravitational background is driven to be out of equilibrium and anisotropic by a time-dependent change in boundary conditions. At late times, the system relaxes and asymptotically approaches a static configuration. The large initial energy densities accelerate the isotropization significantly compared to the initial geometry corresponding to the supersymmetric Yang-Mills vacuum. We analyze shear transport during isotropization by directly computing the time-dependent stress tensor, which is now a nonlinear function of the shear rate. The shear viscosity far from equilibrium displays much richer dynamics than its near-equilibrium counterpart. Moreover, we uncover that the equilibrium viscosity-to-entropy ratio at late times depends on the details of the quench function and the initial data, which could be due to a resummation of the hydrodynamic description. In particular, this ratio can be parametrically smaller than the Kovtun-Son-Starinets bound calculated from linear response theory. | 強結合$\mathcal{N}=4$超対称ヤン・ミルズプラズマの、平衡から遠い等方化ダイナミクスをホログラフィックに研究する。 双対重力背景は、境界条件の時間依存変化によって、平衡から外れ、異方性を持つように駆動される。 後期には、系は緩和し、漸近的に静的構成に近づく。 初期エネルギー密度が大きいため、超対称ヤン・ミルズ真空に対応する初期形状と比較して、等方化が大幅に加速される。 等方化中のせん断輸送を、せん断速度の非線形関数となる時間依存応力テンソルを直接計算することにより解析する。 平衡から遠いせん断粘性は、平衡付近のせん断粘性よりもはるかに豊かなダイナミクスを示す。 さらに、後期における平衡粘性対エントロピー比は、クエンチ関数の詳細と初期データに依存し、これは流体力学的記述の再総和に起因する可能性があることが明らかになった。 特に、この比は線形応答理論から計算されるコフトゥン-ソン-スタリネッツの境界よりもパラメトリックに小さくなる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In loop quantum gravity (LQG), quantum states of the gravitational field are represented by labelled graphs called spinnetworks. Their dynamics can be described by a Hamiltonian constraint, which modifies the spinnetwork graphs. Fixed graph approximations of the dynamics have been extensively studied, but its full graph-changing action so far remains elusive. The latter, alongside the solutions of its constraint, are arguably the missing features to access physically correct quantum-relativistic phenomenology from canonical LQG. Here, we introduce the first numerical tool that implements graph-changing dynamics via the Hamiltonian constraint. We find new solutions to this constraint and show that some quantum-geometrical observables behave differently than in the graph-preserving truncation. This work aims at fostering a new era of numerical simulations in canonical LQG that, crucially, embrace the graph-changing aspects of its dynamics, laying aside debated approximations. | ループ量子重力（LQG）では、重力場の量子状態はスピンネットワークと呼ばれるラベル付きグラフで表現されます。 そのダイナミクスは、スピンネットワークグラフを修正するハミルトン拘束条件によって記述できます。 このダイナミクスの固定グラフ近似は広く研究されてきましたが、その完全なグラフ変化作用は未だ解明されていません。 後者は、その拘束条件の解とともに、標準的なLQGから物理的に正しい量子相対論的現象論にアクセスするために欠けている特徴と言えるでしょう。 本稿では、ハミルトン拘束条件を介してグラフ変化ダイナミクスを実装する初の数値計算ツールを紹介します。 この拘束条件に対する新しい解を見出し、一部の量子幾何学的観測量がグラフ保存打ち切りとは異なる挙動を示すことを示します。 この研究は、議論の的となっている近似を脇に置き、グラフを変化させるダイナミクスの側面を取り入れた、標準的なLQGにおける数値シミュレーションの新時代を切り開くことを目的としています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Hamiltonian constraint remains an elusive object in loop quantum gravity because its action on spinnetworks leads to changes in their corresponding graphs. As a result, calculations in loop quantum gravity are often considered unpractical, and neither the eigenstates of the Hamiltonian constraint, which form the physical space of states, nor the concrete effect of its graph-changing character on observables are entirely known. Much worse, there is no reference value to judge whether the commonly adopted graph-preserving approximations lead to results anywhere close to the non-approximated dynamics. Our work sheds light on many of these issues, by devising a new numerical tool that allows us to implement the action of the Hamiltonian constraint without the need for approximations and to calculate expectation values for geometric observables. To achieve that, we fill the theoretical gap left in the derivations of the action of the Hamiltonian constraint on spinnetworks: we provide the first complete derivation of such action for the case of 4-valent spinnetworks, while updating the corresponding derivation for 3-valent spinnetworks. Our derivations also include the action of the volume operator. By proposing a new approach to encode spinnetworks into functions of lists and the derived formulas into functionals, we implement both the Hamiltonian constraint and the volume operator numerically. We are able to transform spinnetworks with graph-changing dynamics perturbatively and verify that volume expectation values have rather different behavior from the approximated, graph-preserving results. Furthermore, using our tool we find a family of potentially relevant solutions of the Hamiltonian constraint. Our work paves the way to a new generation of calculations in loop quantum gravity, in which graph-changing results and their phenomenology can finally be accounted for and understood. | ハミルトン拘束は、ループ量子重力において依然として捉えどころのない対象である。 なぜなら、スピンネットワークへのハミルトン拘束の作用は、対応するグラフの変化をもたらすからである。 