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| Original Text | 日本語訳 |
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| We introduce the notion of moving Cartan geometries described by quotients of Lie groups and Lie algebras with spacetime dependant structure constants and construct associated deformed topological gauge action functionals for Lorentzian (including dS and AdS) and Lorentz$\times$Weyl moving geometries. The actions feature a generalization of the Nieh-Yan topological term for a varying coupling constant. We compute the equations of motion of the gauge $+$ matter actions and show that they dictate at each spacetime point the geometry, leading to both a dynamical source of dark energy and a dynamical gravitational coupling, described by combinations of scalars built from spacetime curvature, torsion and the matter content of the theory. The action becomes asymptotically topological when the gauge action contribution to dark energy vanishes. | 我々は、リー群およびリー代数の時空依存構造定数による商で記述される移動カルタン幾何学の概念を導入し、ロレンツ型（dSおよびAdSを含む）およびロレンツ倍ワイル型移動幾何学に対する関連する変形位相的ゲージ作用汎関数を構築する。 この作用は、変化する結合定数に対するニー・ヤン位相項の一般化を特徴とする。 我々はゲージ作用+物質作用の運動方程式を計算し、それらが各時空点における幾何学を規定し、時空の曲率、ねじれ、および理論の物質内容から構成されるスカラーの組み合わせで記述される暗黒エネルギーの動的源と動的重力結合の両方をもたらすことを示す。 ゲージ作用の暗黒エネルギーへの寄与がゼロになるとき、作用は漸近的に位相的になる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We describe gauge theories which allow to retrieve a large class of gravitational theories, including, MacDowell-Mansouri gravity and its topological extension to Loop Quantum Gravity via the Pontrjagin characteristic class involving the Nieh-Yan term. Considering symmetric spaces parametrized by mutations allows to naturally obtain a bare cosmological constant which in particular cases gives rise to a positive effective cosmological constant while having an AdS spacetime. Two examples are studied, Lorentzian geometry (including dS and AdS spacetimes) and Lorentz$\times$Weyl geometry. In the latter case we prove the equations of motion exhibit a secondary source for curvature in addition to the usual energy-momentum tensor. This additional source is expressed in terms of the spin density of matter, torsion and their variations. Finally, we show that the gauge + matter actions constructed from invariant polynomials are asymptotically topological if one assumes a vanishing bare cosmological constant together with gauge and matter fields having compact support. | 我々は、マクドウェル-マンスーリ重力理論や、ニー-ヤン項を含むポントリャギン特性類を介したループ量子重力理論への位相的拡張など、広範な重力理論を導くゲージ理論について述べる。 突然変異によってパラメータ化された対称空間を考察することで、裸の宇宙定数を自然に得ることが可能となり、特定の場合にはAdS時空を持ちながら正の有効宇宙定数を生じる。 2つの例、ローレンツ幾何学（dS時空とAdS時空を含む）とローレンツ$\times$ワイル幾何学を検討する。 後者の場合、運動方程式が通常のエネルギー運動量テンソルに加えて、曲率の二次的な発生源を示すことを証明する。 この追加の発生源は、物質のスピン密度、ねじれ、およびそれらの変分によって表現される。 最後に、ゲージ場と物質場がコンパクト台を持ち、裸の宇宙定数がゼロであると仮定すると、不変多項式から構成されるゲージ＋物質作用は漸近的に位相的であることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The recent observational evidence of deviations from the $\Lambda$-Cold Dark Matter ($\Lambda$CDM) model points towards the presence of evolving dark energy. The simplest possibility consists of a cosmological scalar field $\varphi$, dubbed quintessence, driving the accelerated expansion. We assess the evidence for the existence of such a scalar field. We find that, if the accelerated expansion is driven by quintessence, the data favour a potential energy $V(\varphi)$ that is concave, i.e., $m^2=d^2V/d\varphi^2<0$. Furthermore, and more significantly, the data strongly favour a scalar field that is non-minimally coupled to gravity (Bayes factor $\log(B) = 7.34 \pm 0.6$), leading to time variations in the gravitational constant on cosmological scales, and the existence of fifth forces on smaller scales. The fact that we do not observe such fifth forces implies that either new physics must come into play on non-cosmological scales or that quintessence is an unlikely explanation for the observed cosmic acceleration. | 最近の観測的証拠は、$\Lambda$-冷たい暗黒物質（$\Lambda$CDM）モデルからの逸脱を示しており、進化する暗黒エネルギーの存在を示唆している。 最も単純な可能性は、加速膨張を駆動する宇宙論的スカラー場$\varphi$（クインテッセンス）である。 我々は、このようなスカラー場の存在を示す証拠を評価する。 加速膨張がクインテッセンスによって駆動されている場合、データはポテンシャルエネルギー$V(\varphi)$が凹型、すなわち$m^2=d^2V/d\varphi^2<0$となることを支持する。 さらに、そしてより重要な点として、データは、重力と非最小限に結合したスカラー場（ベイズ係数 $\log(B) = 7.34 \pm 0.6$）を強く支持しており、宇宙論的スケールにおける重力定数の時間変動と、より小さなスケールにおける第五の力の存在につながる。 このような第五の力が観測されていないという事実は、非宇宙論的スケールで新たな物理学が作用しているか、あるいはクインテッセンスが観測された宇宙の加速を説明する可能性が低いことを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we examine the scaling laws in gravitational system from the perspective of free energy landscape. It has been found that for some special black holes, their critical exponents are beyond mean field theory, and more surprisingly violate the scaling laws. We find that the main reason for the violation of the scaling laws is that the heat capacity at constant volume for these black holes is 0, so the critical exponent $\alpha$ is often treated as 0 and can not be derived from the scaling hypothesis while another three critical exponents can. We also find that the strange critical exponents means there is a symmetry violation in the order parameter. | 本論文では、自由エネルギーランドスケープの観点から重力系におけるスケーリング則を検証する。 いくつかの特殊なブラックホールでは、その臨界指数が平均場理論を超え、さらに驚くべきことにスケーリング則に違反することが分かっている。 スケーリング則違反の主な理由は、これらのブラックホールの定積熱容量が0であるため、臨界指数$\alpha$はしばしば0として扱われ、スケーリング仮説から導出できないのに対し、他の3つの臨界指数は導出可能であることにあることが分かった。 また、これらの奇妙な臨界指数は、秩序パラメータに対称性の破れがあることを意味していることも分かった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose a construction of fiducial observers in the throat region of near-extremal black holes within the framework of JT quantum gravity, leading to a notion of local observers in a highly quantum regime of the gravitational field. The construction is based on an earlier proposal for light-ray anchoring to the asymptotic boundary and is uniquely fixed at the semiclassical level by demanding that the notion of time translations for an observer at the asymptotic boundary of JT gravity should be extended into the bulk as the flow of a conformal isometry. Since conformal isometries are a necessary condition for geometric modular flow, our construction is amenable as a candidate geometric gravitational dressing that may be interpreted via the modular crossed product, potentially connecting our choice of dressing with recent developments on the literature on local observables in quantum gravity. Taking this definition beyond the semiclassical regime, we compute quantum gravitational wormhole contributions to the black hole thermal atmosphere, directly producing a finite thermal entropy and leading to a quantum description of the stretched horizon in this model. | 我々は、JT量子重力理論の枠組みの中で、近極限ブラックホールのスロート領域における基準観測者の構築を提案する。 これは、重力場の高度に量子的な領域における局所観測者の概念につながる。 この構築は、漸近境界への光線アンカーに関する以前の提案に基づいており、JT重力理論の漸近境界における観測者の時間並進の概念を、共形等長曲線の流れとしてバルクに拡張することを要求することで、半古典的レベルで一意に固定される。 共形等長曲線は幾何学的モジュラー流れの必要条件であるため、我々の構築は、モジュラー交差積を介して解釈可能な幾何学的重力ドレッシングの候補として適しており、このドレッシングの選択は、量子重力における局所観測量に関する文献の最近の発展と結びつく可能性がある。 この定義を半古典的領域を超えて拡張し、ブラックホールの熱大気への量子重力ワームホールの寄与を計算し、有限の熱エントロピーを直接生成し、このモデルにおける引き伸ばされた地平線の量子的記述を導きます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the presence of an ultralight scalar or vector boson, a spinning black hole will be spun down through the superradiant instability. We use spin measurements from gravitational wave observations of binary black holes, in particular the heavy binary black hole merger event GW231123, along with the lower-mass GW190517 event, to constrain the existence of ultralight bosons. We disfavor scalars with masses in the range of $[0.55, 11]\times 10^{-13}$ eV and vectors in the range of $[0.11, 18]\times 10^{-13}$ eV, making only a conservative assumption that the black hole lifetimes are greater than $10^5$ years. The lower ends of these ranges, where the exclusion confidence is the highest, were not previously excluded by spin measurements from electromagnetic or gravitational wave observations. We map these constraints to axion and dark photon models with interactions. | 超軽量スカラーボソンまたはベクトルボソンが存在する場合、回転するブラックホールは超放射不安定性によってスピンダウンする。 我々は連星ブラックホールの重力波観測、特に重い連星ブラックホール合体イベントGW231123と、より低質量のイベントGW190517からのスピン測定を用いて、超軽量ボソンの存在を制限する。 我々は、質量が$[0.55, 11]\times 10^{-13}$ eVの範囲にあるスカラーと、質量が$[0.11, 18]\times 10^{-13}$ eVの範囲にあるベクトルを不利と見なし、ブラックホールの寿命は$10^5$年以上であるという保守的な仮定のみを用いる。 これらの範囲の下限、つまり排除の信頼度が最も高い領域は、これまで電磁波や重力波観測によるスピン測定では排除されていませんでした。 我々はこれらの制約を、相互作用を持つアクシオンとダークフォトンモデルにマッピングします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| While the early literature on black holes focused on event horizons, subsequently it was realized that their teleological nature makes them unsuitable for many physical applications both in classical and quantum gravity. Therefore, over the past two decades, event horizons have been steadily replaced by quasi-local horizons which do not suffer from teleology. In numerical simulations event horizons can be located as an `after thought' only after the entire space-time has been constructed. By contrast, quasi-local horizons naturally emerge in the course of these simulations, providing powerful gauge-invariant tools to extract physics from the numerical outputs. They also lead to interesting results in mathematical GR, providing unforeseen insights. For example, for event horizons we only have a qualitative result that their area cannot decrease, while for quasi-local horizons the increase in the area during a dynamical phase is quantitatively related to local physical processes at the horizon. In binary black hole mergers, there are interesting correlations between observables associated with quasi-local horizons and those defined at future null infinity. Finally, the quantum Hawking process is naturally described as formation and evaporation of a quasi-local horizon. This review focuses on the dynamical aspects of quasi-local horizons in classical general relativity, emphasizing recent results and ongoing research. | ブラックホールに関する初期の文献は事象の地平線に焦点を当てていましたが、その後、その目的論的な性質により、古典重力と量子重力の両方における多くの物理的応用には不向きであることが認識されました。 そのため、過去20年間にわたって、事象の地平線は目的論的な影響を受けない準局所地平線に着実に置き換えられてきました。 数値シミュレーションでは、事象の地平線は時空全体が構築された後にのみ「後付け」として配置することができます。 対照的に、準局所地平線はこれらのシミュレーションの過程で自然に出現し、数値出力から物理的性質を抽出するための強力なゲージ不変ツールを提供します。 また、それらは数理一般相対論において興味深い結果をもたらし、予期せぬ洞察をもたらします。 例えば、事象の地平線については、その面積は減少しないという定性的な結果しか得られませんが、準局所地平線については、動的位相における面積の増加は、地平線における局所的な物理過程と定量的に関連しています。 連星ブラックホール合体においては、準局所地平線に関連する観測量と、未来のヌル無限遠で定義される観測量との間に興味深い相関が見られます。 最後に、量子ホーキング過程は、準局所地平線の形成と蒸発として自然に記述されます。 