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| Original Text | 日本語訳 |
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| We have analyzed LVK gravitational wave events that show some evidence of eccentricity from TEOBResumS modeling parameter estimations and have confronted them independently with full numerical generated waveforms from our bank of nearly two thousand simulations of binary black holes. We have used RIFT for Bayesian parameter estimation and found that GW200208\_{22} KDE estimates favor eccentricities $e_{20} = 0.217_{-0.184}^{+0.076}$ upon entering the LVK band at $\sim20$Hz within a 90\% confidence limit. Within this event analysis we employed 39 new targeted full numerical relativity simulations and we have thus found a top improved likelihood $\ln \mathcal{L}$ matching waveform, compared to model-based analysis, with an estimated eccentricity at 20Hz, $e_{20}=0.200$, thus reinforcing the eccentric hypothesis of the binary. We have also used our full bank of numerical waveforms on GW190620 finding that it favors eccentricities in the range of {$0\leq e_{10}\leq0.3$}. New specifically targeted simulations will be required to narrow this eccentricity range. | TEOBResumSモデリングパラメータ推定から離心率の証拠を示すLVK重力波イベントを解析し、連星ブラックホールの約2000個のシミュレーションから得られた完全な数値波形と独立に比較した。 ベイズパラメータ推定にはRIFTを用い、GW200208\_{22} KDE推定値では、LVKバンドに$\sim20$Hzで進入した際の離心率$e_{20} = 0.217_{-0.184}^{+0.076}$が90%信頼限界内で好ましいことがわかった。 このイベント解析では、39件の新たなターゲットを絞った数値相対論シミュレーションを実施し、モデルベースの解析と比較して、最も尤度の高い一致波形$\ln \mathcal{L}$を発見しました。 推定離心率は20Hzで、$e_{20}=0.200$と、連星の離心率仮説を補強する結果が得られました。 また、GW190620についても、数値波形の全バンクを用いて、{$0\leq e_{10}\leq0.3$}の範囲の離心率を優先することがわかりました。 この離心率の範囲を狭めるには、新たなターゲットを絞ったシミュレーションが必要となるでしょう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We compute the conservative and radiation-reaction contributions to classical observables in the gravitational scattering between a spinning and a spinless black hole to the fourth order in spin and third order in the gravitational constant. The conservative results are obtained from two-loop amplitudes for the scattering process of a massive scalar with a massive spin-$s$ field $(s=0, 1, 2)$ minimally coupled to gravity, employing the recently introduced spin interpolation method to resolve all spin-Casimir terms. The two-loop amplitude exhibits a spin-shift symmetry in both probe limits, which we conjecture to be a sign of yet unknown integrability of Kerr orbits through the quartic order in spin and to all orders in the gravitational constant. We obtain the radial action from the finite part of the amplitude and use it to compute classical observables, including the impulse and spin kick. This is done using the recently introduced covariant Dirac brackets, which allow for the computation of classical scattering observables for general (non-aligned) spin configurations. Finally, employing the radiation-reaction amplitude proposed by Alessio and Di Vecchia, together with the Dirac brackets, we obtain radiation-reaction contributions to observables at all orders in spin and beyond the aligned-spin limit. We find agreement with known results up to the quadratic order in spin for both conservative and radiation-reaction contributions. Our results advance the state of the art in the understanding of spinning binary dynamics in general relativity and demonstrate the power and simplicity of the Dirac bracket formalism for relating scattering amplitudes to classical observables. | 回転するブラックホールとスピンを持たないブラックホール間の重力散乱における古典的観測量への保存的寄与と放射反応寄与を、スピンに関して4次、重力定数に関して3次まで計算する。 保存的結果は、重力と最小結合した質量を持つスピン$s$場$(s=0, 1, 2)$を持つ質量を持つスカラーの散乱過程の2ループ振幅から得られる。 このとき、最近導入されたスピン補間法を用いてすべてのスピン・カシミール項を分解する。 2ループ振幅は両方のプローブ極限においてスピンシフト対称性を示す。 これは、カー軌道がスピンに関して4次、重力定数に関してすべての次数まで積分可能であるという、これまで知られていなかった兆候であると推測される。 振幅の有限部分から動径作用を求め、それを用いてインパルスやスピンキックなどの古典的観測量を計算した。 これは、最近導入された共変ディラック括弧を用いて行われます。 これにより、一般的な（非整列）スピン配置における古典散乱観測量の計算が可能になります。 最後に、アレッシオとディ・ベッキアによって提案された放射反応振幅をディラック括弧と共に用いることで、スピンのすべての次数と整列スピン極限を超える観測量への放射反応寄与を得ます。 保存的寄与と放射反応寄与の両方について、スピンの2次次まで既知の結果と一致することが分かりました。 私たちの結果は、一般相対論における回転連星ダイナミクスの理解における最先端の技術を前進させ、散乱振幅と古典観測量を関連付けるディラック括弧形式の強力さと簡潔さを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Although fast radio bursts (FRBs) were discovered more than a decade ago, and they have been one of the active fields in astronomy and cosmology, their origins are still unknown. An interesting topic closely related to the origins of FRBs is their classifications. Different classes of FRBs require different physical mechanisms. If some empirical relations are found for different classes of FRBs, they might justify the classifications scenario and help us to reveal the physical mechanisms behind. On the other hand, FRBs are actually a promising probe for cosmology, since their redshifts could be $z\sim 3$ or even higher. Similar to the cosmology of type Ia supernovae (SNIa) or Gamma-ray bursts (GRBs), some empirical relations might also play an important role in the FRB cosmology. In the literature, some new classifications of FRBs different from repeaters and non-repeaters were proposed recently. In particular, it was suggested to classify FRBs into the ones associated with old or young stellar populations, and some empirical relations have also been found for them, respectively. One of these empirical relations (namely $L_\nu-E$ relation) without dispersion measure (DM) has been used to calibrate FRBs as standard candles for cosmology. This shows the potential of the new classification and the empirical relations for FRBs. Nowadays, more than 50 FRBs have been well localized, and hence their redshifts $z$ are observationally known. So, it is of interest to check the empirical relations with the actual data of current localized FRBs. We find that many empirical relations still hold, and in particular the one used to calibrate FRBs as standard candles for cosmology stands firm. This is beneficial to the FRB cosmology. | 高速電波バースト（FRB）は10年以上前に発見され、天文学および宇宙論において活発な研究分野の一つとなっていますが、その起源は未だ解明されていません。 FRBの起源に深く関連する興味深いトピックの一つは、その分類です。 FRBの種類によって、それぞれ異なる物理的メカニズムが求められます。 異なる種類のFRBについて何らかの経験的関係が見つかれば、分類シナリオの妥当性が証明され、その背後にある物理的メカニズムの解明に役立つ可能性があります。 一方、FRBは赤方偏移が$z\sim 3$以上になる可能性もあるため、宇宙論を探る有望な探査機でもあります。 Ia型超新星（SNIa）やガンマ線バースト（GRB）の宇宙論と同様に、FRBの宇宙論においても、何らかの経験的関係が重要な役割を果たす可能性があります。 文献では、リピーターと非リピーターとは異なるFRBの新しい分類が最近提案されています。 特に、FRBを古い恒星種族と若い恒星種族に分類することが提案され、それぞれについていくつかの経験的関係も見出されています。 これらの経験的関係の一つ（分散尺度（DM）を用いない$L_\nu-E$関係）は、FRBを宇宙論の標準光源として較正するために用いられてきました。 これは、FRBの新しい分類と経験的関係の可能性を示しています。 現在、50以上のFRBがよく局在化しており、それらの赤方偏移$z$は観測的に分かっています。 そのため、これらの経験的関係を、現在局在しているFRBの実際のデータと照合することは興味深いことです。 多くの経験的関係が依然として成立しており、特にFRBを宇宙論の標準光源として較正するために用いられた関係は確固たるものであることがわかりました。 これはFRB宇宙論にとって有益です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Inflationary tensor perturbations are treated as arising from a bath of gravitons produced by quantum particle creation at the end of inflation. We calculate the correlation function of the CMB temperature fluctuations produced by these gravitons in a model with an infrared cut off. The CMB photons are emitted from within a last scattering shell of finite thickness in redshift. We find the correlation function in terms of the separation of a pair of spacetime points of emission in both angle and redshift. In both variables, there is a significant amount of anti-correlation. The anti-correlation minimum has a relative magnitude compared to the central correlation maximum of about 20% in angle and 50% in redshift. | インフレーションテンソル摂動は、インフレーションの終焉における量子粒子生成によって生成された重力子の塊から生じるものとして扱われる。 我々は、赤外線カットオフを持つモデルにおいて、これらの重力子によって生成されるCMB温度変動の相関関数を計算する。 CMB光子は、赤方偏移において有限の厚さを持つ最終散乱殻内から放出される。 我々は、角度と赤方偏移の両方における一対の放出点の間隔によって相関関数を求める。 どちらの変数においても、かなりの量の反相関が存在する。 反相関最小値は、中心相関最大値と比較して、角度で約20%、赤方偏移で約50%の相対的な大きさを持つ。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Dynamo processes are ubiquitous in astrophysical systems. In relativistic astrophysical systems, such as accretion disks around black holes or neutron stars, they may critically affect the launching of winds and jets that can power electromagnetic emission. Dynamo processes are governed by several microscopic parameters, one of them being magnetic helicity. As a conserved quantity in nonresistive plasmas, magnetic helicity is transported across the system. One important implication of helicity conservation is, that in the absence of helicity fluxes some mean-field dynamos can be quenched, potentially affecting the large-scale evolution of the magnetic field. One of the major challenges in computing magnetic helicity is the need to fix a meaningful electromagnetic gauge. We here present a fully covariant formulation of magnetic helicity transport in general-relativistic plasmas based on the concept of relative helicity by Berger & Field and Finn & Antonsen. This formulation is separately invariant under gauge-transformation of the Maxwell and Einstein equations. As an application of this new formalism we present the first analysis of magnetic helicity transport in the merger of two neutron stars. We demonstrate the presence of global helicity fluxes into the outer layers of the stellar merger remnant, which may impact subsequent large-scale dynamo amplification in these regions. | ダイナモ過程は天体物理系に広く見られる。 