その結果、ループ量子重力における計算はしばしば非実用的であるとみなされ、状態の物理的空間を形成するハミルトン拘束の固有状態も、そのグラフ変化特性が観測量に及ぼす具体的な影響も完全には解明されていない。 さらに悪いことに、一般的に採用されているグラフ保存近似が、近似されていないダイナミクスに近い結果をもたらすかどうかを判断するための基準値が存在しない。 私たちの研究は、近似を必要とせずにハミルトン拘束の作用を実装し、幾何学的観測量の期待値を計算できる新しい数値ツールを考案することにより、これらの問題の多くに光を当てる。 これを実現するために、我々はスピンネットワークに対するハミルトン制約の作用の導出において残された理論的ギャップを埋める。 すなわち、4価スピンネットワークの場合のそのような作用の完全な導出を初めて提供するとともに、3価スピンネットワークの対応する導出を更新した。 我々の導出には、体積演算子の作用も含まれている。 スピンネットワークをリストの関数に、そして導出された式を汎関数に符号化する新しいアプローチを提案することにより、ハミルトン制約と体積演算子の両方を数値的に実装する。 我々は、グラフが変化するダイナミクスを持つスピンネットワークを摂動論的に変換し、体積期待値が近似されたグラフ保存の結果とはかなり異なる挙動を示すことを検証することができる。 さらに、我々のツールを用いて、ハミルトン制約の潜在的に関連のある解の族を見出す。 私たちの研究は、ループ量子重力における新世代の計算への道を開き、グラフ変化の結果とその現象論を最終的に説明し理解することを可能にする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the effects of large scalar inhomogeneities during the kination epoch, a period in which the universe's dynamics are dominated by the kinetic energy of a scalar field, by fully evolving the Einstein equations using numerical relativity. By tracking the non-linear growth of scalar perturbations with both sub-horizon and super-horizon initial wavelengths, we are able to compare their evolution to perturbative results. Our key findings show that in the deep sub-horizon limit, the perturbative behaviour remains valid, whereas in the super-horizon regime, non-linear dynamics exhibit a much richer phenomenology. Finally, we discuss the possibility of primordial black hole formation from the collapse of such perturbations and assess whether this process could serve as a viable mechanism to reheat the universe in the post-inflationary era. | 我々は、数値相対論を用いてアインシュタイン方程式を完全に発展させることにより、宇宙のダイナミクスがスカラー場の運動エネルギーによって支配される期間であるキネーション期における、大きなスカラー不均一性の効果を調べる。 地平線下および地平線上の両方の初期波長におけるスカラー擾乱の非線形成長を追跡することにより、それらの発展を摂動論的結果と比較することができる。 我々の主要な知見は、地平線下深極限では摂動論的挙動が依然として有効であるのに対し、地平線上領域では非線形ダイナミクスがより豊かな現象論を示すことを示している。 最後に、このような擾乱の崩壊による原始ブラックホール形成の可能性について議論し、このプロセスがインフレーション後時代に宇宙を再加熱するための実行可能なメカニズムとして機能するかどうかを評価する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate a static traversable wormhole sustained by a combination of a minimally coupled scalar field and an electric field, with exotic matter sourced by Casimir energy. Considering two scenarios, where the Casimir plate separation is either radially variable or fixed, we derive analytical near-throat solutions for both massless and massive scalar fields. To ensure consistency of the field equations, a thermal tensor is also incorporated, consisting solely of pressure terms that vanish at the throat. In all cases, we obtain well-behaved wormhole manifolds with throat sizes that scale proportionally with the number of elementary charges the wormhole can support. | 我々は、カシミールエネルギーを起源とするエキゾチック物質を含む、最小結合スカラー場と電場の組み合わせによって支えられた静的な通過可能なワームホールを調査する。 カシミールプレートの間隔が径方向に可変または固定されている2つのシナリオを考慮し、質量ゼロおよび質量を持つスカラー場の両方について、解析的なスロート近傍解を導出する。 場の方程式の整合性を確保するため、スロートで消滅する圧力項のみからなる熱テンソルも組み込む。 いずれの場合も、ワームホールがサポートできる素電荷の数に比例してスロートの大きさが変化する、良好な挙動を示すワームホール多様体が得られる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose a nonperturbative completion of two-point correlators in $T\bar{T}$-deformed conformal field theories (CFTs), and analyze their behavior at distance scales shorter than the fundamental length scale set by the $T\bar{T}$ deformation. Building on the interpretation of the $T\bar{T}$ deformation as a coupling to two-dimensional quantum gravity with a unique built-in length scale, we advance the study of $T\bar{T}$-deformed CFTs as a toy model for Planckian physics. As we probe shorter distances, trans-Planckian oscillations are followed by a super-Planckian regime in which correlations are typically suppressed by geometric randomness, in contrast to the power-law growth characteristic of CFTs. Moreover, their dependence on distance becomes exponentially weaker, suggesting that the underlying geometric structure has been largely erased -- a behavior broadly consistent with expectations for quantum spacetime in this regime. | 我々は、$T\bar{T}$ 変形共形場理論 (CFT) における2点相関関数の非摂動論的完備化を提案し、$T\bar{T}$ 変形によって設定される基本的な長さスケールよりも短い距離スケールにおけるその挙動を解析する。 $T\bar{T}$ 変形を、固有の長さスケールを組み込んだ2次元量子重力への結合として解釈することに基づき、$T\bar{T}$ 変形 CFT をプランク物理学の玩具モデルとして研究を進める。 より短い距離を調べると、トランスプランク振動に続いて超プランク領域が現れ、そこでは CFT のべき乗則成長特性とは対照的に、相関は典型的には幾何学的ランダム性によって抑制される。 さらに、距離への依存性は指数関数的に弱まり、基礎となる幾何学的構造が大部分消去されたことを示唆しています。 これは、この領域における量子時空に対する期待とほぼ一致する挙動です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the quasinormal modes (QNMs) of noncommutative geometry-inspired dirty black holes, focusing on both non-extremal and extremal configurations. These gravitational objects, characterized by smeared energy distributions within a modified de Sitter-like equation of state, modify the classical Schwarzschild metric and regularize central singularities. We employ a spectral method based on Chebyshev polynomials to solve the eigenvalue problem for scalar, electromagnetic, and gravitational perturbations. Our results reveal new overdamped modes indicative of rapid decay without oscillation, particularly prominent in near-extremal and extremal regimes. Additionally, we establish that the QNMs converge to classical Schwarzschild values for large mass parameters, validating our method's robustness. Our findings highlight the impact of dirtiness and noncommutative effects on black hole QNM spectra, offering potential observational signatures for distinguishing these objects in gravitational-wave detections. | 我々は、非可換幾何学に着想を得たダーティーブラックホールの準正規モード（QNM）を、非極限状態と極限状態の両方に焦点を当てて調査する。 