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| Original Text | 日本語訳 |
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| From catalogs of gravitational-wave transients, the population-level properties of their sources and the formation channels of merging compact binaries can be constrained. However, astrophysical conclusions can be biased by misspecification or misestimation of the population likelihood. Despite detection thresholds on the false-alarm rate (FAR) or signal-to-noise ratio (SNR), the current catalog is likely contaminated by noise transients. Further, computing the population likelihood becomes less accurate as the catalog grows. Current methods to address these challenges often scale poorly with the number of events and potentially become infeasible for future catalogs. Here, we evaluate a simple remedy: increasing the significance threshold for including events in population analyses. To determine the efficacy of this approach, we analyze simulated catalogs of up to 1600 gravitational-wave signals from black-hole mergers using full Bayesian parameter estimation with current detector sensitivities. We show that the growth in statistical uncertainty about the black-hole population, as we analyze fewer events but with higher SNR, depends on the source parameters of interest. When the SNR threshold is raised from 11 to 15 -- reducing our catalog size by two--thirds -- we find that statistical uncertainties on the mass distribution only grow by a few 10% and constraints on the spin distribution are essentially unchanged; meanwhile, uncertainties on the high-redshift cosmic merger rate more than double. Simultaneously, numerical uncertainty in the estimate of the population likelihood more than halves, allowing us to ensure unbiased inference without additional computational expense. Our results demonstrate that focusing on higher-significance events is an effective way to facilitate robust astrophysical inference with growing gravitational-wave catalogs. | 重力波トランジェントのカタログから、その発生源の種族レベルの特性や、合体するコンパクト連星の形成経路を制約することができます。 しかし、種族の尤度の指定ミスや推定ミスによって、天体物理学的な結論に偏りが生じる可能性があります。 誤報率（FAR）や信号対雑音比（SNR）の検出閾値があるにもかかわらず、現在のカタログはノイズトランジェントに汚染されている可能性があります。 さらに、カタログが大きくなるにつれて、種族の尤度の計算精度は低下します。 これらの課題に対処するための現在の方法は、イベント数の増加に伴ってスケールアウトしにくく、将来のカタログでは実行不可能になる可能性があります。 ここでは、イベントを種族解析に含めるための有意性閾値を上げるという単純な解決策を評価します。 このアプローチの有効性を判断するために、我々は、現在の検出器感度を用いた完全なベイズパラメータ推定を用いて、ブラックホール合体からの最大1600個の重力波信号のシミュレーションカタログを解析した。 解析するイベント数は少ないがSNRが高いほど、ブラックホール種族に関する統計的不確実性は増大し、関心のあるソースパラメータに依存することを示す。 SNR閾値を11から15に上げると（カタログサイズは3分の2に減少する）、質量分布に関する統計的不確実性は数十%しか増大せず、スピン分布に関する制約は実質的に変化しないことがわかる。 一方、高赤方偏移宇宙合体率に関する不確実性は2倍以上に増加する。 同時に、種族の尤度の推定における数値的不確実性は半分以下に減少し、追加の計算コストをかけずに偏りのない推論を確実に行うことができる。 我々の研究結果は、より重要度の高い事象に焦点を当てることが、増大する重力波カタログを用いた堅牢な天体物理学的推論を促進する効果的な方法であることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recently, Hou \emph{et al.} [Astrophys. J. Lett. \textbf{988}, L51 (2025)] revealed that the Electric Vector Position Angle (EVPA) of polarization vectors in the near-horizon images is governed solely by the spacetime geometry and is irrespective of the plasma flows. Here, we generalize the study to the scenario of a rotating hair black hole within the Horndeski gravity and probe the effects of the hairy parameter on the EVPA. For a fixed inclination, the hairy parameter enhances the observed EVPA in the slowly rotating case, but decreases it in the rapidly rotating case. For a fixed black hole spin, the influence of the hairy parameter on the observed EVPA under different observer inclinations is further modulated by the azimuthal angle of the observed polarization vector. The hairy parameter's impact is more distinct in the low inclination case as the azimuthal angle lies within a specific range, but is almost independent of the observer inclination as the azimuthal angle is beyond this specific range. Furthermore, the dependence of the hairy parameter's impact on the EVPA is stronger with respect to the black hole spin than to the inclination angle. These results could help to further understand the near-horizon polarized images and Horndeski gravity. | 最近、Hou \emph{et al.} [Astrophys. J. Lett. \textbf{988}, L51 (2025)] は、近視野像における偏光ベクトルの電気ベクトル位置角（EVPA）は、時空の幾何学によってのみ支配され、プラズマ流とは無関係であることを明らかにした。 本研究では、この研究を、ホーンデスキー重力場における回転するヘアブラックホールのシナリオに一般化し、ヘアパラメータがEVPAに及ぼす影響を調べた。 傾斜角が固定されている場合、ヘアパラメータは、低速回転の場合は観測されるEVPAを増大させるが、高速回転の場合はEVPAを減少させる。 ブラックホールのスピンが固定されている場合、異なる観測者傾斜角におけるヘアパラメータが観測されるEVPAに及ぼす影響は、観測される偏光ベクトルの方位角によってさらに変調される。 ヘアリーパラメータの影響は、方位角が特定の範囲内にある低傾斜角の場合により顕著ですが、方位角がこの特定の範囲を超えると、観測者の傾斜角にはほとんど依存しなくなります。 さらに、ヘアリーパラメータのEVPAへの影響は、傾斜角よりもブラックホールのスピンに対してより強く依存します。 これらの結果は、地平線近傍の偏光画像とホーンデスキー重力の理解を深めるのに役立つ可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The launching of astrophysical jets provides the most compelling observational evidence for direct extraction of black hole (BH) spin energy via the Blandford-Znajek (BZ) mechanism. Whilst it is known that spinning Kerr BHs within general relativity (GR) follow the BZ jet power relation, the nature of BH energy extraction in general theories of gravity has not been adequately addressed. This study performs the first comprehensive investigation of the BZ jet power relation by utilizing a generalized BH spacetime geometry which describes parametric deviations from the Kerr metric of GR, yet recovers the Kerr metric in the limit that all deviation parameters vanish. Through performing and analyzing an extensive suite of three-dimensional covariant magnetohydrodynamics (MHD) simulations of magnetized gas accretion onto these generalized BH spacetimes we find that the BZ jet power relation still holds, in some instances yielding jet powers far in excess of what can be produced by even extremal Kerr BHs. It is shown that independent variation of the frame-dragging rate of the BH can enhance or suppress the effects of BH spin, and by extension of frame-dragging. This variation greatly enhances or suppresses the observed jet power and underlying photon ring image asymmetry, introducing a previously unexplored yet important degeneracy in BH parameter inference. Finally we show that sufficiently accurate measurements of the jet power, accretion rate and photon ring properties from supermassive BHs can potentially break this degeneracy, highlighting the need of independent investigations of BH frame-dragging from observations. | 天体ジェットの放出は、ブランドフォード・ズナイエク（BZ）機構によるブラックホール（BH）スピンエネルギーの直接抽出に関する最も説得力のある観測的証拠を提供する。 