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| Original Text | 日本語訳 |
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| Version 4.0 of the Gravitational-Wave Transient Catalog (GWTC-4.0) adds new candidates detected by the LIGO, Virgo, and KAGRA observatories through the first part of the fourth observing run (O4a: 2023 May 24 15:00:00 to 2024 January 16 16:00:00 UTC) and a preceding engineering run. In this new data, we find 128 new compact binary coalescence candidates that are identified by at least one of our search algorithms with a probability of astrophysical origin $p_{\rm astro} \geq 0.5$ and that are not vetoed during event validation. We also provide detailed source property measurements for 86 of these that have a false alarm rate $< 1 \rm{yr}^{-1}$. Based on the inferred component masses, these new candidates are consistent with signals from binary black holes and neutron star-black hole binaries (GW230518_125908 and GW230529_181500). Median inferred component masses of binary black holes in the catalog now range from $5.79\,M_\odot$ (GW230627_015337) to $137\,M_\odot$ (GW231123_135430), while GW231123_135430 was probably produced by the most massive binary observed in the catalog. For the first time we have discovered binary black hole signals with network signal-to-noise ratio exceeding 30, GW230814_230901 and GW231226_01520, enabling high-fidelity studies of the waveforms and astrophysical properties of these systems. Combined with the 90 candidates included in GWTC-3.0, the catalog now contains 218 candidates with $p_{\rm astro} \geq 0.5$ and not otherwise vetoed, doubling the size of the catalog and further opening our view of the gravitational-wave Universe. | 重力波トランジェントカタログ（GWTC-4.0）バージョン4.0では、LIGO、Virgo、KAGRAの各観測所によって、第4回観測ラン（O4a：2023年5月24日15:00:00から2024年1月16日16:00:00 UTC）の前半と、それに先立つエンジニアリングランを通じて検出された新たな候補天体が追加されています。 この新しいデータでは、少なくとも1つの探索アルゴリズムによって天体起源の確率$p_{\rm astro} \geq 0.5$で識別され、イベント検証中に拒否されなかった128個の新たなコンパクト連星合体候補天体が見つかりました。 また、誤報率が$< 1 \rm{yr}^{-1}$であるこれらのうち86個について、詳細な天体特性測定値を提供しています。 推定された構成質量に基づくと、これらの新しい候補は、連星ブラックホールおよび中性子星-ブラックホール連星（GW230518_125908およびGW230529_181500）からの信号と整合しています。 カタログに掲載されている連星ブラックホールの推定構成質量の中央値は、現在、$5.79\,M_\odot$（GW230627_015337）から$137\,M_\odot$（GW231123_135430）の範囲です。 一方、GW231123_135430は、カタログで観測された最も質量の大きい連星によって生成されたと考えられます。 我々は初めて、ネットワーク信号対雑音比が30を超える連星ブラックホール信号（GW230814_230901とGW231226_01520）を発見しました。 これにより、これらのシステムの波形と天体物理学的特性を高精度に研究することが可能になりました。 GWTC-3.0に含まれる90個の候補と合わせると、カタログには現在、$p_{\rm astro} \geq 0.5$で、それ以外で拒否されていない候補が218個含まれています。 これによりカタログの規模は倍増し、重力波宇宙の展望がさらに広がります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that the simplest generalization of the chaotic inflation model $\tfrac12 {m^{2}\phi^{2}}$ with nonminimal coupling to gravity $(1+\phi) R$ provides a good match to the results of the latest data release of the Atacama Cosmology Telescope, with $r \approx10^{-2}$. | カオス的インフレーションモデルの最も単純な一般化は、重力との非最小結合 $(1+\phi) R$ を持つ $\tfrac12 {m^{2}\phi^{2}}$ であり、$r \approx10^{-2}$ というアタカマ宇宙論望遠鏡の最新データリリースの結果とよく一致することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We argue that the renormalizability of interacting quantum field theory on the curved-space background with an additional external antisymmetric tensor (two-form) field requires nonminimal interaction of the antisymmetric field with quantum fermions and scalars. The situation is qualitatively similar to the metric and torsion background. In both cases, one can explore the renormalization group running for the parameters of nonminimal interaction and see how this interaction behaves in the UV limit. General considerations are confirmed by the one-loop calculations in the well-known gauge model based on the $SU(2)$ gauge group. | 曲がった空間背景において、外部反対称テンソル（2形式）場を付加した相互作用量子場の理論のくりこみ可能性は、反対称場と量子フェルミオンおよびスカラーとの非極小相互作用を必要とすることを主張する。 この状況は、計量背景およびねじれ背景の場合と定性的に類似している。 どちらの場合も、非極小相互作用のパラメータに対してくりこみ群を実行し、この相互作用が紫外極限でどのように振舞うかを調べることができる。 一般的な考察は、SU(2)ゲージ群に基づくよく知られたゲージ模型の1ループ計算によって確認される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| When a gravitational wave encounters a massive object along the line of sight, repeated copies of the original signal may be produced due to gravitational lensing. In this paper, we develop a series of new machine-learning based statistical methods to identify promising strong lensing candidates in gravitational wave catalogs. We employ state-of-the-art normalizing flow generative models to perform statistical calculations on the posterior distributions of gravitational wave events that would otherwise be computationally unfeasible. Our lensing identification strategy, developed on two simulated gravitational wave catalogs that test noise realization and event signal variations, selects event pairs with low parameter differences in the optimal detector basis that also have a high information content and favorable likelihood for coincident parameters. We then apply our method to the GWTC-3 catalog and find a single pair still consistent with the lensing hypothesis. This pair has been previously identified through more costly evidence ratio techniques, but rejected on astrophysical grounds, which further validates our technique. | 重力波が視線方向にある質量の大きい物体に衝突すると、重力レンズ効果によって元の信号の複製が繰り返し生成される可能性がある。 本論文では、重力波カタログから有望な強力なレンズ効果候補を特定するための、機械学習に基づく一連の新しい統計手法を開発する。 最先端の正規化フロー生成モデルを用いて、通常は計算上不可能な重力波イベントの事後分布の統計計算を実行する。 ノイズの実現とイベント信号の変動をテストする2つのシミュレートされた重力波カタログに基づいて開発されたこのレンズ効果識別戦略は、最適な検出器基底においてパラメータ差が小さく、かつ情報量が多く、パラメータが一致する尤度が高いイベントペアを選択する。 次に、この手法をGWTC-3カタログに適用し、依然としてレンズ効果仮説と整合する単一のペアを発見する。 このペアは、以前、よりコストのかかる証拠比率手法によって特定されていましたが、天体物理学的な理由から否定されており、今回の手法の有効性をさらに裏付けています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational waves from merging binary black holes present exciting opportunities for understanding fundamental aspects of gravity, including nonlinearities in the strong-field regime. One challenge in studying and interpreting the dynamics of binary black hole collisions is the intrinsically geometrical nature of spacetime, which in many ways is unlike that of other classical field theories. By exactly recasting Einstein's equations into a set of coupled nonlinear Maxwell equations closely resembling classical electrodynamics, we visualize the intricate dynamics of gravitational electric and magnetic fields during inspiral, merger and ring-down of a binary black hole collision. | 合体する連星ブラックホールから発生する重力波は、強磁場領域における非線形性を含む、重力の基本的な側面を理解するための刺激的な機会を提供します。 連星ブラックホール衝突のダイナミクスを研究し解釈する上での課題の一つは、時空の本質的に幾何学的な性質であり、これは多くの点で他の古典的な場の理論とは異なります。 アインシュタイン方程式を、古典電気力学に非常によく似た結合した非線形マクスウェル方程式に正確に書き直すことで、連星ブラックホール衝突の螺旋、合体、そしてリングダウン中の重力電場と磁場の複雑なダイナミクスを可視化します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We address the longstanding challenge of consistently updating quantum states after selective measurements in a relativistic spacetime. Standard updates along the future lightcones preserve causality but break correlations between causally disconnected parties, whereas updates along the past lightcone either imply retrocausality or do not respect the causal propagation of information. We introduce a minimal extension of multipartite states to encode subsystem-specific contextual information. This "polyperspective" formalism ensures causally consistent covariant state updates, preserves multipartite correlations, and respects conservation laws. | 我々は、相対論的時空における選択的測定後に量子状態を一貫して更新するという長年の課題に取り組む。 未来光円錐に沿った標準的な更新は因果関係を維持するが、因果的に分断された当事者間の相関を断ち切る。 一方、過去光円錐に沿った更新は逆因果関係を暗示するか、情報の因果伝播を尊重しない。 我々は、サブシステム固有のコンテキスト情報を符号化するために、多部状態への最小限の拡張を導入する。 この「多視点」形式主義は、因果的に整合した共変状態更新を保証し、多部相関を維持し、保存則を尊重する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A major barrier to improving the quantum-limited sensitivity of gravitational-wave observatories are the thermal distortions of the test masses which arise at megawatt laser power. Recent advances in a new form of higher-order wavefront correction, in which corrective heating profiles are applied to the test mass surfaces near their edges, have the potential to enable a tenfold reduction of the quantum noise floor of future detectors. However, realizing high levels of quantum noise reduction in practice hinges on identifying measurable error signals to finely control each wavefront actuator, in order to suppress wavefront errors to few-nanometer precision across the full mirror apertures. No direct source of such an error signal exists in LIGO today. We demonstrate that thermally imaging the surface of each test mass can provide these critical error signals. We show that the surface temperature profiles obtained from thermal imaging can be uniquely mapped to a finite element model of the mirror whose complete thermal state is identified, enabling full-aperture wavefront reconstruction and direct error signals for real-time precision wavefront control. This new sensing capability can enable up to a 34% strain sensitivity improvement in LIGO A+ at 95% confidence, increasing the sky-averaged detection range for binary neutron star mergers by 11 Mpc, and will be integral to a next-generation 40-km gravitational-wave observatory in the U.S., Cosmic Explorer. | 重力波観測所の量子限界感度を向上させる上での大きな障害は、メガワット級のレーザー出力で生じるテストマスの熱歪みである。 近年、テストマス表面のエッジ付近に補正加熱プロファイルを適用する新しい高次波面補正技術の進歩により、将来の検出器の量子ノイズフロアを10分の1に低減できる可能性がある。 しかし、実際に高いレベルの量子ノイズ低減を実現するには、測定可能な誤差信号を特定し、各波面アクチュエータを微調整して、ミラー開口部全体にわたって波面誤差を数ナノメートルの精度に抑える必要がある。 現在、LIGOにはそのような誤差信号の直接的な発生源は存在しない。 我々は、各テストマス表面の熱画像化によって、これらの重要な誤差信号が得られることを実証する。 熱画像から得られた表面温度プロファイルは、完全な熱状態が特定された鏡の有限要素モデルに一意にマッピングできることを示します。 これにより、開口全体の波面再構成と直接的な誤差信号が得られ、リアルタイムの精密波面制御が可能になります。 この新しいセンシング機能により、LIGO A+の歪み感度が95%の信頼度で最大34%向上し、連星中性子星合体の天空平均検出範囲が11 Mpc拡大します。 これは、米国の次世代40 km重力波観測衛星であるコズミック・エクスプローラーに不可欠な機能となるでしょう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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We consider the linearised vacuum Einstein equations around a Kerr exterior
solution and present a scheme to prove elliptic $L^2(\mathbb{S}^2)$-estimates
for the linearised curvature quantities in the equations. The scheme employs
the linearised system of equations derived in the first author's doctoral
thesis and applies to the full sub-extremal range of Kerr parameters $0\leq
|a|| 我々は、カー外部解の周りの線形化真空アインシュタイン方程式を考察し、方程式中の線形化曲率量に対する楕円型$L^2(\mathbb{S}^2)$評価を証明するための手法を提示する。 この手法は、第一著者の博士論文で導出された線形化方程式系を用い、カーパラメータの極値域$0\leq|a| | |
| Original Text | 日本語訳 |
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| HF QPOs are among the most intriguing phenomena observed in LMXBs containing BHs or neutron stars. In this work, we investigate charged particles' dynamics in the nearby of a Schwarzschild-like BH embedded in a uniform magnetic field and surrounded on all sides by CDM. Thereby, gaining deeper insight into the influence of magnetic and DM distributions on observable phenomena near compact objects. We first present a modified metric, which incorporates the effects of a CDM, and we explore how both DM and magnetic fields influence the effective potential, stable circular orbits, and escape conditions for ionized particles. Employing a Hamiltonian formalism, we analyze the energy boundaries and ISCO, demonstrating that CDM causes an outward shift of the ISCO, while magnetic fields tend to pull it closer to the event horizon. We compute the fundamental oscillation frequencies-radial, latitudinal, Keplerian, and Larmor-and demonstrate how their variation depends on the combined influence of CDM and magnetic field strength. The resulting frequency structure allows us to identify resonance radii associated with HF QPOs, particularly those in 3:2 ratios observed in microquasars. We assess several theoretical models for QPO generation, including the ...... Our results highlight the importance of including both magnetic and dark matter (DM) effects in strong-field astrophysics and support the use of HF QPOs as sensitive probes of BH environments. This study opens new perspectives for exploring particle dynamics, accretion disk structure, and observational signatures of DM near compact objects. | HF QPOは、BHまたは中性子星を含むLMXBで観測される最も興味深い現象の一つです。 本研究では、均一な磁場に埋め込まれ、四方をCDMに囲まれたシュワルツシルト型BH近傍における荷電粒子のダイナミクスを調査します。 これにより、磁場分布とDM分布がコンパクト天体近傍の観測現象に与える影響について、より深い知見を得ます。 まず、CDMの効果を取り入れた修正されたメトリクスを提示し、DMと磁場の両方が、有効ポテンシャル、安定円軌道、および電離粒子の脱出条件にどのように影響するかを探ります。 ハミルトニアン形式を用いて、エネルギー境界とISCOを解析し、CDMがISCOを外側にシフトさせるのに対し、磁場はISCOを事象の地平線に引き寄せる傾向があることを実証します。 我々は、動径方向、緯度方向、ケプラー方向、ラーモア方向の基本振動周波数を計算し、それらの変化がCDMと磁場強度の複合的な影響にどのように依存するかを示した。 得られた周波数構造により、HF QPO、特にマイクロクエーサーで観測される3:2の比の共鳴半径を特定することが可能となる。 我々は、……を含むQPO生成に関するいくつかの理論モデルを評価した。 我々の研究結果は、強磁場天体物理学において磁気効果と暗黒物質（DM）効果の両方を考慮することの重要性を強調し、HF QPOをBH環境の高感度プローブとして使用することを支持する。 本研究は、コンパクト天体近傍の粒子動力学、降着円盤構造、およびDMの観測的特徴を探る新たな視点を開くものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Higgs field is conventionally treated as a small local perturbation atop a large, constant vacuum value that uniformly permeates the universe. I propose instead that in regions of extreme gravitational intensity -- such as near gravitational singularities -- the Higgs field behaves in a profoundly non-perturbative manner. In such environments, spacetime and the Higgs field engage in a dynamic interplay that extends spacetime beyond the singularity, achieving geodesic completeness. The continuation beyond the singularity is dominated by antigravity effects, reshaping the causal structure of spacetime and enabling novel flows of matter and information, including traversal through singularities. In its standard form, the combined framework of the Standard Model (SM) and General Relativity (GR), as well as most of its extensions, fails to capture these phenomena due to its geodesic incompleteness. By contrast, a refined, locally conformal-symmetric formulation -- denoted i(SM+GR) -- naturally incorporates these effects. GR is not an optional component of i(SM+GR) but an essential ingredient. This framework preserves the empirical success of SM+GR in the low-energy regime while predicting striking new phenomena in extreme gravitational settings, including within black holes (on both sides of the singularity) and in pre--Big Bang cosmology. At the classical field theory level, i(SM+GR) offers fresh perspectives on the black hole information puzzle and provides a platform for locally scale-invariant generalizations, such as geodesically complete quantum field theory, string theory, and unified models of fundamental interactions. This paper presents the detailed derivations and explanations that underlie a condensed letter version recently published in [1]. | ヒッグス場は従来、宇宙を均一に貫く大きな一定の真空値の上に働く小さな局所的摂動として扱われてきた。 私はその代わりに、重力特異点近傍のような極めて重力の強い領域では、ヒッグス場は極めて非摂動的な振る舞いを示すと提唱する。 このような環境では、時空とヒッグス場は動的な相互作用を起こし、特異点を超えて時空を拡張し、測地線完全性を達成する。 特異点を超えた延長は反重力効果によって支配され、時空の因果構造を再形成し、特異点を通過することを含む、物質と情報の新たな流れを可能にする。 標準的な形態では、標準模型（SM）と一般相対性理論（GR）を組み合わせた枠組み、およびその拡張の大部分は、測地線不完全性のためにこれらの現象を捉えることができない。 対照的に、i(SM+GR) と表記される、改良された局所共形対称な定式化は、これらの効果を自然に取り入れています。 一般相対論は i(SM+GR) のオプションの要素ではなく、不可欠な要素です。 この枠組みは、低エネルギー領域における SM+GR の実証的な成功を維持しながら、ブラックホール内（特異点の両側）やビッグバン以前の宇宙論を含む極端な重力環境における驚くべき新しい現象を予測します。 古典場の理論レベルでは、i(SM+GR) はブラックホール情報パズルに新たな視点を提供し、測地線的に完全な量子場の理論、弦理論、基本相互作用の統一モデルなど、局所的にスケール不変な一般化のための基盤を提供します。 本論文では、最近 [1] に掲載された要約版の基礎となる詳細な導出と説明を示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This study investigates the properties of the thin accretion disk around a black hole in quantum fluctuation modified gravity (QFMGBH) using the Novikov-Thorne model. We restrict the parameter \( \alpha \) characterizing the quantum fluctuation of metric and compute the ISCO radius, examining its effect on the energy flux, the radiation temperature, the luminosity spectrum, the energy efficiency, and the shadow size for various values of the parameter \( \omega \) characterizing the matter around the black hole. Our findings show that the ISCO radius increases with \( \alpha \) for \( \omega = 1/3, 0, -2/3 \), but decreases for \( \omega = -4/3 \). As \( \alpha \) increases, the energy flux and the temperature show distinct trends, with changes in the luminosity spectrum and the efficiency. The shadow size increases for \( \omega = 1/3, 0, -2/3 \), and decreases for \( \omega = -4/3 \). The accretion disk around the QFMGBH is smaller, hotter, and brighter than that surrounded the Schwarzschild BH in GR, suggesting that the observable differences can potentially distinguish quantum fluctuation modified gravity from standard GR. | 本研究では、量子揺らぎ修正重力（QFMGBH）におけるブラックホール周囲の薄い降着円盤の特性を、ノビコフ・ソーン模型を用いて調査する。 計量の量子揺らぎを特徴付けるパラメータ\(\alpha\)を制限し、ISCO半径を計算し、ブラックホール周囲の物質を特徴付けるパラメータ\(\omega\)の様々な値に対して、エネルギー流束、放射温度、光度スペクトル、エネルギー効率、および影の大きさへの影響を調べた。 その結果、ISCO半径は\(\omega = 1/3, 0, -2/3\)の場合\(\alpha\)とともに増加するが、\(\omega = -4/3\)の場合は減少することが示された。 \(\alpha\)が増加すると、エネルギー流束と温度は明確な傾向を示し、光度スペクトルと効率も変化する。 影の大きさは、\( \omega = 1/3, 0, -2/3 \) では増加し、\( \omega = -4/3 \) では減少します。 