本レビューは、古典一般相対論における準局所地平線の力学的側面に焦点を当て、最近の成果と進行中の研究に重点を置いています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In JCAP 11 (2024) 051, we discussed how different regimes (flavoured) of leptogenesis can be probed through a ``tomographic'' approach using primordial gravitational waves. By examining the theory's parameter space, we identified regions where right-handed neutrino mass-dependent non-standard cosmological expansion leaves characteristic imprints on propagating gravitational waves. Our analysis focused on inflationary blue-tilted gravitational waves, modeled by a power-law tensor power spectrum with a constant spectral index. The resulting double-peak spectrum -- where peak and dip frequencies are sensitive to leptogenesis parameters -- provided marked signatures of different leptogenesis regimes. In this follow-up article, we conduct a statistical analysis of two-flavour leptogenesis signals, particularly those producing a peak (more generally, a broken power-law signal) within the LISA frequency band. Using a Fisher matrix analysis, we delineate the regions of parameter space that LISA can probe with minimal uncertainty, accounting for galactic and extragalactic foregrounds along with LISA's instrumental noise. | JCAP 11 (2024) 051 では、原始重力波を用いた「トモグラフィー」アプローチによって、レプトジェネシスの異なるレジーム（フレーバー）をどのように調べることができるかについて議論しました。 理論のパラメータ空間を調べることで、右巻きニュートリノ質量依存の非標準的な宇宙膨張が伝播する重力波に特徴的な痕跡を残す領域を特定しました。 私たちの解析は、一定のスペクトル指数を持つべき乗則テンソルパワースペクトルでモデル化された、インフレーション期の青傾斜重力波に焦点を当てました。 結果として得られた二重ピークスペクトル（ピーク周波数とディップ周波数がレプトジェネシスパラメータに敏感）は、異なるレプトジェネシスレジームの顕著な特徴を示しました。 この続編では、2つのフレーバーを持つレプトジェネシス信号、特にLISA周波数帯域内でピーク（より一般的には、べき乗則を破った信号）を生成する信号の統計解析を行います。 フィッシャー行列解析を用いて、LISAが最小限の不確実性で探査できるパラメータ空間の領域を、LISAの機器ノイズに加えて銀河系および銀河系外の前景を考慮して定義します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Can one be fooled into thinking that space and time are fundamentally described by a Lorentzian manifold? In this article, we describe a scenario in which a theory constructed on a (Euclidean signature) Riemannian manifold can lead to degrees of freedom with Lorentzian dispersion relations, due to a nontrivial configuration of a scalar field. In particular, we perform a perturbative analysis of a renormalizable shift-symmetric scalar-tensor theory and find that it can, in principle, admit a massless tensor degree of freedom with a Lorentzian dispersion relation. While the remaining degrees of freedom in the gravity sector will, in general, satisfy Euclidean dispersion relations, we argue that they can be brought under control by elliptic equations with an appropriate choice of boundary conditions. | 空間と時間は基本的にローレンツ多様体によって記述されると考えてしまうことはあり得るだろうか？本稿では、（ユークリッド的特徴を持つ）リーマン多様体上に構築された理論が、スカラー場の非自明な構成により、ローレンツ分散関係を持つ自由度をもたらすシナリオについて説明する。 特に、繰り込み可能なシフト対称スカラーテンソル理論の摂動解析を行い、原理的には、ローレンツ分散関係を持つ質量ゼロのテンソル自由度を許容できることを見出す。 重力セクターの残りの自由度は、一般にユークリッド分散関係を満たすが、境界条件を適切に選択することで、楕円方程式によって制御できると主張する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper we construct a non-perturbative action of the higher spin symmetry algebra on the gravitational phase space. We introduce a symmetry algebroid $\mathcal{T}$ which allows us to include radiation in an algebraic framework. We show that $\mathcal{T}$ admits a non-linear realization on the asymptotic phase space generated by a Noether charge defined non-perturbatively for all spins. Besides, this Noether charge is conserved in the absence of radiation. Moreover, at non radiative cuts, the algebroid can be restricted to the wedge symmetry algebra studied in ArXiv:2409.12178. The key ingredient for our construction is to consider field and time dependent symmetry parameters constrained to evolve according to equations of motion dual to (a truncation of) the asymptotic Einstein's equations. This result then guarantees that the underlying symmetry algebra is also represented canonically. | 本論文では、高次スピン対称性代数の重力位相空間への非摂動作用を構成する。 代数的枠組みに放射を含めることを可能にする対称代数$\mathcal{T}$を導入する。 $\mathcal{T}$は、すべてのスピンに対して非摂動的に定義されたノイザー電荷によって生成される漸近位相空間上で非線形実現を許容することを示す。 さらに、このノイザー電荷は放射がない場合でも保存される。 さらに、非放射カットにおいては、代数体はArXiv:2409.12178で研究されているウェッジ対称性代数に制限することができる。 本構成の鍵となる要素は、漸近アインシュタイン方程式（の切断）の双対な運動方程式に従って発展するように制約された、場と時間に依存する対称性パラメータを考慮することである。 この結果は、基礎となる対称代数も標準的に表現されることを保証します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Using the cross-correlation data from the first three observing runs of the LIGO-Virgo-KAGRA Collaboration, we search for a gravitational-wave background (GWB) from primordial black holes, arising from the superposition of compact binary coalescence events. We consider both early and late binary formation mechanisms and perform Bayesian parameter inference. From the non-detection of the GWB, we provide constraints on the fraction of primordial black holes contributing to the present dark matter energy density. | LIGO-Virgo-KAGRAコラボレーションによる最初の3回の観測から得られた相互相関データを用いて、コンパクト連星合体イベントの重ね合わせから生じる原始ブラックホールからの重力波背景放射（GWB）を探索する。 初期および後期の連星形成メカニズムを考慮し、ベイズパラメータ推定を行う。 GWBが検出されなかったことから、現在の暗黒物質エネルギー密度に寄与する原始ブラックホールの割合に制約を与える。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We prove that the generalised second law (GSL), with an appropriate modification, holds in perturbative gravity to all orders beyond the semiclassical limit and without a UV cutoff imposed on the fields. Our proof uses algebraic techniques and builds on the recent work of Faulkner and Speranza, which combined Wall's proof of the GSL with the identification of generalised entropy as the von Neumann entropy of a boost-invariant crossed product algebra. The key additional step in our approach is to further impose invariance under null translations. Doing so requires one to describe horizon exterior regions in a relational manner, so we introduce `dynamical cuts': quantum reference frames which give the location of a cut of the horizon. We use idealised dynamical cuts, but expect that our methods can be generalised to more realistic models. The modified GSL that we prove says that the difference in generalised entropies of the regions outside two dynamical cuts is bounded below by the free energy of the degrees of freedom giving the location of the later cut. If one takes a semiclassical limit, imposes a UV cutoff, and requires the cuts to obey certain energy conditions, then our result reduces to the standard GSL. | 一般化第二法則（GSL）は、適切な修正を加えることで、半古典極限を超えるすべてのオーダーにおいて、かつ場にUVカットオフを課すことなく、摂動重力において成立することを証明する。 我々の証明は代数的手法を用い、FaulknerとSperanzaによる最近の研究に基づいている。 彼らは、WallによるGSLの証明と、一般化エントロピーをブースト不変な交差積代数のフォン・ノイマン・エントロピーとして同定することを組み合わせた。 我々のアプローチにおける重要な追加ステップは、ヌル並進移動に対する不変性をさらに課すことである。 そのためには、地平線の外部領域を関係的に記述する必要があるため、我々は「動的カット」を導入する。 これは、地平線のカットの位置を与える量子参照フレームである。 我々は理想化された動的カットを使用するが、我々の手法はより現実的なモデルにも一般化できると期待している。 我々が証明する修正された一般線形代数（GSL）は、二つの動的カットの外側の領域の一般化エントロピーの差が、後者のカットの位置を与える自由度の自由エネルギーによって下方に制限されることを示しています。 半古典的な極限を取り、UVカットオフを課し、カットが特定のエネルギー条件に従うことを要求すれば、我々の結果は標準的な一般線形代数（GSL）に帰着します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We assess the universal relations among second-order moments of relativistic stars, namely the moment of inertia, tidal deformability, and spin-induced quadrupole moment, via reformulated perturbation equations. After constructing the spherical background configuration by solving two ordinary differential equations as usual, these three moments are obtained by solving four additional ordinary differential equations. They are solved numerically from the stellar center to the surface, and we do not need to derive homogeneous solutions for obtaining the quadrupole moment. This small number of ordinary differential equations to be solved enables us to identify the primary variable for each second-order moment. Investigating the profile of these variables in the star, we speculate that their nonmonotonic behavior, enhanced typically for soft equations of state and/or high compactnesses, introduces the variety to the relations among these second-order moments unless the black-hole limit is approached. Because realistic relativistic stars are widely believed to be characterized by stiff equations of state, they enjoy the universal relation to a great extent. | 相対論的星の2次モーメント、すなわち慣性モーメント、潮汐変形能、およびスピン誘起四重極モーメント間の普遍的な関係を、再定式化された摂動方程式を用いて評価する。 通常通り2つの常微分方程式を解いて球状背景配置を構築した後、これら3つのモーメントは、さらに4つの常微分方程式を解くことで得られる。 これらの方程式は星の中心から表面まで数値的に解かれるため、四重極モーメントを求めるための同次解を導く必要はない。 解くべき常微分方程式の数が少ないため、各2次モーメントの主変数を特定することができる。 星におけるこれらの変数のプロファイルを調査した結果、これらの変数の非単調な振る舞いは、典型的にはソフトな状態方程式や高コンパクトネスで顕著に表れ、ブラックホール極限に近づかない限り、これらの2次モーメント間の関係に多様性をもたらすと考えられる。 現実的な相対論的恒星は、硬い状態方程式によって特徴付けられると広く信じられているので、ある程度普遍的な関係を享受しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We introduce a two-parameter phenomenological extension of the $\Lambda$CDM model in which the equation of state parameter of the ``dust'' fluid becomes different from zero for redshifts below a transition value $z_t$. Using data from DESI DR2 BAO, DESY5 Sn~Ia and CMB distance priors ($R,l_A,\omega_b$) data, we compare our model with the standard CPL parameterization $w_0-w_a$ for dynamical dark energy. Using the Deviance Information Criteria (DIC), we find that the two models are essentially indistinguishable ($\Delta$DIC $<$ 2) and preferred over $\Lambda$CDM with a significance $\geq 3 \sigma$. We discuss how this parameterization finds a natural interpretation in the context of cosmological backreaction and derive a prediction for the evolution of the growth factor, discussing its impact on low redshift $f\sigma_8$ measurements. | 我々は$\Lambda$CDMモデルの2パラメータ現象論的拡張を導入する。 この拡張では、「ダスト」流体の状態方程式パラメータは、遷移値$z_t$以下の赤方偏移ではゼロとは異なる。 DESI DR2 BAO、DESY5 Sn~Ia、CMB距離事前分布($R,l_A,\omega_b$)のデータを用いて、動的ダークエネルギーの標準的なCPLパラメータ化$w_0-w_a$と本モデルを比較する。 逸脱情報基準(DIC)を用いて、2つのモデルは本質的に区別がつかず($\Delta$DIC $<$ 2)、有意性$\geq 3 \sigma$で$\Lambda$CDMよりも優れていることがわかった。 このパラメータ化が宇宙論的反作用の文脈においてどのように自然な解釈を見出すかを議論し、成長因子の進化の予測を導き、それが低赤方偏移$f\sigma_8$の測定に与える影響について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a new mass generation mechanism for linearized gravity in three spacetime dimensions, which consists of a lower-dimensional Chern-Simons-like term added to the invariant action. The propagators of the gauge fixed massive action show a massive pole and a good massless limit. Moreover, we show that, as the Topological Massive Gravity model of Deser, Jackiw and Templeton, this theory displays one propagating massive DoF, which can be traced back to the transverse part of the spatial Ricci tensor. Finally, the action of this linearized massive gravity is characterized by an algebraic structure formed by a set of Ward operators, which uniquely determine the theory. | 我々は、3次元時空における線形化重力に対する新しい質量生成機構を提示する。 これは、不変作用に低次元のチャーン・サイモンズ型項を付加したものからなる。 ゲージ固定質量作用の伝播関数は、質量極と良好な質量零極限を示す。 さらに、Deser、Jackiw、Templetonによる位相的質量重力モデルと同様に、この理論は1つの伝播する質量自由度を示し、これは空間リッチテンソルの横成分にまで遡ることができることを示す。 