一般相対論（GR）における回転カーブラックホールはBZジェットのべき乗関係に従うことが知られているが、一般重力理論におけるBHエネルギー抽出の性質は十分に検討されていない。 本研究では、一般化BH時空幾何学を用いてBZジェットのべき乗関係を初めて包括的に調査する。 この幾何学は、GRのカー計量からのパラメトリック偏差を記述するが、すべての偏差パラメータがゼロになる極限においてカー計量を回復する。 これらの一般化BH時空への磁化ガス降着に関する広範な3次元共変電磁流体力学（MHD）シミュレーションを実施・解析した結果、BZジェット出力関係が依然として成立し、場合によっては極限カーBHによってさえも生成できるジェット出力をはるかに超えるジェット出力が得られることがわかった。 BHのフレームドラッグ率の独立な変化は、BHスピンの影響、ひいてはフレームドラッグの影響を増強または抑制できることが示された。 この変化は、観測されるジェット出力と、その背後にある光子リング像の非対称性を大きく増強または抑制し、BHパラメータ推定においてこれまで未解明であったが重要な縮退をもたらす。 最後に、超大質量BHからのジェット出力、降着率、および光子リング特性を十分に正確に測定することで、この縮退を打破できる可能性があることを示し、観測からBHフレームドラッグを独立に調査する必要性を強調する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational redshift effects undoubtedly exist; moreover, the experimental setups which confirm the existence of these effects-the most famous of which being the Pound-Rebka experiment-are well-known. Nonetheless-and perhaps surprisingly-there remains a great deal of confusion in the literature regarding what these experiments establish. Our goal in the present article is to clarify these issues, in three concrete ways. First, although (i) Brown and Read (2016) are correct to point out that, given their sensitivity, the outcomes of experimental setups such as the original Pound-Rebka configuration can be accounted for using solely the machinery of accelerating frames in special relativity (barring some subtleties due to the Rindler spacetime necessary to model the effects rigorously), nevertheless (ii) an explanation of the results of more sensitive gravitational redshift outcomes does in fact require more. Second, although typically this 'more' is understood as the invocation of spacetime curvature within the framework of general relativity, in light of the so-called 'geometric trinity' of gravitational theories, in fact curvature is not necessary to explain even these results. Thus (a) one can often explain the results of these experiments using only the resources of special relativity, and (b) even when one cannot, one need not invoke spacetime curvature. And third: while one might think that the absence of gravitational redshift effects would imply that spacetime is flat, this can be called into question given the possibility of the cancelling of gravitational redshift effects by charge in the context of the Reissner-Nordstr\"om metric. This argument is shown to be valid and both attractive forces as well as redshift effects can be effectively shielded in the charged setting. Thus, it is not the case that the absence of gravitational effects implies a Minkowskian spacetime setting. | 重力赤方偏移効果は疑いなく存在する。 さらに、これらの効果の存在を確認する実験装置（最も有名なのはパウンド・レプカ実験）はよく知られている。 しかしながら、そしておそらく驚くべきことに、これらの実験が何を証明するのかに関して、文献には依然として多くの混乱が残っている。 本稿の目的は、これらの問題を3つの具体的な方法で明らかにすることである。 まず、(i) BrownとRead (2016)は、その感度を考慮すると、元のパウンド・レプカ構成のような実験装置の結果は、特殊相対論における加速フレームの仕組みのみを用いて説明できる（効果を厳密にモデル化するために必要なリンドラー時空によるいくつかの微妙な問題を除けば）と指摘するのは正しいが、それでもなお、(ii) より感度の高い重力赤方偏移の結果を説明するには、実際にはそれ以上のことが求められる。 第二に、この「さらに」は、一般的には 一般相対性理論の枠組みの中で時空の曲率を援用するものとして理解されているが、 いわゆる「幾何学的三位一体」の重力理論に照らし合わせると、 実際には、これらの結果を説明するためにさえ曲率は必要ない。 したがって、(a) これらの実験の結果は、多くの場合、特殊相対性理論のリソースのみを用いて説明することができ、(b) たとえ説明できない場合でも、時空の曲率を援用する必要はない。 そして第三に、重力による赤方偏移効果が存在しないということは時空が平坦であることを意味すると考える人もいるかもしれないが、ライスナー・ノルドストローム計量の文脈において、重力による赤方偏移効果が電荷によって打ち消される可能性があることを考えると、これは疑問視される可能性がある。 この議論は妥当であることが示されており、電荷のある設定では引力と赤方偏移効果の両方が効果的に遮蔽される。 したがって、重力による効果がないからといってミンコフスキー時空設定が成り立つわけではない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate black hole solutions within a phenomenological approach to quantum gravity based on spacetime thermodynamics developed by Alonso-Serrano and Li\v{s}ka. The field equations are traceless, similarly to unimodular gravity, and include quadratic curvature corrections. We find that static, spherically symmetric, vacuum spacetimes in this theory split into two branches. The first branch is indistinguishable from corresponding solutions in unimodular gravity and describes Schwarzschild-(Anti) de Sitter black holes. The second branch instead describes horizonless solutions and is characterized by large values of the spatial curvature. We analyze the dynamics of first-order metric perturbations on both branches, showing that there are no deviations from unimodular gravity at this level. | 我々は、アロンソ＝セラーノとリー・ブスカによって開発された時空熱力学に基づく量子重力への現象論的アプローチを用いて、ブラックホール解を研究する。 場の方程式はユニモジュラー重力と同様にトレースレスであり、二次曲率補正を含む。 この理論における静的、球対称な真空時空は2つの枝に分岐することを見出した。 最初の枝はユニモジュラー重力における対応する解と区別がつかず、シュワルツシルト＝（反）ド・ジッターブラックホールを記述する。 2番目の枝は地平線のない解を記述し、大きな空間曲率を持つことを特徴とする。 