QFMGBH の周囲の降着円盤は、一般相対性理論におけるシュワルツシルト重力場の周囲の降着円盤よりも小さく、高温で、明るいため、観測可能な差異によって量子揺らぎ修正重力理論と標準一般相対性理論を区別できる可能性があることを示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational lensing of gravitational waves is expected to be observed in current and future detectors. In view of the growing number of detections, computationally light pipelines are needed. Detection pipelines used in past LIGO-Virgo-KAGRA searches for strong lensing require parameter estimation to be performed on the gravitational wave signal or are machine learning based. Removing the need for parameter estimation in classical methods would alleviate the ever growing demand of computational resources in strong lensing searches and would make real-time analysis possible. We present a novel way of identifying strongly lensed gravitational wave signals, based on the null stream of a detector network. We lay out the basis for this detection method and show preliminary results confirming the validity of the formalism. We also discuss the next development steps, including how to make it independent of parameter estimation. | 重力波の重力レンズ効果は、現在および将来の検出器で観測されると期待されています。 検出数の増加を考慮すると、計算量が少ないパイプラインが必要です。 過去のLIGO-Virgo-KAGRAによる強いレンズ効果の探索で使用された検出パイプラインは、重力波信号のパラメータ推定を必要とするか、機械学習に基づいています。 従来の方法におけるパラメータ推定の必要性をなくすことで、強いレンズ効果の探索における計算資源の需要の増大が軽減され、リアルタイム分析が可能になります。 本研究では、検出器ネットワークのヌルストリームに基づいて、強いレンズ効果を受けた重力波信号を識別する新しい方法を提示します。 この検出方法の基礎を説明し、この形式の妥当性を確認する予備的な結果を示します。 また、パラメータ推定に依存しないようにする方法など、今後の開発ステップについても議論します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent results from the Atacama Cosmology Telescope (ACT), when combined with Planck and DESI datasets, indicate a scalar spectral index $n_s$ larger than that reported in the Planck 2018 baseline, thereby challenging conventional Starobinsky-type ($\alpha$-attractor) inflationary scenarios at the $2\sigma$ level. In addition, the positive running of the spectral index $\alpha_s$ implied by the data provides strong constraints on these models. In this paper, we explore the possibility that the presence of an additional heavy field during inflation, with a mass of order the Hubble scale and a sizable mixing coupling to the inflaton, can reconcile such inflationary models with the ACT results by increasing both $n_s$ and $\alpha_s$, particularly in the strong-mixing regime. Furthermore, we extend this framework to traditional inflation models such as chaotic inflation and natural inflation, which have already been excluded by Planck alone, and show that they can be revived in certain regions of parameter space. Inflationary observables, including the spectral index $n_s$, the tensor-to-scalar ratio $r$, and the running $\alpha_s$, are computed within the single-field EFT approach, which is applicable even in the presence of a heavy field with large mixing. We also discuss the non-Gaussianity signatures arising from the heavy field, noting that parts of the parameter space are already excluded or can be tested in future observations. Finally, we present concrete model realizations that allow for such a large mixing. | アタカマ宇宙論望遠鏡（ACT）の最近の結果は、プランクおよびDESIデータセットと組み合わせることで、プランク2018ベースラインで報告されたものよりも大きなスカラースペクトル指数$n_s$を示しており、従来のスタロビンスキー型（$\alpha$アトラクター）インフレーションシナリオに$2\sigma$レベルで挑戦的な影響を与える。 さらに、データによって示唆されるスペクトル指数$\alpha_s$の正の推移は、これらのモデルに強い制約を与える。 本論文では、インフレーション中にハッブルスケールのオーダーの質量とインフレーションとの大きな混合結合を持つ追加の重い場が存在することで、特に強混合領域において$n_s$と$\alpha_s$の両方が増加することにより、このようなインフレーションモデルとACTの結果を調和させることができる可能性を検討する。 さらに、我々はこの枠組みを、プランク単独で既に排除されているカオスインフレーションや自然インフレーションといった伝統的なインフレーションモデルに拡張し、それらがパラメータ空間の特定の領域で復活できることを示す。 スペクトル指数$n_s$、テンソル・スカラー比$r$、ランニング$\alpha_s$などのインフレーション観測量は、単一場EFTアプローチ内で計算され、これは大きな混合を伴う重い場が存在する場合でも適用可能である。 また、重い場から生じる非ガウス性のシグネチャーについても議論し、パラメータ空間の一部は既に排除されているか、将来の観測で検証できることを指摘する。 最後に、そのような大きな混合を許容する具体的なモデルの実現を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The strong magnetic fields of neutron stars are closely linked to their observed thermal, spectral, and timing properties, such as the distribution of spin periods and their derivatives. To understand the evolution of astrophysical observables over time, it is essential to develop robust theoretical frameworks and numerical models that solve the coupled thermal and magnetic field evolution equations, incorporating detailed microphysical inputs like thermal and electrical conductivities and neutrino emission rates. These efforts are key to uncovering how the strength and geometry of magnetic fields change with age, ultimately shedding light on the diverse phenomenology of neutron stars. In this review, we outline the fundamental theory underlying magneto-thermal evolution models, with an emphasis on numerical methods and a comprehensive set of benchmark tests intended to guide current and future code development. We revisit established results from axisymmetric simulations, highlight recent progress in fully three-dimensional models, and offer a perspective on the anticipated developments in this rapidly evolving field. | 中性子星の強い磁場は、自転周期の分布やその微分係数といった、観測される熱的、スペクトル的、およびタイミング的特性と密接に関連している。 天体物理学的観測量の時間的変化を理解するためには、熱伝導率、電気伝導率、ニュートリノ放出率といった詳細な微物理的入力を組み込んだ、熱と磁場の結合発展方程式を解く堅牢な理論的枠組みと数値モデルの開発が不可欠である。 これらの取り組みは、磁場の強度と形状が年齢とともにどのように変化するかを明らかにし、最終的には中性子星の多様な現象を解明する鍵となる。 本レビューでは、数値解析手法と、現在および将来のコード開発を導くことを目的とした包括的なベンチマークテストに重点を置き、磁気熱発展モデルの基礎理論を概説する。 軸対称シミュレーションから得られた既存の結果を再検討し、完全な3次元モデルにおける最近の進歩を強調し、急速に進化するこの分野における今後の展開について展望を示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We establish a framework to construct spherically symmetric and static solutions in $f(R)$ gravity coupled with nonlinear electromagnetic fields. We present two new specific solutions and discuss the energy conditions. We calculate some thermodynamic quantities of the obtained black holes like entropy and energy and investigate their thermodynamic topology. | 我々は、非線形電磁場と結合した$f(R)$重力における球対称かつ静的な解を構築するための枠組みを確立する。 2つの新しい特殊解を提示し、エネルギー条件について議論する。 得られたブラックホールのエントロピーやエネルギーといった熱力学量を計算し、その熱力学的トポロジーを調べる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This work is devoted to examining particle dynamics and thermodynamic behavior of a black hole in the framework of Kalb-Ramond gravity, framing the investigation through the lens of the optical-mechanical analogy. Within this context, we derive a generalized modified dispersion relation, which inherently depends on the underlying spacetime geometry through its metric components. The analysis begins by exploring some physical quantities influenced by the geometry, including the effective index of refraction, the group velocity, and the time delay experienced by particle modes. We then investigate the interparticle potential, considering both massive and massless cases. The thermodynamic properties of the system are subsequently addressed using ensemble theory. In this treatment, we compute the pressure, internal energy, entropy, and heat capacity across three distinct regions: in the immediate vicinity of the event horizon, at the photon sphere, and in the asymptotic region. Notably, all calculations presented throughout this paper admit closed-form analytical solutions. | 本研究は、カルブ・ラモンド重力理論の枠組みにおいて、ブラックホールの粒子動力学と熱力学的挙動を光学力学的アナロジーの観点から考察する。 この文脈において、我々は一般化された修正分散関係を導出する。 この関係は、その計量成分を通して、時空の基礎となる幾何学に本質的に依存する。 解析は、実効屈折率、群速度、粒子モードの時間遅延など、幾何学の影響を受けるいくつかの物理量を調べることから始まります。 次に、質量がある場合とない場合の両方を考慮し、粒子間ポテンシャルを調べる。 続いて、アンサンブル理論を用いて系の熱力学的特性を考察する。 この処理では、事象の地平線のすぐ近傍、光子球、および漸近領域という3つの異なる領域にわたって、圧力、内部エネルギー、エントロピー、および熱容量を計算する。 なお、本論文で提示されるすべての計算は、閉形式の解析解を許容する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose a novel method to study the ultra-light bosons, where compact rotating objects undergo the phenomenon of quenched superradiance to create gravitational waves and neutrino flux signals. The neutrino flux results from appropriate coupling between the ultra-light bosons and the neutrinos. We consider a heavy sterile neutrino generation from ultralight scalar, which later results in active neutrino flux through neutrino oscillations, whereas we consider active neutrino generation directly from the vector bosons. We study the intertwining of gravitational waves and neutrino flux signals produced from a single source and elaborate if and when the signals can be detected in existing and upcoming experiments in a direct manner. | 我々は超軽量ボソンを研究するための新たな手法を提案する。 この手法では、コンパクトな回転物体が超放射の消滅現象を起こし、重力波とニュートリノフラックス信号を生成する。 ニュートリノフラックスは、超軽量ボソンとニュートリノの適切な結合によって生じる。 我々は、超軽量スカラーから重いステライルニュートリノが生成され、後にニュートリノ振動を通じてアクティブニュートリノフラックスが生じることを検討する。 一方、ベクトルボソンから直接アクティブニュートリノが生成されることを検討する。 我々は、単一の発生源から生成される重力波とニュートリノフラックス信号の絡み合いを研究し、既存および今後の実験において、これらの信号が直接検出可能かどうか、またいつ検出できるかについて詳細に検討する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Using holographic duality, we investigate thermalization process when two finite-size quantum critical systems are brought into thermal contact along a perfectly transmitting interface. Through real-time simulations of gravitational dynamics, which are spatially inhomogeneous and anisotropic and are confined within two dynamical bulk branes, we identify three distinct thermalization patterns governed by the energy imbalance (temperature difference) and system size. For systems with large size and small energy imbalance, we observe recurrent cycles of formation and collapse of non-equilibrium steady states (NESS). Under large energy imbalance, shock waves persist for a prolonged period with sustained boundary reflections, while rarefaction waves rapidly homogenize. When the system size is sufficiently small, dissipation dominates and leads to oscillatory decay without sustained NESS or shock structure. In sharp contrast to diffusive systems, we uncover that wave-propagated energy transfer together with boundary reflections enables nearly complete energy swapping between subsystems during thermalization. Our results reveal rich thermalization dynamics in finite-size quantum critical systems across spatial scales and energy gradient regimes. | ホログラフィック双対性を用いて、2つの有限サイズの量子臨界系が完全透過界面に沿って熱接触する場合の熱化過程を調査する。 空間的に不均一かつ異方性を持ち、2つの動的バルクブレーン内に閉じ込められた重力ダイナミクスのリアルタイムシミュレーションを通じて、エネルギー不均衡（温度差）と系のサイズによって支配される3つの異なる熱化パターンを特定する。 サイズが大きくエネルギー不均衡が小さい系では、非平衡定常状態（NESS）の形成と崩壊の繰り返しサイクルを観測する。 エネルギー不均衡が大きい場合、衝撃波は持続的な境界反射を伴って長時間持続するが、希薄化波は急速に均質化する。 系のサイズが十分に小さい場合、散逸が支配的となり、持続的なNESSや衝撃波構造を伴わずに振動的な減衰に至る。 拡散系とは対照的に、波動伝播によるエネルギー伝達と境界反射が相まって、熱化過程においてサブシステム間でほぼ完全なエネルギー交換を可能にすることを我々は明らかにした。 我々の結果は、有限サイズの量子臨界系において、空間スケールとエネルギー勾配領域を横断する豊かな熱化ダイナミクスを明らかにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The photo-electric effect was a historic milestone in the development of quantum theory, revealing the first evidence of discrete energy of the electromagnetic field through hallmark signatures such as the threshold frequency, intensity-independent energy transfer, and the near instantaneous ejection of photo-electrons. Here, we discuss the photo-electric effect through the lens of semi-classical, quantum, and neo-classical models. We provide a pedagogical outline for how two coupled harmonic oscillators, under a beam-splitter interaction, can exhibit hallmark signatures analogous to the photo-electric effect, including resonance conditions and quantised energy absorption. We discuss the implications of this model for recently proposed graviton detection protocols. This further clarifies that a gravitational version of the photo-electric effect, modelled as discrete energy transfer between harmonic oscillators can provide the first evidence of the graviton. | 光電効果は量子論の発展における歴史的なマイルストーンであり、閾値周波数、強度に依存しないエネルギー移動、光電子のほぼ瞬時の放出といった特徴的な現象を通して、電磁場の離散エネルギーの存在を初めて証明した。 本稿では、半古典的モデル、量子的モデル、新古典的モデルの観点から光電効果を考察する。 ビームスプリッター相互作用下にある2つの結合した調和振動子が、共鳴条件や量子化されたエネルギー吸収など、光電効果に類似した特徴的な現象をどのように示すかについて、教育的な概要を示す。 このモデルが、最近提案された重力子検出プロトコルに及ぼす影響についても考察する。 これにより、調和振動子間の離散エネルギー移動としてモデル化された光電効果の重力バージョンが、重力子の存在を初めて証明できることがさらに明らかになる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Inspired by the well-studied $\Lambda_{\rm s}$CDM model, we propose and investigate a class of dynamical dark energy models that evolve from a negative cosmological constant, transitioning to a positive value at low redshifts. Specifically, we introduce a dark energy framework based on a generalised ladder-step function for the cosmological constant. Furthermore, we present two additional models in which the cosmological constant undergoes a smooth sign change at a specified redshift. We provide a detailed discussion of the construction and theoretical properties of these models, analysing their background cosmological evolution using a cosmographic approach and the statefinder hierarchy parameters. Our results are compared with those obtained for the standard $\Lambda$CDM and $\Lambda_{\rm s}$CDM models. We also perform a careful analysis of the types of singularities that may arise in these models due to a sign change in the cosmological constant. Notably, we show that a continuous sign change removes the sudden singularity present in the $\Lambda_{\rm s}$CDM model, replacing it with a milder $w$-singularity. | よく研究されている$\Lambda_{\rm s}$CDMモデルに着想を得て、負の宇宙定数から発展し、低赤方偏移で正の値へと遷移する動的ダークエネルギーモデルのクラスを提案し、検討する。 具体的には、宇宙定数の一般化ラダーステップ関数に基づくダークエネルギーの枠組みを導入する。 さらに、特定の赤方偏移で宇宙定数が滑らかな符号変化を示す2つの追加モデルを提示する。 これらのモデルの構築と理論的特性について詳細に議論し、宇宙論的アプローチと状態探索階層パラメータを用いて、背景宇宙論的進化を解析する。 我々の結果は、標準的な$\Lambda$CDMモデルと$\Lambda_{\rm s}$CDMモデルで得られた結果と比較される。 また、宇宙定数の符号変化によってこれらのモデルに生じ得る特異点の種類についても綿密な分析を行う。 特に、連続的な符号変化によって、$\Lambda_{\rm s}$CDMモデルに存在する突発特異点が除去され、より緩やかな$w$特異点に置き換わることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Pulsar timing arrays (PTAs) seek to detect a nano-Hz stochastic gravitational-wave background (GWB) by searching for the characteristic Hellings and Downs angular pattern of timing residual correlations. So far, the evidence remains below the conventional $5$-$\sigma$ threshold, as assessed using the literature-standard ``optimal cross-correlation detection statistic''. While this quadratic combination of cross-correlated data maximizes the {\em deflection} (signal-to-noise ratio), it does not maximize the detection probability at fixed false-alarm probability (FAP), and therefore is not Neyman-Pearson (NP) optimal for the assumed noise and signal models. The NP-optimal detection statistic is a different quadratic form, but is not used because it also incorporates autocorrelations, making it more susceptible to uncertainties in the modeling of pulsar timing noise. Here, we derive the best compromise: a quadratic detection statistic which is as close as possible to the NP-optimal detection statistic (minimizing the variance of its difference with the NP statistic) subject to the constraint that it only uses cross-correlations, so that it is less affected by pulsar noise modeling errors. We study the performance of this new $\NPMV$ statistic for a simulated PTA whose noise and (putative) signal match those of the NANOGrav 15-year data release: GWB amplitude $A_{\rm gw}=2.1\times 10^{-15}$ and spectral index $\gamma=13/3$. Compared to the literature-standard ``optimal" cross-correlation detection statistic, the $\NPMV$ statistic increases the detection probability by $47\%$ when operating at a $5$-$\sigma$ FAP of $\alpha = 2.9 \times 10^{-7}$. | パルサータイミングアレイ（PTA）は、タイミング残差相関の特徴的なヘリングスとダウンズの角度パターンを探索することにより、ナノHzの確率的重力波背景（GWB）を検出しようとします。 これまでのところ、文献標準の「最適相互相関検出統計量」を用いて評価したところ、証拠は従来の$5$-$\sigma$閾値を下回っています。 この相互相関データの二次形式の組み合わせは、{\em 偏向}（信号対雑音比）を最大化しますが、固定された誤報確率（FAP）での検出確率を最大化しないため、想定されるノイズおよび信号モデルに対してネイマン・ピアソン（NP）最適ではありません。 NP最適検出統計量は異なる二次形式ですが、自己相関も組み込まれているため、パルサータイミングノイズのモデリングにおける不確実性の影響を受けやすく、使用されません。 ここでは、最良の妥協案を導き出す。 それは、NP最適検出統計量に可能な限り近い（NP統計量との差の分散を最小化する）二次検出統計量である。 ただし、相互相関のみを使用するという制約があり、パルサーノイズモデリング誤差の影響を受けにくい。 この新しい$\NPMV$統計量の性能を、ノイズと（推定上の）信号がNANOGrav 15年データリリースのものと一致するシミュレートされたPTA（GWB振幅$A_{\rm gw}=2.1\times 10^{-15}$、スペクトル指数$\gamma=13/3$）について調べる。 文献標準の「最適な」相互相関検出統計量と比較すると、$\NPMV$統計量は、$\alpha = 2.9 \times 10^{-7}$の$5$-$\sigma$ FAPで動作している場合、検出確率を$47\%$増加させます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The effective one-body (EOB) theory provides an innovative framework for analyzing the dynamics of binary systems, as articulated by Hamilton's equations. This paper investigates a self-consistent EOB theory specifically tailored for the dynamics of such systems. Our methodology begins by emphasizing how to effectively utilize the metrics derived from scattering angles in the analysis of binary black hole mergers. We then construct an effective Hamiltonian and formulate a decoupled, variable-separated Teukolsky-like equation for $\psi^B_4$. Furthermore, we present the formal solution to this equation, detailing the energy flux, radiation-reaction force (RRF), and waveforms for the ``plus" and ``cross" modes generated by spinless binaries. Finally, we carry out numerical calculations using the EOB theory and compare the results with numerical relativity (NR) data from the SXS collaboration. The results indicate that to the innermost stable circular orbit, the binding energy -- angular momentum relation differs from the NR results by less than $5$\textperthousand, with a larger mass ratio yielding better agreement. | 有効一体理論（EOB）は、ハミルトン方程式によって表現される連星系のダイナミクスを解析するための革新的な枠組みを提供する。 本論文では、そのような系のダイナミクスに特化した自己無撞着なEOB理論を検証する。 我々の手法は、まず散乱角から導かれるメトリクスを連星ブラックホール合体の解析において効果的に利用する方法を重視することから始まる。 次に、有効ハミルトニアンを構築し、$\psi^B_4$に対する分離・変数分離型のTeukolsky型方程式を定式化する。 さらに、この方程式の形式解を提示し、スピンレス連星によって生成される「プラス」モードと「クロス」モードのエネルギー流束、放射反作用力（RRF）、波形を詳細に示す。 最後に、EOB理論を用いて数値計算を行い、その結果をSXSコラボレーションによる数値相対論（NR）データと比較する。 