これらの重力天体は、修正されたド・ジッター型状態方程式内の不均一なエネルギー分布を特徴とし、古典シュワルツシルト計量を修正し、中心特異点を正規化する。 我々は、チェビシェフ多項式に基づくスペクトル法を用いて、スカラー、電磁気、および重力摂動の固有値問題を解く。 我々の結果は、振動を伴わずに急速に減衰することを示す新たな過減衰モードを明らかにし、特に極限状態および極限状態において顕著である。 さらに、大きな質量パラメータに対してQNMが古典シュワルツシルト値に収束することを確立し、我々の方法の堅牢性を検証した。 私たちの研究結果は、ブラックホールのQNMスペクトルにおける汚れと非可換効果の影響を明らかにし、重力波検出においてこれらの天体を区別するための潜在的な観測的特徴を示しています。 |
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| We formulate and analyze a new class of electrically charged black hole (BH) solutions in Lorentz-violating gravity, where nonlinear ModMax electrodynamics is nonminimally coupled to a Kalb-Ramond (KR) two-form field. The spontaneous breaking of local Lorentz symmetry is triggered by a nonzero vacuum expectation value of the KR field, characterized by a small dimensionless parameter $\ell$. To incorporate both standard and phantom sectors, we introduce a discrete sign-flip parameter $\zeta = \pm1$, which flips the gauge-kinetic terms in the phantom ($\zeta = -1$) branch. Assuming a vanishing cosmological constant and a self-interacting potential with minimum $V' = 0$, we obtain exact analytical solutions for the metric function and electric potential. The resulting spacetime interpolates between Schwarzschild, Reissner-Nordstrom, and ModMax BHs, with curvature scalars showing deviations controlled by $(\ell, \gamma, \zeta)$. We study scalar, electromagnetic, and gravitational perturbations using both frequency-domain (Pade-averaged WKB) and time-domain (Gundlach-Price-Pullin plus Prony) methods. We find that increasing either $\ell$ or the ModMax parameter $\gamma$ enhances the real and imaginary parts of QNMs, indicating higher oscillation frequencies and faster damping, especially in the phantom sector. The effective potentials deepen under phantom deformation, supporting more tightly bound modes. Furthermore, we analyze the greybody factors and compute the sparsity $\eta$ of Hawking radiation, which quantifies the nonthermal character of particle emission. We show that $\eta$ is significantly affected by $\ell$, decreasing with increasing Lorentz violation and asymptotically approaching a scaled version of the Schwarzschild value. | 非線形ModMax電磁力学がカルブ・ラモンド(KR)二形式場と非極小結合しているローレンツ対称性を破る重力場において、新しいクラスの電荷ブラックホール(BH)解を定式化し解析する。 局所ローレンツ対称性の自発的破れは、小さな無次元パラメータ$\ell$によって特徴付けられるKR場の非零真空期待値によって引き起こされる。 標準セクターとファントムセクターの両方を組み込むために、離散符号反転パラメータ$\zeta = \pm1$を導入する。 これは、ファントム($\zeta = -1$)枝におけるゲージ運動項を反転させる。 宇宙定数がゼロであり、自己相互作用ポテンシャルの最小値が$V' = 0$であると仮定すると、計量関数と電位の厳密な解析解が得られる。 得られた時空は、シュワルツシルト、ライスナー・ノルドストローム、およびModMax BHの間を補間し、曲率スカラーは$(\ell, \gamma, \zeta)$によって制御される偏差を示します。 周波数領域（パデ平均WKB）法と時間領域（ガンドラック・プライス・プルリン法とプロニー法）法の両方を用いて、スカラー、電磁気、および重力摂動を研究します。 $\ell$またはModMaxパラメータ$\gamma$のいずれかを増加させると、QNMの実部と虚部が増大し、特にファントムセクターにおいて振動周波数が上昇し、減衰が速くなることがわかりました。 有効ポテンシャルはファントム変形によって深くなり、より緊密に束縛されたモードをサポートします。 さらに、灰色体因子を解析し、ホーキング放射のスパース性$\eta$を計算します。 これは、粒子放出の非熱的特性を定量化します。 $\eta$は$\ell$の影響を大きく受け、ローレンツ対称性の破れが増加するにつれて減少し、シュワルツシルト値のスケール版に漸近することを示す。 |
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| The recent fit of cosmological parameters by the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) collaboration will have a significant impact on our understanding of the universe. Given its importance, we conduct several consistency checks and draw conclusions from the fit. Specifically, we focus on the following key issues relevant to cosmology: (i) the acceleration of the universe's expansion, which, according to the fit, differs over cosmological time compared to the standard cosmological model; (ii) the age of the universe, which appears slightly shorter than the age of the oldest stars; and (iii) the solution of the scale factor, both numerically and in an approximate analytical form. | ダークエネルギー分光装置（DESI）共同研究による最近の宇宙論パラメータのフィッティングは、宇宙に関する私たちの理解に大きな影響を与えるでしょう。 その重要性に鑑み、私たちはいくつかの整合性チェックを行い、フィッティングから結論を導き出しました。 具体的には、宇宙論に関連する以下の主要な問題に焦点を当てています。 (i) 宇宙膨張の加速。 フィッティングによれば、標準的な宇宙論モデルと比較して、宇宙論的時間経過とともに変化します。 (ii) 宇宙の年齢。 これは最古の星の年齢よりもわずかに短いようです。 (iii) スケール因子の解（数値的および近似解析的形式の両方で）。 |