ブラックホールや中性子星の周りの降着円盤のような相対論的天体物理系では、ダイナモ過程は電磁放射のエネルギー源となる風やジェットの発生に決定的な影響を及ぼす可能性がある。 ダイナモ過程はいくつかの微視的パラメータによって支配されており、その一つが磁気ヘリシティである。 非抵抗プラズマにおける保存量として、磁気ヘリシティは系全体に伝播する。 ヘリシティ保存則の重要な意味合いの一つは、ヘリシティフラックスがない場合、一部の平均場ダイナモが消滅し、磁場の大規模な発展に影響を与える可能性があることである。 磁気ヘリシティを計算する上での大きな課題の一つは、意味のある電磁ゲージを固定する必要があることである。 本稿では、Berger & FieldおよびFinn & Antonsenによる相対ヘリシティの概念に基づき、一般相対論的プラズマにおける磁気ヘリシティ輸送の完全共変定式化を提示する。 この定式化は、マクスウェル方程式およびアインシュタイン方程式のゲージ変換に対して個別不変である。 この新しい定式化の応用として、2つの中性子星の合体における磁気ヘリシティ輸送の初めての解析を提示する。 我々は、星合体残骸の外層へのグローバルなヘリシティフラックスの存在を示し、これがこれらの領域におけるその後の大規模ダイナモ増幅に影響を与える可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the impact of quantum corrections to gravitational waveforms on the gravitational wave memory effect. In certain quantum gravity theories and semi-classical frameworks, black holes (or other exotic compact objects) exhibit reflective properties that cause quasi-normal modes of a binary merger waveform to partially reflect off the horizon. If these reflections reach the detector, the measured gravitational wave signal may show echo-like features following the initial ringdown phase. Detecting such echoes, or their indirect signatures, would offer compelling evidence for the quantum nature of black holes. Given that direct detection of echoes requires finely tuned waveform templates, exploring alternative imprints of this phenomenon is crucial. In this work, we pursue this goal by calculating corrections to the null memory arising from echo-like features, formulated in terms of the Newman-Penrose scalar ${\Psi}_0$. We demonstrate that the morphology of the resulting features is model-independent rendering them conceptually much easier to detect in real interferometer data than the raw echo. The corresponding signal-to-noise ratio of echo-induced features appearing in the gravitational wave memory is estimated subsequently. We further compute the physical fluxes associated to the echo at both the black hole horizon and null infinity and identify novel distinguishing features of the underlying reflectivity models in measurement data. | 我々は、重力波形に対する量子補正が重力波メモリ効果に与える影響を研究する。 特定の量子重力理論および半古典的な枠組みでは、ブラックホール（またはその他のエキゾチックなコンパクト天体）は反射特性を示し、連星合体波形の準正規モードが部分的に地平線で反射する。 これらの反射が検出器に到達すると、測定された重力波信号は初期のリングダウン位相に続いてエコーのような特徴を示す可能性がある。 このようなエコー、あるいはその間接的な特徴を検出すれば、ブラックホールの量子的性質を示す有力な証拠となる。 エコーを直接検出するには微調整された波形テンプレートが必要であることを考えると、この現象の代替的な痕跡を探索することは極めて重要である。 本研究では、ニューマン・ペンローズ・スカラー${\Psi}_0$を用いて定式化された、エコーのような特徴から生じるヌルメモリに対する補正を計算することで、この目標を追求する。 得られた特徴の形態はモデルに依存しないため、生のエコーよりも実際の干渉計データで概念的に検出するのがはるかに容易であることを示す。 続いて、重力波メモリに現れるエコー誘起特徴の対応する信号対雑音比を推定する。 さらに、ブラックホールの地平線とヌル無限大の両方におけるエコーに関連する物理的なフラックスを計算し、測定データにおける基礎となる反射率モデルの新たな特徴を特定する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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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。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper studies axial gravitational perturbations of a uniform-density star in scalar-Einstein-{\AE}ther theory. By applying the Israel junction conditions explicitly in the presence of a scalar field minimally coupled to the gravitational sector, it is shown that a nontrivial scalar profile cannot be sustained, as it induces a divergence at the stellar center. Since analytical solutions are unattainable, the background metric is determined through numerical integration for a few representative configurations. For axial gravitational perturbations, it is found that the system of equations of motion cannot be decoupled as long as the {\AE}ther parameter $c_i$ does not vanish. Subsequently, the dynamics of the system can be simplified to two coupled equations that describe vector and tensor perturbations with distinct wave velocities $c_V$ and $c_T$, giving rise to a bimodal system. It is shown that as the stellar radius is smaller than that of the maximum of the vacuum Schwarzschild-type effective potential, a potential well is formed, leading to the emergence of echo phenomenon for the axial gravitational perturbations. When the stellar radius exceeds the {\it could-have-been} maximum, the resulting effective potential decreases monotonically, and the wave propagation is primarily dictated by the discontinuity occurring at the star's surface, producing a type of more attenuated echo waves. In addition, we explore the specific properties of the resultant bimodal medium consisting of two degrees of freedom with distinct sound speeds. However, it is understood that such a characteristic does not lead to observational implications, and subsequently hardly offers a potential empirical means to constrain specific metric parameters of the Einstein-{\AE}ther. We present numerical calculations and discuss the potential implications of our findings. | 本論文では、スカラー・アインシュタイン-{\AE}ther理論を用いて、均一密度星の軸方向重力摂動を解析する。 重力セクターと最小結合したスカラー場が存在する場合にイスラエル接合条件を明示的に適用することにより、非自明なスカラープロファイルは星中心で発散を誘起するため、維持できないことを示す。 解析解は得られないため、背景計量はいくつかの代表的な構成に対する数値積分によって決定される。 軸方向重力摂動については、{\AE}therパラメータ$c_i$がゼロにならない限り、運動方程式系を切り離すことができないことがわかった。 次に、システムのダイナミクスは、異なる波動速度$c_V$と$c_T$を持つベクトル摂動とテンソル摂動を記述する2つの連立方程式に簡略化され、双峰性システムが生じる。 恒星半径が真空シュワルツシルト型有効ポテンシャルの最大値よりも小さいため、ポテンシャル井戸が形成され、軸方向重力摂動に対するエコー現象が発生することが示される。 恒星半径が最大値（{\tあり得たかもしれない}）を超えると、結果として生じる有効ポテンシャルは単調に減少し、波動伝播は主に恒星表面に生じる不連続性によって決定され、より減衰したエコー波の一種が発生する。 さらに、異なる音速を持つ2つの自由度からなる結果として生じる双峰性媒質の特定の特性についても検討する。 しかしながら、そのような特性は観測的な意味合いをもたらさず、ひいてはアインシュタイン-{\AE}ターの特定の計量パラメータを制限するための経験的手段となる可能性はほとんどないことが理解されている。 我々は数値計算を提示し、我々の発見の潜在的な意味合いについて議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The orbit-averaged fluxes of energy and angular momentum generated by a compact binary system of nonspinning particles are obtained in a popular class of massless scalar-tensor theories with first-and-a-half post-Newtonian (1.5PN) accuracy, i.e., 2.5PN accuracy beyond the leading -1PN dipolar radiation. The secular evolution of the orbital elements (frequency and eccentricity) are then also obtained with 1.5PN accuracy. Three technical advances were necessary to obtain these results: (i) the decomposition of the scalar dipole moment as a Fourier series at 1PN order, along with the other moments at Newtonian order, (ii) the derivation of the formula for the passage to the center-of-mass frame at 2.5PN, including a novel hereditary term arising from the contribution of the radiation, and (iii) the complete treatment of the memory-like term appearing in the angular momentum flux. Moreover, as a byproduct of this work, I revisit in the Appendix the treatment in general relativity of the memory integral appearing at 2.5PN order in the angular momentum flux [arXiv:0908.3854], and find that the spurious divergence in the initial eccentricity $e_1$ found there is cured by a careful split between AC and DC terms. | 非自転粒子からなるコンパクトな連星系によって生成されるエネルギーと角運動量の軌道平均フラックスは、一般的な質量ゼロのスカラーテンソル理論を用いて、ポストニュートン力学系の1.5倍（1.5PN）の精度、すなわち-1PN双極子放射を超える2.5PNの精度で得られる。 軌道要素（周波数と離心率）の永年変化も1.5PNの精度で得られる。 これらの結果を得るためには、3つの技術的進歩が必要であった。 (i) スカラー双極子モーメントを1PNオーダーのフーリエ級数として、ニュートンオーダーの他のモーメントと共に分解すること、(ii) 2.5PNにおける質量中心座標系への通過の公式を導出すること（放射の寄与から生じる新しい遺伝項を含む）、そして(iii) 角運動量フラックスに現れるメモリのような項を完全に扱うことである。 さらに、本研究の副産物として、付録において、角運動量フラックスにおいて2.5PNオーダーで現れるメモリ積分の一般相対論における扱いを再検討し、[arXiv:0908.3854]、そこで発見された初期離心率$e_1$の誤った発散が、交流項と直流項を注意深く分離することで修正されることを見出した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study 3D Anti de Sitter Minimal Massive Gravity near the chiral limit where one of the boundary Brown-Henneaux central charges vanishes and two modes become null. We go beyond the known free-theory analysis to prove that these modes decouple completely also in the full MMG Lagrangian and field equations. We also use the full action to ascertain if the interacting theory becomes infinitely strongly coupled in the chiral limit. We show that this is not the case at tree level but that a strong coupling pathology appears in loops, starting at a loop level determined by the number of external legs in the bulk Feynman diagrams. We briefly discuss the relevance of this pathology for the holographic duality between MMG and chiral 2D conformal field theories and comment on its possible resolutions. | 我々はカイラル極限付近における3次元反ド・ジッター極小質量重力を解析する。 