最後に、この線形化質量重力の作用は、理論を一意に決定するウォード作用素の集合によって形成される代数構造によって特徴付けられる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In a relativistic framework, it is generally accepted that quantum steering of maximally entangled states provide greater advantages in practical applications compared to non-maximally entangled states. In this paper, we investigate quantum steering for four different types of Bell-like states of fermionic modes near the event horizon of a Schwarzschild black hole. In some parameter spaces, the peak of steering asymmetry corresponds to a transition from two-way to one-way steerability for Bell-like states under the influence of the Hawking effect. It is intriguing to find that the fermionic steerability of the maximally entangled states experiences sudden death with the Hawking temperature, while the fermionic steerability of the non-maximally entangled states maintains indefinite persistence at infinite Hawking temperature. In contrast to prior research, this finding suggests that quantum steering of non-maximally entangled states is more advantageous than that of maximally entangled states for processing quantum tasks in the gravitational background. This surprising result overturns the traditional idea of ``the advantage of maximally entangled steering in the relativistic framework" and provides a new perspective for understanding the Hawking effect of the black hole. | 相対論的枠組みにおいては、最大エンタングル状態の量子ステアリングは、非最大エンタングル状態と比較して、実用的応用においてより大きな利点をもたらすことが一般的に認められている。 本稿では、シュワルツシルトブラックホールの事象の地平線近傍における、4種類のベル型フェルミオン状態に対する量子ステアリングを調査する。 いくつかのパラメータ空間において、ステアリング非対称性のピークは、ホーキング効果の影響下にあるベル型状態の双方向ステアリング可能性から一方向ステアリング可能性への遷移に対応する。 最大エンタングル状態のフェルミオンステアリング可能性がホーキング温度で突然消滅するのに対し、非最大エンタングル状態のフェルミオンステアリング可能性は無限大のホーキング温度でも無期限に持続するという発見は興味深い。 先行研究とは対照的に、この発見は、重力背景における量子タスクの処理において、最大エンタングルメント状態よりも非最大エンタングルメント状態の量子ステアリングの方が有利であることを示唆している。 この驚くべき結果は、「相対論的枠組みにおける最大エンタングルメント状態のステアリングの利点」という従来の考えを覆し、ブラックホールのホーキング効果を理解するための新たな視点を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The effective action for quantum gravity coupled to matter contains corrections arising from the functional measure. We analyse the effect of such corrections for anisotropic self-gravitating compact objects described by means of the gravitational decoupling method applied to isotropic solutions of the Einstein field equations. In particular, we consider the Tolman IV solution of general relativity and show that quantum gravity effects can modify the effective energy density as well as the effective tangential and radial pressures. For a suitable choice of the mimicking constant, upper bounds on the quantum corrections can be driven by the surface redshift of the anisotropic compact stellar system obtained with the gravitational decoupling. | 物質と結合した量子重力の有効作用には、関数測度から生じる補正が含まれる。 我々は、アインシュタイン場の方程式の等方解に重力分離法を適用して記述される、異方性自己重力コンパクト天体に対するそのような補正の効果を解析する。 特に、一般相対論のトールマンIV解を考察し、量子重力効果が有効エネルギー密度だけでなく、有効接線方向圧力と有効径方向圧力も変化させることを示す。 模倣定数を適切に選ぶことで、量子補正の上限は、重力分離によって得られる異方性コンパクト恒星系の表面赤方偏移によって決定される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The dynamics of a binary neutron stars merger is governed by physics under the most extreme conditions, including strong spacetime curvature, ultra-high matter densities, luminous neutrino emission and the rapid amplification of the initial neutron star magnetic fields. Here we systematically explore how sensitive the magnetic field evolution is to the total mass of the merging binary, to the mass ratio of its components, the stellar spins and to the equation of state. For this purpose, we analyze 16 state-of-the-art GRMHD simulations that employ a subgrid-scale model to account for the unresolved small-scale turbulence. We find that strong and rapid amplification of the magnetic field to volume-averaged values of $\sim 10^{16}$~G in the high-density regions is a very robust outcome of a neutron star merger and this result is only marginally impacted by either mass, mass ratio, spin or equation of state. | 中性子星連星合体のダイナミクスは、強い時空曲率、超高物質密度、高輝度ニュートリノ放出、そして初期の中性子星磁場の急激な増幅といった、最も過酷な条件下での物理によって支配されている。 本研究では、磁場の進化が合体する連星の全質量、その構成物質の質量比、恒星の自転、そして状態方程式にどれほど敏感であるかを系統的に探究する。 この目的のために、未解決の小規模乱流を考慮するためにサブグリッドスケールモデルを用いた16の最先端のGRMHDシミュレーションを解析する。 高密度領域における磁場の体積平均値$\sim 10^{16}$~Gへの強く急速な増幅は、中性子星合体の非常にロバストな結果であり、この結果は質量、質量比、スピン、状態方程式のいずれの影響もほとんど受けないことがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The LIGO-Virgo-KAGRA Collaboration recently reported an exceptional gravitational-wave event, GW231123. This gravitational-wave signal was assumed to be generated from the merger of a binary black hole system, with source frame masses of $137^{+22}_{-17}~\textup{M}_\odot$ and $103^{+20}_{-52}~ \textup{M}_\odot$ (90\% credible intervals). As seen by the two LIGO detectors, the signal has only $\sim 5$ cycles, between 30 and 80 Hz, over $\sim 10$ ms. It is of critical importance to confirm the origin of this signal. Here we present the results of a Bayesian model comparison to test whether the gravitational-wave signal was actually generated by a binary black hole merger, or emitted from cusps or kinks on a cosmic string. We find significant evidence for a binary black hole merger origin of the signal. | LIGO-Virgo-KAGRA共同研究グループは最近、例外的な重力波イベントGW231123を報告しました。 この重力波信号は、質量がそれぞれ$137^{+22}_{-17}~\textup{M}_\odot$と$103^{+20}_{-52}~\textup{M}_\odot$（90%信頼区間）である連星ブラックホール系の合体によって生成されたと推定されています。 2つのLIGO検出器で観測されたこの信号は、$\sim 10$ミリ秒間に30Hzから80Hzの間でわずか$\sim 5$周期しか存在しません。 この信号の起源を確認することは極めて重要です。 本稿では、重力波信号が実際に連星ブラックホールの合体によって生成されたのか、それとも宇宙ひものカスプやキンクから放出されたのかを検証するために、ベイズモデルの比較を行った結果を示す。 その結果、信号が連星ブラックホールの合体によって発生したという重要な証拠が見つかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this note, it is shown that a nonvanishing spatial curvature can generate primordial matter in the post-inflation era. This matter does not depend on the curvature parameter and is described by a stiff equation of state. It can have the properties of spin matter, consisting of particles with a spin quantum number (spin) s = 1/2. Such a matter can be plausibly identified with quark matter at the early stage of the evolution of the universe. | 本稿では、インフレーション後時代に、零でない空間曲率が原始物質を生成できることを示す。 この物質は曲率パラメータに依存せず、硬い状態方程式で記述される。 スピン量子数（スピン）s = 1/2を持つ粒子からなるスピン物質の性質を持つことができる。 このような物質は、宇宙進化の初期段階におけるクォーク物質とほぼ同一視できる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This article solves the initial boundary value problem for the vacuum Einstein equations with a negative cosmological constant in dimension 4, giving rise to asymptotically Anti-de Sitter spaces. We introduce a new family of geometric reflective boundary conditions, which can be regarded as the homogeneous Robin boundary conditions, involving both the conformal class and the stress-energy tensor of the timelike conformal boundary. This family includes as a special case the homogeneous Neumann boundary condition, consisting of setting the boundary stress-energy tensor to zero. It also agrees, in a limit case, with the homogeneous Dirichlet boundary condition, where one fixes a locally conformally flat conformal class on the boundary, already covered in Friedrich's pioneering work of 1995. The proof of local existence and uniqueness for this family of boundary conditions relies notably on Friedrich's framework and his extended conformal Einstein equations. These are rewritten in a tensorial formalism, rather than a spinorial one, as it facilitates the comparison with the Fefferman-Graham expansion of asymptotically Anti-de Sitter metrics. Similarly to Friedrich's proof, our geometric boundary conditions are eventually inferred from gauge-dependent boundary conditions by means of an auxiliary system on the conformal boundary. In addition, our analysis also comprises new necessary and sufficient conditions for the unphysical fields associated to the initial data to be smooth up to the conformal boundary. Finally, the paper contains examples of asymptotically Anti-de Sitter spaces, with a focus on their conformal boundary data. This provides valuable insight into the possible shapes of boundary stress-energy tensors. | 本稿では、4次元の負の宇宙定数を持つ真空アインシュタイン方程式の初期境界値問題を解き、漸近的に反ド・ジッター空間を生じる。 我々は、時間的共形境界の共形類と応力エネルギーテンソルの両方を含む、同次ロビン境界条件とみなせる新しい幾何学的反射境界条件族を導入する。 この族には、境界応力エネルギーテンソルをゼロに設定する同次ノイマン境界条件が特別な場合として含まれる。 また、これは極限ケースにおいて、境界上に局所的に共形平坦な共形類を固定する同次ディリクレ境界条件と一致する。 これは、1995年のフリードリヒの先駆的な研究で既に取り上げられている。 この境界条件族の局所的存在性と一意性の証明は、フリードリヒの枠組みと彼の拡張された共形アインシュタイン方程式に大きく依存している。 これらは、漸近的に反ド・ジッター計量のフェッファーマン・グラハム展開との比較を容易にするため、スピノル形式ではなくテンソル形式で書き直されている。 フリードリヒの証明と同様に、我々の幾何学的境界条件は、共形境界上の補助系を用いてゲージ依存境界条件から最終的に推論される。 さらに、我々の解析は、初期データに関連付けられた非物理的場が共形境界まで滑らかになるための新たな必要条件と十分条件も含んでいる。 最後に、本論文では、共形境界データに焦点を当てた漸近的に反ド・ジッター空間の例を示している。 これは、境界応力エネルギーテンソルの可能な形状に関する貴重な洞察を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We report some new findings regarding the subtle relations among geodesic completeness, curvature singularities and tidal forces. It is well known that any particle may be torn up near a singularity at the center of a black hole due to the divergent tidal force. However, we find that singularity is not the only cause of tidal force divergence. Even on the surface of the Earth, the tidal force experienced by a particle could be arbitrarily large if the particle moves arbitrarily close to the speed of light in a nonradial direction. Usually, a curvature singularity implies geodesic incompleteness since in many cases the metric cannot be defined at the location of the singularity. Counterexamples have been found in recent years, suggesting that geodesics could pass through curvature singularities. By taking into account the fact that any real particle is an extended body, we calculate the tidal force acting on the particle in a static and spherically symmetric spacetime. We explicitly show that an infinite tidal force always occurs near such a singularity. Therefore, no particle can actually reach the curvature singularity even if the metric is well defined at that point. We also show that the tidal acceleration along a null geodesic at the coordinate origin is divergent. For a wormhole solution that has a curvature singularity at the throat but possesses a regular metric, we show that the tidal force on any particle passing through the throat is divergent. | 測地線完全性、曲率特異点、および潮汐力の間の微妙な関係に関するいくつかの新たな知見を報告する。 ブラックホール中心の特異点付近では、発散する潮汐力によって、あらゆる粒子が引き裂かれることはよく知られている。 しかし、特異点が潮汐力発散の唯一の原因ではないことを我々は発見した。 地球表面上であっても、粒子が非放射方向に光速に任意に近い速度で移動する場合、粒子が受ける潮汐力は任意に大きくなる可能性がある。 通常、曲率特異点は測地線不完全性を意味する。 なぜなら、多くの場合、特異点の位置では計量を定義できないためである。 近年、測地線が曲率特異点を通過する可能性があることを示唆する反例が見つかっている。 