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| We investigate the weak cosmic censorship conjecture by analyzing the dynamics of spinning timelike particles dropped along the rotational axis of an extremal Kerr (anti)de Sitter black hole. This idea was first considered in a seminal paper by Wald and later by Needham but both analyses were restricted to asymptotically flat spacetimes. We generalize these studies, involving spinning particles, to rotating spacetimes with non vanishing cosmological constant. We examine whether the absorption of such particles can overspin the black hole beyond extremality, potentially leading to the formation of a naked singularity. In asymptotically de Sitter spacetime, we find that particles that are captured cannot overspin the black hole. Similar conclusions hold also with anti-de Sitter asymptotics, but the analysis is more subtle, requiring careful consideration of the point particle approximation. | 我々は、極限カー（反）ド・ジッターブラックホールの回転軸に沿って落とされた回転する時間的粒子のダイナミクスを解析することにより、弱い宇宙検閲予想を検証する。 このアイデアは、Wald と Needham による画期的な論文で初めて考察されたが、どちらの解析も漸近的に平坦な時空に限定されていた。 我々は、回転粒子を含むこれらの研究を、宇宙定数がゼロではない回転時空に一般化する。 このような粒子の吸収がブラックホールを極限を超えてオーバースピンさせ、裸の特異点の形成につながる可能性があるかどうかを検証する。 漸近的にド・ジッター時空では、捕獲された粒子はブラックホールをオーバースピンさせることができないことがわかった。 同様の結論は反ド・ジッター漸近においても成り立つが、解析はより微妙であり、点粒子近似を慎重に考慮する必要がある。 |
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| Understanding the post-merger evolution of binary neutron star merger (BNSM) requires accurate modeling of neutrino transport and microphysics including neutrino flavor conversions. Many previous studies have suggested that fast flavor instability (FFI) and collisional flavor instability (CFI) pervade inner regions of BNSM remnant, and they could impact on fluid dynamics and r-process nucleosynthesis. In this work, we re-examine prospects of occurrences of FFI and CFI using Boltzmann neutrino transport, assuming a frozen fluid background obtained from a numerical relativity simulation of BNSM. We pay special attention to a case involving a long-lived ($>1\,$ s) hypermassive neutron star (HMNS). Apart from confirming the claim that these flavor instabilities can occur in BNSM remnants, some new insights are revealed. We identify multiple mechanisms responsible for generating electron neutrino lepton number (ELN) angular crossings, corresponding to a key indicator of FFI onset, which differ notably from those in black hole (BH) accretion disk systems. We argue that the appearance of positive chemical potential of electron-type neutrinos plays important roles on generating ELN angular crossings. For CFI, their growth rates are generally lower than FFI, but they can persistently occur in most of the accretion disk up to $\sim 1\,$ s. We also find that neglecting contributions of heavy-leptonic neutrinos results in overestimating growth rate and area of unstable regions of CFI. Our result suggests that FFI (CFI) tends to occur transiently (persistently) and locally (widespread in the disk), and FFI is more sensitive to the central compact object (HMNS or BH) than CFI, though more self-consistent simulations with incorporating effects of flavor conversions are needed to confirm these claims. | 連星中性子星合体（BNSM）の合体後の進化を理解するには、ニュートリノ輸送と微視的物理（ニュートリノフレーバー変換を含む）の正確なモデル化が必要である。 多くの先行研究において、高速フレーバー不安定性（FFI）と衝突フレーバー不安定性（CFI）がBNSM残骸の内部領域に広く存在し、流体力学やr過程元素合成に影響を与える可能性が示唆されている。 本研究では、BNSMの数値相対論シミュレーションから得られた凍結流体背景を仮定し、ボルツマンニュートリノ輸送を用いてFFIとCFIの発生可能性を再検討する。 特に、長寿命（$>1\,$ s）の超大質量中性子星（HMNS）の事例に注目する。 これらのフレーバー不安定性がBNSM残骸で発生し得るという主張を確認するだけでなく、いくつかの新たな知見が明らかになる。 我々は、FFI発現の重要な指標である電子ニュートリノレプトン数（ELN）角交差の発生に関与する複数のメカニズムを特定した。 これらのメカニズムは、ブラックホール（BH）降着円盤系におけるものとは著しく異なる。 我々は、電子型ニュートリノの正化学ポテンシャルの出現がELN角交差の発生に重要な役割を果たしていると主張する。 CFIの場合、その成長率は一般にFFIよりも低いが、降着円盤のほとんどの部分で最大$\sim 1\,$秒まで持続的に発生する可能性がある。 また、重いレプトンニュートリノの寄与を無視すると、CFIの成長率と不安定領域の面積を過大評価することになることもわかった。 我々の研究結果は、FFI（CFI）は一時的に（持続的に）かつ局所的に（ディスク全体に広がるように）発生する傾向があり、FFIはCFIよりも中心コンパクト天体（HMNSまたはBH）の影響をより強く受けることを示唆しているが、これらの主張を確認するには、フレーバー変換の効果を取り入れたより自己無撞着なシミュレーションが必要である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| By applying a particular kind of modified gravity, we study the inflation. Precisely, we extend our investigations beyond the Einstein's gravity to explore the Natural inflation model via the term $F(\phi)T$. We compute the inflation dynamics to derive the slow-roll parameters, i.e., the tensor-to-scalar ratio ``$r$'' and the scalar spectral index ``$n_s$''. This modified form of the gravity yields not only the predictions of the original models but also better-fitting with the Planck/BICEP/Keck data. | 我々は、特殊な修正重力を適用することで、インフレーションを研究する。 具体的には、アインシュタインの重力理論を超えて、$F(\phi)T$項を用いて自然インフレーションモデルを探求する。 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、すなわちテンソル対スカラー比「$r$」とスカラースペクトル指数「$n_s$」を導出する。 