結果は、最も内側の安定円軌道では、結合エネルギーと角運動量の関係がNRの結果と1000分の1ドル未満しか違わず、質量比が大きいほどより良い一致が得られることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We report results of a public data-analysis challenge, hosted on the open data-science platform Kaggle, to detect simulated continuous gravitational-wave signals. These are weak signals from rapidly spinning neutron stars that remain undetected despite extensive searches. The competition dataset consisted of a population of CW signals using both simulated and real LIGO detector data matching the conditions of actual CW searches. The competition attracted more than 1,000 participants to develop realistic CW search algorithms. We describe the top 10 approaches and discuss their applicability as a pre-processing step compared to standard CW-search approaches. For the competition's dataset, we find that top approaches can reduce the computing cost by 1 to 3 orders of magnitude at a 2% dismissal probability. Additionally, the competition drove the development of new GPU-accelerated detection pipelines and extended CW-inspired statistics to other domains. We release the associated dataset, which constitutes the first open standardized benchmark for CW detection, to enable reproducible method comparisons and to encourage further developments toward the first detection of these elusive signals. | オープンデータサイエンスプラットフォームKaggleで開催された、シミュレーションによる連続重力波信号検出を目的とした公開データ分析コンテストの結果を報告します。 これらの信号は、高速で回転する中性子星からの微弱な信号であり、広範囲な探索にもかかわらず検出されていません。 コンテストデータセットは、実際のCW探索条件に一致する、シミュレーションと実際のLIGO検出器データの両方を使用したCW信号の母集団で構成されていました。 このコンテストには1,000人以上の参加者が集まり、現実的なCW探索アルゴリズムの開発を目指しました。 本稿では上位10のアプローチについて説明し、標準的なCW探索アプローチと比較して、前処理ステップとしての適用可能性について考察します。 コンテストのデータセットでは、上位のアプローチにより、2%の棄却確率で計算コストを1～3桁削減できることが分かりました。 さらに、このコンテストは、GPUアクセラレーションを活用した新しい検出パイプラインの開発を促進し、CWに着想を得た統計を他の分野に拡張しました。 我々は、CW検出のための最初のオープン標準化ベンチマークとなる関連データセットを公開します。 これにより、再現性のある手法の比較が可能になり、これらの捉えにくい信号の初検出に向けたさらなる開発が促進されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The (degenerate) geometry of event horizons is linked to Carrollian fluids. We investigate the behavior of event horizons via a perturbative coupling to a massless scalar field, making connections to Carrollian hydrodynamics with a driving source, and discuss the fluid equilibration in tandem with the horizon's relaxation to equilibrium. We observe that after the perturbation dies off, the Carrollian fluid energy and momentum densities approach equilibrium as the horizon asymptotically becomes non-expanding. We connect the equilibration of the Carrollian fluid dual to the black hole horizon through the expansion of its background geometry. | 事象の地平線の（縮退した）幾何学はキャロル流体と関連している。 我々は、質量ゼロのスカラー場との摂動論的結合を介して事象の地平線の挙動を調べ、駆動源を持つキャロル流体力学と関連付け、地平線の平衡への緩和と連動した流体の平衡化について議論する。 摂動が消滅した後、地平線が漸近的に非膨張になるにつれて、キャロル流体のエネルギー密度と運動量密度が平衡に近づくことを観察する。 我々は、キャロル流体双対の平衡化を、背景幾何学の膨張を通じてブラックホールの地平線に関連付ける。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Previous studies of linearized stability of asymptotically flat Euclidean axion wormholes found that symmetric modes suffered from divergences. We show that such divergences were an artifact of a particular way of solving the constraints, and that a full treatment leads to finite actions for such modes. The modes must thus be included in a stability analysis. However, since the action for these modes turns out to be positive, this turns out not to affect previous statements about stability of axion wormholes. We also introduce a technique that allows us to show this positivity at a pseudo-analytic level that avoids heavy numerics. Our techniques should be useful to future studies of stabilities of other wormholes as well. | 漸近平坦ユークリッド・アクシオンワームホールの線形安定性に関するこれまでの研究では、対称モードは発散することが明らかになっている。 我々は、このような発散は制約条件を解く特定の方法によるものであり、完全な処理はこのようなモードに対する有限の作用をもたらすことを示す。 したがって、これらのモードは安定性解析に含める必要がある。 しかし、これらのモードに対する作用は正であることが判明したため、これはアクシオンワームホールの安定性に関するこれまでの主張に影響を与えないことが判明した。 また、この正性を擬似解析レベルで示すことで、膨大な数値計算を回避できる手法も紹介する。 我々の手法は、他のワームホールの安定性に関する将来の研究にも有用となるはずである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate how resonant excitation near exceptional points manifests in Kerr black hole ringdown waveforms and examine its extraction. Using waveforms generated by localized initial data, where quasinormal mode amplitudes are given solely by excitation factors, we establish a controlled benchmark for overtone extraction. Applying an iterative fitting method with mirror modes, we analyze a mild resonance in the $(l,m)=(2,2)$ multipole and a sharp resonance in the $(3,1)$ multipole occurring as part of a sequence of successive resonances. For $(2,2)$, we extract the fundamental mode, the first three overtones, and the fundamental mirror mode with relative errors below $10\%$, and show that residual waveforms exhibit the expected damped sinusoids together with distinctive resonance signatures. For $(3,1)$, we demonstrate that resonances can not only amplify but also reduce QNM excitations, reshaping the overtone hierarchy and rendering the sharp resonance more pronounced in ringdown. Our results clarify the imprint of resonance in Kerr ringdown and highlight both the robustness and limitations of current extraction techniques, providing a foundation for more reliable extraction of higher overtones and for applications to observational data analysis. | 我々は、例外点近傍の共鳴励起がカーブラックホールリングダウン波形にどのように現れるかを調べ、その抽出を検証する。 準基準モードの振幅が励起因子によってのみ与えられる局所初期データによって生成された波形を用いて、倍音抽出のための制御されたベンチマークを確立する。 ミラーモードを用いた反復フィッティング法を適用し、連続する共鳴のシーケンスの一部として発生する、(l,m)=(2,2)多重極における穏やかな共鳴と、(3,1)多重極における鋭い共鳴を解析する。 (2,2)多重極については、基本モード、最初の3つの倍音、および基本ミラーモードを相対誤差10%未満で抽出し、残差波形が予想される減衰正弦波と特徴的な共鳴シグネチャーを示すことを示す。 $(3,1)$ については、共鳴が QNM 励起を増幅するだけでなく減衰させることで、倍音階層構造を再形成し、リングダウンにおける鋭い共鳴をより顕著にすることを示す。 我々の結果は、カーリングダウンにおける共鳴の痕跡を明らかにし、現在の抽出技術の堅牢性と限界の両方を浮き彫りにする。 これにより、より信頼性の高い高次倍音の抽出と観測データ解析への応用のための基盤が提供される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Possible interaction between dark energy and dark matter has previously shown promise in alleviating the clustering tension, without exacerbating the Hubble tension, when Baryon Acoustic Oscillations (BAO) data from the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) DR16 is combined with Cosmic Microwave Background (CMB) and Type-Ia Supernovae (SNIa) data sets. With the recent Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) BAO DR2, there is now a compelling need to re-evaluate this scenario. We combine DESI DR2 with Planck 2018 and Pantheon+ SNIa data sets to constrain interacting dark matter dark energy models, accounting for interaction effects in both the background and perturbation sectors. Our results exhibit similar trends to those observed with SDSS, albeit with improved precision, reinforcing the consistency between the two BAO data sets. In addition to offering a resolution to the $S_8$ tension, in the phantom-limit, the dark energy equation of state exhibits an early-phantom behaviour, aligning with DESI DR2 findings, before transitioning to $w\sim-1$ at lower redshifts, regardless of the DE parametrization. However, the statistical significance of excluding $w=-1$ is reduced compared to their non-interacting counterparts. | スローンデジタルスカイサーベイ（SDSS）DR16の重粒子音響振動（BAO）データを宇宙マイクロ波背景放射（CMB）およびIa型超新星（SNIa）データセットと組み合わせることで、ダークエネルギーとダークマターの相互作用の可能性は、ハッブルテンションを悪化させることなくクラスタリングテンションを緩和する可能性があることがこれまで示されてきました。 最近のダークエネルギー分光装置（DESI）BAO DR2の登場により、このシナリオを再評価する必要性が高まっています。 我々はDESI DR2をPlanck 2018およびPantheon+ SNIaデータセットと組み合わせ、相互作用するダークマターダークエネルギーモデルを制約し、背景セクターと摂動セクターの両方における相互作用効果を考慮しました。 結果はSDSSで観測されたものと同様の傾向を示しましたが、精度は向上しており、2つのBAOデータセット間の整合性を強めています。 ファントム極限において、$S_8$緊張の解決に加えて、ダークエネルギー状態方程式は、DEパラメータ化に関わらず、低赤方偏移で$w\sim-1$に遷移する前に、DESI DR2の知見と一致する初期ファントム挙動を示す。 しかしながら、$w=-1$を除外することの統計的意義は、相互作用しない状態と比較して低下する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper numerically studies if the stability of a stable black hole is robust against the small perturbation on geometry near its event horizon. As a toy model, it encodes the such perturbation into deformations of Regge-Wheeler potential. It considers three different types of local deformations-the negative static bump potential, the stochastic potential and bump potential modulated by time function in low frequency limit. Our numerical results show that infinitesimal local deformations on Regge-Wheeler potential near the horizon can overturn stability of a stable black hole, implying that late-time behavior of a stable black hole is extremely sensitive to geometry near horizon. Specially, certain deformations that stabilize systems in flat backgrounds can destabilize otherwise stable black holes. It also shows that horizon-induced redshift transforms near-horizon quantum fluctuations into classical-scale stochastic deformations capable of triggering instability, implying that even an isolated black hole cannot keep stable in extended timescales. | 本論文は、安定なブラックホールの安定性が、事象の地平線近傍の形状への小さな摂動に対してロバストであるかどうかを数値的に調べる。 トイモデルとして、そのような摂動をレッジ・ホイーラー・ポテンシャルの変形に符号化する。 負の静的バンプ・ポテンシャル、確率的ポテンシャル、そして低周波極限において時間関数によって変調されたバンプ・ポテンシャルという3種類の局所変形を考慮する。 数値結果は、事象の地平線近傍におけるレッジ・ホイーラー・ポテンシャルの微小な局所変形が安定なブラックホールの安定性を覆す可能性があることを示しており、安定なブラックホールの晩期挙動は事象の地平線近傍の形状に極めて敏感であることを示唆している。 特に、平坦な背景において系を安定化させる特定の変形は、そうでなければ安定なブラックホールを不安定化させる可能性がある。 また、地平線誘起赤方偏移が地平線近傍の量子ゆらぎを、不安定性を引き起こす可能性のある古典スケールの確率的変形に変換することも示しており、孤立したブラックホールでさえも長い時間スケールでは安定を保つことができないことを示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the galaxy bispectrum multipoles in the Hu-Sawicki $f(R)$ gravity model, where a scalar degree of freedom mediates a fifth force that is screened in high-density environments. The model is specified by $f_{R0}$, the present-day background value of the scalar field, which controls the strength of deviations from General Relativity (GR). Using perturbation theory, we compute the redshift-space galaxy bispectrum with the full scale- and time-dependent second-order kernels, incorporating corrections from the scale-dependent growth rate and nonlinear screening. Expanding the bispectrum in spherical harmonics, we analyze the sensitivity of the multipoles to modified gravity and forecast their detectability in a \textit{Euclid}-like survey. The monopole ($B_0^0$) and quadrupole ($B_2^0$) show the strongest signatures, with relative deviations of $2\%$-$8\%$ at $z=0.7$ and $k_1\simeq0.3\,h\,{\rm Mpc}^{-1}$ (largest side of the triangle) for $f_{R0}=10^{-5}$. Higher multipoles provide weaker but complementary signals. For \textit{Euclid}, we forecast signal-to-noise ratios up to $\sim30$ for the monopole and $\sim15$ for the quadrupole including the Finger-of-God damping and shot noise effect. These results demonstrate that bispectrum multipoles are a powerful probe of gravity, capable of breaking degeneracies with bias and velocity effects and strengthening constraints on deviations from $\Lambda$CDM. | 我々は、スカラー自由度が高密度環境で遮蔽される第5の力を媒介するHu-Sawicki $f(R)$重力モデルにおける銀河バイスペクトル多極子を研究する。 このモデルは、一般相対性理論（GR）からの偏差の強さを制御する、スカラー場の現在の背景値である$f_{R0}$によって規定される。 摂動論を用いて、スケール依存成長率と非線形遮蔽による補正を組み込んだ、スケール依存および時間依存の2次カーネルを用いて、赤方偏移空間の銀河バイスペクトルを計算する。 バイスペクトルを球面調和関数で展開することにより、修正重力に対する多極子の感度を解析し、\textit{Euclid}のようなサーベイにおける検出可能性を予測する。 単極子（$B_0^0$）と四極子（$B_2^0$）は最も強いシグネチャーを示し、$z=0.7$および$k_1\simeq0.3\,h\,{\rm Mpc}^{-1}$（三角形の最大辺）において、$f_{R0}=10^{-5}$のとき相対偏差が$2\%$-$8\%$である。 高次の多重極子はより弱いが相補的な信号を提供する。 \textit{Euclid}の場合、単極子では最大$\sim30$、四極子では最大$\sim15$の信号対雑音比（Finger-of-God減衰とショットノイズ効果を含む）が予測される。 これらの結果は、バイスペクトル多重極子が重力の強力なプローブであり、バイアス効果と速度効果による縮退を破り、$\Lambda$CDMからの偏差に対する制約を強化することができることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we explore the model of $f(Q,T)$ gravity, an extension of symmetric teleparallel gravity where the nonmetricity scalar $Q$ is non-minimally coupled to the trace of the energy-momentum tensor $T$. To ensure general covariance and theoretical consistency, we adopt the covariant formulation of $f(Q, T)$ gravity, which allows a coordinate-independent treatment of the field equations and facilitates the correct identification of effective energy-momentum components. The model is developed as an alternative to the standard $\Lambda$CDM cosmological model and is analyzed using Cosmic Chronometer and Pantheon$^+$ supernovae datasets. Through Markov Chain Monte Carlo analysis, we constrain the model parameters $\alpha$, $\beta$, and $H_0$, and compare the performance of the model with $\Lambda$CDM by evaluating statistical measures such as chi-square, Akaike information criterion (AIC), and Bayesian information criterion (BIC). The results show that the $f(Q, T)$ model effectively mimics $\Lambda$CDM while offering an alternative explanation based on modified gravity. We also examine cosmographic parameters like the deceleration parameter, confirming the transition of the Universe from deceleration to acceleration, and the violation of the strong energy condition, which aligns with observed late-time cosmic acceleration. Additionally, the model provides age estimates for the Universe that are consistent with current observations. | 本論文では、非計量性スカラー$Q$がエネルギー運動量テンソル$T$のトレースに非最小結合している対称テレパラレル重力の拡張である$f(Q,T)$重力モデルを探求する。 一般共変性と理論的整合性を保証するために、我々は共変定式化された$f(Q,T)$重力を採用する。 これにより、場の方程式を座標に依存しない形で扱うことができ、有効エネルギー運動量成分の正しい同定が容易になる。 このモデルは、標準的な$\Lambda$CDM宇宙論モデルの代替として開発され、Cosmic ChronometerおよびPantheon$^+$超新星データセットを用いて解析されている。 マルコフ連鎖モンテカルロ解析を用いて、モデルパラメータ$\alpha$、$\beta$、$H_0$を制約し、カイ二乗検定、赤池情報量基準（AIC）、ベイズ情報量基準（BIC）などの統計的尺度を評価することで、モデルの性能を$\Lambda$CDMと比較した。 結果は、$f(Q, T)$モデルが$\Lambda$CDMを効果的に模倣しながら、修正された重力に基づく代替説明を提供していることを示した。 また、減速パラメータなどの宇宙論パラメータも検証し、宇宙が減速から加速へと移行していることを確認した。 また、強いエネルギー条件が破れていることも確認した。 これは、観測されている後期宇宙加速と一致する。 さらに、モデルは、現在の観測結果と整合する宇宙の年齢推定値を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present the novel capabilities of the enhanced X-ray Timing and Polarimetry (eXTP) mission to study the strong gravity region around stellar-mass black holes in X-ray binary systems and supermassive black holes in active galactic nuclei. eXTP can combine X-ray spectral, timing, and polarimetric techniques to study the accretion process near black holes, measure black hole masses and spins, and test Einstein's theory of General Relativity in the strong field regime. We show how eXTP can improve the current measurements of black holes of existing X-ray missions and we discuss the scientific questions that can be addressed. | 本稿では、X線連星系の恒星質量ブラックホールおよび活動銀河核の超大質量ブラックホール周辺の強い重力領域を研究するための、強化型X線タイミング・偏光測定（eXTP）ミッションの革新的な機能を紹介します。 eXTPは、X線スペクトル、タイミング、偏光測定技術を組み合わせることで、ブラックホール近傍の降着過程の研究、ブラックホールの質量とスピンの測定、そして強い磁場領域におけるアインシュタインの一般相対性理論の検証を行うことができます。 本稿では、eXTPが既存のX線ミッションによるブラックホールの測定をどのように改善できるかを示し、解決可能な科学的課題について考察します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| By generalizing the construction of genuine multi-entropy ${\rm GM}[\mathtt{q}]$ for genuine multi-partite entanglement proposed in the previous paper arXiv:2502.07995, we give a prescription on how to construct ${\rm GM}[\mathtt{q}]$ systematically for any $\mathtt{q}$. The crucial point is that our construction naturally fits to the partition number $p(\mathtt{a})$ of integer $\mathtt{a}$. For general $\mathtt{q}$, ${\rm GM}[\mathtt{q}]$ contains $N (\mathtt{q}) = p(\mathtt{q})-p(\mathtt{q}-1)-1$ number of free parameters. Furthermore, these give $N (\mathtt{q})+1$ number of new diagnostics for genuine $\mathtt{q}$-partite entanglement. Especially for $\mathtt{q}=4$ case, this reproduces not only the known diagnostics pointed out by arXiv:1406.2663, but also a new diagnostics for quadripartite entanglement. We also study these ${\rm GM}[\mathtt{q}]$ for $\mathtt{q} = 4, 5$ in holography and show that these are of the order of ${\cal{O}}\left(1/G_N \right)$ both analytically and numerically. Our results give evidence that genuine multipartite entanglement is ubiquitous in holography. We discuss the connection to quantum error correction and the role of genuine multipartite entanglement in bulk reconstruction. | 前論文 arXiv:2502.07995 で提案された真正多部エンタングルメントに対する真正多重エントロピー ${\rm GM}[\mathtt{q}]$ の構成を一般化することにより、任意の $\mathtt{q}$ に対して ${\rm GM}[\mathtt{q}]$ を体系的に構成する方法を示す。 重要な点は、この構成が整数 $\mathtt{a}$ の分割数 $p(\mathtt{a})$ に自然に当てはまることである。 一般の $\mathtt{q}$ に対して、${\rm GM}[\mathtt{q}]$ は $N (\mathtt{q}) = p(\mathtt{q})-p(\mathtt{q}-1)-1$ 個の自由パラメータを含む。 さらに、これらは真の$\mathtt{q}$-パーティクルエンタングルメントに対する$N (\mathtt{q})+1$個の新しい診断を与える。 特に$\mathtt{q}=4$の場合、これはarXiv:1406.2663で指摘された既知の診断だけでなく、四パーティクルエンタングルメントに対する新しい診断も再現する。 我々はまた、これらの${\rm GM}[\mathtt{q}]$を$\mathtt{q} = 4, 5$に対してホログラフィーで調べ、これらが解析的にも数値的にも${\cal{O}}\left(1/G_N \right)$のオーダーであることを示す。 我々の結果は、真のマルチパーティクルエンタングルメントがホログラフィーにおいて遍在することを示す。 我々は、量子誤り訂正との関連、およびバルク再構成における真のマルチパーティクルエンタングルメントの役割について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, starting from the modified Einstein field equations, we derive the modified scalar spectral index $n_{s}$ and the modified tensor-to-scalar ratio $r$ in Barrow entropy model, calculate their values for the power-law, periodic, and hilltop potential models, constrain the model parameter $\delta$ and the potential parameter using Planck 2018 data, and find that increasing $\delta$ causes a significant decrease in $r$. Then, we calculate the primordial curvature perturbation power spectra, primordial black hole (PBH) abundance, and scalar induced gravitational waves (SIGWs) for these models, finding PBH mass of approximately $10^{-12} M_{\odot}$, PBH abundance nearly $0.98$, and the peak frequencies of SIGWs on the order $10^{-3} \mathrm{Hz}$, indicating that these models not only generate sufficient PBHs which can contribute one-third of the dark matter content but could also be detected by next-generation missions such as LISA, Taiji, and TianQin. Subsequently, we analyze the evolution of PBHs and find that when the effective equation of state parameter evolves from $1/3$ to $-1/3$, the accretion mass increases to approximately $10^{2}M_{i}$, while the temperature of the PBHs decreases from $10^{4}K$ to $10^{2}K$, suggesting that PBHs exist and are detectable today. | 本論文では、修正アインシュタイン場の方程式から出発して、バローエントロピーモデルにおける修正スカラースペクトル指数$n_{s}$と修正テンソル・スカラー比$r$を導出し、べき乗則、周期的、およびヒルトップポテンシャルモデルにおけるそれらの値を計算し、Planck 2018データを用いてモデルパラメータ$\delta$とポテンシャルパラメータを制約し、$\delta$の増加が$r$の顕著な減少を引き起こすことを明らかにした。 