両枝における1次計量摂動のダイナミクスを解析し、このレベルではユニモジュラー重力からの逸脱がないことを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We perform a multiprobe analysis combining cosmic microwave background (CMB) data from Planck and the Atacama Cosmology Telescope (ACT), ACT CMB lensing, and large-scale structure (LSS) measurements from the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), including DESI Legacy Imaging Survey (LS) galaxies and baryon acoustic oscillations (BAOs). We present the first $5\times2$pt analysis of ACT DR6 lensing, DESI LS, and Planck ISW. Within $\Lambda$CDM, this yields $S_8 = \sigma_8(\Omega_m/0.3)^{0.5} = 0.819 \pm 0.016$, in good agreement with primary CMB inferences and provides a sound-horizon-free Hubble constant constraint of $H_0 = 70.0 \pm 4.4$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$. Then, combining with CMB primary and BAO, we reconfirm a CMB-BAO discrepancy in the $\Omega_m$-$\frac{D_v}{r_d}$ plane, which is heightened when combining BAO with the $5\times2$pt data vector. We explore two dark-energy extensions that may reconcile this: an early-time modification, early dark energy (EDE), and late-time dynamical dark energy (DDE) parameterized by $w_0w_a$. For CMB primary+BAO+$5\times2$pt, we find a $3.3\sigma$ preference for DDE over $\Lambda$CDM, while EDE is modestly favoured at $2.3\sigma$. The models address different shortcomings of $\Lambda$CDM: DDE relaxes the neutrino mass bound ($M_\nu<0.17$eV vs. $<0.050$eV under $\Lambda$CDM), making it compatible with neutrino oscillation measurements, while EDE raises the Hubble constant to $H_0=70.5\pm1.2\,\mathrm{km\,s^{-1}\,Mpc^{-1}}$, easing the discrepancy with SH0ES. However, neither model resolves both issues simultaneously. Our analysis indicates that both DDE and EDE remain viable extensions of $\Lambda$CDM within current uncertainties and demonstrates the capacity of combined probes to place increasingly stringent constraints on cosmological parameters. | プランク望遠鏡とアタカマ宇宙論望遠鏡（ACT）の宇宙マイクロ波背景放射（CMB）データ、ACT CMBレンズ効果、そしてダークエネルギー分光装置（DESI）による大規模構造（LSS）測定（DESIレガシー・イメージング・サーベイ（LS）銀河と重粒子音響振動（BAO）を含む）を組み合わせたマルチプローブ解析を実施しました。 ACT DR6レンズ効果、DESI LS、およびプランクISWの最初の$5\times2$pt解析を紹介します。 $\Lambda$CDMの範囲内では、$S_8 = \sigma_8(\Omega_m/0.3)^{0.5} = 0.819 \pm 0.016$ となり、これはCMB一次観測からの推定値とよく一致し、音地平線フリーのハッブル定数として$H_0 = 70.0 \pm 4.4$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$ という制約を与える。 次に、CMB一次観測データとBAOを組み合わせることで、$\Omega_m$-$\frac{D_v}{r_d}$平面におけるCMB-BAOの不一致が再確認され、この不一致はBAOと$5\times2$ptデータベクトルを組み合わせることでさらに顕著になる。 これを両立させる可能性のある2つのダークエネルギー拡張、すなわち初期時間修正である初期ダークエネルギー（EDE）、および $w_0w_a$でパラメータ化された後期時間動的ダークエネルギー（DDE）を調査する。 CMB primary+BAO+$5\times2$ptの場合、DDEは$\Lambda$CDMよりも$3.3\sigma$有利であるのに対し、EDEは$2.3\sigma$でやや有利であることがわかった。 これらのモデルは、$\Lambda$CDMの異なる欠点に対処します。 DDEはニュートリノ質量の上限を緩和し（$\Lambda$CDMでは$M_\nu<0.17$eV、$\Lambda$CDMでは$<0.050$eV）、ニュートリノ振動測定と互換性を持たせます。 一方、EDEはハッブル定数を$H_0=70.5\pm1.2\,\mathrm{km\,s^{-1}\,Mpc^{-1}}$まで引き上げ、SH0ESとの矛盾を緩和します。 しかし、どちらのモデルも両方の問題を同時に解決するものではありません。 私たちの解析は、DDEとEDEの両方が、現在の不確実性の範囲内で$\Lambda$CDMの拡張として依然として有効であり、複合プローブが宇宙論パラメータにますます厳しい制約を課す能力があることを示しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analyze data from 142 of the 218 gravitational-wave (GW) sources in the fourth LIGO-Virgo-KAGRA Collaboration (LVK) Gravitational-Wave Transient Catalog (GWTC-4.0) to estimate the Hubble constant $H_0$ jointly with the population properties of merging compact binaries. We measure the luminosity distance and redshifted masses of GW sources directly; in contrast, we infer GW source redshifts statistically through i) location of features in the compact object mass spectrum and merger rate evolution, and ii) identifying potential host galaxies in the GW localization volume. Probing the relationship between source luminosity distances and redshifts obtained in this way yields constraints on cosmological parameters. We also constrain parameterized deviations from general relativity which affect GW propagation, specifically those modifying the dependence of a GW signal on the source luminosity distance. Assuming our fiducial model for the source-frame mass distribution and using GW candidates detected up to the end of the fourth observing run (O4a), together with the GLADE+ all-sky galaxy catalog, we estimate $H_0 = 76.6^{+13.0}_{-9.5} (76.6^{+25.2}_{-14.0})$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$. This value is reported as a median with 68.3% (90%) symmetric credible interval, and includes combination with the $H_0$ measurement from GW170817 and its electromagnetic counterpart. Using a parametrization of modified GW propagation in terms of the magnitude parameter $\Xi_0$, we estimate $\Xi_0 = 1.2^{+0.8}_{-0.4} (1.2^{+2.4}_{-0.5})$, where $\Xi_0 = 1$ recovers the behavior of general relativity. | LIGO-Virgo-KAGRA共同研究（LVK）重力波トランジェントカタログ（GWTC-4.0）に含まれる218個の重力波源のうち142個のデータを分析し、合体するコンパクト連星の種族特性と合わせてハッブル定数$H_0$を推定する。 重力波源の光度距離と赤方偏移質量を直接測定する。 一方、重力波源の赤方偏移は、i)コンパクト天体の質量スペクトルと合体速度の進化における特徴の位置特定、およびii)重力波局在体積における潜在的なホスト銀河の特定を通じて統計的に推定する。 このようにして得られた源の光度距離と赤方偏移の関係を調べることで、宇宙論パラメータに対する制限が得られる。 また、重力波の伝播に影響を与える一般相対論からのパラメータ化された偏差、特に重力波信号の源光度距離への依存性を変化させる偏差についても制約を加える。 源フレーム質量分布の信頼モデルを仮定し、第4回観測ラン終了時までに検出された重力波候補データ（O4a）とGLADE+全天銀河カタログを用いて、$H_0 = 76.6^{+13.0}_{-9.5} (76.6^{+25.2}_{-14.0})$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$ と推定する。 この値は、68.3% (90%) の対称信頼区間を持つ中央値として報告されており、GW170817とその電磁対応銀河の$H_0$測定値との組み合わせを含む。 修正重力波伝播のパラメータ化を用いて 大きさパラメータ$\Xi_0$で表すと、$\Xi_0 = 1.2^{+0.8}_{-0.4} (1.2^{+2.4}_{-0.5})$と推定される。 ここで、$\Xi_0 = 1$は一般相対論の振る舞いを回復する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We provide a field-theoretic method to calculate entanglement entropy of CFT in all dimensions. This method works for entangling surfaces of arbitrary shape. The formalism manifests a field-theoretic proof of the Ryu-Takayanagi formula. | CFTのエンタングルメントエントロピーを全次元で計算するための場の理論的手法を提供する。 この手法は、任意の形状のエンタングルメント面に適用できる。 この形式論は、Ryu-Takayanagiの公式の場の理論的証明を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| I revisit whether black-hole remnants, from sub-Planckian compact objects to Planck relics and up to (super)massive black holes, can preserve Standard-Model (SM) electric charge. Two exterior-field mechanisms -- Coulomb-focused capture from ambient media and QED Schwinger pair production -- robustly neutralize such objects across cosmic history. I first derive the general capture rate including both Coulomb and gravitational focusing, and sum the stepwise discharge time in closed form via the trigamma function, exhibiting transparent Coulomb- and gravity-dominated limits. I then integrate the Schwinger rate over the near-horizon region to obtain an explicit $\dot Q(Q)$ law: discharge proceeds until the horizon field falls below $E_{\rm crit}$, leaving a residual charge $Q_{\rm stop}^{(e)}\!