この修正重力モデルは、元のモデルの予測値だけでなく、Planck/BICEP/Keckデータとの適合性も向上させる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate quantum corrections to scalar quasi-normal modes (QNMs) in the near-extremal Reissner-Nordstr\"om black hole background with quantum correction in the near-horizon AdS$_2\times \mathrm{S}^2$ region. By performing a dimensional reduction, we obtain an effective Jackiw-Teitelboim (JT) gravity theory, whose quantum fluctuations are captured by the Schwarzian action. Using path integral techniques, we derive the quantum-corrected scalar field equation, which modifies the effective potential governing the QNMs. These corrections are extended from the near-horizon region to the full spacetime via a matching procedure. We compute the corrected QNMs using both the third-order WKB method and the Prony method and find consistent results. Our analysis reveals that quantum corrections can lead to substantial shifts in the real parts of QNM frequencies, particularly for small-mass or near-extremal black holes, while the imaginary parts remain relatively stable. This suggests that quantum gravity effects may leave observable imprints on black hole perturbation spectra, which could be potentially relevant for primordial or microscopic black holes. | 我々は、近傍地平線AdS$_2\times \mathrm{S}^2$領域における量子補正を伴う、近傍極限Reissner-Nordstromブラックホール背景におけるスカラー準基準モード（QNM）に対する量子補正を調べる。 次元縮減を行うことで、シュワルツ作用によって量子ゆらぎを捉える有効Jackiw-Teitelboim（JT）重力理論を得る。 経路積分法を用いて、QNMを支配する有効ポテンシャルを修正する量子補正スカラー場方程式を導出する。 これらの補正は、マッチング手順によって近傍地平線領域から全時空に拡張される。 補正されたQNMを3次WKB法とProny法の両方を用いて計算し、一貫した結果を得た。 我々の解析は、量子補正がQNM周波数の実数部に大きなシフトをもたらす可能性があることを明らかにした。 これは、特に小質量の場合に顕著である。 あるいは極限ブラックホールに近いブラックホールでは、虚数部は比較的安定している。 これは、量子重力効果がブラックホールの摂動スペクトルに観測可能な痕跡を残す可能性があることを示唆しており、これは原始的ブラックホールや微視的ブラックホールにも関連する可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The temporal dependence of the astrophysical stochastic gravitational-wave (GW) background (SGWB) in the hecto-hertz band brings a unique avenue to identify multi-messenger signals to these sources by using coincident detection in both GW and multi-band EM signals. We developed a new analysis pipeline, \textit{Multi-messenger Cross-Correlation} (MC$^2$) that can search for EM counterparts to the SGWB signal originating from both modeled and unmodeled sources by harnessing the nearly full-sky gamma-ray sky map. We provide an observation strategy that can be followed by current and future missions to discover EM counterparts to the weak GW signal hidden in the SGWB. We demonstrate the ability of this technique to drastically reduce the false alarm rates when involving EM multi-band analysis. This formalism aims towards advancing the multi-messenger observation frontier and improving our understanding of the population of bright SGWB sources present in the high-redshift universe and can also be applied to other messengers such as neutrinos in the future. | ヘクトヘルツ帯における天体物理学的確率的重力波背景放射（SGWB）の時間依存性は、重力波とマルチバンド電磁波の両方の同時検出を用いることで、これらの源へのマルチメッセンジャー信号を特定する独自の方法をもたらす。 我々は、ほぼ全天のガンマ線スカイマップを利用することで、モデル化源と非モデル化源の両方から発生するSGWB信号の電磁波対応物を探索できる新しい解析パイプライン、\textit{マルチメッセンジャー相互相関} (MC$^2$) を開発した。 我々は、SGWBに隠された弱い重力波信号の電磁波対応物を発見するための、現在および将来のミッションに採用できる観測戦略を提供する。 我々は、この手法が電磁波マルチバンド解析を伴う場合の誤報率を大幅に低減できることを実証する。 この形式主義は、マルチメッセンジャー観測の最先端を前進させ、高赤方偏移宇宙に存在する明るいSGWB源の種族についての理解を深めることを目的としており、将来的にはニュートリノなどの他のメッセンジャーにも適用できる可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Dark matter around black holes can induce drag forces through dynamical friction and accretion, potentially affecting the orbital evolution and gravitational wave emission of binary systems. While dynamical friction from scalar field dark matter has been studied in the relativistic regime for single black holes, the case of a binary black hole (BBH) has remained unexplored. As a first step, we present a series of two-dimensional general-relativistic simulations of BBH in a wind tunnel for an asymptotically homogeneous scalar field background. We extract the drag forces, torque, mass and charge accretion acting on the binary, and analyze their dependence on the binary separation, velocity and the scalar field parameters. We find that the binary's drag is not a simple superposition of two isolated black holes; the presence of a companion modifies the gravitational wake and yields significant nonlinearities. This additional force and torque can (in principle) modify the inspiral and induce a dephasing of the gravitational wave signal. | ブラックホール周囲の暗黒物質は、動的摩擦と降着を通じて抗力を引き起こし、連星系の軌道進化と重力波放射に影響を及ぼす可能性があります。 スカラー場暗黒物質による動的摩擦は、相対論的領域において単独のブラックホールについて研究されてきましたが、連星系ブラックホール（BBH）の場合は未解明でした。 その第一歩として、漸近的に均質なスカラー場背景に対する風洞内におけるBBHの2次元一般相対論的シミュレーションをいくつか示します。 連星系に作用する抗力、トルク、質量、電荷降着を抽出し、それらが連星系の分離、速度、およびスカラー場パラメータにどのように依存するかを解析します。 連星系の抗力は、2つの孤立したブラックホールの単純な重ね合わせではなく、伴天体の存在が重力ウェイクを変化させ、顕著な非線形性をもたらすことがわかります。 この追加の力とトルクは（原理的には）インスパイラルを変化させ、重力波信号の位相ずれを引き起こす可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Starobinsky gravity, as one of the simplest and best-behaved higher-curvature gravity theories, has been extensively studied in the context of neutron stars over the past few decades. In this work, we investigate the adiabatic radial oscillation stability of neutron stars within the framework of Starobinsky gravity. We find that gravitational modifications can significantly impact stellar stability. Specifically, the higher-derivative nature of the theory causes the exterior spacetime to dynamically respond to fluid oscillations, in contrast to general relativity where Birkhoff's theorem ensures a static exterior. For stellar models with low central densities, the fundamental frequency becomes nearly independent of the central density when the coupling constant is large. For stellar models with high central densities, the transition from stability to instability still approximately occurs near the maximum-mass configuration, similar to the case in general relativity. Our main analysis is conducted in the Jordan frame of the scalar-tensor gravity equivalent to Starobinsky gravity, and we explicitly verify consistency with results obtained in the Einstein frame. We further extend our study to a class of Gauss-Bonnet extensions of Starobinsky gravity. | スタロビンスキー重力は、最も単純で最も振る舞いの良い高曲率重力理論の一つとして、過去数十年にわたり中性子星の文脈において広く研究されてきました。 