実在粒子は拡張体であるという事実を考慮に入れ、静的かつ球対称な時空において粒子に作用する潮汐力を計算する。 そのような特異点の近傍では、常に無限大の潮汐力が発生することを明示的に示す。 したがって、たとえその点で計量が明確に定義されていたとしても、粒子は実際には曲率特異点に到達できない。 また、座標原点におけるヌル測地線に沿った潮汐加速度は発散することを示す。 ワームホール解が曲率特異点を持つものの、正規の計量を持つ場合、そのスロートを通過する任意の粒子に作用する潮汐力は発散することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We demonstrate that a $\sim 2 \sigma$ discrepancy with the Planck-$\Lambda$CDM cosmology in DESI Luminous Red Galaxy (LRG) data in the redshift range $0.4 < z < 0.6$ with effective redshift $z_{\textrm{eff}} = 0.51$ translates into an unexpectedly large $\Omega_m$ value, $\Omega_m = 0.67^{+0.18}_{-0.17}$. We independently confirm that this anomaly drives the preference for $w_0 > -1$ in DESI data \textit{alone} confronted to the $w_0 w_a$CDM model. Given that LRG data at $z_{\textrm{eff}} = 0.51$ is at odds with Type Ia supernovae in overlapping redshifts, we expect that this anomaly will decrease in statistical significance with future DESI data releases leaving an increasing $\Omega_m$ trend with effective redshift at higher redshifts. We estimate the current significance of the latter in DESI data at $\sim 1.8 \sigma$ and comment on how it dovetails with independent observations. It is imperative to understand what makes DESI LRG data at $z_{\textrm{eff}} = 0.51$ an outlier when it comes to $\Omega_m$ determinations. | DESIの明るい赤い銀河（LRG）データにおいて、赤方偏移範囲$0.4 < z < 0.6$において実効赤方偏移$z_{\textrm{eff}} = 0.51$のPlanck-$\Lambda$CDM宇宙論との$\sim 2 \sigma$の乖離が、予想外に大きな$\Omega_m$値、$\Omega_m = 0.67^{+0.18}_{-0.17}$につながることを示す。 我々は、この異常が、$w_0 w_a$CDMモデルと比較したDESIデータ\textit{alone}において$w_0 > -1$が優先されることを独立に確認した。 $z_{\textrm{eff}} = 0.51$ における LRG データは、赤方偏移が重複する Ia 型超新星と矛盾していることから、この異常は今後の DESI データリリースで統計的有意性が低下し、高赤方偏移では実効赤方偏移とともに $\Omega_m$ が増加する傾向が残ると予想される。 我々は、$\sim 1.8 \sigma$ における DESI データにおける後者の現在の有意性を推定し、それが独立した観測結果とどのように一致するかについてコメントする。 $\Omega_m$ の決定に関して、$z_{\textrm{eff}} = 0.51$ における DESI LRG データがなぜ外れ値となるのかを理解することが不可欠である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We research dynamic shadows of a black hole with a self-interacting massive complex scalar hair. The complex scalar field $\psi$ evolves with time $t$, whose magnitude on apparent horizon $|\psi_{h}|$ starts from zero, undergoes a sharp rise followed by rapid oscillations, and eventually converges to a constant value. The variation of the photon sphere radius $r_{ps}$ is similar to that of the magnitude $|\psi_{h}|$. The emergence of the complex scalar hair $\psi$ causes the apparent horizon radius $r_{h}$ to start increasing sharply, and smoothly approaches a stable value eventually. The shadow radius $R_{sh}$ of the black hole with an accretion disk increases with $t_{o}$ the time at the observer's position. In the absence of an accretion disk, the shadow radius $R_{sh}$ is larger and also increases as $t_{o}$ increases. Furthermore, we slice the dynamical spacetime into spacelike hypersurfaces for all time points $t$. For the case with an accretion disk, the variation of $R_{sh}$ is similar to that of the apparent horizon $r_{h}$, because the inner edge of the accretion disk extends to the apparent horizon. In the absence of an accretion disk, the variation of $R_{sh}$ is similar to that of the photon sphere $r_{ps}$, because the black hole shadow boundary is determined by the photon sphere. Since the variation of $r_{ps}$ is induced by $\psi$, it can be stated that the variation in the size of the shadow is likewise caused by the change of $\psi$. Regardless of the presence or absence of the accretion disk, the emergence of the complex scalar hair $\psi$ causes the radius $R_{sh}$ of the shadow to start changing. Moreover, we investigate the time delay $\Delta t$ of lights propagating from light sources to observer. These findings not only enrich the theoretical models of dynamic black hole shadows but also provide a foundation for testing black hole spacetime dynamics. | 我々は、自己相互作用する大質量複素スカラーヘアを持つブラックホールの動的影を研究する。 複素スカラー場$\psi$は時間$t$とともに変化し、その見かけの地平線上における大きさ$|\psi_{h}|$はゼロから始まり、急激に増加した後、急激な振動を経て、最終的に一定値に収束する。 光子球半径$r_{ps}$の変化は、大きさ$|\psi_{h}|$の変化と類似している。 複素スカラーヘア$\psi$の出現により、見かけの地平線半径$r_{h}$は急激に増加し始め、最終的に滑らかに安定値に近づく。 降着円盤を持つブラックホールの影の半径$R_{sh}$は、観測者の位置における時間$t_{o}$とともに増加する。 降着円盤がない場合、影の半径$R_{sh}$は大きくなり、$t_{o}$の増加とともに増大する。 さらに、すべての時点$t$において、力学的時空を空間的超曲面に分割する。 降着円盤がある場合、降着円盤の内縁が見かけの地平線まで伸びているため、$R_{sh}$の変化は見かけの地平線$r_{h}$の変化と相似となる。 降着円盤がない場合、ブラックホールの影の境界は光子球によって決定されるため、$R_{sh}$の変化は光子球$r_{ps}$の変化と相似となる。 $r_{ps}$の変化は$\psi$によって引き起こされるため、影の大きさの変化も同様に$\psi$の変化によって引き起こされると言える。 降着円盤の有無にかかわらず、複素スカラー毛$\psi$の出現により、ブラックホールの影の半径$R_{sh}$が変化し始めます。 さらに、光源から観測者まで伝播する光の時間遅延$\Delta t$を調べます。 これらの発見は、動的ブラックホールの影の理論モデルを豊かにするだけでなく、ブラックホールの時空ダイナミクスを検証するための基礎を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we develop a generic formalism for the study of tensor perturbations induced at second order by first-order vector metric perturbations, dubbing these induced tensor modes $\textit{vector-induced gravitational waves}$ (VIGWs). Notably, considering an inflation-inspired power-law type magnetic field power spectrum of the form $P_B(k)\propto k^{n_\mathrm{B}}$ (where $n_{\rm B}$ is the magnetic spectral index), we show that the VIGW signal is enhanced for stiff post-inflationary EoS, with the maximum enhancement happening for $w=1$. We explicitly demonstrate this contribution is dominant over the first-order magnetically-sourced GWs. The VIGW spectrum exhibits a maximum at around the scale crossing the cosmological horizon at the end of reheating, $k_\mathrm{reh}$, with its present day peak amplitude scaling as $\Omega_{\rm GW}(k_{\rm reh},\eta_0)\propto \Delta N_{\rm reh}\times(H_{\rm inf}/M_{\rm Pl})^{8}$, where $H_{\rm inf}$ is the Hubble parameter at the end of inflation and $\Delta N_{\rm reh}$ the duration of the post-inflationary era in $e$-folds. For $w=1$ (kination) and $n_{\rm B}>-3/2$, one further obtains a nearly $n_{\rm B}$-independent frequency scaling of the GW spectrum of the form $\Omega_{\rm GW}(f,\eta_0)\propto \left(\frac{f}{f_{\rm reh}}\right)^{-2.8}$ for $f>f_\mathrm{reh}\equiv k_\mathrm{reh}/(2\pi)$. Finally, we highlight that the VIGW signal can be well within the detection bands of several next-generation interferometric GW missions at small scales. Indicatively, for $H_{\rm inf} \sim O(10^{7})\:\mathrm{GeV}$ and $O(10^{14})\:\mathrm{GeV}$, and $\Delta N_{\rm reh} \sim 15$ and $10$, the VIGW signal is expected to be detectable by LISA and ET respectively. | 本研究では、一次ベクトル計量摂動によって誘起される二次テンソル摂動を研究するための一般的な形式論を開発し、これらの誘起テンソルモードを$\textit{ベクトル誘起重力波}$（VIGW）と呼ぶ。 特に、インフレーションに触発されたべき乗則型磁場パワースペクトル$P_B(k)\propto k^{n_\mathrm{B}}$（ここで$n_{\rm B}$は磁気スペクトル指数）を考慮すると、VIGW信号はインフレーション後の硬いEoSに対して増強され、$w=1$のときに最大増強が起こることを示す。 この寄与は一次磁気起源重力波よりも支配的であることを明示的に示す。 VIGWスペクトルは、再加熱終了時に宇宙の地平線を横切るスケール$k_\mathrm{reh}$付近で極大を示し、現在のピーク振幅は$\Omega_{\rm GW}(k_{\rm reh},\eta_0)\propto \Delta N_{\rm reh}\times(H_{\rm inf}/M_{\rm Pl})^{8}$でスケーリングされる。 ここで、$H_{\rm inf}$はインフレーション終了時のハッブルパラメータ、$\Delta N_{\rm reh}$はインフレーション後の時代の継続期間をe倍で表したものである。 $w=1$（キネーション）かつ$n_{\rm B}>-3/2$の場合、重力波スペクトルのほぼ$n_{\rm B}$に依存しない周波数スケーリングが得られ、その式は$\Omega_{\rm GW}(f,\eta_0)\propto \left(\frac{f}{f_{\rm reh}}\right)^{-2.8}$、$f>f_\mathrm{reh}\equiv k_\mathrm{reh}/(2\pi)$のときとなる。 最後に、VIGW信号は、小規模スケールにおいて、いくつかの次世代干渉計重力波ミッションの検出帯域内に十分収まる可能性があることを強調する。 例えば、$H_{\rm inf} \sim O(10^{7})\:\mathrm{GeV}$ と $O(10^{14})\:\mathrm{GeV}$、および$\Delta N_{\rm reh} \sim 15$ と $10$ の場合、VIGW信号はそれぞれLISAとETによって検出可能であると予想される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In physical science, the concept of \emph{emergence} is often used to describe phenomena that occur at macroscopic scales but not at microscopic scales. The latter is usually referred to as a \emph{fundamental property} and the former as an \emph{emergent property}. In this paper, noncommutative geometry, often viewed as an offshoot of string theory, is the primary fundamental theory that gives rise to macroscopic wormholes and their properties, thereby becoming an emergent phenomenon. As a consequence of these considerations, we will reexamine the boundary conditions that characterize a Morris-Thorne wormhole. The result is a significant modification of the wormhole structure. | 物理科学において、\emph{創発}の概念は、マクロスケールでは発生するがミクロスケールでは発生しない現象を説明するためにしばしば用いられる。 後者は通常\emph{基本的性質}、前者は\emph{創発的性質}と呼ばれる。 本論文では、弦理論の派生とみなされることが多い非可換幾何学が、マクロスケールのワームホールとその性質を生み出し、それによって創発現象へと導く主要な基礎理論である。 これらの考察に基づき、モリス・ソーン・ワームホールを特徴付ける境界条件を再検討する。 その結果、ワームホール構造は大きく修正される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Schr\"odinger-Poisson (SP) equations predict fuzzy dark matter (FDM) solitons. Given the FDM mass $\sim10^{-20}\rm~{eV}/c^2$, the FDM soliton in the Milky Way is massive $\sim 10^7~M_{\odot}$ but diffuse $\sim 10{\rm~pc}$. Therefore, this FDM soliton can serve as a gravitational lens for gravitational waves (GWs) with frequency $\sim10^{-8}{\rm~Hz}$. In this paper, we investigate its gravitational lensing effects by numerical simulation of the propagation of GWs through it. We find that the maximum magnification factor of GWs is very small $\sim10^{-4}$, but the corresponding magnification zone is huge $\sim6{\rm~pc}$ for FDM with mass equal to $8^{-21}\rm~{eV}/c^2$. Consequently, this small magnification factor in that large magnification zone means a small antisotropy of $\sim10^{-4}$ over a large solid angle in the GW background, even though this antisotropy is out of the sensitivity of the pulsar timing arrays today. | シュレーディンガー・ポアソン（SP）方程式は、ファジィ暗黒物質（FDM）ソリトンの存在を予測する。 FDMの質量が$\sim10^{-20}\rm~{eV}/c^2$であるとすると、天の川銀河におけるFDMソリトンの質量は$\sim 10^7~M_{\odot}$であるが、拡散度は$\sim 10{\rm~pc}$である。 したがって、このFDMソリトンは、周波数$\sim10^{-8}{\rm~Hz}$の重力波（GW）に対する重力レンズとして機能する可能性がある。 本稿では、重力波の伝播を数値シミュレーションで解析することにより、その重力レンズ効果を検証する。 その結果、重力波の最大増幅係数は$\sim10^{-4}$と非常に小さいが、それに対応する増幅領域は$\sim6{\rm~pc}$と非常に大きいことがわかった。 質量が$8^{-21}\rm~{eV}/c^2$のFDMの場合。 したがって、この大きな倍率領域におけるこの小さな倍率係数は、重力波背景において大きな立体角にわたって$\sim10^{-4}$という小さな反等方性を意味します。 ただし、この反等方性は、現在のパルサータイミングアレイの感度を超えています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Using the latest observational data, we constrain the inflationary dynamics and the subsequent reheating epoch. Predictions for both phases can be significantly improved by employing numerically computed results compared to the slow-roll approximations. These results enable a more accurate reassessment of the observational viability of inflationary models, provide tighter constraints on the reheating history, and help lift the degeneracies in the predictions of inflation and reheating dynamics. Given current observational bounds, this enables a more accurate understanding of the early universe physics. | 最新の観測データを用いて、インフレーションダイナミクスとそれに続く再加熱期に制約を与えます。 