\propto\! r_h^2$ that is $\ll e$ for Planck radii. Mapping the mass dependence from sub-Planckian to astrophysical scales, I also analyze dark-sector charges with heavy carriers (including kinetic mixing and massive mediators). In a conservative ``no-Schwinger'' limit where vacuum pair creation is absent, cumulative ambient exposures alone force discharge of any integer SM charge. Three possible loopholes remain. (i) A fine-tuned SM corner in which the relic sits arbitrarily close to Reissner-Nordstr\"om extremality so greybody factors suppress charged absorption, while Schwinger pair creation is absent due to Planck-scale physics. (ii) Charge relocated to a hidden $U(1)_D$ with no light opposite carriers, e.g. if the lightest state is very heavy and/or kinetic mixing with $U(1)_{\rm EM}$ is vanishingly small. (iii) Discrete or topological charges rather than ordinary SM electric charge. Outside these cases, the conclusion is robust: within SM electromagnetism, charged black-hole relics neutralize efficiently and cannot retain charge over cosmological times. | プランク準コンパクト天体からプランク残骸、そして（超）大質量ブラックホールに至るまで、ブラックホール残骸が標準模型（SM）の電荷を保存できるかどうかを再検証する。 2つの外場メカニズム、すなわち周囲媒質からのクーロン集束捕獲とQEDシュウィンガー対生成は、宇宙の歴史を通じてこれらの天体をロバストに中和する。 まず、クーロン集束と重力集束の両方を含む一般的な捕獲率を導出し、段階的な放電時間を三ガンマ関数を用いて閉じた形で合計し、クーロンおよび重力支配の明確な極限を示す。 次に、シュウィンガー率を地平線近傍領域で積分し、明示的な$\dot Q(Q)$法則を得る。 放電は地平線場が$E_{\rm crit}$を下回るまで進行し、残留電荷$Q_{\rm stop}^{(e)}\!\propto\!を残す。 プランク半径に対しては$\ll e$であるr_h^2$である。 サブプランクスケールから天体物理学的スケールまで質量依存性をマッピングし、 重いキャリア（運動学的混合と質量を持つメディエーターを含む）によるダークセクター電荷も解析する。 真空対生成が存在しない保守的な「シュウィンガー効果なし」極限では、累積的な周囲光照射のみで、整数の標準電荷を放電させる。 3つの抜け穴が残っている。 (i) 微調整された標準模型コーナー このコーナーでは、残存ブラックホールはライスナー・ノルドストローム極限性に任意に近い位置にあり、 そのためグレーボディ因子が荷電吸収を抑制しますが、プランクスケールの物理によりシュウィンガー対生成は発生しません。 (ii) 電荷が隠れた$U(1)_D$に再配置され、軽い反対キャリアが存在しない。 例えば、最軽量状態が非常に重い場合、および/または$U(1)_{\rm EM}$との運動学的混合が無視できるほど小さい場合など。 (iii) 通常の標準模型電荷ではなく、離散的またはトポロジカルな電荷。 これらのケース以外では、結論は堅牢です。 標準模型電磁気学の範囲内では、 荷電ブラックホール残存物は効率的に中和され、宇宙論的時間を超えて電荷を保持することはできません。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this investigation we examine the astrophysical consequences of the influence of pressure anisotropy on the physical properties of observed pulsars within the background of $f(Q,T)$ gravity by choosing a specific form $f(Q, T)=\psi_1\, Q + \psi_2 T$, where $\psi_1$ and $\psi_2$ are the model parameters. Initially, we solve the modified field equations for anisotropic stellar configurations by assuming the physically valid metric potential along with anisotropic function for the distribution of the interior matter. We test the derived gravitational model subject to various stability conditions to confirm physically existence of compact stars within the $f(Q,T)$ gravity context. We analyze thoroughly the influence of anisotropy on the effective density, pressure and mass-radius relation of the stars. The present inspection of the model implies that the current gravitational models are non-singular and able to justify for the occurrence of observed pulsars with masses exceeding 2 $M_{\odot}$ as well as masses fall in the {\em mass gap} regime, in particular merger events like GW190814. The predicted radii for the observed stars of different masses fall within the range \{10.5 km, 14.5 km\} for $\psi_1\leq 1.05$ whereas the radius of PSR J074+6620 is predicted to fall within \{13.09 km, 14.66 km\} which is in agreement with the predicted radii range \{11.79 km, 15.01 km\} as can be found in the recent literature. | 本研究では、$f(Q,T)$重力背景下で観測されるパルサーの物理的特性に対する圧力異方性の影響の天体物理学的帰結を、特定の形式$f(Q, T)=\psi_1\, Q + \psi_2 T$（$\psi_1$と$\psi_2$はモデルパラメータ）を選択することで検証する。 まず、物理的に妥当な計量ポテンシャルと内部物質の分布に対する異方性関数を仮定し、異方性星配置に対する修正場方程式を解く。 導出した重力モデルを様々な安定条件の下で検証し、$f(Q,T)$重力環境下におけるコンパクト星の物理的存在を確認する。 星の有効密度、圧力、質量半径関係に対する異方性の影響を徹底的に解析する。 今回のモデルの検証は、現在の重力モデルが特異ではなく、2$M_{\odot}$を超える質量を持つ観測パルサーだけでなく、{\em mass gap}領域内の質量を持つ観測パルサー、特にGW190814のような合体イベントの発生を正当化できることを示唆している。 異なる質量の観測星の半径は、$\psi_1\leq 1.05$ に対して \{10.5 km, 14.5 km\} の範囲に収まると予測されるが、PSR J074+6620の半径は \{13.09 km, 14.66 km\} の範囲に収まると予測され、これは最近の文献で示されている \{11.79 km, 15.01 km\} の予測半径範囲と一致する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate scalar-induced stochastic gravitational waves from adiabatic curvature perturbations sourced by a spectator field via the modulated reheating mechanism. We consider a spectator scalar with Higgs-like couplings and inflaton decay via shift symmetric dimension-five operators. The spectator is assumed to be in the Sitter vacuum and it sources blue-tilted, strongly non-Gaussian curvature perturbations which can dominate the spectrum on small scales $k \gg \rm{Mpc}^{-1}$. We find that the setup could generate a gravitational wave signal testable by surveys like BBO and DECIGO but only for large coupling values not expected in low-energy particle physics setups that can be perturbatively extrapolated up to the inflationary scale. | 我々は、変調再加熱機構を介して傍観者場から発生する断熱曲率摂動から生じるスカラー誘起確率的重力波を調査する。 ヒッグス類似の結合を持つ傍観者スカラーと、シフト対称次元5演算子を介したインフレーション崩壊を考察する。 傍観者はシッター真空中に存在すると仮定し、青傾斜の強く非ガウス的な曲率摂動を発生させ、それが小さなスケール$k \gg \rm{Mpc}^{-1}$においてスペクトルを支配する可能性がある。 このセットアップは、BBOやDECIGOのようなサーベイで検証可能な重力波信号を生成できるが、それは低エネルギー素粒子物理学セットアップでは期待されない大きな結合値の場合に限られ、インフレーションスケールまで摂動外挿可能であることがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study quantum-corrected solitons in global, three-dimensional, anti-de Sitter (AdS) space-time. These static solitons have a regular origin and arise as solutions of the linearized quantum-corrected Einstein equations (LQCEE). On the right-hand-side of the LQCEE is the renormalized expectation value of the stress-energy tensor operator for a massless, conformally coupled, quantum scalar field in a nonrotating thermal state, computed in quantum field theory (QFT), or using relativistic kinetic theory (RKT). We calculate the mass of the solitons and compare the results from QFT and RKT. | 我々は、大域的、3次元、反ド・ジッター（AdS）時空における量子補正ソリトンを研究する。 