次に、これらのモデルについて、原始曲率摂動パワースペクトル、原始ブラックホール（PBH）の存在量、およびスカラー誘起重力波（SIGW）を計算しました。 その結果、PBHの質量は約10^{-12} M_{\odot}$、PBHの存在量は約0.98$、SIGWのピーク周波数は10^{-3} \mathrm{Hz}$のオーダーであることが分かりました。 これは、これらのモデルが、暗黒物質量の3分の1に寄与するのに十分なPBHを生成するだけでなく、LISA、太極、天琴などの次世代ミッションによって検出される可能性があることを示唆しています。 次に、PBHの進化を解析し、有効状態方程式パラメータが$1/3$から$-1/3$に変化すると、降着質量が約$10^{2}M_{i}$に増加する一方で、PBHの温度が$10^{4}K$から$10^{2}K$に低下することを発見した。 これは、PBHが現在も存在し、検出可能であることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Microlensing induced by the stellar field within a strong lensing galaxy can introduce fluctuations in the waveforms of strongly-lensed gravitational waves. When fitting these signals with templates that do not account for microlensing,possible degeneracies can lead to false evidence of certain intrinsic parameters,resulting in a misinterpretation of the properties of the underlying system. For example,the wave effect of microlensing may mimic spin precessions,as both effects generically induce periodic waveform modulations. Although previous studies suggest that lensing-induced modulations can be distinguished from precession using parameter estimation under a geometric-optic approximation,it does not directly apply for lensed image through stellar fields due to large number of stars involved an wave-optic effects. This study aims to evaluate the degree of degeneracy between the stellar-field microlensing and spin precession,investigating whether microlensing leads false evidence of precession. In other words,to what extent observed SLGWs are identified with false evidence of precession. The main findings are as follows. First,assuming O5 sensitivity and parallel spins for the underlying binary black holes,microlensing-induced false evidence of precession is generally weak(15% of the events show significant evidence,30% if the signal-to-noise ratio doubles). Second,for highly magnified events,about 72% of the population show significant evidence of precession,which could serve as an identification criterion for microlensing. This implies the possibility of strong lensing for the recent event GW231123,which is in the mass gap and also shows evidence of precession. Finally,a moderate to strong positive correlation exists between microlensing strength and precession evidence,more pronounced in Type II SLGWs. | 強い重力レンズ効果を持つ銀河内の恒星場によって誘起されるマイクロレンズ効果は、強い重力レンズ効果を受けた重力波の波形に変動をもたらす可能性がある。 これらの信号をマイクロレンズ効果を考慮していないテンプレートでフィッティングすると、起こり得る縮退によって特定の固有パラメータの誤った証拠が導き出され、基礎となるシステムの特性の誤った解釈につながる可能性がある。 例えば、マイクロレンズ効果の波動効果はスピン歳差運動に類似する可能性がある。 なぜなら、どちらの効果も一般的に周期的な波形変調を引き起こすからである。 これまでの研究では、幾何光学近似に基づくパラメータ推定を用いて、レンズ効果誘起の変調と歳差運動を区別できることが示唆されているが、波動光学効果に関与する星の数が多いため、恒星場を通過するレンズ効果を受けた像には直接適用できない。 本研究の目的は、恒星場マイクロレンズ効果とスピン歳差運動の縮退度を評価し、マイクロレンズ効果が歳差運動の偽証拠につながるかどうかを調査することです。 言い換えれば、観測された恒星間重力波がどの程度歳差運動の偽証拠と同定されるかということです。 主な知見は以下のとおりです。 第一に、基礎となる連星ブラックホールのO5感度と平行スピンを仮定すると、マイクロレンズ効果によって引き起こされる歳差運動の偽証拠は一般的に弱い（事象の15%が有意な証拠を示し、信号対雑音比が2倍になると30%）。 第二に、高倍率の事象の場合、約72%が歳差運動の有意な証拠を示し、これはマイクロレンズ効果の識別基準となり得ます。 これは、質量ギャップにあり歳差運動の証拠も示している最近の事象GW231123に強いレンズ効果があった可能性を示唆しています。 最後に、マイクロレンズ効果の強度と歳差運動の証拠の間には中程度から強い正の相関関係があり、タイプIIのSLGWではより顕著です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| There have been persistent suggestions, based on several diverse data sets, that the cosmic expansion is not exactly isotropic. It is not easy to develop a coherent theoretical account of such a ``Hubble anisotropy'', for, in standard General Relativity, intuition suggests that it contradicts the predictions of the very successful Inflationary hypothesis. We put this intuition on a firm basis, by proving that if we [a] make use of an Inflationary theory in which Inflation isotropises spatial geometry -- $\,$ this, of course, includes the vast majority of such theories -- $\,$ and if [b] we insist on assuming that spacetime has a strictly metric geometry (one in which the geometry is completely determined by a metric tensor), then indeed all aspects of the ``Hubble field'' must be isotropic. Conversely, should a Hubble anisotropy be confirmed, then either we must contrive to build anisotropy into Inflation (and into the geometry of space) from the outset, or we will have to accept that spacetime geometry is not strictly metric. We argue that the second option, implemented by allowing spacetime torsion to be non-zero, would be by far the most natural way to accommodate such observations. Such theories can reconcile non-isotropic matter distributions with a perfectly isotropic spatial geometry, and thus are able to reconcile Inflation with possibly observed anisotropies. They also allow us to reconcile the absence of anisotropy in one era (say, that of the CMB) with its presence in another. | 宇宙の膨張は厳密には等方的ではないという示唆が、様々なデータセットに基づいて根強く存在してきた。 このような「ハッブル異方性」について、首尾一貫した理論的説明を展開することは容易ではない。 なぜなら、標準的な一般相対性理論では、直感的に、これは非常に成功したインフレーション仮説の予測と矛盾するからである。 我々は、この直感を確固たる根拠とするために、[a] インフレーションが空間幾何学を等方化するインフレーション理論（もちろん、これにはそのような理論の大部分が含まれる）を用い、[b] 時空が厳密に計量幾何学（幾何学が計量テンソルによって完全に決定されるもの）を持つと仮定し続けるならば、「ハッブル場」のあらゆる側面が等方的でなければならないことを証明する。 逆に、ハッブルの異方性が確認された場合、インフレーション（そして空間の幾何学）に最初から異方性を組み込むか、時空幾何学が厳密に計量的ではないことを受け入れるかのいずれかを選ばなければなりません。 我々は、時空のねじれをゼロ以外とすることで実現される後者の選択肢が、そのような観測結果に対応する最も自然な方法であると主張する。 このような理論は、非等方的な物質分布と完全に等方的な空間幾何学を調和させることができ、したがって、インフレーションと観測される可能性のある異方性を調和させることができる。 また、ある時代（例えば、CMBの時代）における異方性の欠如と、別の時代における異方性の存在を調和させることも可能にする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work we aim to provide a consistent theoretical framework that revives the power-law $F(R)$ gravity inflation framework in the Jordan frame. It is known in the literature that the power-law $F(R)$ gravity inflation of the form $F(R)=R+\beta R^n$ is non-viable and produces a power-law evolution. We demonstrate that the standard approach in power-law $F(R)$ gravity inflation is flawed for many reasons and we introduce a new framework which elevates the role of power-law $F(R)$ gravity inflation, making it viable and compatible with both the Planck and ACT data. In our framework the power-law $F(R)$ gravity inflation is disentangled from a power-law evolution. | 本研究では、ヨルダン座標系におけるべき乗法則$F(R)$重力インフレーションの枠組みを復活させる、一貫した理論的枠組みを提供することを目的とする。 文献では、$F(R)=R+\beta R^n$ の形のべき乗法則$F(R)$重力インフレーションは非現実的なものであり、べき乗法則の発展をもたらすことが知られている。 本研究では、べき乗法則$F(R)$重力インフレーションにおける標準的なアプローチには多くの理由から欠陥があることを示し、べき乗法則$F(R)$重力インフレーションの役割を高め、それを実現可能にし、PlanckデータとACTデータの両方と互換性のあるものにする新しい枠組みを導入する。 本枠組みでは、べき乗法則$F(R)$重力インフレーションはべき乗法則の発展から切り離されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A compact object illuminated by background radiation produces a dark silhouette. The edge of the silhouette or shadow (alternatively, the apparent boundary or the critical curve) is commonly determined by the presence of the photon sphere (or photon shell in the case of rotating spacetime), corresponding to the maximum of the effective potential for null geodesics. While this statement stands true for Kerr black holes, here we remark that the apparent boundary (as defined by Bardeen) forms under a more general condition. We demonstrate that a shadow forms if the effective potential of null geodesics has a positive finite upper bound and includes a region where photons are trapped or scattered. Our framework extends beyond conventional solutions, including but not limited to naked singularities. Furthermore, we clarify the difference between the apparent boundary of a dark shadow and the bright ring on the screen of a distant observer. These results provide a unified theoretical basis for interpreting observations from the Event Horizon Telescope (EHT) and guiding future efforts towards extreme-resolution observations of compact objects. | 背景放射によって照らされたコンパクト物体は、暗いシルエットを生成する。 シルエットまたは影の端（あるいは見かけの境界、あるいは臨界曲線）は、通常、光子球（回転時空の場合は光子殻）の存在によって決定され、これはヌル測地線の有効ポテンシャルの最大値に対応する。 この記述はカーブラックホールの場合に当てはまるが、ここでは、見かけの境界（バーディーンによって定義されたもの）はより一般的な条件下で形成されることを指摘する。 我々は、ヌル測地線の有効ポテンシャルが正の有限の上限を持ち、光子が捕捉または散乱される領域を含む場合に、影が形成されることを示す。 我々の枠組みは、裸の特異点を含むがこれに限定されない従来の解を拡張する。 さらに、暗い影の見かけの境界と遠方の観測者のスクリーン上の明るいリングの違いを明らかにする。 これらの結果は、イベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）の観測結果を解釈し、コンパクト天体の超高解像度観測に向けた将来の取り組みを導くための統一的な理論的基礎を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The general theory of relativity (GR) was proposed with an aim of incorporating Mach's principle mathematically. Despite early hopes, it became evident that GR did not follow Mach's principle. Over time, multiple researchers attempted to develop gravity theories aligned with Machian idea. Although these theories successfully explained various aspects of Mach's principle, each of these theories possessed its own strengths and weaknesses. In this paper, we discuss some of these theories and then try to combine these theories into a single framework that can fully embrace Mach's principle. This new theory, termed Machian Gravity (MG) is a metric-based theory, and can be derived from the action principle, ensuring compliance with all conservation laws. The theory converges to GR at solar system scales, but at larger scales, it diverges from GR and aligns with various modified gravity models proposed to explain dark sectors of the Universe. We have tested our theory against multiple observational data. It explains the galactic rotation curve without requiring additional dark matter (DM). The theory also resolves the discrepancy between dynamic mass and photometric mass in galaxy clusters without resorting to DM, but it introduces two additional parameters. It can also explain the expansion history of the Universe without requiring dark components. | 一般相対性理論（GR）は、マッハの原理を数学的に組み込むことを目的として提唱されました。 当初の期待に反して、GRはマッハの原理に従っていないことが明らかになりました。 時を経て、多くの研究者がマッハの考えに沿った重力理論の開発を試みました。 これらの理論はマッハの原理の様々な側面をうまく説明しましたが、それぞれに長所と短所がありました。 本稿では、これらの理論のいくつかを議論し、それらをマッハの原理を完全に包含できる単一の枠組みに統合しようと試みます。 この新しい理論は、マッハ重力（MG）と呼ばれ、計量に基づく理論であり、作用原理から導出され、すべての保存則への準拠を保証します。 この理論は太陽系スケールではGRに収束しますが、より大きなスケールではGRから分岐し、宇宙の暗黒領域を説明するために提案された様々な修正重力モデルと一致します。 我々は、この理論を複数の観測データを用いて検証しました。 この理論は、追加の暗黒物質（DM）を必要とせずに銀河の回転曲線を説明できます。 また、この理論は、DMに頼ることなく銀河団における動的質量と測光質量の矛盾を解決しますが、2つの追加パラメータを導入します。 さらに、暗黒成分を必要とせずに宇宙の膨張史を説明することもできます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we study neutrino spin oscillations in the case when they are gravitationally scattered off a rotating Kerr black hole surrounded by a thick magnetized accretion disk. We consider only toroidal magnetic field inside the disk. Neutrino spin precession is caused by the interaction of the neutrino magnetic moment with the magnetic field in the disk. Our treatment of the spin oscillations of the observed neutrino fluxes is based on numerical simulations of the propagation of a large number of incoming test neutrinos using High Performance Parallel Computing. We briefly discuss our results and their applications in the observations of astrophysical neutrinos. | 本研究では、厚い磁化された降着円盤に囲まれた回転するカーブラックホールによって重力散乱されたニュートリノのスピン振動を研究する。 円盤内部のトロイダル磁場のみを対象とする。 ニュートリノのスピン歳差運動は、ニュートリノの磁気モーメントと円盤内の磁場との相互作用によって引き起こされる。 観測されたニュートリノフラックスのスピン振動の扱いは、高性能並列計算を用いた多数の入射テストニュートリノの伝播の数値シミュレーションに基づいている。 本研究では、得られた結果と、その天体ニュートリノ観測への応用について簡単に述べる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Binary neutron star mergers provide insight into strong-field gravity and the properties of ultra-dense nuclear matter. These events offer the potential to search for signatures of physics beyond the standard model, including dark matter. We present the first numerical-relativity simulations of binary neutron star mergers admixed with dark matter, based on constraint-solved initial data. Modeling dark matter as a non-interacting fermionic gas, we investigate the impact of varying dark matter fractions and particle masses on the merger dynamics, ejecta mass, post-merger remnant properties, and the emitted gravitational waves. Our simulations suggest that the dark matter morphology - a dense core or a diluted halo - may alter the merger outcome. Scenarios with a dark matter core tend to exhibit a higher probability of prompt collapse, while those with a dark matter halo develop a common envelope, embedding the whole binary. Furthermore, gravitational wave signals from mergers with dark matter halo configurations exhibit significant deviations from analytical models when the tidal deformability is calculated in a standard two-fluid framework. This highlights the need for refined models in calculating the tidal deformability when considering mergers with extended dark matter structures. These initial results provide a basis for further exploration of dark matter's role in binary neutron star mergers and their associated gravitational wave emission and can serve as a benchmark for future observations from advanced detectors and multi-messenger astrophysics. | 中性子星連星合体は、強磁場重力と超高密度核物質の特性に関する知見をもたらす。 これらの事象は、暗黒物質を含む標準模型を超える物理学の兆候を探索する可能性を秘めている。 本研究では、制約条件を解いた初期データに基づき、暗黒物質が混在する中性子星連星合体の数値相対論シミュレーションを初めて行った。 暗黒物質を非相互作用フェルミオンガスとしてモデル化し、暗黒物質の割合と粒子質量の変化が、合体ダイナミクス、放出物質量、合体後残骸の特性、そして放出される重力波に与える影響を調べた。 シミュレーションは、暗黒物質の形態（高密度コアか希薄ハローか）が合体の結果を変える可能性があることを示唆している。 暗黒物質コアを持つシナリオでは即座の崩壊確率が高くなる傾向があるのに対し、暗黒物質ハローを持つシナリオでは共通の外層が形成され、連星全体が包まれる。 さらに、暗黒物質ハロー構造を持つ合体からの重力波信号は、標準的な二流体枠組みで潮汐変形能を計算した場合に、解析モデルから大きく逸脱する。 これは、拡張した暗黒物質構造を持つ合体を考慮する場合、潮汐変形能を計算するための改良モデルの必要性を浮き彫りにする。 これらの初期結果は、連星中性子星合体とそれに伴う重力波放射における暗黒物質の役割のさらなる探究の基礎となり、先進的な検出器やマルチメッセンジャー天体物理学による将来の観測のベンチマークとして役立つ可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this perspective review, we present a concise yet multifaceted overview of the pivotal role played by the the shear viscosity to entropy density ratio across various physical contexts. After summarizing some of the main aspects of the bound obtained by Kovtun, Son and Starinets, we examine potential sources of its violation, exploring the insights these may offer and their connections to fundamental causality conditions. We also review a range of experimental tests conducted in diverse, yet complementary, physical systems, discussing the prospects opened by upcoming measurements. | この展望的なレビューでは、様々な物理的状況において、せん断粘性対エントロピー密度比が果たす極めて重要な役割について、簡潔かつ多面的な概観を提示する。 コフトゥン、ソン、スタリネッツによって得られた上限値の主要な側面のいくつかを要約した後、その違反の潜在的な原因を検証し、それらがもたらす可能性のある洞察と、基本的な因果関係の条件との関連性を探る。 また、多様でありながら補完的な物理系で実施された一連の実験的検証をレビューし、今後の測定によって開かれる展望について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| For an FLRW model, thermodynamic phase transitions are investigated in the Einstein-Gauss-Bonnet gravity framework. Using the work density, the equation of state is derived, and the criticality conditions are employed to determine the critical points where possible phase transitions occur. The appearance of phase transitions strongly depends on the space-time dimension $n$. In this concern, for $n=5$, there is an ``inverted'' first-order phase transition, where the Gibbs free energy presents a swallow-tail behavior. On the other hand, for $n=6$, the system does not exhibit first order phase transition. In such a case, the Gibbs free energy presents a cusp with stable and unstable branches. For the present study, the mentioned phenomena are present for an expanding cosmology, where the matter distribution filling the Universe corresponds to a speculative matter distribution with an equation of state parameter greater than one. Interestingly, there are no phase transitions for dimensions greater than $n=6$, nor for expanding or contracting cosmological scenarios. To gain more insights into the system, the microstructure is analyzed using thermodynamic geometry to quantify the normalized scalar curvature. This invariant shows that an attractive interaction dominates the phase-transition region. Additionally, the topological thermodynamic analysis was performed employing Duan's off-shell map. This study reveals that for $n=5$ we observe a winding number interchange twice, indicating an unstable small/large branch phase transition through an intermediate stable phase. For $n=6$ the number of exotic defects is one. Consequently, we observe a stable small branch and an unstable large branch. | FLRWモデルにおいて、熱力学的相転移をアインシュタイン-ガウス-ボネ重力枠組みで解析する。 仕事密度を用いて状態方程式を導出し、臨界条件を用いて相転移が起こり得る臨界点を決定する。 相転移の出現は時空次元$n$に強く依存する。 この点において、$n=5$の場合、「反転した」一次相転移が生じ、ギブス自由エネルギーは燕尾型挙動を示す。 一方、$n=6$の場合、系は一次相転移を示さない。 この場合、ギブス自由エネルギーは安定枝と不安定枝を持つカスプを示す。 本研究では、上記の現象は膨張宇宙論において存在する。 膨張宇宙論では、宇宙を満たす物質分布は、状態方程式パラメータが1より大きい仮定上の物質分布に対応する。 興味深いことに、$n=6$ を超える次元、あるいは膨張または収縮する宇宙シナリオでは相転移は起こらない。 系へのさらなる洞察を得るために、熱力学的幾何学を用いて微細構造を解析し、規格化スカラー曲率を定量化した。 この不変量は、引力相互作用が相転移領域を支配していることを示す。 さらに、Duan のオフシェル写像を用いて位相熱力学的解析を行った。 