数値計算結果を用いることで、スローロール近似と比較して、両段階の予測精度を大幅に向上させることができます。 これらの結果は、インフレーションモデルの観測的妥当性をより正確に再評価し、再加熱の歴史に厳密な制約を与え、インフレーションと再加熱ダイナミクスの予測における退化を解消するのに役立ちます。 現在の観測限界を前提とすると、これにより初期宇宙物理をより正確に理解することが可能になります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This work examines the Hubble constant (\(H_0\)) tension within the frameworks of perturbed \(f(R)\) gravity and perturbed \(f(R)\) gravity coupled with neutrinos, using lastest observational data. The datasets incorporate the Cosmic Microwave Background (CMB), Baryon Acoustic Oscillations (BAO), Cosmic Chronometers (CC), lensing, and Pantheon supernovae. We compare the ability of these models to bridge the discrepancy between Planck 2018 (\(H_0 = 67.4 \pm 0.5 \ \text{km/s/Mpc}\)) and the local R22 measurement (\(H_0 = 73.5 \pm 1.04 \ \text{km/s/Mpc}\)). In perturbed \(f(R)\) gravity, the derived \(H_0\) values align closely with Planck, leaving a substantial tension with R22. The inclusion of neutrino interactions introduces additional parameters that shift \(H_0\) toward higher values, reducing the tension with local measurements. Notably, the coupled model achieves a smaller residual tension compared to the standalone perturbed \(f(R)\) model, indicating that neutrino physics plays a significant role in modifying the late-time expansion dynamics. While both models provide insights into addressing the Hubble tension, the coupled \(f(R)\) gravity with neutrinos offers a more consistent alignment across the datasets. | 本研究では、最新の観測データを用いて、ハッブル定数（\(H_0\)）張力を、摂動重力（\(f(R)\)）およびニュートリノと結合した摂動重力（\(f(R)\)）の枠組みの中で検証する。 データセットには、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）、重粒子音響振動（BAO）、宇宙クロノメータ（CC）、重力レンズ効果、パンテオン超新星が含まれる。 これらのモデルが、Planck 2018（\(H_0 = 67.4 \pm 0.5 \ \text{km/s/Mpc}\)）と局所R22測定（\(H_0 = 73.5 \pm 1.04 \ \text{km/s/Mpc}\)）との間の矛盾を埋める能力を比較する。 摂動を受けた \(f(R)\) 重力では、導出された \(H_0\) 値はプランクとほぼ一致し、R22 との間に大きな張力が生じます。 ニュートリノ相互作用を考慮すると、 \(H_0\) をより高い値にシフトさせる追加パラメータが導入され、局所的な測定による張力が減少します。 特に、結合モデルは、単独の摂動を受けた \(f(R)\) モデルと比較して、残留張力が小さくなっており、ニュートリノ物理が後期膨張ダイナミクスの修正に重要な役割を果たしていることを示しています。 どちらのモデルもハッブル張力に対処するための知見を提供しますが、ニュートリノを含む結合モデルは、データセット全体でより一貫した一致を示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Multi-messenger astronomy was galvanized by the detection of gravitational waves (GWs) from the binary neutron star (BNS) merger GW170817 and electromagnetic (EM) emission from the subsequent kilonova and short gamma ray burst. Maximizing multi-messenger constraints on these systems requires combining models of the progenitors and products of BNS mergers within a single framework in anticipation of future GW and EM detectors. We demonstrate how combining models of different aspects of the BNS progenitor-merger-remnant system into a full multi-messenger modeling pipeline reveals insight into modeling challenges that will need to be addressed in the coming decade of multi-messenger astronomy. Motivated by GW170817, this combined model relates the progenitor astrophysics of a BNS population with their GW observability and localizability, kilonova light curves, gamma-ray burst afterglow flux, and kilonova remnant evolution. We find joint correlations between the GW and EM observables that depend on a complicated interplay between modeling assumptions and theoretical uncertainties. Next generation detectors will generically provide multi-messenger constraints on BNSs with median GW network signal-to-noise ratio $\approx 10$, median of the 90$^{\rm th}$ percentile sky area $\approx 10$ sq. deg., and kilonova $i$-band apparent magnitudes ranging from $\approx 33$ to $23$. We find no more than 4\% of the BNSs are simultaneously detectable by a network of two Cosmic Explorers and one Einstein Telescope and by the Roman and Rubin telescopes for 55 and 180 sec. exposures in a $K$-like band and $i$ and $g$ bands, respectively. We discuss key modeling assumptions that will be transmitted as multi-messenger systematics in the analysis of future datasets, such as uncertain astrophysical processes of binary populations and the nuclear equation of state for tests of nuclear physics and dark matter. | 連星中性子星（BNS）合体GW170817からの重力波（GW）と、それに続くキロノバおよび短時間ガンマ線バーストからの電磁波（EM）の検出により、マルチメッセンジャー天文学は活性化しました。 これらのシステムにおけるマルチメッセンジャー制約を最大化するには、将来の重力波および電磁波検出器を見据え、BNS合体の起源と生成物のモデルを単一の枠組みに統合する必要があります。 本研究では、BNS起源-合体-残骸システムのさまざまな側面のモデルを完全なマルチメッセンジャーモデリングパイプラインに統合することで、今後10年間のマルチメッセンジャー天文学で取り組むべきモデリング課題への洞察が得られることを示します。 GW170817に着想を得たこの複合モデルは、BNS種族の起源となる天体物理学と、その重力波観測可能性および局在可能性、キロノバの光度曲線、ガンマ線バースト残光フラックス、そしてキロノバ残骸の進化を関連付ける。 重力波と電磁波の観測量の間には、モデリングの仮定と理論的不確実性の複雑な相互作用に依存する共存相関関係があることを見出した。 次世代の検出器は、重力波ネットワークの信号対雑音比の中央値が約10、90パーセンタイル天空面積の中央値が約10平方度、キロノバのiバンド見かけの等級が約33～23であるBNSに対して、一般的にマルチメッセンジャー制約を与える。 2機の宇宙探査機と1機のアインシュタイン望遠鏡からなるネットワーク、およびローマン望遠鏡とルービン望遠鏡による、それぞれKバンド、iバンド、gバンドにおける55秒と180秒の露出時間で同時に検出可能なBNSは、全体の4%以下であることが分かりました。 本稿では、連星系における不確実な天体物理学的過程や、原子核物理学および暗黒物質の検証のための核状態方程式など、将来のデータセット解析においてマルチメッセンジャー体系として伝達される重要なモデリング仮定について議論します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we present LensingFlow. This is an implementation of an automated workflow to search for evidence of gravitational lensing in a large series of gravitational wave events. This workflow conducts searches for evidence in all generally considered lensing regimes. The implementation of this workflow is built atop the Asimov automation framework and CBCFlow metadata management software and the resulting product therefore encompasses both the automated running and status checking of jobs in the workflow as well as the automated production and storage of relevant metadata from these jobs to allow for later reproduction. This workflow encompasses a number of existing lensing pipelines and has been designed to accommodate any additional future pipelines to provide both a current and future basis on which to conduct large scale lensing analyses of gravitational wave signal catalogues. The workflow also implements a prioritisation management system for jobs submitted to the schedulers in common usage in computing clusters ensuring both the completion of the workflow across the entire catalogue of events as well as the priority completion of the most significant candidates. As a first proof-of-concept demonstration, we deploy LensingFlow on a mock data challenge comprising 10 signals in which signatures of each lensing regime are represented. LensingFlow successfully ran and identified the candidates from this data through its automated checks of results from consituent analyses. | 本研究では、LensingFlow を紹介します。 これは、大規模な重力波イベント系列における重力レンズ効果の証拠を探索するための自動化ワークフローの実装です。 このワークフローは、一般的に考えられているすべてのレンズ効果領域における証拠の探索を行います。 このワークフローの実装は、Asimov 自動化フレームワークと CBCFlow メタデータ管理ソフトウェア上に構築されており、その結果得られる成果物は、ワークフロー内のジョブの自動実行とステータスチェック、そしてこれらのジョブから関連するメタデータの自動生成と保存の両方を網羅し、後で再現できるようにします。 このワークフローは、既存の多数のレンズ効果パイプラインを包含し、将来追加されるパイプラインにも対応できるように設計されており、現在および将来にわたって、重力波信号カタログの大規模なレンズ効果解析を実施するための基盤を提供します。 このワークフローは、コンピューティングクラスターで一般的に使用されているスケジューラに送信されるジョブの優先順位付け管理システムも実装しており、イベントカタログ全体にわたるワークフローの完了と、最も重要な候補の優先的な完了の両方を保証します。 最初の概念実証として、各レンズ効果レジームのシグネチャが表現された10個の信号で構成される模擬データチャレンジにLensingFlowを適用しました。 LensingFlowは、構成分析の結果を自動的にチェックすることで、このデータから候補を正常に実行し、特定しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the anisotropic and homogeneous Bianchi type-V Universe with holographic dark energy (HDE) and interacting dark matter (DM). The solution for the field equations have been obtained for a certain form of the deceleration parameter. As for $\Lambda$CDM, we show that the coincidence problem disappears for a specific choice of the dark matter-holographic dark energy interaction. In this study, the observational data combination of OHD and JLA (Yu et al., Astrophys. J. 856 (2018) 3), where $q_0$ = $-0.52$ and $H_0$ = $69.2$, have been taken into consideration. We also found that the anisotropy of the expansion achieves isotropy after some finite time. We have also explained the physical and geometrical aspects of the model. The physical acceptability and stability of the model have been examined. | 我々は、ホログラフィック・ダークエネルギー（HDE）と相互作用するダークマター（DM）を持つ、異方性かつ均質なビアンキV型宇宙を研究する。 減速パラメータの特定の形に対して、場の方程式の解を得た。 $\Lambda$CDMに関しては、ダークマターとホログラフィック・ダークエネルギーの相互作用を特定の値に選ぶことで、一致問題が解消することを示す。 本研究では、OHDとJLA（Yu et al., Astrophys. J. 856 (2018) 3）の観測データの組み合わせ（$q_0$ = $-0.52$、$H_0$ = $69.2$）を考慮に入れた。 また、膨張の異方性はある有限時間後に等方性に達することを明らかにした。 さらに、モデルの物理的および幾何学的側面についても説明した。 モデルの物理的な妥当性と安定性を検証した。 |
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| In our previous work (Phys. Rev. Research 7, 033079), we derived the metric tensor for cylindrically shaped pulses with uniform energy density. Building upon that framework, we derive the complete set of geodesics with zero angular velocity. We show that perturbations in particle trajectories may be observed in gamma ray bursts. Also, deviations in the motion of moving particles are significantly larger than those previously found for particles that are initially at rest. | 前回の研究（Phys. Rev. Research 7, 033079）では、均一なエネルギー密度を持つ円筒形状のパルスの計量テンソルを導出しました。 この枠組みを基に、角速度がゼロの測地線の全集合を導出します。 ガンマ線バーストでは粒子の軌道に摂動が観測される可能性があることを示します。 また、運動する粒子の運動の偏差は、当初静止していた粒子でこれまでに観測されたものよりも大幅に大きくなります。 |
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| In this work, we tested the thermal behavior of a class of regular black hole solutions defined as generalized black-bounce spacetimes. We introduce several novel configurations governed by different mass functions and geometric deformations, illustrated by parameters controlling regularity and horizon structure. Using the Hamilton Jacobi tunneling method, we compute the Hawking temperature associated with each model and analyze its dependence on the underlying parameters. We find that all proposed geometries are free of curvature singularities and exhibit positive, well defined quasi-local masses in the Hernandez Misner Sharp formalism. Also, we demonstrate that these models may possess multiple horizons, including extremal and asymmetric cases, while typically violating classical energy conditions in the vicinity of the bounce. Our results show and illustrate the structure and thermodynamic stability of these regular solutions. | 本研究では、一般化ブラックバウンス時空として定義される、ある種の正則ブラックホール解の熱的挙動を検証した。 異なる質量関数と幾何学的変形によって支配されるいくつかの新しい構成を導入し、正則性と地平構造を制御するパラメータによってその様子を示した。 ハミルトン・ヤコビ・トンネル法を用いて、各モデルに関連するホーキング温度を計算し、その基礎パラメータへの依存性を解析した。 提案されたすべての幾何学は曲率特異点を持たず、ヘルナンデス・ミスナー・シャープ形式において、明確に定義された正の準局所質量を示すことがわかった。 また、これらのモデルは、極端ケースや非対称ケースを含む複数の地平を有する可能性があり、典型的にはバウンス近傍で古典的なエネルギー条件を破ることを示す。 本研究の結果は、これらの正則解の構造と熱力学的安定性を示している。 |