カイラル極限では、境界ブラウン・エノー中心電荷の1つが消滅し、2つのモードがゼロとなる。 既知の自由理論解析を超えて、これらのモードが完全なMMGラグランジアンおよび場の方程式においても完全に分離することを証明した。 また、完全な作用を用いて、相互作用理論がカイラル極限において無限に強く結合するかどうかを確かめた。 ツリーレベルではそうではないが、バルク・ファインマン図の外部脚の数によって決定されるループレベルから始まり、ループにおいて強い結合の異常が現れることを示す。 この異常がMMGとカイラル2次元共形場理論間のホログラフィック双対性にどのように関係するかについて簡単に考察し、その解決策についてコメントする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we investigate the tidal response of both static and rotating black holes in anti de-Sitter spacetime. We perform the neutral scalar field perturbation for Schwarzschild and Kerr black holes. On the other hand, charged scalar field are used for perturbing Reissner-Nordstrom and Kerr-Newman black holes. We find that the tidal Love number for all black holes are always nonvanishing due to the presence of cosmological constant. In contrast, tidal dissipation can vanish for certain conditions depending on the scalar field's frequency and the black hole's parameters. | 本研究では、反ド・ジッター時空における静止ブラックホールと回転ブラックホールの両方の潮汐応答を調べる。 シュワルツシルトブラックホールとカーブラックホールには中性スカラー場摂動を行う。 一方、ライスナー・ノルドストロームブラックホールとカー・ニューマンブラックホールには荷電スカラー場摂動を用いる。 すべてのブラックホールの潮汐ラブ数は、宇宙定数の存在により常にゼロにならないことがわかった。 一方、潮汐散逸は、スカラー場の周波数とブラックホールのパラメータに依存する特定の条件下ではゼロになり得る。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Rapid and robust parameter estimation of gravitational-wave sources is a key component of modern multi-messenger astronomy. We present a novel and straightforward method for rapid parameter estimation of gravitational-wave sources that uses metric-based importance sampling. The method enables robust parameter estimation of binary neutron star and binary black hole binaries and is trivially parallelized, enabling parameter estimation in seconds with modest resources. The algorithm achieves a median $35\%$ effective sampling efficiency for a population of aligned-spin neutron star binaries sources. Surprisingly, this approach is also highly efficient for analyzing the full 15-dimensional parameter space of typical binary black holes, with a population median $20\%$ efficiency achieved for a source detected primarily by the twin LIGO observatories and $9\%$ for a network of three comparable sensitivity observatories. This method can serve immediate use to improve the low-latency data products of the gravitational-wave observatory network and may be a key component of how the millions of sources observed by next-generation observatories could be analyzed. The approach can also be broadly applied for problems where an approximate likelihood metric-space can be constructed. | 重力波源の迅速かつ堅牢なパラメータ推定は、現代のマルチメッセンジャー天文学の重要な要素です。 本研究では、計量に基づく重要度サンプリングを用いた、重力波源の迅速なパラメータ推定のための、新しく簡便な手法を提示します。 この手法は、連星中性子星および連星ブラックホールの堅牢なパラメータ推定を可能にし、容易に並列化されるため、限られたリソースで数秒でパラメータ推定が可能です。 このアルゴリズムは、整列スピン中性子星連星源の集団に対して、実効サンプリング効率の中央値$35\%$を達成します。 驚くべきことに、この手法は典型的な連星ブラックホールの15次元パラメータ空間全体を解析する際にも非常に効率的であり、主にLIGOツイン観測所によって検出された源に対して集団の中央値$20\%$効率が達成され、同等の感度を持つ3つの観測所のネットワークに対しては$9\%$効率が達成されます。 この手法は、重力波観測ネットワークの低遅延データ製品の改善にすぐに活用でき、次世代の観測所で観測される数百万の音源を解析するための重要な要素となる可能性があります。 また、近似尤度計量空間を構築できる問題にも広く適用できます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Primordial gravitational waves on small scales are not tightly constrained by current cosmological observations, which allows for the possibility of large amplitudes at small scales. We investigate second-order tensor induced gravitational waves (TIGWs) sourced by primordial gravitational waves and present the corresponding corrections to the total energy density spectrum of gravitational wave. We analyze primordial gravitational waves with large amplitudes generated by various models at small scales. Our results indicate that when primordial gravitational waves on small scales sufficiently dominate the current PTA observations, corrections to the total energy density spectrum from second-order TIGWs may become pronounced in certain frequency bands. | 小規模スケールにおける原始重力波は、現在の宇宙論的観測によって厳密に制約されておらず、小規模スケールにおいて大きな振幅が存在する可能性がある。 我々は、原始重力波を発生源とする二次テンソル誘起重力波（TIGW）を調査し、重力波の全エネルギー密度スペクトルに対する補正を提示する。 様々なモデルによって小規模スケールで生成された大きな振幅を持つ原始重力波を解析する。 我々の結果は、小規模スケールにおける原始重力波が現在のPTA観測を十分に支配する場合、二次TIGWによる全エネルギー密度スペクトルへの補正が特定の周波数帯域で顕著になる可能性があることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This theoretical investigation examines gravitational lensing phenomena in Schwarzschild-like black holes (BHs) within Kalb-Ramond (KR) gravity frameworks incorporating cosmic string (CS) and cloud of strings (CoS) topological configurations. We develop comprehensive analytical methodologies for investigating photon deflection angles and magnification characteristics in both Schwarzschild-like BHs in KR gravity pierced by CSs (SKRCS) and Schwarzschild-like BHs in KR gravity with CoS (SKRCoS) spacetime geometries through dual approaches: perturbative expansions yielding approximate solutions and exact elliptic integral formulations providing complete mathematical descriptions across parameter spaces. For CS configurations characterized by Lorentz violation (LV) and CS parameters, deflection angles exhibit systematic modifications through composite geometric factors, while CoS geometries demonstrate distinct deflection characteristics incorporating additional topological parameters that fundamentally alter light propagation dynamics. Magnification analysis reveals distinctive critical curve positioning modifications and amplitude scaling relationships enabling observational discrimination between exotic BH scenarios and conventional spacetime geometries. Strong field analysis utilizing established mathematical frameworks establishes logarithmic divergence coefficients characterizing fundamental scaling behavior in photon sphere proximity regimes. Observational constraints from Solar System precision tests restrict LV parameters within stringent bounds, while galactic-scale observations permit expanded parameter ranges for CS and CoS configurations. | この理論的研究では、宇宙弦（CS）と弦雲（CoS）の位相配置を組み込んだカルプ・ラモンド（KR）重力枠組みにおけるシュワルツシルト型ブラックホール（BH）における重力レンズ現象を検証する。 CSが貫通したKR重力におけるシュワルツシルト型BH（SKRCS）と、CoSを伴うKR重力におけるシュワルツシルト型BH（SKRCoS）時空幾何の両方において、光子の偏向角と拡大特性を調査するための包括的な解析手法を開発する。 この手法は、近似解を与える摂動展開と、パラメータ空間全体にわたる完全な数学的記述を与える正確な楕円積分定式化という2つのアプローチによって実施する。 ローレンツ破れ（LV）とCSパラメータによって特徴付けられるCS構成では、偏向角は複合的な幾何学的因子によって系統的な変化を示すのに対し、CoS構成は、光伝播ダイナミクスを根本的に変える追加の位相パラメータを組み込んだ独特の偏向特性を示す。 倍率解析により、特徴的な臨界曲線の位置修正と振幅スケーリング関係が明らかになり、エキゾチックなBHシナリオと従来の時空幾何学を観測的に区別することが可能になる。 確立された数学的枠組みを用いた強磁場解析により、光子球近接領域における基本的なスケーリング挙動を特徴付ける対数発散係数が確立される。 太陽系精密試験による観測的制約により、LVパラメータは厳しい範囲内に制限されるが、銀河規模の観測により、CSおよびCoS構成のパラメータ範囲が拡大される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This note revisits and corrects a previous analysis on gravitational radiation in compact binary systems within the framework of Brans-Dicke-f(R) theories-models featuring both massless and effectively massive scalar fields. We correct the lower bound on the Brans-Dicke coupling parameter $\omega_0$ presented in prior work, identifying teh issue that led to inverted constraints. By reanalyzing data from the binary system PSR J1012+5307, we present revised bounds on $\omega_0$ as a function of the geometrical scalar field mass $m_f$, emphasizing that the role of $\omega_0$ differs from its traditional interpretation in standard BD theory. | 本稿では、質量ゼロのスカラー場と実効質量を持つスカラー場の両方を特徴とするブランス・ディッケf(R)理論モデルの枠組みにおいて、コンパクト連星系における重力放射に関するこれまでの解析を再検討し、修正する。 我々は、以前の研究で提示されたブランス・ディッケ結合パラメータ$\omega_0$の下限値を修正し、逆転した制約条件をもたらした問題を特定する。 連星系PSR J1012+5307のデータを再解析することにより、幾何学的スカラー場質量$m_f$の関数としての$\omega_0$の改訂された下限値を提示し、$\omega_0$の役割が標準的なBD理論における従来の解釈とは異なることを強調する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A recently proposed model incorporating a series of higher-curvature corrections allows for analytic black-hole solutions at each order of the expansion, with a fully regular black hole emerging in the limit of infinite number of terms. An important question that arises within this framework is how rapidly the series converges. For those classical observables, which are primarily determined by the geometry near the peak of the effective potential, it has been previously shown that the series converges remarkably fast, often within the first two orders. However, this rapid convergence does not extend to quantities such as Hawking radiation, which are highly sensitive to the geometry near the event horizon. Although each successive order yields a result that is significantly closer to that of the full infinite series, several terms are typically required to obtain a sufficiently accurate approximation of the regular black hole in this context. | 最近提案された、一連の高曲率補正を組み込んだモデルは、展開の各次数において解析的なブラックホール解を得ることを可能にし、無限項数の極限において完全に正則なブラックホールが出現する。 