本研究では、$n=5$ の場合、巻き数交換が2回観測され、中間安定相を経る不安定な小分岐/大分岐相転移を示唆していることが明らかになった。 $n=6$ の場合、エキゾチック欠陥の数は1つである。 したがって、安定な小分岐と不安定な大分岐が観測される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A systematic Hamiltonian formulation of the Einstein--Cartan system, based on the Hilbert--Palatini action with the Barbero--Immirzi and cosmological constants, is performed using the traditional ADM decomposition and without fixing the time gauge. This procedure results in a larger phase space compared to that of the Ashtekar--Barbero approach as well as a larger set of first-class constraints generating gauge transformations that are on-shell equivalent to spacetime diffeomorphisms and SO(1,3) transformations. The imbalance in the number of components between the tetrad and the connection is resolved by the identification of second-class constraints implied by the action, which can be implemented by use of Dirac brackets or by solving them directly. The Hamiltonian system remains well-defined off the second-class constraint surface in an extended phase space with additional degrees of freedom, implying a more general geometric theory. Implications for canonical quantum gravity are discussed. | アインシュタイン-カルタン系の系統的ハミルトニアン定式化は、バルベロ-イミルジ定数および宇宙定数を用いたヒルベルト-パラティーニ作用に基づき、伝統的なADM分解を用い、時間ゲージを固定せずに行われる。 この手順により、アシュテカー-バルベロアプローチと比較して位相空間が広くなり、時空微分同相写像およびSO(1,3)変換にオンシェル同値なゲージ変換を生成する第一級拘束条件のセットも大きくなる。 テトラッドと接続間の成分数の不均衡は、作用によって暗示される第二級拘束条件を特定することによって解決される。 これは、ディラック括弧の使用または直接解くことによって実装できる。 ハミルトニアン系は、第二級拘束条件面から外れても、自由度が追加された拡張位相空間内で明確に定義され、より一般的な幾何学理論を意味する。 正準量子重力理論への影響について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the framework of Loop Quantum Cosmology, we study a cosmological bouncing model with two fields that reproduce the desired features of the primordial power spectra. The model combines the matter-bounce mechanism, that generates scale-invariant perturbations, with ekpyrotic contraction, that suppresses anisotropies leading to the bounce. The bounce that replaces the classical initial singularity is achieved thanks to the loop quantisation. The matter-bounce is enacted by a \textit{quasi-dust} scalar field, with a slightly-negative equation of state that accounts for a small positive cosmological constant, that generates a red-tilt in the perturbations' power spectra. A second field, endowed with an ekpyrotic potential, is introduced to tame the growth of anisotropies throughout the bouncing phase. The equations of motion of the scalar perturbations are non-trivially coupled, leading to rich phenomenology that cannot be inferred simply from their single-field counterpart. We study the evolution of scalar and tensor perturbations and compare the results to current observations, showing the viability of this model as a base for further investigations. | ループ量子宇宙論の枠組みにおいて、我々は原始的パワースペクトルの望ましい特徴を再現する2つの場を持つ宇宙論的バウンスモデルを研究する。 このモデルは、スケール不変な摂動を生成する物質バウンス機構と、バウンスの原因となる異方性を抑制するエキピロティック収縮とを組み合わせたものである。 古典的な初期特異点に代わるバウンスは、ループ量子化によって達成される。 物質バウンスは、摂動のパワースペクトルに赤方傾斜を生成する小さな正の宇宙定数を説明するわずかに負の状態方程式を持つ準ダストスカラー場によって実現される。 エキピロティックポテンシャルを備えた第2の場は、バウンス段階全体を通して異方性の増大を抑制するために導入される。 スカラー摂動の運動方程式は非自明に結合しており、単一場の方程式からは単純に推論できない豊かな現象論をもたらす。 我々はスカラー摂動とテンソル摂動の発展を研究し、その結果を現在の観測結果と比較することで、このモデルが更なる研究の基盤として妥当であることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The equation of state (EOS) of cold dense matter is a central open problem in nuclear astrophysics. Its inference is hindered by the lack of \textit{ab initio} control above about twice nuclear saturation density, requiring extrapolation. Parametric schemes such as piecewise polytropes (PP) are efficient but restrictive, while nonparametric approaches like Gaussian processes (GP) allow more flexibility at the cost of larger prior volumes. We extend our hybrid EOS framework by replacing the high-density polytropic extension with a GP representation of the squared sound speed, anchored at low densities by the SLy crust EOS and a nuclear meta-model constrained by $\chi$EFT and laboratory data. Using hierarchical Bayesian analysis, we jointly constrain the EOS and neutron star mass distribution with multi-messenger observations, including NICER radii, GW170817 and GW190425 tidal deformabilities, pulsar masses, and neutron skin experiments. We examine four scenarios defined by high-density extrapolation (PP vs.\ GP) and hotspot geometry in the NICER modeling of PSR~J0030$+$0451 (ST+PDT vs.\ PDT-U). GP extrapolations generally yield softer EOS posteriors with broader uncertainties. Hotspot assumptions also play an important role, shifting inferred mass--radius relations. Bayesian evidence strongly favors the ST+PDT geometry over PDT-U under both extrapolations, while GP is mildly preferred over PP. These results underscore the impact of observational modeling and EOS extrapolation on neutron star inferences, and show that a GP-based extension offers a robust way to quantify systematic uncertainties in high-density matter. | 冷たい高密度物質の状態方程式（EOS）は、原子核天体物理学における中心的な未解決問題である。 その推論は、原子核飽和密度の約2倍を超える領域では第一原理制御が欠如しているために妨げられ、外挿が必要となる。 区分ポリトロープ（PP）などのパラメトリック手法は効率的だが制限的である。 一方、ガウス過程（GP）などのノンパラメトリック手法は、より大きな事前体積を必要とするものの、より柔軟なアプローチを可能にする。 我々は、高密度ポリトロープ拡張を、低密度領域ではSLy地殻EOSと、$\chi$EFTおよび実験データによって制約された原子核メタモデルによって固定された、音速の2乗のGP表現に置き換えることで、ハイブリッドEOSフレームワークを拡張する。 階層的ベイズ解析を用いて、NICER半径、GW170817およびGW190425の潮汐変形率、パルサー質量、中性子スキン実験などのマルチメッセンジャー観測データを用いて、EOSと中性子星の質量分布を共同で制約する。 高密度外挿（PP vs. GP）とPSR~J0030$+$0451のNICERモデリングにおけるホットスポット形状（ST+PDT vs. PDT-U）によって定義される4つのシナリオを検証する。 GP外挿は一般に、より広い不確実性を伴うより軟らかいEOS事後分布をもたらす。 ホットスポット仮定もまた重要な役割を果たし、推定される質量-半径関係を変化させる。 ベイズ的証拠は、どちらの外挿においてもST+PDT形状がPDT-U形状よりも強く支持される一方で、GPはPPよりもわずかに支持される。 これらの結果は、観測モデリングとEOS外挿が中性子星の推定に与える影響を強調するものであり、GPベースの拡張が高密度物質における系統的不確実性を定量化する堅牢な方法を提供することを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| When a local quantum system couples to a quantum field in a cosmological spacetime, the time dependence of the coupling strength is conventionally taken to reflect the design of the local quantum system but not to depend on the large-scale structure of the universe. In this paper, we consider a novel coupling that incorporates additional time dependence that reflects the cosmological expansion, as motivated by structures that appear in quantum cosmology. We focus on a conformal scalar field in a de Sitter Friedmann-Lema\^{\i}tre-Robertson-Walker cosmology with flat but compact spatial sections in 3+1 dimensions, and a comoving Unruh-DeWitt detector: the novel coupling posits the detector to couple to the scaled scalar field that appears in the conformally related static spacetime. We survey the differences between the conventional and novel coupling, for detectors that couple to the full field and detectors that couple only to specific field modes, and for detectors with proper time internal dynamics and detectors with conformal time internal dynamics. We also briefly discuss noncompact spatial sections and single-mode detectors with discontinuous time dependence. We find that the novel coupling tends to enhance the de-excitation peaks in the detector's response, particularly for single-mode detectors. | 局所量子系が宇宙時空における量子場と結合する場合、結合強度の時間依存性は、従来、局所量子系の設計を反映するものの、宇宙の大規模構造には依存しないと考えられてきた。 本論文では、量子宇宙論に現れる構造に着目し、宇宙膨張を反映する追加の時間依存性を組み込んだ新しい結合を考察する。 我々は、3+1次元の平坦だがコンパクトな空間セクションを持つド・ジッター・フリードマン・レマ・トレ・ロバートソン・ウォーカー宇宙論における共形スカラー場と、共動するウンルー・デウィット検出器に注目する。 この新しい結合は、検出器が共形的に関連する静的時空に現れるスケール化されたスカラー場と結合することを仮定する。 本稿では、従来の結合法と新しい結合法の違いについて、全視野に結合する検出器と特定の視野モードのみに結合する検出器、固有時間内部ダイナミクスを持つ検出器とコンフォーマル時間内部ダイナミクスを持つ検出器について概説する。 また、非コンパクト空間セクションと不連続な時間依存性を持つ単一モード検出器についても簡単に説明する。 新しい結合法は、特に単一モード検出器において、検出器応答における脱励起ピークを増強する傾向があることがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the present work, we analyze the gravitational deflection for a light beam in the weak and strong field regimes for the gravitational analogue geometry of an acoustic black hole (ABH) and acoustic black-bounce (ABB). Motivationally, the first spacetime arises as an exact solution of the field equations for gravitational black holes (BHs) in an Einstein-scalar-Gauss-Bonnet theory (EsGB) \cite{3}. In contrast, the second model arises from the combination of phantom scalar field and nonlinear electrodynamics in general relativity (GR) \cite{INTRO24}. We construct analytical expressions for the angular deflection of light in both limits and, from them, analyze the construction of the observables, which allow us to relate theoretical models to observational data. We compare these observables and show how much they differ from those obtained in the Schwarzschild solution. | 本研究では、音響ブラックホール（ABH）および音響ブラックバウンス（ABB）の重力類似幾何学において、弱場および強場領域における光ビームの重力偏向を解析する。 第一時空は、アインシュタイン-スカラー-ガウス-ボネ理論（EsGB）\cite{3}における重力ブラックホール（BH）の場の方程式の厳密解として生じる。 一方、第二のモデルは、一般相対論（GR）におけるファントムスカラー場と非線形電気力学の組み合わせから生じる。 \cite{INTRO24}。 両極限における光の角度偏向に関する解析的表現を構築し、それらから観測量の構成を解析する。 これにより、理論モデルと観測データを関連付けることができる。 これらの観測量を比較し、シュワルツシルト解で得られる観測量とどの程度異なるかを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational helicity flux density represents the angular distribution of helicity flux in general relativity. In this work, we explore its relationship to the reduction of topological invariants at future null infinity. Contrary to initial expectations, the Pontryagin term, which contributes to the gravitational chiral anomaly, is not related to the gravitational helicity flux density. Instead, the Nieh-Yan term, another topological invariant within the teleparallel equivalent of general relativity (TEGR), can reproduce this flux density. We also reduce these two topological invariants to null hypersurfaces describing near-horizon geometry. In this near-horizon context, the Pontryagin term yields a non-trivial quantity that may characterize a Carrollian fluid helicity relevant to near-horizon physics. | 重力ヘリシティフラックス密度は、一般相対論におけるヘリシティフラックスの角度分布を表す。 本研究では、将来のヌル無限大における位相不変量の縮減とこの不変量の関係を探求する。 当初の予想に反して、重力カイラル異常に寄与するポンチャギン項は、重力ヘリシティフラックス密度とは無関係である。 その代わりに、一般相対論のテレパラレル等価物（TEGR）におけるもう1つの位相不変量であるニー・ヤン項がこのフラックス密度を再現することができる。 我々はまた、これら2つの位相不変量を、近地平線幾何学を記述するヌル超曲面へと縮減する。 この近地平線の文脈において、ポンチャギン項は、近地平線物理学に関連するキャロル流体ヘリシティを特徴付ける可能性のある非自明な量をもたらす。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Gibbons-Hawking-York (GHY) approach was developed for a Euclidean path integral derivation of equilibrial black hole entropy. To extend it to a near-equilibrium Euclidean path integral, we study a static Euclidean shell model. We calculate the Euclidean action shift for the static simple model thin shell held just outside the horizon, and find agreement with Casini's version of Bekenstein bound. We find a negative entropy deficit associated to the gravitational attraction towards the shell. For a holographic interpretation, the deficit corresponds precisely to the apparent horizon area deviation from the extremal surfaces Therefore, we develop a Euclidean path integral framework in which gravitational force emerges from negative entropy gradients due to Hawking temperature gradients. This setup allows us to introduce Onsager reciprocity and a linear-response relation to build a dissipating system, and treat the configuration as a near-equilibrium steady state (NESS). This clarify that the gravitational potential is a phenomenon informational and ordering, rather than entropic and disordering. | ギボンズ-ホーキング-ヨーク（GHY）アプローチは、平衡ブラックホールエントロピーのユークリッド経路積分導出のために開発された。 これを平衡近傍のユークリッド経路積分に拡張するために、静的ユークリッド殻モデルを研究する。 地平線のすぐ外側に保持された静的単純モデルの薄い殻に対するユークリッド作用シフトを計算し、カシーニ版のベッケンシュタイン境界と一致することを明らかにした。 殻に向かう重力引力に関連する負のエントロピー不足を見出した。 ホログラフィック解釈では、この不足は極限面からの見かけの地平線面積の偏差と正確に一致する。 したがって、我々は、ホーキング温度勾配による負のエントロピー勾配から重力が生じるユークリッド経路積分の枠組みを開発する。 この設定により、オンサガーの相反性と線形応答関係を導入して散逸系を構築し、その構成を近似平衡定常状態（NESS）として扱うことができます。 これにより、重力ポテンシャルはエントロピー的で無秩序な現象ではなく、情報的で秩序のある現象であることが明確になります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we consider the power-law corrected and the logarithmic-corrected versions of the Holographic Dark Energy (HDE) model in a non-flat FRW Universe filled with a viscous Dark Energy (DE) interacting with Dark Matter (DM). We propose to replace the infrared cut-off with the inverse of the Ricci scalar curvature $R$. We obtain the equation of state (EoS) parameter $\omega_{\Lambda}$, the deceleration parameter $q$ and the evolution of energy density parameter $\Omega_{\Lambda} '$ in the presence of interaction between DE and DM for both corrections. We study the correspondence of the power-law entropy corrected Ricci dark energy (PLECRDE) and the logarithmic entropy corrected Ricci dark energy (LECRDE) models with the Generalized Chaplygin Gas (GCG), the Modified Variable Chaplygin Gas (MVCG), the New Modified Chaplygin Gas (NMCG), the Yang-Mills (YM) and the Non Linear Electro-Dynamics (NLED) scalar field models. | 本研究では、粘性ダークエネルギー（DE）とダークマター（DM）が相互作用する非平坦FRW宇宙における、べき乗補正版と対数補正版のホログラフィックダークエネルギー（HDE）モデルを考察する。 赤外線カットオフをリッチスカラー曲率$R$の逆数に置き換えることを提案する。 両方の補正に対して、DEとDMの相互作用がある場合の状態方程式（EoS）パラメータ$\omega_{\Lambda}$、減速パラメータ$q$、およびエネルギー密度の発展パラメータ$\Omega_{\Lambda} '$を求める。 我々は、べき乗法則エントロピー補正リッチ暗黒エネルギー（PLECRDE）モデルおよび対数エントロピー補正リッチ暗黒エネルギー（LECRDE）モデルと、一般化チャプリギンガス（GCG）、修正可変チャプリギンガス（MVCG）、新修正チャプリギンガス（NMCG）、ヤン・ミルズ（YM）、および非線形電気力学（NLED）スカラー場モデルとの対応を調べる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper we study the shadow and quasi-normal modes (QNMs) of a black hole (BH) surrounded by a dark matter halo with Hernquist-type density distribution, which was reported in Ref. \cite{Cardoso:2021wlq}. In astrophysical scenarios, we find that the shadow radius enlarges as the compactness of halo increases. Therefore, we obtain an upper bound for the compactness ${\cal C}\le0.092$ with the Event Horizon Telescope (EHT) observations. We calculate axial gravitational QNMs of the galactic BH up to ${\cal C}\sim{\cal O}(1)$, and fit the redshift relative to Schwarzschild QNMs up to second order in the compactness (for ${\cal C}\le0.3)$. These highly redshifted QNMs, resulting from large compactness, are key to modeling the dark matter halo. | 本論文では、文献\cite{Cardoso:2021wlq}で報告されている、ヘルンキスト型密度分布を持つ暗黒物質ハローに囲まれたブラックホール（BH）のシャドウモードと準ノーマルモード（QNM）について考察する。 天体物理学的シナリオでは、ハローのコンパクトネスが増加するにつれてシャドウ半径が拡大することが分かっている。 したがって、イベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）の観測により、コンパクトネスの上限${\cal C}\le0.092$を得る。 銀河系BHの軸方向重力QNMを${\cal C}\sim{\cal O}(1)$まで計算し、シュワルツシルトQNMに対する赤方偏移をコンパクトネスの2次まで（${\cal C}\le0.3の場合）フィッティングする。 大きなコンパクトネスに起因するこれらの大きく赤方偏移したQNMは、暗黒物質ハローをモデル化する上で鍵となります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The mass ratio q and effective inspiral spin chi_eff of binary black hole mergers in GWTC-4.0 have been reported to display a weakeran ti-correlation compared to GWTC-3, a feature whose origin has been explored by several groups. In this work, within the isolated binary evolution framework, we adopt a recently proposed wind prescription for helium stars to systematically investigate the spin of the second-born black hole and its role in shaping this correlation. Using the stellar and binary evolution code MESA, which includes a recently proposed helium-star wind prescription alongside internal differential rotation and tidal interactions,we find that the recently proposed wind prescription for helium stars is substantially weaker than the standard Dutch wind scheme, particularly at subsolar metallicity. Using this scheme, we perform detailed binary modeling of a helium star with a black hole companion. Our results show that the spin magnitude of the resulting black hole is insensitive to the helium star's evolutionary stage at the onset of tidal interactions or to the companion mass. Instead, wind mass loss plays the dominant role: more massive helium-star progenitors produce lower-spinning black holes. The initial stellar rotation has only a minor effect, especially under strong tidal coupling, consistent with the common assumption of orbital synchronization. Using the derived relation between the mass and spin of the second-born black hole, we find that the properties of most binary black holes in GWTC-4.0-specifically the mass ratio q and effective inspiral spin chi_eff-can be reproduced. We further show that the q-chi_eff correlation is sensitive to the assumed mass function (e.g., Gaussian and uniform distribution), displaying notable deviations from the Power-Law+Peak model. | GWTC-4.0における連星ブラックホール合体の質量比qと有効インスパイラルスピンχ_effは、GWTC-3と比較して弱い正相関を示すことが報告されており、この特徴の起源はいくつかのグループによって研究されてきた。 本研究では、孤立連星進化の枠組みにおいて、最近提案されたヘリウム星の風の処方箋を用いて、第二誕生ブラックホールのスピンと、それがこの相関の形成に果たす役割を体系的に調査する。 最近提案されたヘリウム-星風の処方箋に加え、内部差動回転と潮汐相互作用を含む恒星・連星進化コードMESAを用いて、最近提案されたヘリウム星の風の処方箋は、特に太陽系金属量以下において、標準的なオランダ風スキームよりも大幅に弱いことを明らかにした。 このスキームを用いて、ブラックホールを伴うヘリウム星の詳細な連星モデリングを行う。 我々の結果は、結果として生じるブラックホールのスピンの大きさは、潮汐相互作用開始時のヘリウム星の進化段階や伴星の質量には鈍感であることを示しています。 代わりに、風による質量損失が支配的な役割を果たし、より質量の大きいヘリウム星の祖先は、より低回転のブラックホールを生成します。 初期の恒星の自転は、特に強い潮汐相互作用がある場合には、わずかな影響しか及ぼしません。 これは、軌道同期という一般的な仮定と一致しています。 導出された第二誕生ブラックホールの質量とスピンの関係を用いることで、GWTC-4.0におけるほとんどの連星ブラックホールの特性、特に質量比qと有効スパイラルスピンχ効率を再現できることが分かりました。 