これらの静的ソリトンは規則的な起源を持ち、線形化量子補正アインシュタイン方程式（LQCEE）の解として生じる。 LQCEEの右辺は、非回転熱状態における質量ゼロ、共形結合、量子スカラー場に対する応力エネルギーテンソル演算子の繰り込まれた期待値であり、量子場の理論（QFT）または相対論的運動論（RKT）を用いて計算される。 我々はソリトンの質量を計算し、QFTとRKTの結果を比較する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the optical properties of black holes endowed with primary Proca hair, focusing on the distinctive double-peak structure generated in the effective potential by the massive vector field. This novel feature drastically modifies the geodesic motion of both photons and massive particles, leading to qualitatively new dynamical and observational signatures. We derive and analyze the effective potentials, classify time-like and null geodesics, and identify the conditions for multiple circular orbits. Particular attention is devoted to the photon sphere structure, the associated shadows, and lensing phenomena. Our analysis reveals that, for a broad range of parameters, the black-hole shadow can acquire a two-boundary structure and exhibit additional inner rings, unlike the standard Schwarzschild case. These modifications provide potentially observable imprints of Proca hair in electromagnetic spectra, highlighting the relevance of double-barrier optical phenomena for current and future observations of strong-gravity environments. | 我々は、一次プロカヘアーを有するブラックホールの光学特性を、質量ベクトル場によって有効ポテンシャルに生成される特徴的な二重ピーク構造に焦点を当てて研究する。 この新しい特徴は、光子と質量粒子の両方の測地線運動を劇的に変化させ、定性的に新しい力学的および観測的特徴をもたらす。 我々は、有効ポテンシャルを導出し解析し、時間的測地線とヌル測地線を分類し、多重円軌道の条件を特定する。 特に、光子球構造、関連する影、およびレンズ現象に注目する。 解析の結果、幅広いパラメータにおいて、ブラックホールシャドウは、標準的なシュワルツシルトの場合とは異なり、二重境界構造を獲得し、追加の内輪を示す可能性があることがわかった。 これらの変化は、電磁スペクトル中にプロカヘアーの潜在的に観測可能な痕跡を提供し、現在および将来の強重力環境の観測における二重障壁光学現象の関連性を浮き彫りにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Dymnikova black hole (BH) is a regular solution that interpolates between a de Sitter core near the origin and a Schwarzschild-like behavior at large distances. In this work, we investigate the properties of a Dymnikova BH immersed in a quintessential field, characterized by the state parameter $\omega$ and a normalization constant $c$. We explore the thermodynamic behavior, null geodesics, scalar quasinormal modes and shadow profiles for this model. Our analysis shows that the presence of quintessence alters the Hawking temperature and specific heat, leading to parameter-dependent phase transitions. The null geodesics and corresponding black hole shadows are also found to be sensitive to the model parameters, especially $\omega$ and $c$. This sensitivity influences light deflection and shadow size. Furthermore, we compute the scalar quasinormal modes and observe that quintessence tends to enhance the damping of the modes, indicating greater stability under perturbations. | ディムニコワ・ブラックホール（BH）は、原点近傍のド・ジッター核と遠距離におけるシュワルツシルト的な挙動との間を補間する正則解である。 本研究では、状態パラメータ$\omega$と正規化定数$c$で特徴付けられるクインテセンス場中に浸漬されたディムニコワ・ブラックホールの特性を調査する。 このモデルの熱力学的挙動、ヌル測地線、スカラー準正規モード、およびシャドウプロファイルを解析する。 解析の結果、クインテセンスの存在はホーキング温度と比熱を変化させ、パラメータ依存の相転移を引き起こすことが示された。 ヌル測地線とそれに対応するブラックホールシャドウも、モデルパラメータ、特に$\omega$と$c$に敏感であることがわかった。 この敏感さは、光の偏向とシャドウのサイズに影響を与える。 さらに、スカラー準正規モードを計算し、クインテッセンスがモードの減衰を増強する傾向があり、摂動下での安定性が向上することを観察しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We use Legendre polynomials (previously discussed in this context by Pitrou and Cusin [1]) to model signals in pulsar timing arrays (PTA). These replace the (Fourier mode) basis of trigonometric functions normally used for data analysis. The Legendre basis makes it simpler to incorporate pulsar modeling effects, which remove constant-, linear-, and quadratic-in-time terms from pulsar timing residuals. In the Legendre basis, this zeroes the amplitudes of the the first three Legendre polynomials. We use this basis to construct an optimal quadratic cross-correlation estimator $\widehat{\mu}$ of the Hellings and Downs (HD) correlation and compute its variance $\sigma^2_{\widehat{\mu}}$ in the way described by Allen and Romano [2]. Remarkably, if the gravitational-wave background (GWB) and pulsar noise power spectra are (sums of) power laws in frequency, then in this basis one obtains analytic closed forms for many quantities of interest. | 我々は、ルジャンドル多項式（PitrouとCusin[1]がこの文脈で以前に議論した）を用いて、パルサータイミングアレイ（PTA）の信号をモデル化する。 これは、データ解析で通常用いられる三角関数の（フーリエモード）基底に代わるものである。 ルジャンドル基底を用いることで、パルサーモデル化効果の組み込みが容易になり、パルサータイミング残差から定数項、線形項、および時間的に2次の項が除去される。 ルジャンドル基底では、これにより最初の3つのルジャンドル多項式の振幅がゼロになる。 我々はこの基底を用いて、HellingsとDowns（HD）相関の最適な2次相互相関推定量$\widehat{\mu}$を構築し、AllenとRomano[2]が示した方法でその分散$\sigma^2_{\widehat{\mu}}$を計算する。 注目すべきことに、重力波背景放射（GWB）とパルサーノイズのパワースペクトルが周波数に関してべき乗則（の和）である場合、この基底において多くの関心対象量に対して解析的な閉形式が得られます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We report the first 3D general relativistic magnetohydrodynamic (GRMHD) simulation that captures the full, self-consistent evolution from the late inspiral through merger and subsequent recoil of a supermassive binary black hole (SMBBH) with misaligned spins embedded in an equilibrated circumbinary disk (CBD). Our full numerical simulation follows the final 40 orbits of the inspiral and merger of the binary, following an initial phase of 165 orbits of CBD evolution toward equilibrium. We find that the jets, launched from the minidisks surrounding each black hole, are tilted toward the black hole spin direction close to the individual black holes, but align with the binary's total angular momentum at larger distances. Following the merger, the remnant black hole receives a recoil kick exceeding 1000 km/s. Remarkably, it retains its gravitationally bound CBD as if it were ejected from a galactic nucleus. Furthermore, the jet launched by the recoiling remnant black hole preserves the large-scale orientation established during the late inspiral. We demonstrate that the majority of the luminosity emerges from a region in close proximity to the black hole, suggesting that the accretion disk surrounding the recoiling remnant would remain the most luminous feature postmerger, persisting for long enough to be observable by modern telescopes (hours in the case of LISA sources). These findings introduce a direct, first-principles model for the recoil of supermassive black holes (SMBH) in active galactic nuclei (AGNs), offering a comprehensive theoretical basis to support and elucidate both ongoing and future observational efforts. | 我々は、平衡周連星円盤（CBD）内に埋め込まれた不整列スピンを持つ超大質量連星ブラックホール（SMBBH）の、後期インスパイラルから合体、そしてそれに続く反動に至るまでの、自己無撞着な進化を完全かつ完全に捉えた、初の3次元一般相対論的磁気流体力学（GRMHD）シミュレーションを報告する。 