この枠組みにおいて重要な疑問は、級数がいかに速く収束するかである。 有効ポテンシャルのピーク付近の形状によって主に決定される古典的な観測量については、級数が驚くほど速く収束し、多くの場合最初の2次以内で収束することが以前に示されている。 しかし、この急速な収束は、事象の地平線付近の形状に非常に敏感なホーキング放射のような量には及ばない。 各次数が進むにつれて、完全な無限級数にかなり近い結果が得られるが、この文脈において正則なブラックホールの十分に正確な近似を得るには、通常、いくつかの項が必要となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational perturbations of higher-dimensional black holes in the Einstein-Gauss-Bonnet theory, proposed by Boulware and Deser, have been extensively studied in numerous works, primarily focusing on the fundamental mode. These studies have shown that for sufficiently small black holes, comparing to the Gauss-Bonnet coupling parameter, a dynamical instability arises. In this work, for the first time, we conduct a comprehensive analysis of the behavior of overtones. We demonstrate that while the fundamental mode remains largely unchanged due to the limited stability region, the first few overtones deviate from their Tangherlini limits at an increasing rate. This deviation reflects the impact of the coupling parameter on the near-horizon structure of the black hole. | BoulwareとDeserによって提唱されたアインシュタイン-ガウス-ボネ理論における高次元ブラックホールの重力摂動は、主に基本モードに焦点を当てた数多くの研究で広く研究されてきた。 これらの研究は、ガウス-ボネ結合パラメータと比較して十分に小さいブラックホールでは、動的不安定性が生じることを示している。 本研究では、初めて倍音の挙動について包括的な解析を行う。 基本モードは安定領域が限られているためほとんど変化しないものの、最初の数倍音はタンゲルリーニ限界から次第にずれていくことを示す。 このずれは、結合パラメータがブラックホールの地平線近傍構造に与える影響を反映している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Constraints on the cosmological parameters of Torsion Condensation (TorC) are investigated using Planck 2018 Cosmic Microwave Background data. TorC is a case of Poincar\'e gauge theory -- a formulation of gravity motivated by the gauge field theories underlying fundamental forces in the standard model of particle physics. Unlike general relativity, TorC incorporates intrinsic torsion degrees of freedom while maintaining second-order field equations. At specific parameter values, it reduces to the $\Lambda$CDM model, providing a natural extension to standard cosmology. The base model of TorC introduces two parameters beyond those in $\Lambda$CDM: the initial value of the torsion scalar field and its time derivative -- one can absorb the latter by allowing the dark energy density to float. To constrain these parameters, `PolyChord` nested sampling algorithm is employed, interfaced via `Cobaya` with a modified version of `CAMB`. Our results indicate that TorC allows for a larger inferred Hubble constant, offering a potential resolution to the Hubble tension. Tension analysis using the $R$-statistic shows that TorC alleviates the statistical tension between the Planck 2018 and SH0Es 2020 datasets, though this improvement is not sufficient to decisively favour TorC over $\Lambda$CDM in a Bayesian model comparison. This study highlights TorC as a compelling theory of gravity, demonstrating its potential to address cosmological tensions and motivating further investigations of extended theories of gravity within a cosmological context. As current and upcoming surveys -- including Euclid, Roman Space Telescope, Vera C. Rubin Observatory, LISA, and Simons Observatory -- deliver data on gravity across all scales, they will offer critical tests of gravity models like TorC, making the present a pivotal moment for exploring extended theories of gravity. | プランク宇宙マイクロ波背景放射2018のデータを用いて、ねじれ凝縮（TorC）の宇宙論パラメータへの制限を調べた。 TorCはポアンカレ・ゲージ理論（素粒子物理学の標準モデルにおける基本的な力の基盤となるゲージ場理論に着想を得た重力の定式化）の一例である。 一般相対論とは異なり、TorCは2次の場の方程式を維持しながら、固有のねじれ自由度を取り入れている。 特定のパラメータ値において、TorCは$\Lambda$CDMモデルに帰着し、標準宇宙論への自然な拡張を提供する。 TorCの基本モデルは、$\Lambda$CDMのパラメータに加えて、ねじれスカラー場の初期値とその時間微分という2つのパラメータを導入する。 後者は、ダークエネルギー密度を浮動させることで吸収することができる。 これらのパラメータを制限するために、`PolyChord`ネストサンプリングアルゴリズムが採用され、`Cobaya`を介して`CAMB`の修正版とインターフェースされている。 我々の結果は、TorCがより大きなハッブル定数の推定を可能にし、ハッブル・テンションの潜在的な解決策となることを示している。 $R$統計量を用いたテンション解析は、TorCがPlanck 2018データセットとSH0Es 2020データセット間の統計的テンションを緩和することを示しているが、この改善はベイズモデルの比較において$\Lambda$CDMよりもTorCを決定的に有利にするには不十分である。 本研究は、TorCが魅力的な重力理論であることを強調し、宇宙論的テンションに対処する可能性を示し、宇宙論的文脈における拡張重力理論のさらなる研究を促すものである。 ユークリッド宇宙望遠鏡、ローマ宇宙望遠鏡、ヴェラ・C・ルビン天文台、LISA、シモンズ天文台など、現在および今後の探査によって、あらゆるスケールの重力に関するデータが得られるため、TorCのような重力モデルの重要な検証が可能となり、現在は重力の拡張理論を探求する上で極めて重要な時期となっています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we examine particle production, evaporation, and greybody factors for a Lorentzian non-commutative black hole. We begin by analyzing particle creation for bosons, considering scalar perturbations to compute the Bogoliubov coefficients, which enable the determination of the Hawking temperature $T_{\Theta}$. Subsequently, we describe Hawking radiation as a tunneling process using the Painlev\'e-Gullstrand metric representation, allowing the evaluation of divergent integrals via the residue method. This approach yields the particle creation density for bosonic modes. Next, we extend the analysis to fermions, obtaining the corresponding particle creation density. The black hole evaporation is then examined through the Stefan-Boltzmann law, leading to an estimate of the black hole's lifetime. In this context, we identify the presence of a remnant mass when the black hole reaches the final stage of its evaporation. Furthermore, we compute greybody factors for bosons, taking into account scalar, vector, and tensorial perturbations. Finally, we determine the greybody factors for fermions as well. Overall, compared to the Schwarzschild case ($\Theta = 0$), the presence of the non-commutative parameter $\Theta$ lowers the Hawking temperature and reduces the particle creation density for both bosons and fermions, causing the evaporation process to proceed more slowly. Additionally, $\Theta$ decreases the magnitude of the greybody factors for bosons and fermions across all perturbations considered in this analysis. | 本論文では、ロレンツ非可換ブラックホールにおける粒子生成、蒸発、およびグレーボディ因子について考察する。 まず、ボソンの粒子生成を解析し、スカラー摂動を考慮してボゴリュボフ係数を計算する。 これにより、ホーキング温度$T_{\Theta}$の決定が可能になる。 次に、パンルヴ-グルストランド計量表現を用いて、ホーキング放射をトンネル過程として記述し、留数法による発散積分の評価を可能にする。 このアプローチにより、ボソンモードの粒子生成密度が得られる。 次に、この解析をフェルミオンに拡張し、対応する粒子生成密度を得る。 次に、シュテファン-ボルツマンの法則を用いてブラックホールの蒸発を解析し、ブラックホールの寿命を推定する。 この文脈において、ブラックホールが蒸発の最終段階に達したときに残留質量が存在することを特定する。 さらに、スカラー、ベクトル、テンソル摂動を考慮して、ボソンのグレーボディ因子を計算する。 最後に、フェルミオンのグレーボディ因子も決定する。 全体として、シュワルツシルトの場合（$\Theta = 0$）と比較して、非可換パラメータ$\Theta$の存在はホーキング温度を低下させ、ボソンとフェルミオンの両方の粒子生成密度を減少させ、蒸発過程をよりゆっくりと進行させる。 さらに、$\Theta$は、本解析で考慮されたすべての摂動において、ボソンとフェルミオンのグレーボディ因子の大きさを減少させる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The vacuum Einstein equations admit a formulation closely analogous to the source-free Maxwell theory. In particular, the linearized equations exhibit an electric-magnetic duality symmetry. We develop a framework that makes this analogy manifest by explicitly identifying the electric and magnetic components of perturbative gravitational waves. Within this formulation, we show that duality rotations between these gravitoelectric and gravitomagnetic fields constitute a Noether symmetry of the linearized theory, and we derive the associated conserved current. The corresponding conserved charge encodes the difference in intensity between the right- and left-handed circularly polarized components of the gravitational wave - that is, between its self-dual and anti-self-dual parts. Remarkably, this conservation law remains valid even when the gravitational perturbations propagate on generic curved backgrounds. We then investigate whether this symmetry survives quantization. While the duality symmetry is preserved at the quantum level in flat spacetime, we find that it is anomalously broken in curved backgrounds. As a result, an imbalance between right- and left-handed gravitons could be excited from the vacuum. This effect represents a chiral anomaly for massless spin-two fields, generalizing known results for fermions and spin-one photon fields. | 真空アインシュタイン方程式は、ソースフリーマクスウェル理論と非常に類似した定式化が可能である。 特に、線形化された方程式は電磁双対対称性を示す。 我々は、摂動重力波の電気成分と磁気成分を明示的に特定することにより、この類似性を明らかにする枠組みを構築する。 この定式化において、重力電場と重力磁場の間の双対回転が線形化理論のノイザー対称性を構成することを示し、関連する保存電流を導出する。 対応する保存電荷は、重力波の右巻き円偏光成分と左巻き円偏光成分、すなわち自己双対部分と反自己双対部分の間の強度差を符号化する。 驚くべきことに、この保存則は、重力摂動が一般的な曲面背景上を伝播する場合でも有効である。 次に、この対称性が量子化後も維持されるかどうかを調査する。 平坦時空では量子レベルで双対対称性が保たれるが、曲がった背景ではそれが異常に破れることがわかった。 その結果、右巻き重力子と左巻き重力子の間の不均衡が真空から励起される可能性がある。 