本研究では、スタロビンスキー重力の枠組みの中で、中性子星の断熱動径振動安定性を調査する。 重力による変化が恒星の安定性に大きな影響を与える可能性があることがわかった。 具体的には、この理論の高階微分性により、外部時空が流体振動に動的に応答する。 これは、バーコフの定理によって静的な外部が保証される一般相対論とは対照的である。 中心密度の低い恒星モデルでは、結合定数が大きい場合、基本周波数は中心密度にほぼ依存しなくなる。 中心密度の高い恒星モデルでは、一般相対論の場合と同様に、安定から不安定への遷移は、最大質量配置付近で依然として近似的に起こる。 我々の主な解析は、スタロビンスキー重力に相当するスカラーテンソル重力のジョルダン系で行われ、アインシュタイン系で得られた結果との整合性を明示的に検証する。 さらに、スタロビンスキー重力のガウス・ボネ拡大のクラスにまで研究を拡張する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The gravitational wave (GW) spectrum from the first-order phase transition can be characterized by a few phenomenological parameters but with high degeneracies in model/data distinguishments. In this paper, we look into the high-frequency power law of the GW spectrum with preliminary numerical simulations for both quantum and semiclassical pictures of vacuum decay. We first reveal an anticorrelation of the high-frequency power law to a certain power of the ratio between the wall thickness and bubble radius at the onset of bubble collisions, which can be further approximated analytically by some other phenomenological model characteristics to break the model degeneracy. | 一次相転移からの重力波（GW）スペクトルは、いくつかの現象論的パラメータによって特徴付けられるが、モデルとデータの区別において大きな縮退性を示す。 本論文では、真空崩壊の量子論的描像と半古典論的描像の両方に対する予備的な数値シミュレーションを用いて、重力波スペクトルの高周波べき乗則を考察する。 まず、高周波べき乗則が、バブル衝突開始時における壁厚とバブル半径の比の特定のべき乗に反相関することを明らかにする。 この逆相関性は、他のいくつかの現象論的モデル特性によって解析的に近似することができ、モデルの縮退性を打破することができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate strong gravitational lensing by a marginally unstable photon sphere in a Reissner-Nordstr\"{o}m naked singularity spacetime. Using the Picard-Fuchs equation, we derive full-order power series expressions for the deflection angle in various regimes, including the strong deflection limits from both outside and inside the photon sphere. We show that the deflection angle diverges non-logarithmically in both cases, refining existing asymptotic formulae. Comparing truncated approximations with numerical results, we find that higher-order corrections are essential to achieve comparable accuracy to logarithmic divergence cases. Using these improved formulae, we also derive precise approximations for image positions that are not restricted to the almost perfectly aligned cases. | ライスナー-ノルドシュトラ\"{o}m裸の特異点時空における、限界的に不安定な光子球による強い重力レンズ効果を調べる。 ピカール-フックス方程式を用いて、光子球の内側と外側の両方からの強い偏向極限を含む、様々な領域における偏向角の完全次数べき級数表現を導出する。 両方のケースにおいて偏向角が非対数的に発散することを示し、既存の漸近公式を改良する。 打ち切り近似と数値結果を比較し、対数発散の場合と同等の精度を達成するには高次補正が不可欠であることがわかった。 これらの改良された公式を用いて、ほぼ完全に整列している場合に限定されない像位置の正確な近似も導出する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we employ numerical methods to investigate the fundamental properties of Hayward boson stars and the optical appearance of their accretion disks in asymptotically anti-de Sitter (AdS) spacetime. Our results show that variations in the negative cosmological constant significantly affect the relationship between ADM mass and frequency, the critical magnetic monopole charge, the size of the photon ring, and the kinematic characteristics of particles at the innermost stable circular orbit (ISCO). Through ray-tracing studies of the accretion disk's appearance, we find that for non-frozen boson stars, the absence of an event horizon leads to multiple photon rings appearing within the central shadow region. In contrast, for frozen boson stars, the presence of a critical event horizon causes their images to resemble those of Schwarzschild black holes, with no additional photon rings appearing within the shadow region. Furthermore, the negative cosmological constant significantly alters the image structure: a smaller ISCO radius leads to photon rings being obscured at specific viewing angles, preventing their appearance within the shadow region. | 本論文では、数値解析手法を用いて、ヘイワードボソン星の基本特性と、漸近反ド・ジッター（AdS）時空におけるその降着円盤の光学的な外観を調査する。 結果は、負の宇宙定数の変動が、ADMの質量と周波数の関係、臨界磁気単極子電荷、光子リングのサイズ、最内周安定円軌道（ISCO）における粒子の運動学的特性に有意な影響を与えることを示している。 降着円盤の外観に関する光線追跡研究を通して、凍結していないボソン星では事象の地平線が存在しないために中心の影の領域内に複数の光子リングが出現することが明らかになった。 対照的に、凍結したボソン星では、臨界事象の地平線が存在するため、その像はシュワルツシルト・ブラックホールに類似し、影の領域内に追加の光子リングは出現しない。 さらに、負の宇宙定数は画像構造を大きく変化させます。 