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| The local primordial density fluctuations caused by quantum vacuum fluctuations during inflation grow into stars and galaxies in the late universe and, if they are large enough, also produce primordial black holes. We study the formation of the primordial black holes in $k$-essence inflation models with a potential characterized by an inflection point. The background and perturbation equations are integrated numerically for two specific models. Using the critical collapse and peaks formalism, we calculate the abundance of primordial black holes today. | インフレーション中の量子真空揺らぎによって引き起こされる局所的な原始密度揺らぎは、後期宇宙において星や銀河へと成長し、十分に大きければ原始ブラックホールも形成する。 我々は、変曲点を特徴とするポテンシャルを持つ$k$-エッセンス・インフレーション模型における原始ブラックホールの形成を研究する。 背景方程式と摂動方程式は、2つの特定のモデルについて数値積分される。 臨界崩壊とピーク形式を用いて、現在の原始ブラックホールの存在量を計算する。 |
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| This paper investigates the influence of the dimensionless electric charge ($Q/M$), magnetic charge ($P/M$), and Taub-NUT parameter ($n/M$) of a dyonic Kerr-Newman-Kasuya-Taub-NUT black hole on quasi-periodic oscillations (QPOs) observed in X-ray binaries. Using the relativistic precession model, we calculate the three fundamental frequencies arising from particle motion in the accretion disk around the black hole. These theoretical predictions are then confronted with observational QPO data from five X-ray binaries (GRO J1655-40, XTE J1859$+$226, XTE J1550-564, GRS 1915$+$105, and H1743-322), and the Markov Chain Monte Carlo technique is used to constrain the black hole parameters. Our analysis reveals no significant evidence for nonzero values of $Q/M$ and $P/M$ across all sources, thereby allowing us to place several stringent upper limits on electric charge ($Q/M$) and magnetic charge ($P/M$) of the black hole in these systems. Similarly, no compelling indication of a nonzero Taub-NUT parameter is found in QPOs from GRO J1655-40, XTE J1859$+$226, XTE J1550-564, and H1743-322. In contrast, the posterior distribution derived from GRS 1915$+$105 data suggests a nonzero Taub-NUT parameter, i.e., gravitomagnetic monopole moment. This result indicates a potential deviation from the Kerr metric in this astrophysical black hole. | 本論文では、ダイオニックKerr-Newman-Kasuya-Taub-NUTブラックホールの無次元電荷（$Q/M$）、磁荷（$P/M$）、およびTaub-NUTパラメータ（$n/M$）が、X線連星で観測される準周期振動（QPO）に与える影響を調査する。 相対論的歳差運動モデルを用いて、ブラックホール周囲の降着円盤における粒子運動から生じる3つの基本周波数を計算する。 これらの理論的予測を、5つのX線連星（GRO J1655-40、XTE J1859$+$226、XTE J1550-564、GRS 1915$+$105、H1743-322）の観測QPOデータと比較し、マルコフ連鎖モンテカルロ法を用いてブラックホールパラメータを制限する。 我々の解析では、全ての源において、$Q/M$ および $P/M$ が非ゼロの値を示す有意な証拠は見つからなかったため、これらの系におけるブラックホールの電荷 ($Q/M$) および磁荷 ($P/M$) にいくつかの厳格な上限値を設定することが可能となった。 同様に、GRO J1655-40、XTE J1859$+$226、XTE J1550-564、および H1743-322 の QPO においても、非ゼロの Taub-NUT パラメータを示す説得力のある兆候は見つかっていない。 対照的に、GRS 1915$+$105 のデータから導かれた事後分布は、非ゼロの Taub-NUT パラメータ、すなわち重力磁気モノポールモーメントを示唆している。 この結果は、この天体ブラックホールにおいてカー計量からの潜在的な逸脱が存在することを示唆している。 |
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| In this work, we establish the corrected first law of thermodynamics for dynamical regular black holes on both the event horizon and apparent horizon. We find that the temperature of dynamical regular black holes derived from the traditional first law differs from that obtained through other approaches. This indicates that, similar to static cases, the first law of thermodynamics requires correction. We then derive the corrected first law of thermodynamics from the Einstein field equations. Our analysis reveals that the corrected factor originates from the fact that the $ T^v_v $ component of the energy-momentum tensor depends on the black hole mass. This dependence implies that the mass of a regular black hole can no longer be directly identified as the internal energy, leading to the corrections of the first law of thermodynamics. | 本研究では、事象の地平線と見かけの地平線の両方において、力学的正則ブラックホールに対する修正された熱力学第一法則を確立する。 従来の第一法則から導かれる力学的正則ブラックホールの温度は、他のアプローチで得られる温度とは異なることを発見した。 これは、静的な場合と同様に、熱力学第一法則に修正が必要であることを示している。 次に、アインシュタインの場の方程式から修正された熱力学第一法則を導出する。 解析の結果、修正された係数は、エネルギー運動量テンソルの$ T^v_v $成分がブラックホールの質量に依存するという事実に起因していることが明らかになった。 この依存性は、力学的ブラックホールの質量をもはや内部エネルギーと直接同一視できないことを意味し、熱力学第一法則の修正につながる。 |
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| In this work, we demonstrate that by treating space as a three dimensional elastic membrane, one can interpret the energy density stored in it as Dark Energy. In particular, we will model space as an infinitely large fundamental 3 brane and show that its vacuum stress energy tensor has the same mathematical form which one expects from the stress energy tensor describing a Lorentz invariant vacuum energy density (Dark Energy). We identify the dark-energy density with the tension of the fundamental 3 brane and thereby establish a direct correspondence between the cosmological constant and brane tension. Finally, we present a brief argument as to why the Cosmological Constant should be treated as a fundamental constant of nature, based on some light ontological discussion regarding the origin of the tension term in the broader framework of String Theory. In a forthcoming work, we will articulate a dynamical mechanism, which will be grounded in Q-theory, Hawking-Wu flux neutralization and broken super-symmetry, demonstrating the precise cancellation of vacuum energy in a manner such that the fundamental brane (spatial) tension remains the unique source of the Cosmological Constant. | 本研究では、空間を3次元弾性膜として扱うことで、そこに蓄えられたエネルギー密度をダークエネルギーとして解釈できることを示す。 特に、空間を無限大の基本3ブレーンとしてモデル化し、その真空応力エネルギーテンソルが、ローレンツ不変な真空エネルギー密度（ダークエネルギー）を記述する応力エネルギーテンソルから期待されるものと同じ数学的形を持つことを示す。 ダークエネルギー密度を基本3ブレーンの張力と同一視し、それによって宇宙定数とブレーン張力の間に直接的な対応を確立する。 最後に、弦理論というより広い枠組みにおける張力項の起源に関する簡単な存在論的議論に基づき、なぜ宇宙定数を自然界の基本定数として扱うべきなのかについて簡潔な議論を示す。 今後の研究では、Q理論、ホーキング-ウー磁束中性化、そして超対称性の破れに基づいた力学的なメカニズムを明確に示し、基本的なブレーン（空間）張力が宇宙定数の唯一の源泉であり続けるような方法で真空エネルギーを正確に打ち消すことを実証する予定です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this note the Hamiltonian formulation of four-dimensional gravity, in the Palatini-Cartan formalism, is recovered by elimination of an auxiliary field appearing as part of the connection. | この論文では、パラティーニ・カルタン形式における4次元重力のハミルトン定式化を、接続の一部として現れる補助場を除去することによって回復する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We resume our analysis of Newtonian Fractional-Dimension Gravity (NFDG), an alternative gravitational model which does not require the Dark Matter (DM) paradigm. We add three more galaxies (NGC 6946, NGC 3198, NGC 2841) to the catalog of those studied with NFDG methods. Once again, NFDG can successfully reproduce the observed rotation curves by using a variable fractional dimension $D\left (R\right )$, as was done for nine other galaxies previously studied with these methods. In addition, we introduce a mass-dimension field equation for our model, which is capable of deriving the fractional mass-dimension $D_{m}\left( R \right)$ from first principles, as opposed to the previous $D\left (R\right )$ which was obtained simply by matching the experimental rotational velocity data for each galaxy. While the NFDG predictions computed with this new $D_{m}\left(R\right)$ dimension are not as accurate as those based on the original $D\left (R\right )$, they nevertheless confirm the validity of our fractional-dimension approach. Three previously studied galaxies (NGC 7814, NGC 6503, NGC 3741) were analyzed again with these new methods and their structure was confirmed to be free from any dark matter components. | 我々は、暗黒物質（DM）パラダイムを必要としない代替重力モデルであるニュートン分数次元重力（NFDG）の解析を再開する。 NFDG法を用いて研究された銀河群のカタログに、さらに3つの銀河（NGC 6946、NGC 3198、NGC 2841）を追加する。 NFDG法は、以前にこの手法を用いて研究された他の9つの銀河と同様に、可変分数次元$D\left(R\right)$を用いることで、観測された回転曲線を再びうまく再現することができる。 さらに、我々はこのモデルに質量次元場方程式を導入する。 この方程式は、各銀河の実験的回転速度データとのマッチングのみによって得られた従来の$D\left(R\right)$とは異なり、第一原理から分数質量次元$D_{m}\left(R\right)$を導くことができる。 この新しい$D_{m}\left(R\right)$次元を用いて計算されたNFDG予測は、元の$D\left(R\right)$次元に基づく予測ほど正確ではありませんが、それでも我々の分数次元アプローチの妥当性を裏付けています。 これまでに研究された3つの銀河（NGC 7814、NGC 6503、NGC 3741）をこれらの新しい手法で再解析したところ、その構造には暗黒物質成分が全く含まれていないことが確認されました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Finite-temperature one-loop renormalization of the Standard Model, coupled with dynamic metric, is conducted in this study. The entire analysis is coherently carried out by using the refined background field method, applied in the spirit of the Coleman-Weinberg technique. The general form of the propagator, introduced in our previous work to facilitate Feynman diagram computation in a general curved background, proves useful in the presence of time-dependent temperature. Its utilization allows for the renormalization analysis of a FLRW background to essentially reduce to that of a constant finite-T flat spacetime. For infrared physics, the actual curved background should be considered. The implications of our findings for cosmology, particularly the cosmological constant problem and Hubble tension, are discussed. | 本研究では、標準模型の有限温度1ループ繰り込みを動的計量と組み合わせて行う。 解析全体は、コールマン・ワインベルグ法の精神を継承した改良背景場法を用いて整合的に行われる。 一般的な曲がった背景におけるファインマン図の計算を容易にするために我々の以前の研究で導入されたプロパゲーターの一般形は、時間依存温度が存在する場合に有用であることが証明されている。 この一般形を用いることで、FLRW背景の繰り込み解析を、本質的に有限温度の一定の平坦時空の繰り込み解析に簡略化することができる。 赤外線物理学においては、実際の曲がった背景を考慮する必要がある。 我々の発見が宇宙論、特に宇宙定数問題とハッブル張力に与える影響について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Landau's criterion for superfluidity is a special case of a broader principle: A moving fluid cannot be stopped by frictional forces if its state of motion is a local minimum of the grand potential. We employ this general thermodynamic criterion to derive a set of inequalities that any superfluid mixture (with an arbitrary number of order parameters) must satisfy for a certain state of motion to be long-lived and unimpeded by friction. These macroscopic constraints complement Landau's original criterion, in that they hold at all temperatures, and remain valid even for gapless superfluids. Unfortunately, they are only necessary conditions for the existence of a frictionless hydrodynamic motion, since they presuppose the validity of a fluid description. However, they do provide sufficient conditions for stability against stochastic hydrodynamic fluctuations. We first formulate our analysis within the framework of General Relativity, and then we take the Newtonian limit. | ランダウの超流動性に関する条件は、より広範な原理の特殊なケースである。 すなわち、運動する流体は、その運動状態がグランドポテンシャルの局所的最小値であるならば、摩擦力によって停止することはできない。 我々はこの一般的な熱力学的条件を用いて、任意の超流動混合物（任意の数の秩序パラメータを持つ）が、ある運動状態が長寿命で摩擦によって妨げられないために満たさなければならない一連の不等式を導出する。 