この効果は、質量ゼロのスピン2場におけるカイラル異常を表し、フェルミオンとスピン1光子場における既知の結果を一般化するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The decay of metastable 'false vacuum' states via bubble nucleation plays a crucial role in many cosmological scenarios. Cold-atom analog experiments will soon provide the first empirical probes of this process, with potentially far-reaching implications for early-Universe cosmology and high-energy physics. However, an inevitable difference between these analog systems and the early Universe is that the former have a boundary. We show, using a combination of Euclidean calculations and real-time lattice simulations, that these boundaries generically cause rapid bubble nucleation on the edge of the experiment, obscuring the bulk nucleation that is relevant for cosmology. We demonstrate that implementing a high-density 'trench' region at the boundary completely eliminates this problem, and recovers the desired cosmological behavior. Our findings are relevant for ongoing efforts to probe vacuum decay in the laboratory, providing a practical solution to a key experimental obstacle. | バブル核形成による準安定「偽真空」状態の崩壊は、多くの宇宙論的シナリオにおいて重要な役割を果たしている。 冷却原子類似実験は、まもなくこの過程の最初の経験的探究を提供するであろう。 これは、初期宇宙論および高エネルギー物理学に広範な影響を及ぼす可能性がある。 しかしながら、これらの類似系と初期宇宙との避けられない違いは、前者には境界が存在することである。 我々は、ユークリッド計算とリアルタイム格子シミュレーションを組み合わせて、これらの境界が一般に実験の境界で急速なバブル核形成を引き起こし、宇宙論に重要なバルク核形成を覆い隠すことを示す。 我々は、境界に高密度の「トレンチ」領域を設けることで、この問題が完全に解消され、望ましい宇宙論的振る舞いが回復することを実証する。 我々の発見は、実験室における真空崩壊の探究に向けた進行中の取り組みに関連し、主要な実験的障害に対する実用的な解決策を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The loop quantum gravitational collapse of the dust ball in presence of positive cosmological constant is investigated within the Oppenheimer-Snyder collapse scenario. The dust ball interior is described within the framework of loop quantum cosmology, while its exterior geometry is determined by the differentiability of the spacetime metric at the dust ball surface and the assumption of the (vacuum) exterior to be stationary. In order to determine the global causal structure of the investigated spacetime a robust (numerical) method of constructing Penrose-Carter diagrams is built. Unfortunately the presence of cosmological constant does not cure the problems already present in the case of it vanishing -- the exterior geometry resembles that of Reissner-Nordstr\"om-de Sitter black hole, in particular featuring timelike singularities. | 正の宇宙定数が存在する場合のダストボールのループ量子重力崩壊を、オッペンハイマー・スナイダー崩壊シナリオに基づいて調査する。 ダストボール内部はループ量子宇宙論の枠組みで記述され、その外部幾何学はダストボール表面における時空計量の微分可能性と（真空の）外部が定常であるという仮定によって決定される。 調査対象の時空の大域的因果構造を決定するために、ペンローズ・カーター図を構築する堅牢な（数値的）手法が構築される。 残念ながら、宇宙定数の存在は、それがゼロの場合に既に存在する問題を解決するものではない。 外部幾何学は、特に時間的特異点を特徴とするライスナー・ノルドストローム・ド・ジッターブラックホールのそれに類似する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we investigate geodesics and black hole shadows in the Kerr-Bertotti-Robinson spacetime. We show that the equations of motion for null geodesics are separable and admit analytical treatment, whereas timelike geodesics are generally non-separable. Approximate analytical expressions for the photon sphere and the innermost stable circular orbit are derived via perturbative expansions in the magnetic field strength. We further explore the black hole shadow using both numerical and analytical methods, examining the effects of the magnetic field, the observer's inclination angle and radial position. Deviations from the standard Kerr shadow are quantified, and a physical interpretation is provided by introducing asymptotic regimes defined relative to the magnetic field strength. | 本研究では、カー・ベルトッティ・ロビンソン時空における測地線とブラックホールシャドウを解析的に調べる。 ヌル測地線の運動方程式は分離可能であり解析的に扱えるのに対し、時間的測地線は一般に分離不可能であることを示す。 光子球と最内側の安定円軌道の近似解析式は、磁場強度の摂動展開により導出される。 さらに、数値解析的手法と解析的手法の両方を用いてブラックホールシャドウを解析的に調べ、磁場、観測者の傾斜角、および動径位置の影響を調べる。 標準的なカーシャドウからの偏差を定量化し、磁場強度に対して定義される漸近領域を導入することで物理的な解釈を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we investigate the tunneling process of massive scalar particles from a quantum Oppenheimer-Snyder black hole using the tunneling approach proposed by Parikh and Wilczek. We compute the emission rate of these tunneling particles, which includes quantum correction terms compared to the result in classical General Relativity. These correction terms arise from loop quantum gravity effects. Following the scheme outlined in [1, 2], we derive the entropy of the black hole. Consistent with the universal black hole entropy formula in the context of quantum gravity, our findings include a logarithmic correction. | 本論文では、パリクとウィルチェクが提唱したトンネル効果のアプローチを用いて、量子オッペンハイマー・スナイダーブラックホールからの質量を持つスカラー粒子のトンネル効果を調査する。 これらのトンネル粒子の放出率を計算するが、これには古典一般相対論の結果と比較した量子補正項が含まれる。 これらの補正項はループ量子重力効果に由来する。 [1, 2]で概説された手法に従って、ブラックホールのエントロピーを導出する。 量子重力の文脈における普遍的なブラックホールエントロピーの公式と一致して、我々の発見には対数補正が含まれている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In reference [1] we considered the black hole thermodynamics with the non-extensive entropy. This entropy obeys the composition rule which coincides with the composition rule in the non-extensive Tsallis-Cirto $\delta=2$ statistics. Here we extend this approach to the thermodynamics of white holes. The entropy of the white hole is negative as follows from the rate of macroscopic quantum tunneling from black hole to white hole. The white hole entropy is with the minus sign the entropy of the black hole with the same mass, $S_{\rm WH}(M)=-S_{\rm BH}(M)$. This reflects the anti-symmetry with respect to time reversal, at which the shift vector in the Arnowitt-Deser-Misner formalism changes sign. This symmetry allows one to extend the Tsallis-Chirto entropy by adding a minus sign to the Tsallis-Chirto formula applied to white hole. As a result, the composition rule remains the same, with the only difference being that instead of entropy it contains the entropy modulus. The same non-extensive composition rule is obtained for the entropy of the Reissner-Nordstr\"om black hole. This entropy is formed by the positive entropy of the outer horizon and the negative entropy of the inner horizon. The model of the black hole formed by "black hole atoms" with Planck-scale mass is also extended to include the negative entropy of white holes. | 文献[1]では、非示量的エントロピーを持つブラックホールの熱力学を考察した。 このエントロピーは、非示量的Tsallis-Cirto $\delta=2$統計における構成則と一致する構成則に従う。 ここでは、このアプローチをホワイトホールの熱力学に拡張する。 ホワイトホールのエントロピーは、ブラックホールからホワイトホールへの巨視的量子トンネル効果の速度から、負となる。 ホワイトホールのエントロピーは、同じ質量を持つブラックホールのエントロピー、$S_{\rm WH}(M)=-S_{\rm BH}(M)$の負の符号を持つ。 これは、Arnowitt-Deser-Misner形式におけるシフトベクトルの符号が変化する時間反転に関する反対称性を反映している。 この対称性により、ホワイトホールに適用されるTsallis-Chirtoの式にマイナス符号を加えることで、Tsallis-Chirtoエントロピーを拡張することができます。 結果として、構成則は同じままで、唯一の違いはエントロピーの代わりにエントロピー係数が含まれることです。 Reissner-Nordströmブラックホールのエントロピーについても、同じ非示量的な構成則が得られます。 このエントロピーは、外側の地平線の正のエントロピーと内側の地平線の負のエントロピーによって形成されます。 プランクスケールの質量を持つ「ブラックホール原子」によって形成されるブラックホールのモデルも、ホワイトホールの負のエントロピーを含むように拡張されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The exponential-tail behaviours of the probability density function (PDF) of the primordial curvature perturbation are confirmed in the mild-waterfall variants of hybrid inflation with the use of the stochastic formalism of inflation. On top of these tails, effective upper bounds on the curvature perturbation are also observed, corresponding to the exact hilltop trajectory during the waterfall phase. We find that in the model where the leading and higher-order terms in the expansion of the inflaton potential around the critical point are fine-tuned to balance, this upper bound can be significantly reduced, even smaller than the primordial black hole (PBH) threshold, as a novel perturbation-reduction mechanism than the one proposed in Ref. [1]. It makes PBH formation much difficult compared to the Gaussian or exponential-tail approximation. We also introduce Johnson's $S_U$-distribution as a useful fitting function for the PDF. It reveals a nonlinear mapping between the Gaussian field and the curvature perturbation, which enables us to apply the peak theory to estimate the PBH function. | ハイブリッドインフレーションのマイルドウォーターフォール変種において、原始曲率摂動の確率密度関数 (PDF) が指数関数的に裾を引く挙動が、インフレーションの確率論的形式論を用いて確認された。 これらの裾の上に、曲率摂動の有効上限も観測され、これはウォーターフォール段階における正確なヒルトップ軌道に対応する。 臨界点周辺のインフレーションポテンシャルの展開における主要項と高次項がバランスするように微調整されたモデルでは、この上限が大幅に低減され、原始ブラックホール (PBH) 閾値よりもさらに小さくなることがわかった。 これは、文献 [1] で提案されたものよりも新しい摂動低減メカニズムである。 このメカニズムは、ガウス近似や指数関数的裾近似と比較して、PBH の形成をはるかに困難にする。 また、PDFの有用なフィッティング関数としてジョンソンの$S_U$分布を導入する。 