さらに、q-χ効率相関は、仮定される質量関数（例えば、ガウス分布や一様分布）に敏感であり、べき乗則+ピークモデルから顕著な逸脱を示すことも示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the periapsis shift of timelike bound orbits in the Zipoy-Voorhees spacetime, which is an exact, static, axisymmetric, and vacuum solution characterized by the deformation parameter $\gamma$, including the Schwarzschild spacetime as $\gamma = 1$. We newly derive the formula for the periapsis shift by the post-Newtonian (PN) expansion and show that the quadrupole moment contributes to the periapsis shift apparently as in the 2PN order. Applying this formula, we show that the non-dimensional quadrupole moment $\tilde{M}_2$ of the supermassive compact object at Sagittarius A* is constrained to $\tilde{M}_2 \lesssim 9.7 \times 10^2$ or equivalently $\gamma \gtrsim 1.9 \times 10^{-2}$ from observational data on S2, whereas $-1/3 \leq \tilde{M}_2$ is required from this solution. Finally, we derive a new series representation in this spacetime using a recently proposed prescription, which shows fast convergence not only in the weak-field regime with not necessarily small eccentricity but also in the strong-field regime with small eccentricity. | ジポイ-ボーヒーズ時空における時間的束縛軌道の近点シフトを研究する。 ジポイ-ボーヒーズ時空は、変形パラメータ$\gamma$で特徴付けられる、正確で静的、軸対称、真空の解であり、シュワルツシルト時空を$\gamma = 1$として含む。 ポストニュートン展開（PN）による近点シフトの公式を新たに導出し、四重極モーメントが2PN秩序と同様に近点シフトに寄与することを示す。 この公式を適用することにより、いて座A*の超大質量コンパクト天体の無次元四重極モーメント$\tilde{M}_2$は、S2の観測データから$\tilde{M}_2 \lesssim 9.7 \times 10^2$、あるいはそれと等価な$\gamma \gtrsim 1.9 \times 10^{-2}$に制限されることを示す。 一方、この解には$-1/3 \leq \tilde{M}_2$が必要である。 最後に、最近提案された処方を用いて、この時空における新しい級数表現を導出する。 この表現は、必ずしも離心率が小さいとは限らない弱場領域だけでなく、離心率が小さい強場領域でも高速収束を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Parameter estimation (PE) for compact binary coalescence (CBC) events observed by gravitational wave (GW) laser interferometers is a core task in GW astrophysics. We present a method to compute the posterior distribution efficiently without relying on stochastic samplers. First, we show how to select sets of intrinsic and extrinsic parameters that efficiently cover the relevant phase space. We then show how to compute the likelihood for all combinations of these parameters using dot products. We describe how to assess and tune the integration accuracy, making the outcome predictable and adaptable to different applications. The low computational cost allows full PE in minutes on a single CPU, with the potential for further acceleration using multiple CPUs or GPUs. We implement this method in the $\texttt{dot-PE}$ package, enabling sensitive searches using the full evidence integral for precessing CBCs and supporting large waveform banks ($\sim10^5$--$10^6$ waveforms), regardless of waveform generation cost. | 重力波（GW）レーザー干渉計によって観測されるコンパクトバイナリーコアレッセンス（CBC）事象のパラメータ推定（PE）は、重力波天体物理学における中核的な課題です。 本研究では、確率的サンプラーに依存せずに事後分布を効率的に計算する手法を提示します。 まず、関連する位相空間を効率的にカバーする内部パラメータと外部パラメータのセットを選択する方法を示します。 次に、ドット積を用いてこれらのパラメータのすべての組み合わせの尤度を計算する方法を示します。 さらに、積分精度を評価および調整し、結果を予測可能にし、さまざまなアプリケーションに適応できるようにする方法を説明します。 計算コストが低いため、単一のCPUで数分で完全なPEを実行でき、複数のCPUまたはGPUを使用することでさらに高速化できる可能性があります。 この手法は$\texttt{dot-PE}$パッケージに実装されており、歳差運動CBCの完全な証拠積分を用いた高感度な探索を可能にし、波形生成コストに関わらず、大規模な波形バンク（$\sim10^5$～$10^6$波形）をサポートします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a systematic investigation of the thermodynamic topology for a broad class of asymptotically charged Anti-de Sitter (AdS) black holes in Einstein-Maxwell-Dilaton (EMD) theories, examining how scalar coupling parameters and spacetime dimensions influence black hole thermodynamics. Employing a topological approach that utilizes the torsion number of vector fields constructed from the generalized free energy, we characterize black hole states as topological defects within the thermodynamic parameter space. Through analytical solutions spanning dimensions $d = 4$, $d=5$, and $d=6$, including the Gubser-Rocha model, we demonstrate that variations in the dilaton coupling constant $\delta$, particularly near its critical value $\delta_c$, induce transitions between distinct thermodynamic topological phases. Our analysis reveals that certain black hole solutions constitute a novel class designated as $W^{0-\leftrightarrow 1+}$, characterized by a torsion number $W = 1$ that corresponds to a unique stability structure. We establish that Gubser-Rocha models belong to this topological classification. These results significantly expand the existing classification framework while reinforcing thermodynamic topology as a robust analytical tool for probing the universal properties of black holes in both gravitational and holographic contexts. The findings provide new insights into the relationship between microscopic couplings and macroscopic thermodynamic behavior in extended gravity theories. | 我々は、アインシュタイン-マクスウェル-ディラトン（EMD）理論における広範な漸近荷電反ド・ジッター（AdS）ブラックホールの熱力学的トポロジーについて系統的に研究し、スカラー結合パラメータと時空次元がブラックホールの熱力学にどのように影響するかを検証する。 一般化自由エネルギーから構成されるベクトル場のねじれ数を用いた位相的アプローチを用いて、ブラックホール状態を熱力学的パラメータ空間内の位相的欠陥として特徴付ける。 Gubser-Rocha模型を含む次元$d = 4$、$d = 5$、および$d = 6$にわたる解析解を通して、ディラトン結合定数$\delta$の変化、特にその臨界値$\delta_c$付近での変動が、異なる熱力学的位相的相間の遷移を引き起こすことを示す。 我々の解析は、ある種のブラックホール解が、唯一の安定構造に対応するねじれ数$W = 1$を特徴とする、$W^{0-\leftrightarrow 1+}$と名付けられた新しいクラスを構成することを明らかにした。 我々は、Gubser-Rochaモデルがこの位相的分類に属することを確立した。 これらの結果は、既存の分類枠組みを大幅に拡張するとともに、熱力学的位相幾何学が重力とホログラフィックの両方の文脈においてブラックホールの普遍的性質を調べるための堅牢な解析ツールであることを裏付けるものである。 これらの知見は、拡張重力理論における微視的結合と巨視的熱力学的挙動の関係について新たな知見を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We find a relation between the ADM mass and a generalized Komar energy in asymptotically-flat spacetime. We do not need to assume the existence of either a Killing or even asymptotically-Killing vector field. Instead, our generalized Komar energy is constructed from the normal evolution vector (the lapse function times the future-directed unit normal to the spacelike hypersurfaces on which the ADM mass is measured). We find equality between the ADM mass and this generalized Komar energy even for dynamical asymptotically-flat spacetimes provided the 3-dimensional Einstein tensor drops off quickly enough at spatial infinity, in particular, whenever ${}^{(3)}G_{ij}=o(r^{-3})$. No additional assumptions are required for equality. As this generalized energy is fully covariant, it may provide a powerful tool for analyzing energy content in dynamical spacetimes containing compact objects. | 漸近平坦時空において、ADM質量と一般化コマーエネルギーとの間に関係を見出した。 キリングベクトル場や漸近キリングベクトル場の存在を仮定する必要はない。 その代わりに、一般化コマーエネルギーは正規進化ベクトル（減衰関数と、ADM質量が測定される時空的超曲面の未来方向の単位法線との積）から構成される。 3次元アインシュタインテンソルが空間無限遠で十分急速に減少する、特に${}^{(3)}G_{ij}=o(r^{-3})$の場合には、動的漸近平坦時空においても、ADM質量とこの一般化コマーエネルギーが等しくなることを見出した。 等しくなるために追加の仮定は必要ない。 この一般化エネルギーは完全に共変であるため、コンパクト天体を含む動的時空におけるエネルギー内容を解析するための強力なツールとなる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We derive a compact analytical expression for the growth factor $\Upsilon$, which characterizes how the gravitational wave spectrum sourced by sound waves evolves in a universe with a generic expansion history. Assuming the dominant energy density scales as $\rho \propto a^{-3(1+w)}$, we obtain $\Upsilon =\frac{2[1-y^{3(w-1)/2}]}{3(1-w)}$, where $y = a(t)/a(t_s)$ is the ratio of the scale factor at a later time $t$ to that at $t_s$ when gravitational wave production from sound waves starts. This general result reduces to known forms in radiation-and matter-dominated eras, thereby extending previous formulas to a broader class of cosmological backgrounds. The derivation assumes only that the source is stationary, making $\Upsilon$ a universal factor that captures gravitational wave growth in various scenarios-not limited to phase transitions. | 我々は、音波を起源とする重力波スペクトルが、一般的な膨張史を持つ宇宙においてどのように発展するかを特徴付ける成長因子$\Upsilon$の簡潔な解析的表現を導出した。 支配的なエネルギー密度が$\rho \propto a^{-3(1+w)}$に比例すると仮定すると、$\Upsilon =\frac{2[1-y^{3(w-1)/2}]}{3(1-w)}$が得られる。 ここで、$y = a(t)/a(t_s)$は、音波からの重力波生成が始まる時刻$t$におけるスケール因子と、後の時刻$t$におけるスケール因子の比である。 この一般的な結果は、放射線と物質が支配的な時代における既知の形に帰着し、それによって以前の公式をより広範な宇宙論的背景へと拡張する。 この導出では、波源が定常であることのみを仮定しており、$\Upsilon$ は、相転移に限らず、様々なシナリオにおける重力波の成長を捉える普遍的な因子となります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The cosmological implications of the geodetic brane gravity model, enhanced by geometrical terms of Gibbons-Hawking-York (GHY) type and Gibbons-Hawking-York-Myers type (GHYM), carefully constructed as combinations of intrinsic and extrinsic curvatures, are examined. All the geometrical terms under study belong to a set named Lovelock-type brane models. The combined model gives rise to a second-order differential equation of motion. Under a Friedmann-Robertson-Walker (FRW) geometry defined on a $(3+1)$-dimensional world volume, together with a perfect fluid matter content, the emerging universe of this model evolves in a 5-dimensional Minkowski background, yielding peculiar facts. The resulting Friedmann-type equation is written in terms of energy density parameters, where fine-tuning is needed to probe interesting cosmological processes close to the current data. In this sense, Lovelock-type brane models might underlie the cosmic acceleration. Indeed, we find that these correction terms become significant at low energies/late times. The model exhibits self-accelerating (non-self-accelerating) behavior for the brane expansion, and in the case where the radiation-like contribution due to the existence of the extra dimension vanishes its behavior is the same as the Dvali-Gabadadze-Porrati (DGP) brane cosmology and its generalization to the Gauss-Bonnet (GB) brane gravity. Likewise, Einstein cosmology is recovered when the radiation-like contribution fades away along with the odd polynomials in brane extrinsic curvature. | ギボンズ-ホーキング-ヨーク型（GHY）およびギボンズ-ホーキング-ヨーク-マイヤーズ型（GHYM）の幾何学的項によって強化された測地ブレーン重力モデルの宇宙論的含意を、内在曲率と外在曲率の組み合わせとして注意深く構築し、検証する。 検討対象のすべての幾何学的項は、ラブロック型ブレーンモデルと呼ばれる集合に属する。 この統合モデルは、2階微分運動方程式を生み出す。 $(3+1)$次元世界体積上に定義されたフリードマン-ロバートソン-ウォーカー（FRW）幾何学と完全流体物質含有量の下で、このモデルの出現宇宙は5次元ミンコフスキー背景の中で発展し、特異な事実をもたらす。 結果として得られるフリードマン型方程式はエネルギー密度パラメータで表され、現在のデータに近い興味深い宇宙論的過程を調べるには微調整が必要である。 この意味で、ラブロック型ブレーン模型は宇宙の加速膨張の基盤となっている可能性がある。 実際、これらの補正項は低エネルギー／遅い時間で重要になることがわかった。 この模型はブレーン膨張に対して自己加速的（非自己加速的）な振る舞いを示し、余剰次元の存在による輻射的寄与が消失する場合、その振る舞いはドヴァリ＝ガバダゼ＝ポラティ（DGP）ブレーン宇宙論およびそのガウス＝ボネ（GB）ブレーン重力への一般化と同じである。 同様に、ブレーン外在曲率の奇多項式とともに輻射的寄与が消失すると、アインシュタイン宇宙論が回復する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We reassess the realistic discovery reach of Solar--System experiments for dark energy (DE) and dark matter (DM) and quantify their complementarity to dedicated cosmological probes, such as the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) and Euclid mission. In scalar-tensor frameworks with universal conformal coupling $A(\phi)$, screening (chameleon/symmetron, Vainshtein) suppresses fifth forces in deep Solar potentials, consistent with the gravitational-wave speed bound $|c_{\tt T}/c-1|\lesssim 10^{-15}$. We treat Solar--System tests as hypothesis-driven probes: we assemble quantitative guardrails (MICROSCOPE $\eta$, Cassini $\gamma$, LLR $\dot G/G$ and SEP, ephemeris limits on $\rho_{\rm DM}$ and Yukawa $\alpha(\lambda)$, and clock-network searches for ultralight DM), place them alongside current cosmology posteriors, and provide an explicit map from cosmology-level linear response (e.g., $\mu_{\rm lin,0}$) to local residuals using the screening relations (thin--shell and Vainshtein). Guided by systematics-gated criteria, we outline a near-term program -- solar-conjunction Shapiro-delay and Doppler/range tests, sustained millimeter-class LLR, global optical-clock links, refined ephemerides, and spaceborne atom interferometry (AIS) -- with realistic sensitivities $|\gamma-1|\in (2$--$5)\times 10^{-6}$, $\eta_{\rm EEP}\sim10^{-16}$--$10^{-17}$ (AIS/LLR), $|\dot{G}/G|\lesssim (2$--$5)\times 10^{-14}\,\mathrm{yr}^{-1}$, a uniform $\simeq 2\times$ tightening of AU-scale Yukawa/DM-density bounds, and $3$--$10\times$ gains in ultralight-DM couplings from clock networks. Primary discovery potential for late-time dark energy lies with multi-probe cosmology (geometry and growth), while a hypothesis-driven Solar--System program supplies high-leverage falsification and selective discovery windows for dark matter with ultralight mediators or long-range forces. | 我々は、太陽系実験による暗黒エネルギー（DE）と暗黒物質（DM）の現実的な発見範囲を再評価し、暗黒エネルギー分光装置（DESI）やユークリッド計画といった専用の宇宙論探査機との相補性を定量化する。 普遍共形結合$A(\phi)$を持つスカラー-テンソル枠組みにおいて、遮蔽（カメレオン/シンメトロン、ヴァインシュタイン）は深太陽ポテンシャルにおける第五の力を抑制し、これは重力波速度の限界$|c_{\tt T}/c-1|\lesssim 10^{-15}$と整合する。 我々は太陽系テストを仮説に基づくプローブとして扱う。 すなわち、定量的なガードレール（MICROSCOPE $\eta$、Cassini $\gamma$、LLR $\dot G/G$、SEP、$\rho_{\rm DM}$とYukawa $\alpha(\lambda)$のエフェメリス制限、そして超軽量DMのクロックネットワーク探索）を構築し、それらを現在の宇宙論事後分布と並べて、遮蔽関係（薄殻とVainshtein）を用いて、宇宙論レベルの線形応答（例えば、$\mu_{\rm lin,0}$）から局所残差への明示的な写像を提供する。 系統的ゲート基準に基づき、我々は短期プログラムの概要を示す。 具体的には、太陽合時のシャピロ遅延およびドップラー/レンジテスト、持続的なミリ波級LLR、全球光時計リンク、改良されたエフェメリス、そして宇宙搭載原子干渉計（AIS）であり、現実的な感度を有する。 $|\gamma-1|\in (2$--$5)\times 10^{-6}$、$\eta_{\rm EEP}\sim10^{-16}$--$10^{-17}$（AIS/LLR）、$|\dot{G}/G|\lesssim (2$--$5)\times 10^{-14}\,\mathrm{yr}^{-1}$、AUスケールのYukawa/DM密度境界の均一な$\simeq 2\times$タイト化、および時計ネットワークからの超軽量-DM結合の3～10倍のゲイン。 後期暗黒エネルギーの主要な発見の可能性は、マルチプローブ宇宙論（幾何学と成長）にあり、一方、仮説主導型の太陽系プログラムは、超軽量メディエーターまたは長距離力を持つ暗黒物質の、高いレバレッジ反証と選択的発見の機会を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the presence of significant measurement uncertainties, the events which appear to be the most extreme are very likely to be those exhibiting the greatest statistical fluctuations. It is therefore particularly important to exercise care when interpreting such events and to use the entire observed population for context. Here, I attempt to pedagogically illustrate this using the example of the most massive binary black hole so far detected in gravitational-wave data, GW231123. I argue that its total mass may be significantly lower than $238^{+28}_{-49}$ solar masses as reported by Abac et al. (2025a). The maximum total binary black hole mass from an analysis of the entire detected population may well be less than 140 solar masses, but the value is very sensitive to assumptions about the population distribution. | 測定に大きな不確実性がある場合、最も極端に見える事象は、統計的変動が最も大きい事象である可能性が非常に高い。 したがって、そのような事象を解釈する際には注意を払い、観測された集団全体を文脈として用いることが特に重要である。 ここでは、重力波データでこれまでに検出された最も質量の大きい連星ブラックホールであるGW231123を例に挙げて、この点を教育的に説明しようとする。 その全質量は、Abac et al. (2025a) が報告した太陽質量の 238 倍 (+28 倍) よりも大幅に小さい可能性があると主張する。 検出された集団全体を解析した場合、連星ブラックホールの全質量の最大値は140太陽質量未満となる可能性があるが、その値は集団の分布に関する仮定に非常に左右される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In light of the recent results from the Atacama Cosmology Telescope (ACT), which have provided a notable shift in the constraints on $(n_s, r)$ and placed several otherwise viable models of inflation in tension with the latest data, we investigate the possible effects that radiative corrections can have on $\xi$-attractor and $\alpha$-attractor models of inflation. These models, which share much in common with Starobinsky-Higgs inflation, have likewise been put under pressure by these results. We find that percent (and even sub-percent) level radiative corrections can easily shift both of these classes of inflation models comfortably into the regions of parameter space favoured by the most recent constraints. However, the flexibility under such corrections (which one can argue should be generally expected) calls into question to what extent it is possible to precisely pin down model-specific predictions for important cosmological observables. | アタカマ宇宙論望遠鏡（ACT）による最近の成果は、$(n_s, r)$に対する制限値に顕著な変化をもたらし、それまで有効だったいくつかのインフレーションモデルを最新のデータと矛盾する状況に追い込んだ。 そこで我々は、$\xi$アトラクターモデルと$\alpha$アトラクターモデルのインフレーションモデルに対する放射補正の影響を調査する。 スタロビンスキー-ヒッグスインフレーションモデルと多くの共通点を持つこれらのモデルは、同様にこれらの結果によって圧力を受けている。 パーセントレベル（さらにはパーセント未満レベル）の放射補正によって、これらの2種類のインフレーションモデルを、最新の制限値に有利なパラメータ空間領域に容易に移動できることがわかった。 しかし、このような補正による柔軟性（一般的に期待されるはずだと主張することもできる）は、重要な宇宙論的観測量について、モデル固有の予測をどの程度正確に特定できるのかという疑問を投げかける。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A uniformly accelerated atom in an inertial vacuum generally thermalizes and reaches a Gibbs state. This phenomenon is commonly known as the Unruh effect. Here, we show that the situation is entirely different for the many-atoms problem. In the case of non-interacting accelerating atoms, we show that a regime exists where the entire system reaches a prethermal generalized Gibbs state before it thermalizes. The prethermal state is protected by emergent conserved quantities; hence, the system behaves like a nearly-integrable one, which shows a sharp distinction from the Unruh effect. We coin the term ``Unruh prethermalization" to characterize this phenomenon. The measure of entanglement is a good estimation of the lifetime of the prethermal state and is consistent with previous studies. Finally, we show that in such a regime, the dynamics show a Dicke superradiance-type radiation burst before reaching the prethermal state. In contrast, only a mono-exponential decay is observed for Unruh thermalization. In addition, to highlight the significance of our results, we compare them with existing experimental observations. | 慣性真空中で一様に加速された原子は、通常、熱運動し、ギブス状態に達する。 この現象は一般にウンルー効果として知られている。 ここでは、多原子問題では状況が全く異なることを示す。 相互作用しない加速原子の場合、系全体が熱運動する前に、前熱運動の一般化ギブス状態に達する領域が存在することを示す。 前熱運動状態は、出現する保存量によって保護されているため、系はほぼ積分可能な状態のように振る舞い、ウンルー効果とは明確に異なる。 この現象を特徴づけるために、「ウンルー前熱化」という用語を新たに考案した。 エンタングルメントの尺度は前熱化状態の寿命の良い推定値であり、先行研究と整合している。 最後に、このような領域では、前熱化状態に達する前にディッケ超放射型の放射バーストを示すダイナミクスを示す。 対照的に、ウンルー前熱化では単一指数関数的な減衰のみが観測される。 