我々の完全な数値シミュレーションは、CBDが平衡状態に向かう165軌道の初期段階に続いて、連星のインスパイラルと合体の最後の40軌道を追跡する。 各ブラックホールを取り囲むミニディスクから発射されたジェットは、個々のブラックホールの近くではブラックホールのスピン方向に傾いているが、遠方では連星全体の角運動量と一致することがわかった。 合体後、残骸ブラックホールは1000 km/sを超える反動キックを受ける。 驚くべきことに、このブラックホールは、まるで銀河核から放出されたかのように、重力によって束縛された中心核（CBD）を維持しています。 さらに、反跳残骸ブラックホールから放出されたジェットは、後期インスパイラル期に確立された大規模な方向性を維持しています。 我々は、光度の大部分がブラックホールの近傍領域から放出されていることを実証しました。 これは、反跳残骸を取り囲む降着円盤が合体後も最も明るい特徴として残り、現代の望遠鏡で観測できるほど十分に長く（LISA源の場合は数時間）、持続することを示唆しています。 これらの発見は、活動銀河核（AGN）における超大質量ブラックホール（SMBH）の反跳に関する直接的な第一原理モデルを導入し、現在進行中および将来の観測努力を支援し、解明するための包括的な理論的基礎を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the thermodynamics of the Ay\'{o}n-Beato-Garc\'{i}a black hole and the relationship between photon orbits and the thermodynamic phase transitions of the black hole in AdS spacetime. We then examine the interactions between the microstructures of the black hole using Ruppeiner geometry. The radius of the photon orbit and the minimum impact parameter behave non-monotonically below the critical point, mimicking the behaviour of Hawking temperature and pressure in extended thermodynamics. Their changes during the large black hole--small black hole phase transition serve as the order parameter, possessing a critical exponent of $1/2$. The results demonstrate that the gravity and thermodynamics of the Ay\'{o}n-Beato-Garc\'{i}a black hole are closely related. Furthermore, we explore the thermodynamic geometry, which provides insight into the microstructure interactions of the black hole. We find that the large black hole phase is analogous to a bosonic gas with a dominant attractive interaction, while the small black hole phase behaves like an anyonic gas with both attractive and repulsive interactions. | 我々は、Ay\'{o}n-Beato-Garc\'{i}a ブラックホールの熱力学と、AdS 時空におけるブラックホールの光子軌道と熱力学的相転移との関係を研究する。 次に、ルッパイナー幾何学を用いてブラックホールの微細構造間の相互作用を調べる。 光子軌道の半径と最小影響パラメータは、臨界点以下では非単調に振る舞い、拡張熱力学におけるホーキング温度と圧力の挙動を模倣する。 大ブラックホール-小ブラックホール相転移中のこれらの変化は秩序パラメータとして機能し、臨界指数は 1/2 となる。 この結果は、Ay\'{o}n-Beato-Garc\'{i}a ブラックホールの重力と熱力学が密接に関連していることを示している。 さらに、ブラックホールの微細構造間の相互作用に関する知見をもたらす熱力学的幾何学を探求する。 我々は、大きなブラックホールの位相は、支配的な引力相互作用を持つボソン気体に類似しているのに対し、小さなブラックホールの位相は、引力相互作用と斥力相互作用の両方を持つエニオン気体のように振舞うことを発見した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The physics of gravitational waves and other classical fields on specifically four-dimensional backgrounds of black holes exhibits electric-magnetic-like dualities. In this paper, we discuss the structure of such dualities in terms of geometrical quantities with a physically-intuitive interpretation. In turn, we explain the interplay between the algebraic structure of black hole spacetimes and their associated dualities. For large classes of black hole geometries, explicit constructions are presented. We then use these results and apply them to the holographic study of three-dimensional conformal field theories (CFTs), discussing how such dualities place stringent constraints on the thermal spectra of correlators. In particular, the dualities enforce the recently-developed spectral duality relation along with a multitude of implications for the physics of thermal CFTs. A number of numerical results supporting our conclusions is also presented, including a demonstration of how the longitudinal spectrum of quasinormal modes determines the transverse spectrum, and vice versa. | ブラックホールの特に4次元背景における重力波やその他の古典場の物理は、電磁気的双対性を示す。 本論文では、このような双対性の構造を、物理的に直観的な解釈を伴う幾何学的量の観点から議論する。 次に、ブラックホール時空の代数構造とそれに伴う双対性との間の相互作用を説明する。 ブラックホールの多くの幾何学について、明示的な構成を示す。 次に、これらの結果を用いて3次元共形場理論（CFT）のホログラフィック研究に適用し、このような双対性が相関子の熱スペクトルにどのように厳しい制約を課すかを議論する。 特に、これらの双対性は、最近開発されたスペクトル双対性関係を強制するとともに、熱CFTの物理学に対する多くの示唆を与える。 我々の結論を裏付けるいくつかの数値結果も提示されており、その中には、準正規モードの縦方向スペクトルが横方向スペクトルを決定し、その逆も成り立つことの実証も含まれている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent measurements from the Atacama Cosmology Telescope (ACT), particularly when combined with DESI baryon acoustic oscillation data, have reported a scalar spectral index $n_s$ slightly higher than that inferred by {\it Planck}~2018, suggesting a mild tension with the predictions of standard inflationary attractor models. In this work, we revisit the quantum-corrected Higgs inflation scenario within the framework of a non-minimally coupled scalar field theory. Starting from the one-loop effective action, we incorporate radiative corrections through the anomalous scaling parameter ${\bf A_I}$ and derive analytic expressions for the inflationary observables $n_s$ and $r$ in the Einstein frame. Our analysis demonstrates that quantum corrections naturally shift $n_s$ toward higher values while keeping the tensor-to-scalar ratio $r$ suppressed. For ${\cal N} = 60$, the model predicts $n_s \simeq 0.9743$ and $r \simeq 5.4\times10^{-3}$, in excellent agreement with the latest ACT+DESI (P-ACT-LB) data and fully consistent with the \textit{Planck}~2018 limit $r < 0.036$. The derived constraint $4.36\times10^{-10} < \lambda/\xi^{2} < 10.77\times10^{-10}$ confirms the robustness of the quantum-corrected Higgs framework and indicates that near-future CMB polarization experiments such as CORE, AliCPT, LiteBIRD, and CMB-S4 will be able to probe the predicted parameter space with high precision. | アタカマ宇宙論望遠鏡（ACT）による最近の測定結果、特にDESIの重粒子音響振動データと組み合わせた測定結果から、スカラースペクトル指数$n_s$が{\it Planck}~2018で推定された値よりもわずかに高いことが報告されており、標準的なインフレーションアトラクターモデルの予測とのわずかな矛盾を示唆している。 