これらの巨視的制約は、ランダウの元の条件を補完するものであり、あらゆる温度で成立し、ギャップレス超流動に対しても有効である。 残念ながら、これらは流体記述の妥当性を前提としているため、摩擦のない流体運動の存在のための必要条件に過ぎない。 しかしながら、確率的な流体力学的変動に対する安定性の十分条件を提供している。 まず、一般相対性理論の枠組みの中で分析を定式化し、次にニュートンの限界をとります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We revisit the non-commutative geometry inspired Reissner-Nordstr\"{o}m black hole solution obtained by smearing the point sources with a Gaussian distribution. We show that while the form of the metric function and the physical properties derived from that remain valid, not all the components of Einstein equations are satisfied. We construct an improved energy-momentum tensor that consistently satisfies Einstein equations and show that it leads to a different prediction for the region where the strong energy condition is violated. For certain choice of parameters, our proposal predicts the violation of the energy condition outside the Cauchy horizon, which might be important for observational signatures. | 我々は、点源をガウス分布で塗りつぶすことによって得られる、非可換幾何学に着想を得たライスナー・ノルドストル\"{o}mブラックホール解を再検討する。 計量関数の形とそこから導かれる物理的性質は妥当であるものの、アインシュタイン方程式のすべての要素が満たされるわけではないことを示す。 我々は、アインシュタイン方程式を一貫して満たす改良されたエネルギー運動量テンソルを構築し、それが強いエネルギー条件が破れる領域について異なる予測につながることを示す。 特定のパラメータの選択に対して、我々の提案はコーシー地平線の外側におけるエネルギー条件の破れを予測し、これは観測シグネチャーにとって重要となる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We derive explicit restriction and continuation formulas between n-dimensional (Anti)-de Sitter spaces and the (n + 1)-dimensional Minkowskian ambient space for the codifferential and Laplace-de Rham operators acting on p-forms. | p-形式に作用する共微分作用素とラプラス・ド・ラーム作用素に対して、n次元(反)ド・ジッター空間と(n + 1)次元ミンコフスキー周囲空間との間の明示的な制限式と接続式を導出する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A new formalism in general relativity with a linear response relation between perturbed Einstein tensor and the stress-energy tensor is presented. Basic concepts are borrowed from statistical physics and theory of stochastic processes by extending them for a spacetime structure. We show qualitatively new results of the first applications which lay foundations for a sub-hydro mesoscopic theory in dense matter relativistic stars. This will enable one to probe structure and phenomena at intermediate scales in relativistic stars and exotic fluids that they are made up of. The overall aim is to build foundations for studying dynamical equilibrium and non-equilibrium properties of astrophysical bodies based on stochastic correlations of perturbations of spacetime and matter fields. This will add to the present literature on asteroseismology a new insight in a significant way.It is also expected that this will lead to direct or indirect observational consequences of meso scale physics under extreme conditions present in the exotic objects. | 一般相対論において、摂動を受けたアインシュタインテンソルと応力エネルギーテンソルとの間に線形応答関係を持つ新しい形式論を提示する。 統計物理学と確率過程理論から基本概念を借用し、時空構造に拡張する。 我々は、高密度物質相対論的星におけるサブハイドロメソスコピック理論の基礎となる、最初の応用における質的に新しい結果を示す。 これにより、相対論的星とそれらを構成するエキゾチックな流体における中間スケールの構造と現象を調査することが可能になる。 全体的な目的は、時空と物質場の摂動の確率的相関に基づいて、天体物理学的物体の動的平衡および非平衡特性を研究するための基礎を構築することである。 これは、星震学に関する現在の文献に重要な新たな知見を加えるものである。 また、これはエキゾチックな天体に存在する極限条件下でのメソスケール物理学の直接的または間接的な観測的結果につながることが期待される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This thesis explores the late-time cosmic acceleration within the framework of $f(R,T)$ gravity, a general relativity modification that incorporates the Ricci scalar $R$ and the trace of the energy-momentum tensor $T$. Motivated by observational evidence for the universe's accelerated expansion and the limitations of Einstein's theory in explaining dark energy, we study exact cosmological solutions using various parametrizations of the deceleration parameter. The analysis includes isotropic and anisotropic models such as Bianchi type I universes with string fluid, bulk viscous matter, and magnetized strange quark matter. Several forms of time-varying deceleration parameters are employed to understand the dynamical behavior of the universe. We also examine finite-time singularities like the Big Rip and discuss their occurrence in both anisotropic and FLRW backgrounds. In addition, the thesis investigates higher-order curvature corrections and geometric modifications, including wormhole solutions, within the $f(R,T)$ formalism. Energy conditions are analyzed to assess the physical plausibility of these models. The overall work aims to provide a coherent and viable description of the universe's evolution under modified gravity theories. | 本論文は、リッチ・スカラー$R$とエネルギー運動量テンソル$T$のトレースを組み込んだ一般相対論の修正である$f(R,T)$重力の枠組みにおいて、後期宇宙の加速膨張を探求する。 宇宙の加速膨張の観測的証拠と、暗黒エネルギーを説明するアインシュタイン理論の限界に着目し、減速パラメータの様々なパラメータ化を用いた厳密な宇宙論的解を研究する。 解析には、弦流体、バルク粘性物質、磁化されたストレンジクォーク物質を含むビアンキI型宇宙などの等方性および異方性モデルが含まれる。 宇宙の力学的挙動を理解するために、いくつかの形態の時間変動減速パラメータが用いられる。 また、ビッグリップのような有限時間特異点を考察し、異方性背景とFLRW背景の両方におけるそれらの発生について議論する。 さらに、本論文では、$f(R,T)$形式論における高次曲率補正と幾何学的修正（ワームホール解を含む）を考察する。 エネルギー条件を解析し、これらのモデルの物理的妥当性を評価する。 本研究の全体的な目的は、修正された重力理論の下での宇宙の進化について、首尾一貫した、かつ実行可能な記述を提供することである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We compute holographic timelike entanglement entropy for quantum BTZ black holes in a Karch-Randall braneworld scenario. These black holes are exact solutions of massive 3d gravity on the brane and are conjectured to be dual to thermal states in 2d defect CFTs, living at the interface of the brane and the boundary of the bulk $AdS_4$. Our analysis reveals an interesting relation between the tEE and the central charge pertaining to the dual CFT, which receives nontrivial corrections due to quantum backreaction effects on the Karch-Randall brane, which is explored non-perturbatively. | 我々は、Karch-Randall ブレーンワールドシナリオにおける量子 BTZ ブラックホールのホログラフィック時間的エンタングルメントエントロピーを計算する。 これらのブラックホールは、ブレーン上の質量を持つ 3 次元重力の厳密解であり、2 次元欠陥 CFT における熱的状態と双対であり、ブレーンの界面とバルク $AdS_4$ の境界に存在すると予想されている。 我々の解析により、tEE と双対 CFT のセントラルチャージとの間に興味深い関係が明らかになった。 これは、Karch-Randall ブレーンに対する量子反作用効果による非自明な補正を受けるものであり、非摂動論的に検討されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The generalized thermodynamic extremum relation, as proposed by Goon and Penco, establishes a novel theoretical framework for the study of spacetime thermodynamics. However, extant investigations generally assume that the black hole state parameter is solely a first-order function of the perturbation parameter when exploring the Goon-Penco relation in diverse spacetime contexts. An analytic expression for the perturbation parameter as a function of the black hole entropy can be expressed by treating the black hole mass as constant. The present study addresses this limitation and provides insight into the universal Goon-Penco relation when multiple thermodynamic state parameters behave as higher order functions of the perturbation parameters. Notably, we have not only established a universal relational formula in the case of multiple state variables, but more importantly, we have put forward an innovative conjecture that reveals the existence of a universal relation between displaced thermodynamic quantities in spacetime in the context of an arbitrary black hole. These theoretical breakthroughs are expected to open up new exploration directions for quantum gravity research. | グーンとペンコによって提唱された一般化熱力学的極値関係は、時空熱力学の研究における新たな理論的枠組みを確立する。 しかしながら、既存の研究では、多様な時空コンテキストにおけるグーン・ペンコ関係を探求する際に、ブラックホール状態パラメータは摂動パラメータの一次関数であると仮定することが一般的である。 ブラックホールエントロピーの関数としての摂動パラメータの解析的表現は、ブラックホール質量を一定として扱うことで表すことができる。 本研究はこの限界に対処し、複数の熱力学的状態パラメータが摂動パラメータの高次関数として振舞う場合の普遍的なグーン・ペンコ関係についての知見を提供する。 特に、我々は複数の状態変数の場合の普遍的な関係式を確立しただけでなく、より重要な点として、任意のブラックホールのコンテキストにおいて、時空において変位した熱力学量の間に普遍的な関係が存在することを明らかにする革新的な予想を提示した。 これらの理論的ブレークスルーは、量子重力研究の新たな探究方向を切り開くことが期待されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this study, the methodology proposed by Goon and Penco for investigating the universality on thermodynamic relations with corrections in de Sitter black holes is extended. A universal thermodynamic extremality relation, under consideration of the mass of the spacetime $M$ with various state parameters, proposed by Goon and Penco is investigated in higher dimensional spacetime, the established universal conclusions are not impacted by the convergence of energy from the coexistence region of two horizons to the point $N$ or $C$. Furthermore, by incorporating the shift of the angular momentum into our analysis, a more universal relation is derived, specifically applicable to rotating configurations. Notably, a novel conjecture is formulated that establishes a universal relationship framework connecting shifted thermodynamic quantities across arbitrary black hole backgrounds. These findings are expected to offer profound insights into the fundamental principles of quantum gravity. | 本研究では、グーンとペンコによって提案された、ド・ジッターブラックホールにおける補正を考慮した熱力学関係の普遍性を調べるための方法論を拡張する。 グーンとペンコによって提案された、様々な状態パラメータを持つ時空質量$M$を考慮した普遍的な熱力学的極値関係を高次元時空で調べる。 確立された普遍的な結論は、2つの地平線の共存領域から点$N$または$C$へのエネルギー収束の影響を受けない。 さらに、角運動量のシフトを解析に組み込むことで、回転配置に特に適用可能な、より普遍的な関係が導かれる。 特に、任意のブラックホール背景にわたってシフトした熱力学量を結び付ける普遍的な関係の枠組みを確立する新しい予想が定式化される。 これらの発見は、量子重力の基本原理への深遠な洞察をもたらすことが期待される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the effects of Einsteinian cubic gravity in the strong gravitational regime. In the first part, we explore analytical solutions for a static, spherically symmetric metric, establishing the existence of maximally symmetric de Sitter solutions, as well as asymptotically de Sitter solutions, with an effective cosmological constant. We also study, analytically and numerically, how the horizon properties are affected by cubic gravity. Our results reveal that a positive coupling constant reduces the horizon size, while a negative one increases it. In the second part, we analyze potential observational signatures of cubic terms, focusing on their effects on the bending of light. Specifically, we investigate the angular difference, related to the deflection angle but valid near the source, along with the behavior of the photon sphere. Our findings show that the strongest effects of the cubic terms occur in the strong gravity regime, and there exists a direct relationship between the value of the coupling constant and the photon sphere position, opening up the possibility to constrain cubic gravity with black hole shadows. | 我々は、強い重力領域におけるアインシュタインの立方重力の効果を調べる。 第1部では、静的で球対称な計量の解析解を探求し、有効宇宙定数を持つ最大対称ド・ジッター解と漸近的ド・ジッター解の存在を確立する。 また、地平線特性が立方重力によってどのように影響を受けるかを解析的および数値的に調べる。 我々の結果は、正の結合定数は地平線の大きさを減少させ、負の結合定数は地平線の大きさを増加させることを示している。 第2部では、立方項の潜在的な観測的特徴を解析し、光の屈曲への影響に焦点を当てる。 具体的には、偏向角に関連するが光源近傍で有効な角度差と、光子球の挙動を調べる。 