さらに、我々の結果の重要性を強調するために、既存の実験観測と比較する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate dyonic black holes in a weak field expansion of non-linear electrodynamics. The breadth of parameter space permits a rich thermodynamic structure, additional turning points and intricate phase phenomena. Energy conditions are employed to ensure the physical viability of solutions. Analytic special cases illustrate novel properties of black holes in non-linear electrodynamics, including modified extremal limit behaviour. Numerical solutions offer the most elaborate thermodynamic landscape, culminating in up to five turning points, and multiple reentrant phase transitions. | 我々は、非線形電気力学の弱場展開におけるダイオニックブラックホールを研究する。 パラメータ空間の広さにより、豊富な熱力学的構造、付加的な転換点、そして複雑な位相現象が実現可能となる。 エネルギー条件は、解の物理的実現可能性を保証するために用いられる。 解析的特殊ケースは、修正された極限挙動を含む、非線形電気力学におけるブラックホールの新しい特性を示す。 数値解は、最大5つの転換点と複数のリエントラント相転移に至る、最も精巧な熱力学的ランドスケープを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this study, we have considered the Kerr-like black hole (BH) model in Horndeski gravity and analyse the visual characteristics of shadow images under two illumination models, such as a celestial light source and a thin accretion disk. To capture the BH shadow images, we utilise a recent fisheye camera model and ray-tracing procedures. In this view, we carefully addressed the influence of the spin parameter $a$ and the hair parameter $h$ on the BH shadow images. The results indicate that for smaller values of $h$, the BH shadow contours shift noticeably towards the right side of the screen, while for larger values of $h$, the nearly circular shadow gradually deforms into a ``D'' shape profile. For a celestial light source, the larger values of $h$ lead to a reduction in the corresponding radius of the photon ring, while the space-dragging effect becomes more pronounced with increasing $a$. We further discuss the distinctive characteristics of images observed in both prograde and retrograde accretion disk scenarios. The results reveal that variations in $h$ significantly affect both the inner shadow and the resulting Einstein ring. Subsequently, we also discussed the distinct features of red-shift configurations on the disk for both direct and lensed images, which are closely related to the accretion flow and the relevant parameters. We also attempt to use the recent observational data from M$87^{\ast}$ and Sgr $A^{\ast}$ and constrain the hair parameter $h$, confirming the validity of Horndeski gravity. | 本研究では、Horndeski重力におけるKerr型ブラックホール（BH）モデルを考察し、天体光源と薄い降着円盤という2つの照明モデル下における影像の視覚的特徴を解析する。 BH影像を撮影するために、最新の魚眼カメラモデルと光線追跡手法を用いた。 この視点から、スピンパラメータ$a$と毛髪パラメータ$h$がBH影像に与える影響を注意深く検討した。 結果は、$h$の値が小さい場合、BH影の輪郭が画面の右側に顕著に移動するのに対し、$h$の値が大きい場合、ほぼ円形の影が徐々に「D」字型のプロファイルに変形することを示している。 天体光源の場合、$h$の値が大きいほど光子リングの対応する半径が減少するが、$a$の増加に伴い空間引きずり効果はより顕著になる。 さらに、順行性降着円盤シナリオと逆行性降着円盤シナリオの両方で観測された画像の特徴について議論する。 その結果、$h$の変動が内側の影と結果として生じるアインシュタインリングの両方に大きな影響を与えることが明らかになった。 さらに、直接画像とレンズ画像の両方について、円盤上の赤方偏移配置の特徴についても議論した。 これらの特徴は、降着流と関連パラメータに密接に関連している。 また、M$87^{\ast}$とSgr $A^{\ast}$の最近の観測データを用いて、ヘアパラメータ$h$を制限し、ホーンデスキー重力の妥当性を確認する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we prove a series of results concerning the uniqueness of Kerr-de Sitter as a family of smooth stationary black hole solutions to the nonlinear Einstein vacuum equations with positive cosmological constant $\Lambda$. The results only assume smoothness rather than analyticity of the solution in question. The results use a two-sided approach to rigidity, requiring assumptions on both the event horizon and the cosmological horizon (or a neighborhood thereof) to formulate an appropriate unique continuation argument to prove the rigidity of Kerr-de Sitter. | 本論文では、正の宇宙定数$\Lambda$を持つ非線形アインシュタイン真空方程式の滑らかな定常ブラックホール解の族としてのカー・ド・ジッターの一意性に関する一連の結果を証明する。 結果は、問題の解の解析性ではなく、滑らかさのみを仮定する。 結果は、剛性に対する両側アプローチを用いており、事象の地平線と宇宙の地平線（またはその近傍）の両方に関する仮定を必要とする。 これにより、カー・ド・ジッターの剛性を証明するための適切な一意接続の議論が定式化される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper we have examined spherical accretion onto Schwarzschild MOG Black Holes within the framework of Modified Gravity. Using isothermal test fluids, we analyze the behavior of the flow near the critical (sonic) point for various values of the equation of state parameter $k$. Depending on the fluid type, the flow exhibits either subsonic or supersonic behavior, with ultra-stiff and ultra-relativistic fluids allowing both regimes, while radiation and sub-relativistic fluids show more restricted dynamics. Phase space analysis helps visualize these transitions. We also compute the mass accretion rate and find that it increases with both radial distance and the MOG parameter $\alpha$, highlighting the role of modified gravity in enhancing accretion processes around black holes | 本論文では、修正重力理論の枠組みを用いて、シュワルツシルトMOGブラックホールへの球状降着について考察した。 等温試験流体を用いて、臨界点（音速点）付近の流れの挙動を、状態方程式パラメータ$k$の様々な値に対して解析した。 流体の種類に応じて、流れは亜音速または超音速のいずれかの挙動を示し、超剛性流体および超相対論的流体では両方の領域が許容される一方、輻射流体および亜相対論的流体ではより制限されたダイナミクスを示す。 位相空間解析はこれらの遷移を可視化するのに役立つ。 また、質量降着率を計算し、それが半径距離とMOGパラメータ$\alpha$の両方とともに増加することを明らかにした。 これは、修正重力がブラックホール周辺の降着過程を促進する役割を果たしていることを浮き彫りにしている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A new notion of quasilocal mass is defined for generic, compact, two dimensional, spacelike surfaces in four dimensional spacetimes with negative cosmological constant. The definition is spinorial and based on work for vanishing cosmological constant by Penrose and Dougan & Mason. Furthermore, this mass is non-negative, equal to the Misner-Sharp mass in spherical symmetry, equal to zero for every generic surface in AdS, has an appropriate form for gravity linearised about AdS and has an appropriate limit for large spheres in asymptotically AdS spacetimes. | 負の宇宙定数を持つ4次元時空における、一般的な、コンパクトな2次元の空間的表面に対して、準局所質量という新しい概念が定義される。 この定義はスピノルであり、ペンローズとダガン＆メイソンによる宇宙定数消失に関する研究に基づいている。 さらに、この質量は非負であり、球対称性におけるミスナー・シャープ質量に等しく、AdSにおけるすべての一般的な表面に対してゼロであり、AdSを中心に線形化された重力に対して適切な形を持ち、漸近的にAdS時空における大きな球に対して適切な極限を持つ。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Cosmological Principle, which states that the Universe is homogeneous and isotropic (when averaged on large scales), is the foundational assumption of Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker (FLRW) cosmologies such as the current standard Lambda-Cold-Dark-Matter ({\Lambda}CDM) model. This simplification yields an exact solution to the Einstein field equations that relates space and time through a single time-dependent scale factor, which defines cosmological observables such as the Hubble parameter and the cosmological redshift. The validity of the Cosmological Principle, which underpins modern cosmology, can now be rigorously tested with the advent of large, nearly all-sky catalogs of radio galaxies and quasars. Surprisingly, the dipole anisotropy in the large-scale distribution of matter is found to be inconsistent with the expectation from kinematic aberration and Doppler boosting effects in a perturbed FLRW universe, which is the standard interpretation of the observed dipole in the cosmic microwave background (CMB). Although the matter dipole agrees in direction with that of the CMB dipole, it is anomalously larger, demonstrating that either the rest frames in which matter and radiation appear isotropic are not the same, or that there is an unexpected intrinsic anisotropy in at least one of them. This discrepancy now exceeds 5{\sigma} in significance. We review these recent findings, as well as the potential biases, systematic issues, and alternate interpretations that have been suggested to help alleviate the tension. We conclude that the cosmic dipole anomaly poses a serious challenge to FLRW cosmology, and the standard {\Lambda}CDM model in particular, as an adequate description of our Universe. | 宇宙は（大規模なスケールで平均すると）均質かつ等方的であるという宇宙論的原理は、現在の標準的なラムダ冷暗黒物質（{\Lambda}CDM）モデルのようなフリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー（FLRW）宇宙論の基本仮定である。 この単純化により、ハッブルパラメータや宇宙論的赤方偏移といった宇宙論的観測量を定義する、時間に依存する単一のスケールファクターを介して空間と時間を関連付けるアインシュタイン場の方程式の厳密な解が得られる。 現代宇宙論の基盤となる宇宙論的原理の妥当性は、電波銀河とクエーサーのほぼ全天にわたる大規模なカタログの出現によって、今や厳密に検証することができる。 驚くべきことに、物質の大規模分布における双極子異方性は、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）で観測される双極子の標準的な解釈である、摂動を受けたFLRW宇宙における運動学的収差とドップラー効果からの予測と矛盾することが判明した。 物質双極子はCMB双極子の方向と一致するものの、異常に大きく、物質と放射が等方的に見える静止系が同じではないか、少なくともどちらか一方に予期せぬ固有の異方性が存在することを示している。 この食い違いは、現在、有意性において5{\sigma}を超えている。 本稿では、これらの最近の知見に加え、潜在的なバイアス、体系的な問題、そしてこの緊張を緩和するために提案された代替解釈についても概説する。 我々は、宇宙双極子異常が、FLRW宇宙論、特に標準的な{\Lambda}CDMモデルにとって、我々の宇宙を適切に記述する上で深刻な課題を提起していると結論付けた。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose a novel method to constrain the electric charge of the supermassive black hole M87* by analyzing the orbital angular momentum content of the light it emits. By leveraging the established analogy between rotating spacetimes and inhomogeneous optical media, we derive a simple analytical formula that relates the average orbital angular momentum in the observed radiation to the black hole's charge-to-mass ratio. Applying this relation to existing observational data, we place an upper bound of $\mathcal{Q}/M \lesssim 0.39$ on the charge of M87*. While the analysis focuses on electric charge, which is used here purely as a theoretical example since astrophysical black holes are expected to be approximately neutral, the method is general and can be extended to constrain other types of charges $\unicode{x2013}$ degrees of freedom that define distinct black hole solutions. These results demonstrate the potential of orbital angular momentum as a new fundamental degree of freedom to be exploited in astrophysics, providing a complementary and independent alternative to shadow-based techniques for probing the properties of rotating compact objects and testing gravity in the strong-field regime. | 我々は、超大質量ブラックホールM87*の電荷を制限する新たな手法を提案する。 これは、ブラックホールが放出する光の軌道角運動量成分を解析することによって行われる。 回転時空と不均質光学媒質との間の確立されたアナロジーを活用することで、観測される放射の平均軌道角運動量とブラックホールの電荷質量比を関連付ける単純な解析式を導出する。 この関係を既存の観測データに適用し、M87*の電荷の上限を$\mathcal{Q}/M \lesssim 0.39$とする。 本解析は電荷に焦点を当てているが、天体物理学的ブラックホールは近似的に中性であると予想されるため、ここでは電荷は純粋に理論的な例として用いられている。 この手法は汎用性があり、異なるブラックホール解を定義する他の種類の電荷$\unicode{x2013}$自由度を制限するように拡張することができる。 これらの結果は、軌道角運動量が天体物理学で活用できる新たな基本自由度としての可能性を示しており、回転するコンパクト天体の特性を調べ、強磁場領域における重力を検証するための影に基づく手法に代わる補完的かつ独立した選択肢を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We report evidence for an Anti-de Sitter (AdS) vacuum, equivalently, a negative cosmological constant (nCC) in the dark energy (DE) sector at more than $2\sigma$ significance. Our joint analysis uses DESI BAO, DESY5 supernovae, and P-ACT CMB (ACT-DR6 + Planck) measurements. We also use the KiDS weak lensing measurement to cross-check $S_{8}$ consistency. Within the Chevallier-Polarski-Linder parametrization for evolving part of the DE, the inclusion of an AdS term eliminates the need for phantom behaviour, opening a theoretically natural, non-phantom parameter space. A negative cosmological constant also implies a finite cosmic lifetime, linking observational DE phenomenology to deep questions in quantum gravity and string theory. | 我々は反ド・ジッター（AdS）真空、すなわち暗黒エネルギー（DE）セクターにおける負の宇宙定数（nCC）の証拠を、$2\sigma$以上の有意性で報告する。 我々の共同解析では、DESI BAO、DESY5超新星、およびP-ACT CMB（ACT-DR6 + Planck）測定を用いた。 また、KiDS弱レンズ測定を用いて$S_{8}$の整合性をクロスチェックした。 DEの発展部分に対するシュヴァリエ-ポラスキー-リンダーパラメータ化において、AdS項を含めることでファントム挙動の必要性がなくなり、理論的に自然な、ファントムではないパラメータ空間が開かれる。 負の宇宙定数はまた、有限の宇宙寿命を意味し、観測的なDE現象を量子重力や弦理論における深遠な問題に結びつける。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study how quantum features of spacetime, specifically the curvature of momentum space, can backreact on classical gravity in a semiclassical (2+1)D setting with a negative cosmological constant. Starting from a first-order action, we derive an effective configuration-space action, revealing mass-dependent geodesics and a mild violation of the equivalence principle. Coupling this modified matter source to Einstein gravity, we obtain a corrected BTZ black hole, with ADM mass, Hawking temperature, and entropy acquiring explicit corrections and upper bounds dictated by the momentum-space geometry. We also compute the return time of a massless particle along null geodesics, illustrating observable signatures of underlying quantum-spacetime structures. Our results provide a concrete semiclassical framework showing how Planck-scale kinematic modifications leave imprints on classical geometry. | 負の宇宙定数を持つ半古典的(2+1)次元設定において、時空の量子的特徴、特に運動量空間の曲率が古典的重力にどのように反作用するかを研究する。 一次作用から出発して、有効な配置空間作用を導出し、質量依存の測地線と等価性原理の軽度の破れを明らかにする。 この修正された物質源をアインシュタイン重力と結合させることで、ADM質量、ホーキング温度、エントロピーが運動量空間幾何学によって決定される明示的な補正と上限を持つ、補正されたBTZブラックホールを得る。 また、質量ゼロ粒子がヌル測地線に沿って帰還する時間を計算し、基礎にある量子時空構造の観測可能なシグネチャーを明らかにする。 我々の結果は、プランクスケールの運動学的修正が古典幾何学にどのように痕跡を残すかを示す具体的な半古典的な枠組みを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Understanding the nature of dark matter (DM) particles remains a pivotal challenge in modern cosmology. Current cosmological research on these phenomena primarily utilizes cosmic microwave background (CMB) observations and other late-time probes, which predominantly focus on large scales. We introduce a novel probe, the 21 cm forest signal, which can be used to investigate DM properties on small scales during the epoch of reionization, thereby addressing the gap left by other cosmological probes. Annihilation and decay of DM particles, as well as Hawking radiation from PBHs, can heat the intergalactic medium (IGM). This heating suppresses the amplitude of the 21 cm forest 1D power spectrum. Therefore, the 1D power spectrum provides an effective method for constraining DM properties. However, astrophysical heating processes in the early universe can also affect the 21 cm forest 1D power spectrum. In this work, we assess the potential of using the SKA to observe the 21 cm forest 1D power spectrum for constraining DM properties, under the assumption that astrophysical heating can be constrained reliably by other independent probes. Under low astrophysical heating conditions, the 1D power spectrum could constrain the DM annihilation cross section and decay lifetime to $\langle\sigma v\rangle \sim {10^{-31}}\,{\rm cm^{3}\,s^{-1}}$ and $\tau \sim {10^{30}}\,{\rm s}$ for ${10}\,{\rm GeV}$ DM particles, and probe PBHs with masses $\sim {10^{15}}\,{\rm\,g}$ at abundances $f_{\mathrm{PBH}} \simeq 10^{-13}$. These constraints represent improvements of 5-6 orders of magnitude over current limits. Furthermore, the 21 cm forest 1D power spectrum has the potential to exceed existing bounds on sub-GeV DM and to probe PBHs with masses above $10^{18}\,{\rm g}$, which are otherwise inaccessible by conventional cosmological probes. | 暗黒物質（DM）粒子の性質を理解することは、現代宇宙論における極めて重要な課題であり続けています。 これらの現象に関する現在の宇宙論的研究では、主に宇宙マイクロ波背景放射（CMB）観測やその他の後期プローブが利用されており、これらは主に大規模スケールに焦点を当てています。 本研究では、再電離期における小規模スケールでのDM特性を調べるために使用できる新しいプローブ、21cmフォレスト信号を紹介します。 これにより、他の宇宙論的プローブが残したギャップを埋めることができます。 DM粒子の消滅と崩壊、およびPBHからのホーキング放射は、銀河間媒質（IGM）を加熱する可能性があります。 この加熱は、21cmフォレスト1次元パワースペクトルの振幅を抑制します。 したがって、1次元パワースペクトルは、DM特性を制限するための効果的な方法を提供します。 しかし、初期宇宙における天体物理学的加熱プロセスも、21cmフォレスト1次元パワースペクトルに影響を与える可能性があります。 本研究では、天体加熱が他の独立した探査機によって確実に制限できるという仮定の下、SKAを用いて21cmフォレストの1次元パワースペクトルを観測し、DMの特性を制限する可能性を評価する。 天体加熱が低い条件下では、1次元パワースペクトルは、DMの消滅断面積と崩壊寿命を、${10}\,{\rm GeV}$のDM粒子に対して$\langle\sigma v\rangle \sim {10^{-31}}\,{\rm cm^{3}\,s^{-1}}$および$\tau \sim {10^{30}}\,{\rm s}$に制限し、質量$\sim {10^{15}}\,{\rm\,g}$、存在比$f_{\mathrm{PBH}} \simeq 10^{-13}$のPBHをプローブできる可能性がある。 これらの制約は、現在の限界値よりも5～6桁も改善されていることを示しています。 さらに、21 cmフォレストの1次元パワースペクトルは、サブGeVのDMに関する既存の限界を超え、従来の宇宙論的プローブではアクセスできない10^{18}\,{\rm g}$を超える質量を持つPBHをプローブする可能性を秘めています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We explore the thermodynamic and entanglement properties of dynamical black holes based on the recently proposed dynamical black hole entropy by Hollands-Wald-Zhang. We first provide a direct proof that, under first order perturbations, the dynamical black hole entropy in any $f(R)$ theory equals the Wald entropy evaluated on the generalized apparent horizon. Then, we compute the gravitational entanglement entropy explicitly using both the event horizon and the apparent horizon as the entangling surfaces, and show that only the apparent horizon prescription reproduces the correct dynamical black hole entropy satisfying the physical process first law. Furthermore, we reinterpret the generalized second law by identifying the modified von Neumann entropy as the matter entanglement across the (generalized) apparent horizon. This allows us to express the total entropy as the renormalized generalized entropy evaluated on this surface for both Einstein's gravity and $f(R)$ gravity. | 我々は、Hollands-Wald-Zhang によって最近提案された動的ブラックホールエントロピーに基づいて、動的ブラックホールの熱力学的およびエンタングルメント特性を探求する。 まず、一次摂動の下で、任意の $f(R)$ 理論における動的ブラックホールエントロピーは、一般化された見かけの地平線上で評価されたワルドエントロピーに等しいことを直接証明する。 次に、事象の地平線と見かけの地平線の両方をエンタングルメント面として用いて、重力エンタングルメントエントロピーを明示的に計算し、見かけの地平線による処方のみが、物理過程の第一法則を満たす正しい動的ブラックホールエントロピーを再現することを示す。 さらに、修正フォン・ノイマンエントロピーを（一般化された）見かけの地平線を横切る物質エンタングルメントと同一視することにより、一般化された第二法則を再解釈する。 