本研究では、非最小結合スカラー場理論の枠組みの中で、量子補正されたヒッグスインフレーションシナリオを再検討する。 1ループ有効作用から出発し、異常スケーリングパラメータ${\bf A_I}$による放射補正を組み込み、アインシュタイン座標系におけるインフレーション観測量$n_s$と$r$の解析的表現を導出する。 本解析は、量子補正によって、テンソル対スカラー比$r$を抑制したまま、$n_s$を自然に高い値へとシフトさせることを示している。 ${\cal N} = 60$ の場合、モデルは $n_s \simeq 0.9743$、$r \simeq 5.4\times10^{-10}$ を予測し、最新の ACT+DESI (P-ACT-LB) データと非常によく一致し、\textit{Planck}~2018 の限界 $r < 0.036$ と完全に整合しています。 導出された制約 $4.36\times10^{-10} < \lambda/\xi^{2} < 10.77\times10^{-10}$ は、量子補正ヒッグス粒子枠組みの堅牢性を裏付けるものであり、近い将来の CMB 偏極実験（CORE、AliCPT、LiteBIRD、CMB-S4 など）によって、予測されたパラメータ空間を高精度で調べることができることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present an observational confirmation of Hawking's black-hole area theorem using the newly released gravitational-wave data from the GWTC-4.0. We analyze the high signal-to-noise ratio binary black hole (BBH) merger GW230814 and measure the (total) horizon area of the black holes before and after the merger. For preferred (and reasonable) choices of the post-truncation start time, the horizon area of the remnant black hole is found to be greater than the total horizon area of the two pre-merger black holes at a high possibility (at least $\gtrsim 99.5\%$). Importantly, our analysis accounts for sky-location uncertainty. These results provide a stringent observational confirmation of the black-hole area law, further bolstering the validity of classical general relativity in the dynamical, strong-field regime. | GWTC-4.0から新たに公開された重力波データを用いて、ホーキングのブラックホール面積定理の観測的確認を提示する。 高信号対雑音比の連星ブラックホール（BBH）合体GW230814を解析し、合体前後のブラックホールの（総）地平線面積を測定した。 好ましい（かつ合理的な）合体開始時刻を選択した際には、残骸ブラックホールの地平線面積は、合体前の2つのブラックホールの総地平線面積よりも高い確率で大きくなることがわかった（少なくとも$\gtrsim 99.5\%$）。 重要な点として、本解析は天空位置の不確実性を考慮している。 これらの結果は、ブラックホール面積法則の厳密な観測的確認を提供し、力学的かつ強磁場領域における古典的一般相対論の妥当性をさらに強化するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the dynamics of a two-field scalar model consisting of an axion-saxion pair with both kinetic and potential couplings, as motivated by string theory compactifications. We extend the dynamical systems (DS) toolkit by introducing a new set of variables that not only close the system and enable a systematic stability analysis, but also disentangle the role of the kinetic coupling. Within this framework we derive a compact, general expression for the non-geodesicity (turning-rate) parameter evaluated at fixed points, valid for arbitrary couplings. This provides a transparent way of diagnosing non-geodesic dynamics, with direct applications to both dark energy and multifield inflation. We first consider exponential coupling functions to establish analytic control and facilitate comparison with previous literature. In this case, we uncover a pair of genuinely non-geodesic fixed points, which act as attractors within a submanifold of the full system. In contrast, when the axion shift symmetry remains unbroken, our analysis shows that the apparent non-geodesic fixed point reported previously does not persist once the full dynamics are taken into account. Finally, we illustrate how our approach naturally extends to more realistic string-inspired models, such as power-law axion potentials combined with exponential saxion couplings, and present an explicit supergravity realisation. | 弦理論のコンパクト化に着目し、運動論的結合とポテンシャル結合の両方を持つアキシオン-サキシオン対からなる2場スカラー模型のダイナミクスを研究する。 新しい変数群を導入することで、力学系（DS）ツールキットを拡張する。 この変数群は、系を閉じて系統的な安定性解析を可能にするだけでなく、運動論的結合の役割を解きほぐす。 この枠組みの中で、任意の結合に対して有効な、固定点で評価された非測地線性（回転速度）パラメータのコンパクトで一般的な表現を導出する。 これは、非測地線ダイナミクスを診断するための透明な方法を提供し、ダークエネルギーと多場インフレーションの両方に直接応用できる。 まず、解析的制御を確立し、先行研究との比較を容易にするために、指数結合関数を考察する。 この場合、完全な系の部分多様体内でアトラクターとして機能する、真に非測地線的な固定点のペアを発見する。 対照的に、アクシオンシフト対称性が破れていない場合、我々の解析は、以前に報告された見かけ上の非測地線的固定点は、完全なダイナミクスを考慮すると持続しないことを示しています。 最後に、我々のアプローチが、指数関数的サクシオン結合と組み合わせたべき乗則アクシオンポテンシャルなど、より現実的な弦理論に着想を得たモデルにどのように自然に拡張されるかを示し、明示的な超重力実現を提示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This work tries to establish the theoretical framework for gravitomagnetic-hydrodynamics (GMHD), revealing a fundamental correspondence between geometrodynamics and magnetohydrodynamic phenomena in general relativity. By introducing the gravitoelectromagnetic formalism to relativistic fluids, a set of leading-order GMHD equations is derived that govern the co-evolution of spacetime geometry and matter dynamics in the early Universe. This analysis reveals that, under high-temperature and high-density conditions such as those during the electroweak phase transition, the gravitomagnetic Reynolds number becomes large, leading to a strongly coupled fluid-spacetime system. This coupling supports the emergence of gravitational Alfven waves and a turbulent energy cascade. Our findings suggest that GMHD turbulence may leave imprints on the stochastic gravitational wave background, offering a new window into the nonlinear dynamics of the primordial Universe. | 本研究は、重力磁気流体力学（GMHD）の理論的枠組みを確立し、一般相対論における幾何学力学と磁気流体力学現象との間の根本的な対応関係を明らかにすることを目指しています。 相対論的流体に重力電磁気形式論を導入することにより、初期宇宙における時空幾何学と物質ダイナミクスの共進化を支配する一連の主要次GMHD方程式を導出します。 この解析により、電弱相転移のような高温高密度条件下では、重力磁気レイノルズ数が大きくなり、流体-時空系が強く結合することが明らかになりました。 この結合は、重力アルヴェン波と乱流エネルギーカスケードの出現を支えています。 