ISCO半径が小さくなると、特定の視野角で光子リングが隠され、影の領域内に現れなくなります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This study investigates quantum gravity effects within the framework of an effective loop quantum gravity (LQG) black hole model parameterized by $\zeta$, utilizing precision measurements from solar system experiments and astrophysical observations. We analyze three classical tests of general relativity (GR): (1) Light deflection constrained by very long baseline interferometry (VLBI) observations of quasar radio signals, (2) Shapiro time delay measurements from the Cassini mission, and (3) Mercury's perihelion precession determined by MESSENGER mission data. Additionally, we extend our analysis to Earth-orbiting LAGEOS satellites and the relativistic trajectory of the S2 star orbiting the Galactic Center supermassive black hole Sagittarius $\rm{A}^*$ (Sgr $\rm{A}^{*}$). Our multi-probe approach reveals that the tightest constraint on the LQG parameter comes from Mercury's perihelion precession, yielding an upper bound $\zeta \lesssim 10^{-2}$. These results establish new observational benchmarks for probing quantum gravity effects. | 本研究では、太陽系実験および天体物理学的観測による精密測定を用いて、$\zeta$ でパラメータ化された有効ループ量子重力（LQG）ブラックホール模型の枠組みの中で、量子重力効果を調査する。 一般相対性理論（GR）の3つの古典的な検証を解析する：(1) クエーサー電波信号の超長基線干渉計（VLBI）観測によって制約された光の偏向、(2) カッシーニ計画によるシャピロ時間遅延測定、(3) メッセンジャー計画データによって決定された水星の近日点歳差運動。 さらに、地球周回軌道を周回するLAGEOS衛星と、銀河中心の超大質量ブラックホールいて座$\rm{A}^*$（Sgr $\rm{A}^{*}$）を周回するS2星の相対論的軌道にも解析を拡張する。 我々のマルチプローブアプローチにより、LQGパラメータに対する最も厳しい制限は水星の近日点歳差運動から生じ、その上限は$\zeta \lesssim 10^{-2}$となることが明らかになった。 これらの結果は、量子重力効果を調べるための新たな観測ベンチマークを確立するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We here investigate the consequences of an exotic fluid, exhibiting negative radial and tangential pressures, \emph{de facto} violating the Zel'dovich limit, on a regular solution that easily generalizes the Schwarzschild black hole. More precisely, we focus on the regular Fan-Wang spacetime, computing how the black hole shadow images, surrounded by the quoted fluid, is modified through the presence of \emph{negative} equations of state for the two pressure components. Even though quite different from quintessence, we consider constant radial and tangential equations of state with the aim of emulating, but not reproducing, dark energy effects. Moreover, we explore the main properties of infalling spherical accretion flows and, accordingly, the influence of the equations of state on the horizons, photosphere, and impact parameter of the Fan-Wang black hole. Afterwards, we examine the luminosities of the shadow and the photon ring in two distinct spherically accretion flows, as well as the observed specific intensity of the shadow itself. Last but not least, we physically interpret the impact of negative pressures on our findings and discuss possible extensions to the isotropic case. | 本稿では、負の動径圧力および接線圧力を示し、事実上ゼルドビッチ限界を破るエキゾチック流体が、シュワルツシルトブラックホールを容易に一般化できる正規解に与える影響を調査する。 より正確には、正規のファン・ワン時空に焦点を当て、引用された流体に囲まれたブラックホールの影像が、2つの圧力成分に対する負の状態方程式の存在によってどのように変化するかを計算する。 クインテッセンスとは全く異なるものの、ダークエネルギー効果を模倣することを目的として（再現ではなく）、一定の動径および接線状態方程式を考察する。 さらに、落下する球状降着流の主要な特性と、それに応じて状態方程式がファン・ワン・ブラックホールの地平線、光球、および衝突パラメータに与える影響を調査する。 その後、2つの異なる球状降着流における影と光子リングの光度、および影自体の観測された比強度を検証する。 最後に、負圧が我々の発見に及ぼす影響を物理的に解釈し、等方性の場合への拡張の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 investigate the relativistic structure of white dwarfs (WDs) within the framework of modified gravity theory $f(R, T, L_m) = R + \alpha T L_m$, which introduces a non-minimal coupling between matter and curvature. Using a realistic equation of state (EoS) that includes contributions from a relativistic degenerate electron gas and ionic lattice effects, we solve the modified Tolman-Oppenheimer-Volkoff (TOV) equations for two standard choices of the matter Lagrangian density: $L_m = p$ and $L_m = -\rho$. We show that the extra $\alpha TL_m$ term significantly alters the mass-radius relation of WDs, especially at high central densities $( \rho_c \gtrsim 10^8 - 10^9\,\rm g/cm^3)$, allowing for stable super-Chandrasekhar configurations. In particular, depending on the sign and magnitude of the parameter $\alpha$, the maximum mass can increase or decrease, and in some regimes, the usual critical point indicating the transition from stability to instability disappears. Our findings suggest that $f(R,T,L_m)$ gravity provides a viable framework to explain the existence of massive WDs beyond the classical Chandrasekhar limit. | 本研究では、物質と曲率の間に非最小結合を導入する修正重力理論 $f(R, T, L_m) = R + \alpha T L_m$ の枠組みにおいて、白色矮星（WD）の相対論的構造を調査する。 相対論的縮退電子ガスとイオン格子効果の寄与を含む現実的な状態方程式（EoS）を用いて、物質ラグランジアン密度の2つの標準的な選択肢、$L_m = p$ および $L_m = -\rho$ に対して、修正Tolman-Oppenheimer-Volkoff (TOV)方程式を解く。 我々は、追加の項$\alpha TL_m$がWDの質量半径関係を大きく変化させ、特に高い中心密度$( \rho_c \gtrsim 10^8 - 10^9\,\rm g/cm^3)$において、安定な超チャンドラセカール配位を可能にすることを示す。 特に、パラメータ$\alpha$の符号と大きさに依存して、最大質量は増加または減少する可能性があり、いくつかの領域では、安定から不安定への遷移を示す通常の臨界点が消失する。 