我々の研究結果は、三次項の最も強い効果が強い重力領域で発生し、結合定数の値と光子球の位置の間に直接的な関係が存在することを示し、ブラックホールの影によって三次重力を制限する可能性を開くものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In Jackiw-Teitelboim (JT) gravity, which is dual to a random matrix ensemble, the annealed entropy differs from the quenched entropy at low temperatures and goes negative. However, computing the quenched entropy in JT gravity requires a replica limit that is poorly understood. To circumvent this, we define an intermediate quantity called the semi-quenched entropy, which has the positivity properties of the quenched entropy, while requiring a much simpler replica trick. We compute this in JT gravity in different regimes using i) a bulk calculation involving wormholes corresponding to the Airy limit of the dual matrix integral and ii) a boundary calculation involving one-eigenvalue instanton saddles proposed by Hern\'andez-Cuenca, demonstrating consistency between these two calculations in their common regime of validity. We also clarify why similar one-eigenvalue instanton saddles cannot be used to compute the quenched entropy due to a breakdown of the saddle-point approximation for the one-eigenvalue instanton in the replica limit. | ランダム行列アンサンブルの双対であるJackiw-Teitelboim (JT)重力において、アニールエントロピーは低温でクエンチエントロピーとは異なり、負の値をとる。 しかし、JT重力においてクエンチエントロピーを計算するには、十分に理解されていないレプリカ極限が必要となる。 これを回避するため、我々はセミクエンチエントロピーと呼ばれる中間量を定義する。 セミクエンチエントロピーはクエンチエントロピーの正値特性を持ちながら、はるかに単純なレプリカトリックを必要とする。 我々は、JT重力において、i) 双対行列積分のエアリー極限に対応するワームホールを含むバルク計算と、ii) Hern'andez-Cuencaによって提案された1固有値インスタントンサドルを含む境界計算を用いて、異なる領域でこれを計算し、これら2つの計算が共通の妥当性領域で一貫していることを示す。 また、レプリカ極限における1固有値インスタントンの鞍点近似が破綻するため、同様の1固有値インスタントンの鞍点がクエンチエントロピーの計算に使用できない理由も明らかにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Two-body gravitational interactions will occasionally lead to a stellar-mass compact object entering a very highly eccentric orbit around a massive black hole at the center of a galaxy. Gravitational radiation damping will subsequently result in an extreme mass ratio inspiral. Much of the inspiral time of these events is spent with the compact object on a long-period orbit, with a brief burst of gravitational wave emission at periapsis firmly in the mHz band. Burst orbits have been previously modeled as parabolic, with a focus on extreme examples that could be detectable by space-based gravitational wave detectors. This work focuses on the recurring bursts called "peeps". Peeps are not likely to be individually resolvable; however, it is also important to consider them as possible sources of signal confusion noise because they do generate a signal within the LISA band with every pericenter passage. To account for peeps, we must utilize estimates for EMRI capture parameters along with tracking the massive black hole population out to a redshift of 3 using the Illustris Project. Then, this population is combined with an EMRI formation rate to estimate the number of EMRI events per unit volume for LISA. In this study, we model three different assumptions for the gravitational wave background produced by these highly eccentric peeps. We find that with our two most likely backgrounds, the signal may result in a slight rise of the LISA noise floor (SNR $\sim 0.3-2.4$); however, in the most abundant case, the background generated by these sources would be detectable on its own and likely obscure many potentially detectable sources (SNR $\sim77$). | 二体重力相互作用により、恒星質量のコンパクト天体が銀河中心にある巨大ブラックホールの周囲を極めて離心率の高い軌道に突入する現象が稀に発生します。 重力波の減衰により、結果として質量比が極めて大きなインスパイラル現象が生じます。 これらの事象のインスパイラル時間の大部分は、コンパクト天体が長周期軌道を周回する時間であり、近点における短時間の重力波バーストはmHz帯で発生します。 バースト軌道はこれまで放物線軌道としてモデル化されており、宇宙設置型重力波検出器で検出可能な極端な例に焦点が当てられてきました。 本研究では、「ピープ」と呼ばれる繰り返し発生するバーストに焦点を当てています。 ピープは個別に分解できる可能性は低いものの、近点通過のたびにLISA帯域内で信号を生成するため、信号混同ノイズの潜在的な発生源として考慮することも重要です。 ピープを考慮するには、Illustrisプロジェクトを用いて大質量ブラックホール集団を赤方偏移3まで追跡するとともに、EMRI捕捉パラメータの推定値を利用する必要がある。 次に、この集団をEMRI形成率と組み合わせて、LISAの単位体積あたりのEMRIイベント数を推定する。 本研究では、これらの非常に離心率の高いピープによって生成される重力波背景について、3つの異なる仮定をモデル化する。 最も可能性の高い2つの背景では、信号によってLISAのノイズフロアがわずかに上昇する可能性がある（SNR $\sim 0.3-2.4$）。 しかし、最も豊富なケースでは、これらの源によって生成される背景はそれ自体で検出可能であり、多くの検出可能な源を覆い隠す可能性が高い（SNR $\sim 77$）。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Modern gravitational-wave science demands increasingly accurate and computationally intensive numerical relativity (NR) simulations. The Python-based, open-source NRPy framework generates optimized C/C++ code for NR, including the complete NR code BlackHoles@Home (BH@H), which leverages curvilinear coordinates well-suited to many astrophysical scenarios. Historically, BH@H was limited to single-node OpenMP CPU parallelism. To address this, we introduce superB, an open-source extension to NRPy that enables automatic generation of scalable, task-based, distributed-memory Charm++ code from existing BH@H modules. The generated code partitions the structured grids used by NRPy/BH@H, managing communication between them. Its correctness is validated through bit-identical results with the standard OpenMP version on a single node and via a head-on binary black hole simulation in cylindrical-like coordinates, accurately reproducing quasi-normal modes (up to $\ell=8$). The superB/NRPy-generated code demonstrates excellent strong scaling, achieving an $\approx 45$x speedup on 64 nodes (7168 cores) compared to the original single-node OpenMP code for a large 3D vacuum test. This scalable infrastructure benefits demanding simulations and lays the groundwork for future multi-patch grid support, targeting long inspirals, extreme parameter studies, and rapid follow-ups. This infrastructure readily integrates with other NRPy/BH@H-based projects, enabling performant scaling for the general relativistic hydrodynamics code GRoovy, and facilitating future coupling with GPU acceleration via the NRPy-CUDA project. | 現代の重力波科学では、ますます高精度で計算集約的な数値相対論（NR）シミュレーションが求められています。 PythonベースのオープンソースフレームワークであるNRPyは、NR向けに最適化されたC/C++コードを生成します。 これには、多くの天体物理学的シナリオに適した曲線座標系を活用する完全なNRコードBlackHoles@Home（BH@H）も含まれます。 歴史的に、BH@Hは単一ノードのOpenMP CPU並列処理に限定されていました。 この問題を解決するため、既存のBH@Hモジュールからスケーラブルでタスクベースの分散メモリCharm++コードを自動生成できるNRPyのオープンソース拡張機能であるsuperBを導入します。 生成されたコードは、NRPy/BH@Hで使用される構造化グリッドを分割し、それらの間の通信を管理します。 その正しさは、単一ノード上の標準OpenMPバージョンとのビット同一結果、および円筒状座標系での正面バイナリブラックホールシミュレーションによって検証されており、準正規モード（最大$\ell=8$）を正確に再現しています。 superB/NRPyで生成されたコードは優れたストロングスケーリングを示し、64ノード（7168コア）上で、大規模な3D真空テスト用の元の単一ノードOpenMPコードと比較して、約45倍の高速化を達成しています。 このスケーラブルなインフラストラクチャは、要求の厳しいシミュレーションに役立ち、将来のマルチパッチグリッドサポートの基盤を築き、長いインスパイラル、極端なパラメータ研究、迅速なフォローアップをターゲットとしています。 このインフラストラクチャは、他のNRPy/BH@Hベースのプロジェクトと容易に統合でき、一般相対論的流体力学コードGRoovyの高性能スケーリングを可能にし、将来的にはNRPy-CUDAプロジェクトを介したGPUアクセラレーションとの連携を容易にします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the cosmological dynamics of scalar fields governed by higher-order gravity, with particular emphasis on models inspired by the Pais-Uhlenbeck oscillator--a prototypical fourth-order system known for its connection to ghost-free formulations. By recasting the field equations into a slow-fast dynamical system, we analyze phase space evolution across exponential and power-law coupling regimes. Our approach integrates numerical simulations and geometric methods to visualize trajectories, stream flows, and asymptotic behavior under varying potential parameters. The underlying system admits singular surfaces and non-smooth transitions, revealing intricate dynamical structures. We examine the stability of de Sitter solutions, the crossing of the phantom divide, and the emergence of cyclic behavior through multiple-scale analysis. The inclusion of radiation and dust fluids enables the creation of realistic cosmological scenarios, including a transient matter-dominated era and a late-time accelerated expansion. Our results highlight the viability of Pais-Uhlenbeck scalar models in accounting for inflationary dynamics and dark energy, offering diagnostic tools for characterizing attractors and bifurcation phenomena in higher-derivative cosmology. | 高次重力に支配されるスカラー場の宇宙論的ダイナミクスを、特にゴーストフリー定式化との関連で知られる典型的な4次系であるパイス・ウーレンベック振動子に着想を得たモデルに重点を置きながら調べる。 場の方程式を低速・高速力学系に書き直すことで、指数関数的およびべき乗則結合領域にわたる位相空間発展を解析する。 我々のアプローチは、数値シミュレーションと幾何学的手法を統合し、変化するポテンシャルパラメータの下での軌跡、流れ、漸近的挙動を可視化する。 基礎となるシステムは特異面と非滑らかな遷移を許容し、複雑な力学構造を明らかにする。 我々は、多重スケール解析を通して、ド・ジッター解の安定性、ファントムディバイドの交差、そして周期的挙動の出現を調べる。 放射線とダスト流体を組み込むことで、過渡的な物質優位時代や後期加速膨張など、現実的な宇宙シナリオの構築が可能になります。 私たちの研究結果は、インフレーションダイナミクスとダークエネルギーを説明する上で、パイス-ウーレンベック・スカラー模型が妥当であることを強調し、高階微分宇宙論におけるアトラクターと分岐現象を特徴付けるための診断ツールを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In Keplerian dynamics, a test body orbiting a point particle in circular motion has a monotonically increasing frequency, with decreasing radius. If a dissipative channel is introduced, such as gravitational wave (GW) emission, (say) under the quadrupole approximation, the corresponding GW strain has an ever increasing frequency with time. A similar statement holds for equatorial motion of a test particle on the Kerr manifold, except such inspiral is cut off at the ISCO, wherein stable circular orbits cease to exist and a plunge is expected. We analyse circular timelike orbits in generic spinning spacetimes and study the conditions in which exotic motion can occur, due to the presence of non-Kerr features. In particular, we derive conditions under which an inspiral towards a compact object is naturally followed by an outspiral motion, and give concrete examples, as well as the corresponding GW phenomenology. This analysis serves both as a theoretical exploration of non-Kerrness as well as an example of a concrete smoking gun of exotic spacetimes. | ケプラー力学において、点粒子の周りを円運動する試験物体は、半径が減少するにつれて単調に増加する周波数を持つ。 四重極近似の下で、例えば重力波（GW）放出のような散逸経路が導入されると、対応する重力ひずみは時間とともに増加する周波数を持つ。 同様のことがカー多様体上の試験粒子の赤道運動にも当てはまるが、そのようなインスパイラルはISCOで遮断され、そこでは安定した円軌道は存在しなくなり、急降下が予想される。 我々は、一般的な回転時空における円状の時間的軌道を解析し、非カー特性の存在により異常な運動が生じ得る条件を調べる。 特に、コンパクト天体へのインスパイラル運動の後に自然にアウトスパイラル運動が続く条件を導出し、具体的な例と対応する重力現象を示す。 この分析は、非カーネスの理論的探究であると同時に、エキゾチック時空の具体的な決定的証拠の例としても役立ちます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Dark objects streaming into the solar system can be probed using gravitational wave (GW) experiments through the perturbations that they would induce on the detector test masses. In this work, we study the detectability of the resulting gravitational signal for a number of current and future GW observatories. Dark matter in the form of clumps or primordial black holes with masses in the range $10^7$-$10^{11}\,\rm{g}$ can be detected with the proposed DECIGO experiment. | 太陽系に流入する暗黒天体は、重力波（GW）実験によって、検出器のテストマスに引き起こされる摂動を通して探査することができます。 本研究では、現在および将来の複数の重力波観測所において、結果として得られる重力信号の検出可能性を研究します。 提案されているDECIGO実験では、質量が$10^7$～$10^{11}\,\rm{g}$の範囲にある塊または原始ブラックホールの形をした暗黒物質を検出できます。 |