これはガウス場と曲率摂動との間の非線形写像を明らかにし、ピーク理論を適用してPBH関数を推定することを可能にする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this manuscript, we formulate a (1+1)-dimensional Jackiw-Teitelboim gravity toy model whose Euclidean spacetime manifold is the M\"obius band $M$. Since $M$ is non-orientable, the relevant spin-statistics structure is Pin rather than Spin. To emphasize the role of orientation reversal, we refer to the universal orientable cover $\widetilde{M}$ as the inverse M\"obius band, which resolves the M\"obius twist into an infinite ribbon equipped with a $\mathbb{Z}$ deck action. We compute the Stiefel-Whitney classes $w_1$, $w_2$, classify all $\mathrm{Pin}^\pm$ structures, construct the associated pinor bundles, and analyze the Dirac operator under the twisted equivariance condition \[ \psi(x+1, w) = \gamma^w \psi(x, -w). \] Half-integer momentum quantization, spectral symmetry, vanishing mod-2 index, and $\eta_D(0) = 0$ follow. In JT gravity, the two inequivalent Pin lifts in each parity double the non-perturbative saddle-point sum, yet leave the leading Bekenstein-Hawking entropy unchanged. Full proofs and heat-kernel calculations are provided for completeness. | 本稿では、ユークリッド時空多様体がM\"obius帯$M$である(1+1)次元Jackiw-Teitelboim重力トイモデルを定式化する。 $M$は非向き付けであるため、関連するスピン統計構造はSpinではなくPinである。 向き反転の役割を強調するために、普遍的向き付け可能被覆$\widetilde{M}$を逆M\"obius帯と呼ぶ。 これはM\"obius帯のねじれを、$\mathbb{Z}$デッキ作用を備えた無限リボンに分解する。 Stiefel-Whitney類$w_1$、$w_2$を計算し、すべての$\mathrm{Pin}^\pm$構造を分類し、関連するピノルバンドルを構築し、ねじれ同値条件\[\psi(x+1, w) = \gamma^w \psi(x, -w). \] 半整数運動量量子化、スペクトル対称性、mod-2指数の消失、および$\eta_D(0) = 0$が成り立つ。 JT重力では、各パリティにおける2つの非同値なPinリフトは、非摂動的な鞍点和を2倍にするが、主要なベッケンシュタイン-ホーキングエントロピーは変化しない。 完全性のために、完全な証明と熱核計算が提供される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we construct $SU(N)$ Yang-Mills theory in the $\kappa$-space-time, valid up to first order in the deformation parameter $a$, using the generalisation of Feynman's approach. Using the $\kappa$-deformed Wong's equation derived, in the Jacobi identity involving velocities and coordinates of $\kappa$-deformed space-time, the $\kappa$-deformed homogeneous Yang-Mills equations are derived. We show the compatibility between the $\kappa$-deformed field strength derived using the Jacobi identity and the commutators of the gauge covariant derivative, up to first order in $a$. The $\kappa$-deformed field strength is covariant under $SU(N)$ gauge transformations. We then construct the Lagrangian for Yang-Mills theory in $\kappa$-deformed space-time and show that it is invariant under $SU(N)$ transformation and not under U(N) transformation. We also derive the expression for the force experienced by an isospin-carrying particle in the presence of Yang-Mills field in the $\kappa$-space-time. | 本論文では、ファインマンのアプローチの一般化を用いて、変形パラメータ$a$に関して1次まで妥当な、$\kappa$時空における$SU(N)$ヤン・ミルズ理論を構築する。 $\kappa$変形時空の速度と座標を含むヤコビ恒等式において導出された$\kappa$変形ウォン方程式を用いて、$\kappa$変形同次ヤン・ミルズ方程式を導出する。 ヤコビ恒等式を用いて導出された$\kappa$変形場の強度と、ゲージ共変微分の交換子との間の、$a$に関して1次までの整合性を示す。 $\kappa$変形場の強度は、$SU(N)$ゲージ変換に関して共変である。 次に、$\kappa$ 変形時空におけるヤン＝ミルズ理論のラグランジアンを構築し、それが $SU(N)$ 変換に対して不変であるが、U(N) 変換に対しては不変ではないことを示す。 また、$\kappa$ 時空においてヤン＝ミルズ場が存在する場合にアイソスピン粒子が受ける力を表す式を導出する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In light of the latest Planck and Atacama Cosmology Telescope (P-ACT) joint results on the primordial scalar power spectrum, we show that the $R^2$ inflation model extended with a non-minimally coupled scalar field $\chi$--namely the $\chi$-extended $R^2$ inflation model--can naturally accommodate a larger spectral index $n_s$ and a small positive running $\alpha_s$ at cosmic microwave background (CMB) scales, both of which are consistent with the latest P-ACT constraints. This is because the $\chi$ field contributes a blue-tilted component to the primordial power spectrum, which both modifies the large-scale power and, as a result, significantly enhances power on small scales. The deviation of the $n_s$ and $\alpha_s$ from the single field $R^2$ inflation is related to the non-minimal coupling constant $\xi$. The consequent enhancement in the primordial power spectrum can be large enough to lead to the formation of primordial black holes (PBHs) of mass $\lesssim 10^{20}\mathrm{g}$ as dark matter candidates. Furthermore, future observations of the small-scale power spectrum, CMB spectral distortions, and stochastic gravitational waves will provide decisive tests of this model and its predictions for PBHs. We stress its strong connection to the seesaw mechanism for the generation of the observed small masses. | プランク宇宙論望遠鏡とアタカマ宇宙論望遠鏡（P-ACT）による最新の共同研究成果を踏まえ、非最小結合スカラー場$\chi$で拡張された$R^2$インフレーションモデル、すなわち$\chi$拡張$R^2$インフレーションモデルは、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）スケールにおいて、より大きなスペクトル指数$n_s$と小さな正のランニング$\alpha_s$を自然に受け入れることができることを示す。 これらはいずれも最新のP-ACT制約と整合している。 これは、$\chi$場が原始パワースペクトルに青傾斜成分を寄与し、それが大規模スケールのパワーを変化させ、結果として小規模スケールのパワーを大幅に増大させるためである。 $n_s$と$\alpha_s$の単一場$R^2$インフレーションからの偏差は、非最小結合定数$\xi$と関連している。 結果として生じる原始パワースペクトルの増大は、暗黒物質候補として質量$\lesssim 10^{20}\mathrm{g}$の原始ブラックホール（PBH）の形成につながるほど大きくなる可能性がある。 さらに、小規模パワースペクトル、CMBスペクトルの歪み、そして確率的重力波の将来の観測は、このモデルとPBHに関するその予測を決定的に検証することになるだろう。 我々は、観測された小さな質量の生成におけるシーソー機構との強い関連性を強調する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the current study, we present the observational data constraints on the parameters space for an anisotropic cosmological model of Bianchi I type spacetime in general relativity (GR). For the analysis, we consider observational datasets of Cosmic Chronometers (CC), Baryon Acoustic Oscillation (BAO), and Cosmic Microwave Background Radiation (CMBR) peak parameters. The Markov chain Monte Carlo (MCMC) technique is utilized to constrain the best-fit values of the model parameters. For this purpose, we use the publicly available Python code from CosmoMC and have developed the contour plots with different constraint limits. For the joint dataset of CC, BAO, and CMBR, the parameter's best-fit values for the derived model are estimated as $ H_0 = 69.9\pm 1.4$ km/s/Mpc, $ \Omega_{m0}=0.277^{+0.017}_{-0.015}$, $ \Omega_{\Lambda 0} = 0.722^{+0.015}_{-0.017}$, and $\Omega_{\sigma 0} = 0.0009\pm0.0001$. To estimate $H(z)$, we explore machine learning (ML) techniques like linear regression, Artificial Neural Network (ANN), and polynomial regression and thereafter analyze the results with the theoretically developed $H(z)$ for the proposed model. Among these ML techniques, the polynomial regression exceeds the performance compared to other techniques. Further, we also note that larger dataset provides a better understanding of the cosmological scenario in terms of ML view point. | 本研究では、一般相対論（GR）におけるビアンキI型時空の異方性宇宙モデルのパラメータ空間に対する観測データ制約を提示する。 解析には、宇宙クロノメータ（CC）、重粒子音響振動（BAO）、宇宙マイクロ波背景放射（CMBR）のピークパラメータの観測データセットを用いる。 モデルパラメータの最適値を制約するために、マルコフ連鎖モンテカルロ（MCMC）法を用いる。 この目的のために、CosmoMCから公開されているPythonコードを使用し、異なる制約限界を持つ等高線図を作成した。 CC、BAO、CMBRの統合データセットでは、導出モデルのパラメータの最適値は、$ H_0 = 69.9\pm 1.4$ km/s/Mpc、$ \Omega_{m0}=0.277^{+0.017}_{-0.015}$、$ \Omega_{\Lambda 0} = 0.722^{+0.015}_{-0.017}$、$\Omega_{\sigma 0} = 0.0009\pm0.0001$と推定されます。 $H(z)$を推定するために、線形回帰、人工ニューラルネットワーク（ANN）、多項式回帰などの機械学習（ML）手法を検討し、その後、提案モデルに対して理論的に開発された$H(z)$を用いて結果を分析します。 これらの機械学習手法の中で、多項式回帰は他の手法と比較して優れた性能を発揮します。 さらに、データセットが大きいほど、機械学習の観点から宇宙論のシナリオをより深く理解できることも指摘します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present primordial non-Gaussianity predictions from a new high-precision code for simulating axion-U(1) inflation on a discrete lattice. We measure the primordial scalar curvature power spectrum and bispectrum from our simulations, determining their dependence on both scale and axion-gauge coupling strength. Both the gauge-sourced power spectrum and the bispectrum exhibit a strong blue tilt due to our choice of an $\alpha$-attractor inflaton potential. We provide fitting functions for the power spectrum and bispectrum that accurately reproduce these statistics across a wide range of scales and coupling strengths. While our fitting function for the bispectrum has a separable form, results from high-resolution simulations demonstrate that the full shape is not separable. Thus, our simulations generate realizations of primordial curvature perturbations with nontrivial correlators that cannot be generated using standard techniques for primordial non-Gaussianity. We derive bounds on the axion-gauge coupling strength based on the bispectrum constraints from the cosmic microwave background, demonstrating a new method for constraining inflationary primordial non-Gaussianity by simulating the nonlinear dynamics. | 離散格子上のアクシオン-U(1)インフレーションをシミュレーションするための新しい高精度コードから、原始的非ガウス性に関する予測を提示する。 シミュレーションから原始スカラー曲率のパワースペクトルとバイスペクトルを測定し、それらのスケールおよびアクシオン-ゲージ結合強度への依存性を決定した。 