我々の発見は、$f(R,T,L_m)$重力が、古典的なチャンドラセカール限界を超える質量を持つWDの存在を説明する実行可能な枠組みを提供することを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| There is mounting theoretical evidence that black hole horizons induce decoherence on a quantum system, say a particle, put in a superposition of locations, with the decoherence functional, evaluated after closure of the superposition, increasing linearly with the time the superposition has been kept open. This phenomenon has been shown to owe its existence to soft modes, that is modes with very low frequencies, of the quantum fields -- sourced by the particle -- which pierce through the horizon, or also can be understood as coming from the interaction with the black hole described as a thermodynamic quantum system at Hawking's temperature. Here we investigate the effects of ensuing quantum aspects of the geometry itself of the horizon, in an effective perspective in which the quantum geometry of the horizon is captured by existence of a limit length or by horizon area quantisation. We show that the discreteness of the energy levels associated to the different geometric configurations might have strong impact on the results, in particular reducing the decoherence effects even to a negligible level in case of quanta of area $A_0 = \mathcal{O}(1) \, \, l_p^2$ or larger, with $l_p$ the Planck length. | ブラックホールの地平線が、位置の重ね合わせ状態にある量子系、例えば粒子にデコヒーレンスを生じさせるという理論的証拠が蓄積されつつある。 重ね合わせが閉じた後に評価されるデコヒーレンス関数は、重ね合わせが開かれている時間に比例して増加する。 この現象は、粒子を発生源とする量子場のソフトモード、すなわち非常に低い周波数のモードに起因することが示されており、このモードは地平線を貫通する。 あるいは、ホーキング温度における熱力学的量子系として記述されるブラックホールとの相互作用に由来するとも理解できる。 本研究では、地平線の量子幾何学が極限長さの存在または地平線面積の量子化によって捉えられるという効果的な観点から、地平線の幾何学自体の量子的側面の影響を調査する。 異なる幾何学的構成に関連するエネルギー準位の離散性が結果に大きな影響を与える可能性があり、特に、面積量子$A_0 = \mathcal{O}(1) \, \, l_p^2$以上の場合（プランク長$l_p$）、デコヒーレンス効果を無視できるレベルまで低減できることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A popular approach to constructing exact stationary and axisymmetric nonvacuum solutions in general relativity has been to use solution-generating techniques. Here we revisit a recent variant of the Newman-Janis-Azreg-Ainou algorithm, restricted to asymptotically-flat spacetimes, and demonstrate that this method exclusively generates Konoplya-Stuchlik-Zhidenko spacetimes. Therefore, the equations for geodesic motion and scalar-wave propagation are both separable. We call these "doubly separable" spacetimes. We identify a subclass of the spacetimes that might admit a separable Dirac equation by explicitly obtaining the Killing-Yano tensor. The high degree of symmetry in these spacetimes suggests that the self-gravitating matter must also be in specialized field configurations. For this reason, we investigate whether these spacetimes can even be sourced by arbitrary types of matter. We show that doubly separable spacetimes cannot be sourced by massless real scalar fields or perfect fluids, and that electromagnetic fields lead only to the Kerr-Newman family. Notably, this rules out the elusive spinning counterpart of the Janis-Newman-Winicour naked singularity spacetime, which contains a scalar field, as a member of this metric class. While the algorithm generates spacetimes with rich symmetry structures, valuable for studying phenomena like black hole shadows and quasinormal modes, our results highlight the need for caution when using it to construct physically consistent solutions with prespecified matter content. | 一般相対論において、正確な定常解および軸対称非真空解を構築するための一般的なアプローチは、解生成技術を用いることである。 本稿では、漸近平坦時空に限定されたニューマン-ジャニス-アズレグ-アイノウアルゴリズムの最近の変種を再検討し、この方法がコノプリア-シュチュクリク-ジデンコ時空のみを生成することを示す。 したがって、測地運動とスカラー波動伝播の方程式はどちらも分離可能である。 我々はこれらを「二重に分離可能な」時空と呼ぶ。 我々は、キリング-ヤノテンソルを明示的に求めることにより、分離可能なディラック方程式を許容する可能性のある時空のサブクラスを特定する。 これらの時空の高い対称性は、自己重力物質もまた特殊な場の配置にあるはずであることを示唆する。 このため、我々はこれらの時空が任意の種類の物質によっても生成可能かどうかを調査する。 二重に分離可能な時空は質量のない実スカラー場や完全流体によって生成できず、電磁場はカー・ニューマン族にのみ帰結することを示す。 特に、これはスカラー場を含むジャニス・ニューマン・ウィニクール裸特異点時空の捉えどころのない回転時空を、この計量クラスのメンバーとして排除する。 このアルゴリズムは、ブラックホールシャドウや準正規モードなどの現象の研究に有用な、豊かな対称性構造を持つ時空を生成するが、我々の結果は、事前に指定された物質内容を持つ物理的に整合した解を構築するためにこのアルゴリズムを使用する際には注意が必要であることを浮き彫りにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Using high-resolution AthenaK simulations of a twisted toroidal flux tube, we study the flux emergence of magnetic structures in the shear layer of a hot massive neutron star typical of a binary neutron star remnant. High-resolution simulations demonstrate that magnetic buoyant instabilities allow for emergence only for extremely large magnetic fields significantly exceeding $10^{17}~\mathrm{G}$, and more typical fields around $10^{16}~\mathrm{G}$ are instead dominated by hydrodynamic effects. Because merger remnants tend to be stable against hydrodynamic convection, our work places strong limitations on the mechanisms by which massive binary neutron star remnants can produce the magnetically-driven outflows needed to power jets. | ねじれたトロイダル磁束管の高解像度AthenaKシミュレーションを用いて、連星中性子星残骸に典型的な高温大質量中性子星のシア層における磁気構造の磁束発現を調べた。 高解像度シミュレーションは、磁気浮力不安定性が発現するのは、$10^{17}~\mathrm{G}$をはるかに超える極めて大きな磁場の場合のみであり、より典型的な$10^{16}~\mathrm{G}$付近の磁場では、代わりに流体力学的効果が支配的であることを示す。 合体残骸は流体対流に対して安定である傾向があるため、我々の研究は、大質量連星中性子星残骸がジェットの駆動に必要な磁気駆動アウトフローを生成するメカニズムに強い制限を課す。 |