これにより、全エントロピーを、この面上でアインシュタインの重力と$f(R)$重力の両方について評価された、繰り込み一般化エントロピーとして表すことができます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A few members of the recently discovered class of long-period transients have been identified as binaries with white-dwarf primaries. In most cases, however, electromagnetic data are inconclusive, and isolated magnetars or compact binaries remain viable. If the pulsation period matches that of the orbit -- as is the case for ILT J1101+5521 and GLEAM-X J0704--37 -- some of these elusive radio transients could be gravitational-wave bright in the mHz band. Space-based interferometers could thus be used to provide independent constraints on their nature. We quantify the signal-to-noise ratio for the known systems under various scenarios and show that a few could be detectable for sufficiently large chirp masses. Astrophysical implications for (non)detections are discussed. | 最近発見された長周期トランジェントの中には、白色矮星を主星とする連星系であることが確認されているものもある。 しかし、ほとんどの場合、電磁気データは決定的なものではなく、孤立したマグネターやコンパクトな連星系が存在する可能性もある。 もし脈動周期が軌道周期と一致する場合（ILT J1101+5521やGLEAM-X J0704--37の場合）、これらの捉えにくい電波トランジェントの中には、mHz帯で重力波のように明るくなるものがある可能性がある。 したがって、宇宙設置型干渉計を用いることで、それらの性質に対する独立した制約を与えることができる。 我々は、様々なシナリオ下における既知のシステムの信号対雑音比を定量化し、十分に大きなチャープ質量があれば、いくつかのシステムが検出可能であることを示す。 検出（または非検出）に関する天体物理学的意味合いについても議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We generalize the Oppenheimer-Snyder model of gravitational collapse by considering a broader class of static, spherically symmetric exterior spacetimes, with an interior geometry described by a Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker (FLRW) geometry. Using Painleve-Gullstrand (PG) coordinates for the spatially flat interior geometry (k=0) and a Novikov-like coordinate system for the spatially closed geometry (k=1), we ensured a smooth transition between the interior and exterior of the collapsing star. By providing general formulas, we analyzed how apparent and event horizons form during the collapse and checked whether the matter satisfies standard energy conditions. For both k=0 and k=1 cases, we studied explicit examples such as Schwarzschild, Schwarzschild-AdS/dS, and Reissner-Nordstrom (RN) black holes, taking into account the effects of the cosmological constant and electric charge. These factors significantly influence the collapse process and can impose constraints on the physical parameters. Our analysis leads to two important results: First, to form a black hole, there is a minimum or critical initial radius for the star to begin collapsing. Second, we propose a conjecture of an inequality regarding the event horizon formation time, starting from the critical radius, namely Delta T_eh <= 19M/6. The upper bound is saturated by the Schwarzschild black hole. | 我々は、オッペンハイマー・スナイダー重力崩壊モデルを、より広いクラスの静的で球対称な外部時空と、フリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー（FLRW）幾何学で記述される内部幾何学を考慮することで一般化した。 空間的に平坦な内部幾何学（k=0）にはパンルヴェ・グルストランド（PG）座標系を、空間的に閉じた幾何学（k=1）にはノビコフ風座標系を用いることで、崩壊する恒星の内部と外部の間の滑らかな遷移を確保した。 一般的な公式を与えることで、崩壊中に見かけの地平線と事象の地平線がどのように形成されるかを分析し、物質が標準的なエネルギー条件を満たすかどうかを検証した。 k=0 と k=1 の両方の場合について、シュワルツシルト、シュワルツシルト-AdS/dS、ライスナー-ノルドストローム（RN）ブラックホールなどの具体的な例を、宇宙定数と電荷の効果を考慮に入れて解析した。 これらの要因は崩壊過程に大きな影響を与え、物理的パラメータに制約を課す可能性がある。 解析の結果、2つの重要な結果が得られた。 第一に、ブラックホールを形成するには、星が崩壊を開始するための最小、あるいは臨界的な初期半径が存在する。 第二に、臨界半径から出発して、事象の地平線形成時間に関する不等式、すなわち Delta T_eh <= 19M/6 の予想を提案する。 上限はシュワルツシルトブラックホールによって飽和する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We successfully reproduced the derivation of Efimov energy levels in three-dimensional space. In subsequent discussions, we extended this derivation to Schwarzschild spacetime. By combining the Schr\"odinger equation in curved spacetime, we obtained the corrections to the Efimov energy spectrum under weak gravitational fields. Furthermore, using Riemann normal coordinate expansions, we rigorously derived the hyperradial equation in the presence of strong gravitational fields and applied first-order perturbation theory to compute the internal energy corrections of the Efimov system under strong-field conditions. We further propose a potential experimental approach to validate the theory by simulating spacetime curvature effects induced by gravity through the use of ultra-cold atoms in optical lattices under laboratory conditions. | 我々は3次元空間におけるエフィモフエネルギー準位の導出を再現することに成功した。 その後の議論において、この導出をシュワルツシルト時空に拡張した。 曲がった時空におけるシュレーディンガー方程式を組み合わせることで、弱い重力場下におけるエフィモフエネルギースペクトルの補正を得た。 さらに、リーマン正規座標展開を用いて、強い重力場の存在下でのハイパーラジアル方程式を厳密に導出し、一次摂動論を適用して、強い重力場条件下でのエフィモフ系の内部エネルギー補正を計算した。 さらに、実験室条件下で光格子中の極低温原子を用いて重力によって誘起される時空曲率効果をシミュレートすることにより、理論を検証するための潜在的な実験的アプローチを提案する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The framework of internal quantum reference frames (QRFs) constitutes a universal toolset for dealing with symmetries in quantum theory and has led to new revelations in quantum gravity, gauge theories and foundational physics. Multiple approaches have emerged, sometimes differing in scope and the way symmetries are implemented, raising the question as to their relation. Here, we investigate the relation between three approaches to QRFs for gauge symmetries, namely the effective semiclassical, algebraic, and perspective-neutral (PN) approaches. Rather than constructing Hilbert spaces, as the PN approach, the effective approach is based on a quantum phase space parametrized by expectation values and fluctuations, while the emphasis of the algebraic approach is on the state space of complex linear functionals on a kinematical algebra. Nevertheless, external frame information is treated as gauge in all three formalisms, manifested in constraints on states and algebra. We show that these three approaches are, in fact, equivalent for ideal QRFs, distinguished by sharp orientations, which is the previous setting of the first two approaches. Our demonstration pertains to single constraints, including relativistic ones, and encompasses QRF changes. In particular, the QRF transformations of the PN framework agree semiclassically with those of the older effective approach, by which it was inspired. As a physical application, we explore the QRF covariance of uncertainties and fluctuations, which turn out to be frame-dependent. This is particularly well-suited for the effective and algebraic approaches, for which these quantities form a natural basis. Finally, we pave the way towards extending these two approaches to non-ideal QRFs by studying the projection and gauge-fixing operations of the Page-Wootters formalism, built into the PN framework, on algebraic states. | 内部量子参照系（QRF）の枠組みは、量子理論における対称性を扱うための普遍的なツールセットを構成し、量子重力、ゲージ理論、そして基礎物理学における新たな発見をもたらしてきた。 複数のアプローチが登場し、その対象範囲や対称性の実装方法が異なる場合もあり、それらの関係性に関する疑問が生じている。 本稿では、ゲージ対称性に対するQRFへの3つのアプローチ、すなわち有効半古典的アプローチ、代数的アプローチ、そして視点中立的（PN）アプローチの関係性を検討する。 PNアプローチのようにヒルベルト空間を構築するのではなく、有効アプローチは期待値と揺らぎによってパラメータ化された量子位相空間に基づいており、一方代数的アプローチは運動学的代数上の複素線形関数の状態空間に重点が置かれている。 しかしながら、外部参照系情報は3つの形式主義すべてにおいてゲージとして扱われ、状態と代数に対する制約として現れる。 我々は、これら3つのアプローチが、最初の2つのアプローチの以前の設定である鋭い配向によって区別される理想QRFに対して実際には同等であることを示す。 我々の証明は、相対論的制約を含む単一の制約に関係し、QRFの変化を包含する。 特に、PNフレームワークのQRF変換は、それがインスピレーションを得た古い有効アプローチの変換と半古典的に一致する。 物理的応用として、我々は不確実性と変動のQRF共分散を探求し、それらがフレーム依存であることが判明した。 これは、これらの量が自然な基底を形成する有効アプローチと代数的アプローチに特に適している。 最後に、PNフレームワークに組み込まれているPage-Wootters形式の代数状態への射影およびゲージ固定操作を研究することにより、これら2つのアプローチを非理想QRFに拡張するための道を開く。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The analysis of pulsar timing array data has provided evidence for a gravitational wave background in the nanohertz band. This raises the question of what is the source of the signal, is it astrophysical or cosmological in origin? If the signal originates from a population of supermassive black hole binaries, as is generally assumed, we can expect to see evidence for both anisotropy and to be able to resolve signals from individual binaries as more data are collected. The anisotropy and resolvable systems are caused by a small number of loud signals that stand out from the crowd. Here we focus on the joint detection of individual signals and a stochastic background. While methods have previously been developed to perform such an analysis, they are currently held back by the cost of computing the joint likelihood function. Each individual source is described by $N=8+2N_p$ parameters, where $N_p$ are the number of pulsars in the array. With the latest combined data sets having over one hundred pulsars, the parameter space is very large, and consequently, it takes a large number of likelihood evaluations to explore these models. Here we present a new approach that extends the Fourier basis method, previously introduced to accelerate analyses for stochastic signals, to also include deterministic signals. Key elements of the method are that the likelihood evaluations are per-pulsar, avoiding expensive operations on large matrices, and the templates for individual binaries can be computed analytically or using fast Fourier methods on a sparsely sampled grid of time samples. The net result is an analysis that is orders of magnitude faster than previous approaches. | パルサータイミングアレイデータの解析により、ナノヘルツ帯における重力波背景の証拠が得られました。 このことから、信号源は何なのか、天体起源なのか、それとも宇宙論起源なのかという疑問が生じます。 一般に想定されているように、信号が超大質量ブラックホール連星系に由来するものであれば、より多くのデータが収集されるにつれて、異方性の証拠が見られるようになり、個々の連星からの信号を分離できるようになることが期待されます。 異方性と分離可能なシステムは、群衆の中で際立つ少数の大きな信号によって引き起こされます。 ここでは、個々の信号と確率的背景の同時検出に焦点を当てます。 このような解析を行う手法はこれまでにも開発されてきましたが、現在は結合尤度関数の計算コストが足かせとなっています。 個々の発生源はそれぞれ、$N=8+2N_p$ 個のパラメータで記述されます。 ここで、$N_p$ はアレイ内のパルサーの数です。 最新の複合データセットには100個以上のパルサーが含まれており、パラメータ空間が非常に広く、その結果、これらのモデルを探索するには膨大な数の尤度評価が必要になります。 本稿では、確率的信号の解析を高速化するために以前に導入されたフーリエ基底法を拡張し、決定論的信号も対象とする新しい手法を紹介します。 この手法の重要な要素は、尤度評価がパルサーごとに行われるため、大規模行列に対する高コストな演算を回避できること、そして個々の連星のテンプレートを解析的に計算するか、または疎にサンプリングされた時間サンプルのグリッド上で高速フーリエ法を用いて計算できることです。 その結果、従来の手法よりも桁違いに高速な解析が可能になります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the coming decades, as the low frequency sensitivity of detectors improves, the time that gravitational-wave signals remain in the sensitive band will increase, leading to new challenges in analyzing data, namely non-stationary noise and data gaps. Time-frequency (wavelet) methods can efficiently handle non-stationary noise, but data gaps still lead to spectral leakage due to the finite length of the wavelet filters. It was previously shown that Bayesian data augmentation - "gap filling" - could mitigate spectral leakage in frequency domain analyses, but the computational cost associated with the matrix operations needed in that approach is prohibitive. Here we present a new, computationally efficient approach to Bayesian data augmentation in the time-frequency domain that avoids repeated, costly matrix operations. We show that our approach efficiently solves the problem of data gaps in simulated LISA data, and can be smoothly integrated into the LISA Global Fit. The same approach can also be used for future 3G ground-based interferometers. | 今後数十年で検出器の低周波感度が向上するにつれ、重力波信号が感度帯域に留まる時間が長くなり、データ解析において新たな課題、すなわち非定常ノイズとデータギャップが生じることになります。 時間周波数（ウェーブレット）法は非定常ノイズを効率的に処理できますが、ウェーブレットフィルタの長さが有限であるため、データギャップは依然としてスペクトルリークを引き起こします。 ベイズデータ拡張（「ギャップフィリング」）によって周波数領域解析におけるスペクトルリークを軽減できることは以前に示されていましたが、この手法に必要な行列演算に伴う計算コストは法外なものでした。 本稿では、繰り返しのコストのかかる行列演算を回避する、時間周波数領域におけるベイズデータ拡張のための新しい、計算効率の高い手法を紹介します。 この手法は、シミュレーションされたLISAデータにおけるデータギャップの問題を効率的に解決し、LISA Global Fitにスムーズに統合できることを示します。 同じアプローチは、将来の3G地上型干渉計にも適用できます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The greybody factor of a massive scalar field in the Reissner-Nordstr\"om black hole is investigated using the Wentzel-Kramers-Brillouin (WKB) approximation and rigorous bound methods. We found that the transmission probability and behavior of the potential are directly related in such a way that the higher the potential, the lower the greybody factor. Both methods achieve a similar conclusion, which states that the graybody factor and the mass of the scalar field have an inverse relationship. This can be interpreted in a similar way in quantum mechanics, namely the scalar field with the higher mass will encounter a stronger interaction from the potential and then it is more difficult to penetrate through the potential barrier. The rigorous bound has the advantage of not only being possible to calculate analytically, but also being applicable to a wider range of parameter values compared to the standard WKB approximation. | ライスナー・ノルドストローム・ブラックホールにおける質量を持つスカラー場のグレーボディ係数を、ウェンツェル・クラマース・ブリルアン（WKB）近似と厳密な境界法を用いて調べた。 透過確率とポテンシャルの挙動は直接相関しており、ポテンシャルが高いほどグレーボディ係数は低くなることがわかった。 どちらの手法も、グレーボディ係数とスカラー場の質量は逆相関するという同様の結論に達した。 これは量子力学においても同様に解釈でき、すなわち、質量の大きいスカラー場はポテンシャルからの相互作用が強くなり、ポテンシャル障壁を突破するのがより困難になる。 厳密な境界法は、解析的に計算できるだけでなく、標準的なWKB近似に比べてより広い範囲のパラメータ値に適用できるという利点がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| When a relativistic star rotates slowly and rigidly, centrifugal forces flatten it slightly, thereby catalyzing a small admixture of quadrupolar vibration into its radial modes and a damping of the resulting quasi-radial modes. The damping rate $1/\tau$ of each quasi-radial mode divided by its frequency $\sigma^{(0)}$ is given by ${(1/\tau) / \sigma^{(0)} }= \beta (\sigma^{(0)})^3 \Omega^4 R^8/M \;, $where $\Omega$, $R$ and $M$ are the angular velocity, radius and mass of the star, and $\beta$ is a dimensionless number that depends on the mode, on relativistic corrections, and on the structure of the star, and is typically of order unity for the fundamental quasi-radial mode in the nonrelativistic limit. In this paper we develop equations and an algorithm for computing the emitted waves and the resulting damping factor $\beta$. The rotation is treated to second-order in the angular velocity and the pulsation amplitudes are assumed small and linearized, but no other approximations are made. | 相対論的な恒星がゆっくりと剛体回転すると、遠心力によってわずかに平坦化され、その結果、四重極振動がわずかに放射状振動に混入し、結果として生じる準放射状振動が減衰します。 各準ラジアルモードの減衰率$1/\tau$をその周波数$\sigma^{(0)}$で割った値は、${(1/\tau) / \sigma^{(0)}}= \beta (\sigma^{(0)})^3 \Omega^4 R^8/M \;で与えられる。 ここで、$\Omega$、$R$、$M$は星の角速度、半径、質量であり、$\beta$はモード、相対論的補正、および星の構造に依存する無次元数であり、非相対論的極限における基本準ラジアルモードに対しては通常1のオーダーである。 本論文では、放射波とその結果得られる減衰係数$\beta$を計算するための方程式とアルゴリズムを開発する。 回転は角速度の2次関数として扱われ、脈動振幅は小さく線形化されていると仮定されますが、その他の近似は行われていません。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The single-trace, infinite-N algebra of an arbitrary region may or may not be a von Neumann algebra depending on the GNS sector. In this paper we identify the holographic dual of this mechanism as a consequence of the focusing of null geodesics; more precisely, this GNS sector-dependence corresponds to the well-known difference between null congruences fired from the bulk and those fired from the boundary. As part of establishing this property, we give a rigorous formulation and proof of causal wedge reconstruction for those general boundary subregions whose single trace algebras support von Neumann algebras at large-N. We discuss a possible finite-N extension and interpretation of our results as an explanation for the Hawking area theorem. | 任意の領域の単一トレース無限 N 代数は、GNS セクターに依存してフォン・ノイマン代数となる場合とそうでない場合とがあります。 本論文では、このメカニズムのホログラフィック双対をヌル測地線の集束の結果として特定します。 より正確には、この GNS セクター依存性は、バルクから発せられるヌル合同と境界から発せられるヌル合同との間のよく知られた違いに対応します。 この特性を確立する一環として、単一トレース代数が大きな N でフォン・ノイマン代数をサポートする一般的な境界部分領域に対する因果ウェッジ再構成の厳密な定式化と証明を与えます。 有限 N への拡張の可能性と、ホーキング面積定理の説明としての結果の解釈について議論します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Hilbert spaces in theories of gravity are notoriously subtle due to the Hamiltonian constraints, particularly regarding the inner product. To demystify this subject, we review and extend a collection of ideas in canonical gravity, and connect to the sum-over-histories approach by clarifying the Hilbert space interpretation of various gravitational path integrals. We use one-dimensional (or mini-superspace) models as the simplest context to exemplify the conceptual ideas. We emphasise that a physical Hilbert space can be defined either by requiring states to be annihilated by constraint operators (e.g., the Wheeler-DeWitt equation) or by equivalence relations between wavefunctions, and explain that these two approaches are related by an inner product. We advocate that the group averaging procedure constructs the correct physical inner product. The Klein-Gordon inner product is not positive-definite, which we explain as arising from a bad gauge choice; nonetheless, it agrees with group averaging when such a problem is absent. These concepts are all embedded in the BRST/BFV formalism, which provides a systematic way to construct these and other physically equivalent inner products (e.g., from maximal-volume gauge and Gaussian averaged gauges). Finally we discuss the application of these ideas in the semi-classical approximation, including non-perturbative gravitational effects. | 重力理論におけるヒルベルト空間は、ハミルトン拘束条件、特に内積に関する拘束条件のために、非常に扱いにくいことで知られています。 この主題を解明するために、我々は正準重力における一連のアイデアを概観・拡張し、様々な重力経路積分のヒルベルト空間解釈を明確にすることで、履歴和アプローチに関連付けます。 概念的なアイデアを例示するための最も単純な文脈として、1次元（またはミニ超空間）モデルを使用します。 物理的なヒルベルト空間は、拘束条件演算子（例えば、ウィーラー・デウィット方程式）によって状態が消滅することを要求するか、波動関数間の同値関係によって定義できることを強調し、これら2つのアプローチは内積によって関連していることを説明します。 我々は、群平均化手順によって正しい物理的内積が構築されることを主張します。 クライン・ゴルドン内積は正定値ではないが、これはゲージの選択ミスに起因すると説明する。 しかしながら、そのような問題が存在しない場合には、群平均化と一致する。 これらの概念はすべてBRST/BFV形式論に組み込まれており、この形式論は、これらの内積やその他の物理的に等価な内積（例えば、最大体積ゲージやガウス平均ゲージから）を体系的に構築する方法を提供する。 最後に、これらのアイデアの半古典近似への適用について、非摂動的な重力効果を含めて議論する。 |