ゲージソースのパワースペクトルとバイスペクトルはともに、$\alpha$-アトラクター・インフレーションポテンシャルの選択により、強い青傾斜を示す。 我々は、これらの統計を広範囲のスケールおよび結合強度にわたって正確に再現する、パワースペクトルとバイスペクトルのフィッティング関数を提供する。 バイスペクトルのフィッティング関数は分離可能な形をとるが、高解像度シミュレーションの結果は、完全な形状は分離可能ではないことを示している。 このように、我々のシミュレーションは、原始的非ガウス性に対する標準的な手法では生成できない、非自明な相関関数を持つ原始曲率摂動の実現を生成する。 我々は、宇宙マイクロ波背景放射からのバイスペクトル制約に基づいて、アクシオン-ゲージ結合強度の上限を導出し、非線形ダイナミクスをシミュレーションすることで、インフレーション理論における原始的非ガウス性を制限する新しい手法を実証する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a short review of the analytical aspects of recent progress in the study of black hole spectral instability and its potential observational consequences. This topic, inspired by earlier foundational works, has attracted considerable attention in the recent literature. It has been demonstrated that both the low-lying modes and high overtones of black hole quasinormal spectra can be substantially influenced by ultraviolet metric perturbations. The temporal evolution of gravitational wave signals is primarily governed by the first few low-lying quasinormal modes. In contrast, the asymptotic behavior of high overtones is closely associated with the phenomenon of black hole echoes. We review relevant studies on spectral instability in both regimes, highlighting their potential to produce substantial observational signatures in gravitational wave data. Additionally, recent proposals of Regge poles and reflectionless modes as alternative stable observables for probing black hole spacetimes are summarized. | ブラックホールのスペクトル不安定性とその潜在的な観測的帰結に関する研究における最近の進歩について、分析的側面から簡潔にレビューする。 このテーマは、初期の基礎研究に触発され、近年の文献で大きな注目を集めている。 ブラックホールの準正規スペクトルの低エネルギーモードと高エネルギー倍音の両方が、紫外線計量摂動によって大きく影響を受けることが実証されている。 重力波信号の時間発展は、主に最初のいくつかの低エネルギー準正規モードによって支配される。 対照的に、高エネルギー倍音の漸近的挙動は、ブラックホールエコー現象と密接に関連している。 本稿では、両方の領域におけるスペクトル不安定性に関する関連研究をレビューし、重力波データにおいて重要な観測的特徴を生み出す可能性を強調する。 さらに、ブラックホール時空を調査するための代替的な安定観測量として、最近提案されたレッジェ極と無反射モードについても要約する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It was recently proposed by Rosato {\it et al.} and Oshita {\it et al.} that black hole greybody factors, as stable observables at relatively high frequencies, are more relevant quantities than quasinormal modes in modeling ringdown spectral amplitudes. It was argued that the overall contributions of spectrally unstable quasinormal modes conspire to produce stable observables through collective interference effects. In this regard, the present study investigates the Regge poles, the underlying quantities of the greybody factor governed by the singularities in the complex angular momentum plane, for perturbed black hole metrics. To this end, we generalize the matrix method to evaluate the Regge poles in black hole metrics with discontinuities. To verify our approach, the numerical results are compared with those obtained using a modified version of the continued fraction method. The obtained Regge pole spectrum is then used to calculate the scattering amplitude and cross-section. We show that the stability of these observables at moderate frequencies can be readily interpreted in terms of the stability of the Regge pole spectrum, particularly the low-lying modes. Nonetheless, destabilization still occurs at higher frequencies, characterized by the emergence of a bifurcation in the spectrum. The latter further evolves, leading to more significant deformation in the Regge poles, triggered by ultraviolet metric perturbations moving further away from the black hole. However, based on the validity of the WKB approximation, it is argued that such an instability in the spectrum is not expected to cause significant observable implications. | Rosato et al. と Oshita et al. は最近、ブラックホールグレーボディ因子が比較的高周波数で安定な観測量として、リングダウンスペクトル振幅のモデル化において準正規モードよりも重要な量であると提案した。 スペクトル的に不安定な準正規モードの全体的な寄与が、集団干渉効果を通じて安定な観測量を生み出すと主張された。 この点に関して、本研究では、摂動を受けたブラックホール計量について、複素角運動量平面における特異点によって支配されるグレーボディ因子の基礎量であるレッジェ極を調査する。 この目的のため、不連続性を持つブラックホール計量におけるレッジェ極を評価するために行列法を一般化する。 本手法を検証するために、数値結果を連分数法の修正版を用いて得られた結果と比較する。 得られたレッジェ極スペクトルを用いて散乱振幅と散乱断面積を計算する。 我々は、中周波数におけるこれらの観測量の安定性は、特に低周波モードにおけるレッジェ極スペクトルの安定性によって容易に解釈できることを示す。 しかしながら、高周波数では依然として不安定化が起こり、スペクトルに分岐が生じる。 分岐はさらに発展し、レッジェ極のより顕著な変形につながる。 これは、ブラックホールから遠ざかる紫外線計量摂動によって引き起こされる。 しかし、WKB近似の妥当性に基づき、スペクトルのこのような不安定性が観測量に重大な影響を及ぼすとは予想されないと主張される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Extreme mass-ratio inspirals (EMRIs) are binary systems where a compact object slowly inspirals into its much larger compact partner. Since we anticipate such systems to exist within and be dynamically influenced by the galactic center environment, we expect them to be instrumental in studying these environments and testing our theories of gravity in the strong field regime. The gravitational waves associated with the EMRI motion fall within the mHz regime, making them target sources for future space-based detectors. However, because of the crowded nature of these galactic centers, these EMRIs could be perturbed by other nearby orbiting bodies. In this work, we analyze potential perturbations in EMRIs due to a third-body perturber near resonance. We use the formalism and code tools developed in the previous paper in this series [Silva \& Hirata, {\slshape Phys. Rev. D} {\bfseries 106}:084508 (2022)] and expand them to account for a general outer body orbit, allowing for multiple resonant interactions within an orbit and across a variety of SMBH spins. We find that, after investigating nearly 142,000 resonant interactions across a restricted set of 180 different simulated orbit systems, none cause changes to the EMRI dynamics beyond a perturbative correction, but could lead to potentially large changes in the phase of the waveform of order 0.1 radian. Detectable phase changes in the waveform induced by third-body perturbers could be a common occurrence and will require careful consideration for developing accurate EMRI waveform models. This analysis suggests that our formalism and pipeline are robust enough to handle a wide variety of resonances from various perturbing orbit configurations around the EMRI, which will aid in developing more accurate waveform models to better probe galactic center environments and test theories of gravity using gravitational wave observations of EMRIs. | 極限質量比インスパイラル（EMRI）は、コンパクトな天体がはるかに大きなコンパクトなパートナー天体にゆっくりとインスパイラルする連星系です。 このような系は銀河中心環境内に存在し、その力学的な影響を受けると予想されるため、これらの環境の研究や強磁場領域における重力理論の検証に役立つことが期待されます。 EMRIの運動に伴う重力波はmHz領域に収まるため、将来の宇宙設置型検出器のターゲット源となります。 しかし、これらの銀河中心は密集しているため、これらのEMRIは近傍を周回する他の天体によって摂動を受ける可能性があります。 本研究では、共鳴近傍における第三体摂動体によるEMRIの潜在的な摂動を解析します。 本シリーズの前回論文[Silva \& Hirata, {\slshape Phys. Rev. D} {\bfseries 106}:084508 (2022)] そして、それらを一般的な外天体軌道を説明するように拡張し、軌道内および様々なSMBHスピンにわたる多重共鳴相互作用を考慮に入れます。 180種類の異なる模擬軌道系という限定されたセット全体で約142,000の共鳴相互作用を調査した結果、摂動補正を超えるEMRIダイナミクスの変化を引き起こすものはないことがわかりましたが、波形の位相に0.1ラジアン程度の大きな変化をもたらす可能性があります。 第三体摂動体によって引き起こされる波形の検出可能な位相変化は一般的に発生する可能性があり、正確なEMRI波形モデルの開発には慎重な検討が必要です。 この解析は、我々の形式論とパイプラインが、EMRI周囲の様々な摂動軌道構成からの多様な共鳴を扱うのに十分堅牢であることを示唆しており、これは、銀河中心環境をより良く探査し、EMRIの重力波観測を用いて重力理論を検証するための、より正確な波形モデルの開発に役立つでしょう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the present work, we incorporate redshift-space distortion measurement to investigate the growth of large scale structure within the framework of multi-fluid cosmology in the context of modified Gauss-Bonnet gravity. Using three different modified Gauss-Bonnet gravity models, we compare the predictions of modified Gauss-Bonnet gravity expansion history-through the Friedmann equation with Hubble and BAO data sets and constrain models parameters. Within the context of multi-fluid cosmology in modified Gauss-Bonnet gravity, we obtain the structure growth equation. This equation is then combined with Sigma_8 to get f_Sigma_8 predictions-which is compared with redshift-space distortion data to constrain models parameters to obtain best-fit values including Sigma_8. This involves performing a Markov Chain Monte Carlo (MCMC) analysis for these specific forms of modified Gauss-Bonnet models. | 本研究では、修正ガウス・ボネ重力理論の枠組みにおける多流体宇宙論の枠組みの中で、大規模構造の成長を調査するために、赤方偏移空間歪み測定を取り入れる。 3つの異なる修正ガウス・ボネ重力モデルを用いて、ハッブル宇宙望遠鏡とBAOのデータセットを用いたフリードマン方程式による修正ガウス・ボネ重力膨張史の予測値を比較し、モデルのパラメータを制約する。 修正ガウス・ボネ重力理論の多流体宇宙論の枠組みにおいて、構造成長方程式を得る。 この方程式をSigma_8と組み合わせることでf_Sigma_8予測値を得る。 これを赤方偏移空間歪みデータと比較することで、モデルのパラメータを制約し、Sigma_8を含む最適な値を求める。 これには、これらの特定の修正ガウス・ボネモデルに対してマルコフ連鎖モンテカルロ（MCMC）解析を実行することが含まれる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present the first fully self-consistent computation of the graviton spectral function in quantum gravity, using the spectral renormalisation group for gravity put forward in arXiv:2111.13232v2 [hep-th] within a physical mass-shell renormalisation scheme. Here, self-consistency refers to the fact that the full non-perturbative spectral function is used in the diagrams, including the scattering continuum. We find a positive graviton spectral function with a massless one-graviton peak and a multi-graviton continuum with a close-to-quadratic spectral decay in the ultraviolet. Within the physical on-shell renormalisation scheme, the graviton satisfies the sum rule of an asymptotic state and features a unit total spectral weight. We briefly discuss the implications of the physical formulation for the computation of scattering processes and investigations of unitarity in asymptotically safe quantum gravity. | 我々は、arXiv:2111.13232v2 [hep-th] で提唱された重力スペクトル繰り込み群を物理的な質量殻繰り込みスキーム内で用いることで、量子重力における重力子スペクトル関数の初めての完全な自己無撞着計算を提示する。 ここで自己無撞着とは、散乱連続体を含む完全な非摂動スペクトル関数が図において用いられていることを意味する。 我々は、質量ゼロの1重力子ピークを持つ正の重力子スペクトル関数と、紫外線においてほぼ2乗のスペクトル減衰を示す多重力子連続体を見出した。 物理的なオンシェル繰り込みスキーム内では、重力子は漸近状態の和則を満たし、単位全スペクトル重みを持つ。 漸近安全な量子重力における散乱過程の計算とユニタリー性の調査に対する物理的定式化の意味について簡単に議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a unified post-Newtonian framework for relativistic timing and coordinate transformations covering six time scales (TCB, TCG, TT, TDB, TCL, TL) and three reference systems (BCRS, GCRS, LCRS). Extending the IAU conventions, we define a Lunicentric Celestial Reference System (LCRS) metric that retains all contributions above a fractional threshold of 5x10^{-18} and timing terms above 0.1 ps by expanding the lunar gravity field to spherical-harmonic degree l=9 with Love number variations and including external tidal and inertial multipoles to the octupole. We derive closed-form mappings among TCB, TCG, TT, TCL and TL, yielding proper-to-coordinate time transformations and two-way time-transfer corrections at sub-picosecond accuracy. We evaluate secular rate constants and periodic perturbations arising from kinematic dilation, lunar monopole and multipoles, Earth tides and gravitomagnetic effects for clocks on the lunar surface, in low lunar orbits, at the Earth-Moon L1 point and in near-rectilinear halo orbits. Our analysis demonstrates that harmonics through l=9 and tides through l=8 are required to achieve 5x10^{-18} fractional stability, supporting sub-picosecond clock synchronization and centimeter-level navigation in cislunar space. This framework underpins high-precision time and frequency transfer, relativistic geodesy, quantum communication links and fundamental physics experiments beyond low Earth orbit. | 我々は、6つの時間スケール（TCB、TCG、TT、TDB、TCL、TL）と3つの参照系（BCRS、GCRS、LCRS）をカバーする、相対論的タイミングおよび座標変換のための統一的なポストニュートン枠組みを提示する。 IAUの規約を拡張し、月の重力場をラブ数変化を伴う球面調和次数l = 9まで拡張し、外部潮汐および慣性多極子を八極子に含めることにより、5x10^{-18}の分数閾値を超えるすべての寄与と0.1psを超えるタイミング項を保持する月中心天体参照系（LCRS）メトリクスを定義する。 TCB、TCG、TT、TCL、TL間の閉形式マッピングを導出し、ピコ秒未満の精度で固有時間から座標時間への変換と双方向の時間転送補正を実現する。 月面、低月軌道、地球-月L1点、および近直線ハロー軌道上の時計について、運動学的膨張、月の単極子および多重極子、地球潮汐、および重力磁気効果に起因する永年速度定数と周期的摂動を評価する。 解析の結果、5×10^{-18}分数安定性を達成し、サブピコ秒の時計同期と地球近傍空間におけるセンチメートルレベルの航行を支えるには、l=9までの高調波とl=8までの潮汐が必要であることが示された。 この枠組みは、高精度の時刻・周波数転送、相対論的測地学、量子通信リンク、そして低地球軌道を越えた基礎物理学実験の基盤となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| What is Dark Matter, and what is its concentration in the Milky Way remains an open question in physics. We show that if a significant fraction of dark matter is composed of sub-solar mass primordial black holes (PBHs), gravitational bremsstrahlung resulting from hyperbolic encounters between unbound PBHs within the galactic halos can generate distinctive chromatic gravitational-wave (GW) emission concentrated around the galactic dark matter halo, and it provides a direct window to discover such compact objects. We find that for both generalized NFW and Einasto dark matter profiles of Milky Way, the signal-to-noise ratio can be more than five in one year of observation for the upcoming ground based GW observatories Cosmic Explorer if PBH dark matter fraction $f_{\rm PBH} = 1$ over the mass range $10^{-14} M_\odot \lesssim m_{\rm PBH} \lesssim 10^{-8} M_\odot$. Our results show that the Galactic Center could appear as a GW-bright source, enabling new insights into dark matter and its distribution. | 暗黒物質とは何か、そして天の川銀河におけるその濃度はどの程度なのかは、物理学において未だ未解明の課題です。 私たちは、暗黒物質のかなりの割合が太陽質量未満の原始ブラックホール（PBH）で構成されている場合、銀河ハロー内で束縛されていないPBH同士の双曲面衝突によって生じる重力制動放射線が、銀河暗黒物質ハローの周囲に集中した特徴的な色彩重力波（GW）放射を生成する可能性があることを示しました。 この放射は、そのようなコンパクト天体を直接発見するための窓となります。 我々は、天の川銀河の一般化されたNFWとアイナスト暗黒物質プロファイルの両方において、PBH暗黒物質分率$f_{\rm PBH} = 1$（質量範囲$10^{-14} M_\odot \lesssim m_{\rm PBH} \lesssim 10^{-8} M_\odot$）の場合、今後予定されている地上重力波観測所Cosmic Explorerによる年間観測でS/N比が5を超える可能性があることを発見しました。 我々の結果は、銀河中心が重力波の明るい源として現れる可能性があり、暗黒物質とその分布に関する新たな知見をもたらすことを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| How long after the merger of two black holes can one rely on linear perturbation theory, and how many quasinormal modes are in the ringdown? Such questions suggest that black hole spectroscopy suffers from systematic uncertainties that potentially spoil ringdown analyses, both from high-accuracy simulations and in data from gravitational wave detectors. In this work, we demonstrate that linear-signal analysis is a powerful tool for quantifying biases, allowing for detailed explorations that are computationally too expensive for traditional Bayesian injection and recovery approaches. We quantify the validity of the Fisher information matrix and bias formula by comparing it to robust but slow Bayesian sampling. Working with flat noise in the time domain, statistical errors and systematic biases can mostly be detected analytically. Due to its efficiency, we provide detailed parameter space analyses for potentially unmodeled small contributions from overtones, quadratic modes, and tails. We find linear signal analysis well suited for predicting biases in simple ringdown models at intermediate SNRs of order 50 when unmodeled effects are small. It is also valuable in explaining ongoing issues in extracting quasinormal modes from high-precision simulations, as one can understand them as high-SNR signals. Therefore, this approach offers promising prospects for improving ringdown models by efficiently identifying and incorporating systematic uncertainties, ultimately enhancing the accuracy and robustness of black hole spectroscopy. | 二つのブラックホールの合体後、どれくらいの期間、線形摂動論に頼ることができるのか、そしてリングダウンにはいくつの準正規モードが存在するのか？こうした疑問は、ブラックホール分光法が系統的不確実性を抱えていることを示唆しており、それが高精度シミュレーションと重力波検出器のデータの両方において、リングダウン解析を台無しにする可能性がある。 本研究では、線形信号解析がバイアスを定量化する強力なツールであり、従来のベイズ注入・回復法では計算コストが高すぎる詳細な調査を可能にすることを示す。 フィッシャー情報行列とバイアス式の妥当性を、堅牢だが低速なベイズサンプリングと比較することにより定量化する。 時間領域で平坦なノイズを扱うことで、統計誤差と系統的バイアスの大部分は解析的に検出できる。 その効率性により、倍音、二次モード、およびテイルからの、モデル化されていない可能性のある小さな寄与について、詳細なパラメータ空間解析を提供する。 線形信号解析は、モデル化されていない効果が小さい場合、50オーダーの中程度のSNRにおける単純なリングダウンモデルのバイアス予測に適していることがわかりました。 また、高精度シミュレーションから準正規モードを抽出する際に生じる問題を説明する上でも有用です。 なぜなら、これらのモードは高SNR信号として理解できるからです。 したがって、このアプローチは、系統的不確実性を効率的に特定して組み込むことでリングダウンモデルを改善し、最終的にはブラックホール分光法の精度と堅牢性を向上させる有望な可能性を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that the ADM energy of a Kaluza-Klein bubble of nothing is unbounded from below even if the size of the circle at infinity and the size of the minimal sphere at the bubble are fixed. We demonstrate this by presenting a family of explicit time-symmetric initial data satisfying these boundary conditions with arbitrarily negative energy. In particular, this is true for very small bubbles, which indicates that the standard Kaluza-Klein vacuum is more unstable than previously thought. | 無限遠における円の大きさとバブルにおける極小球の大きさが固定されている場合でも、無のカルツァ＝クラインバブルのADMエネルギーは下から無限大であることを示す。 我々は、任意の負のエネルギーでこれらの境界条件を満たす、明示的な時間対称初期データの族を提示することでこれを実証する。 特に、これは非常に小さなバブルに対して当てはまり、標準的なカルツァ＝クライン真空がこれまで考えられていたよりも不安定であることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| An exact and analytical solution, in four-dimensional general relativity, describing a collinear array of an arbitrary number of Kerr black holes inside an expanding bubble of nothing is built, thanks to the inverse scattering technique. Physical properties and thermodynamics of the single Kerr in the bubble are studied. No cosmic strings or struts are present. The binary black hole system displays equilibrium configurations, because the expanding bubble surrounding the black holes balances the mutual gravitational attraction of the two constituents. | 4次元一般相対論において、逆散乱法を用いて、任意の数のカーブラックホールが共線状に配列した、何もない膨張する泡の内部を記述する厳密な解析解が構築される。 この泡内の単一のカーブラックホールの物理的特性と熱力学を研究する。 宇宙ひもや支柱は存在しない。 ブラックホールを取り囲む膨張する泡が、2つの構成要素の重力による引力を釣り合わせるため、連星ブラックホール系は平衡配置を示す。 |