私たちの研究結果は、GMHD乱流が 確率的重力波背景に痕跡を残し、 原始宇宙の非線形ダイナミクスを解明する新たな窓を開く可能性を示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Building on the recent lattice simulations of ultra-slow-roll (USR) dynamics presented in arXiv:2410.23942, we investigate the role of the nonlinear relation between the inflaton field configuration and the curvature perturbation $\zeta$, the key observable after inflation. Using a nonperturbative $\delta N$ approach applied to the lattice output, we generate fully nonlinear three-dimensional maps of $\zeta$. This calculation captures both the non-Gaussianity arising from the nonlinear mapping between $\phi$ and $\zeta$, and the intrinsic non-Gaussianity generated around Hubble crossing by the nonlinear field dynamics, which is neglected in stochastic approaches. We find that the nonlinear mapping has a profound impact on the statistics, significantly enhancing the positive tail of the $\zeta$ probability distribution, with important implications for observable quantities. A central part of this work is the comparison with the standard perturbative treatment based on a gauge transformation, which allows us to quantify when and how the perturbative picture breaks down as fluctuations grow large. Together with arXiv:2410.23942, this work sets the basis for robust, nonperturbative predictions of primordial black hole production and scalar-induced gravitational wave emission from inflation using lattice simulations. | arXiv:2410.23942 で発表された超スローロール（USR）ダイナミクスの最近の格子シミュレーションに基づき、インフレーション後の重要な観測量である曲率摂動$\zeta$とインフレーション場の配置との間の非線形関係の役割を調査する。 格子出力に非摂動的な$\delta N$アプローチを適用することにより、$\zeta$の完全な非線形3次元写像を生成する。 この計算は、$\phi$と$\zeta$間の非線形写像から生じる非ガウス性と、確率論的アプローチでは無視される、ハッブル宇宙望遠鏡通過周辺で非線形場のダイナミクスによって生成される固有の非ガウス性の両方を捉える。 我々は、非線形写像が統計に大きな影響を与え、$\zeta$確率分布の正の裾を著しく強調し、観測量に重要な意味を持つことを発見した。 本研究の中心的な部分は、ゲージ変換に基づく標準的な摂動論的扱いとの比較であり、これにより、揺らぎが大きくなるにつれて摂動論的描像がいつ、どのように破綻するかを定量化することができる。 arXiv:2410.23942と併せて、本研究は、格子シミュレーションを用いた原始ブラックホール生成とインフレーションからのスカラー誘起重力波放出のロバストで非摂動的な予測の基礎を築く。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a parametric study of the spacetime structures in the dyonic Reissner-Nordstr\"{o}m solution in Weyl's conformal theory of gravity. We derive expressions for photon sphere radii and horizons for this metric in terms of the conformal gravity parameters, from which we then obtain analytic formulae for extremal limits and Hawking temperatures. Due to the surprising lack of the inverse quadratic $1/r^2$ term in this fourth-order metric, there is no guarantee for the innermost horizon of a black hole spacetime to be a Cauchy horizon, which is in direct contrast to the corresponding metric in general relativity. For example, for certain parameter values, a ``nested black hole'' is seen to exist; in such a spacetime, we find a Cauchy horizon trapped between two event horizons, which is not a structure known to be obtainable in standard general relativity. In addition to such exotic spacetimes, we also find a critical value for the electric and magnetic charges, at which the stable and unstable photon spheres of the metric merge, and we obtain extremal limits where three horizons collide. | 我々は、ワイルの共形重力理論におけるダイオニック・ライスナー-ノルドシュトラ\"{o}m解における時空構造のパラメトリック研究を提示する。 我々は、共形重力パラメータを用いて、この計量における光子球半径と地平線の表式を導出し、そこから極限極限とホーキング温度の解析的公式を得る。 この4次の計量には驚くべきことに逆2次項$1/r^2$が存在しないことから、ブラックホール時空の最も内側の地平線がコーシー地平線であるという保証はなく、これは一般相対論における対応する計量とは正反対である。 例えば、特定のパラメータ値では、「入れ子になったブラックホール」が存在することが観察される。 このような時空では、2つの事象の地平線に挟まれたコーシー地平線が見られるが、これは標準的な一般相対論では得られることが知られていない構造である。 このようなエキゾチックな時空に加えて、我々はまた、電荷と磁荷の臨界値を見つけ、その値において計量の安定光子球と不安定光子球が融合し、3つの地平が衝突する極限値を得る。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the observational viability of non-minimally coupled scalar-Einstein-Gauss-Bonnet (GB) gravity, during inflation and post-inflationary reheating dynamics, from the perspective of the latest ACT-DR6 combined with the Planck 2018 and BAO data. It turns out that the ACT result considerably affects the inflationary e-fold number compared to the case where only Planck 2018 data is taken into account. The viable parameter spaces corresponding to the inflationary ACT-DR6+Planck18+BAO substantially influence the reheating phenomenology via the reheating equation of state ($w_\mathrm{eff}$) and the reheating temperature. In particular, the ACT-DR6+Planck18+BAO data seems to disfavor $w_\mathrm{eff} < 1/3$ during the reheating stage, which is unlike to that of only Planck 2018 case. These reveal how the ACT-DR6 data hits the early universe phenomenology from inflation to reheating in the context of higher curvature like scalar-Einstein-GB theory of gravity. | 我々は、最新のACT-DR6とPlanck 2018およびBAOデータを組み合わせた観点から、インフレーション期およびインフレーション後の再加熱ダイナミクスにおける非最小結合スカラー・アインシュタイン・ガウス・ボネ（GB）重力の観測的実現可能性を調査する。 その結果、ACTの結果は、Planck 2018データのみを考慮した場合と比較して、インフレーションのe-fold数に大きく影響することが判明した。 インフレーション期のACT-DR6+Planck18+BAOに対応する実現可能なパラメータ空間は、再加熱状態方程式（$w_\mathrm{eff}$）と再加熱温度を介して、再加熱現象に大きな影響を与える。 特に、ACT-DR6+Planck18+BAOのデータは、再加熱段階において$w_\mathrm{eff} < 1/3$を不利にしているように思われ、これはPlanck 2018のみの場合とは異なります。 これらは、ACT-DR6データが、スカラー・アインシュタイン-GB重力理論のような高曲率の文脈において、インフレーションから再加熱までの初期宇宙現象にどのように影響するかを明らかにしています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It is commonly recognized that the primordial scalar spectral index $n_s$ is approximately $0.96-0.975$, depending on the dataset. However, this view is being completely altered by the early dark energy (EDE) resolutions of the Hubble tension, known as the most prominent tension the standard $\Lambda$CDM model is suffering from. In corresponding models with pre-recombination EDE, resolving the Hubble tension (i.e., achieving $H_0\sim 73$km/s/Mpc) must be accompanied by a shift of $n_s$ towards unity to maintain consistency with the cosmological data, which thus implies a scale invariant Harrison-Zel'dovich spectrum with $n_s=1$ $(|n_s-1|\simeq {\cal O}(0.001))$. In this work, we strengthen and reconfirm this result with the latest ground-based CMB data from ACT DR6 and SPT-3G D1, the precise measurements at high multipoles beyond the Planck angular resolution and sensitivity. Our work again highlights the importance of re-examining our understanding on the very early Universe within the broader context of cosmological tensions. | 原始スカラースペクトル指数$n_s$は、データセットに応じて約$0.96-0.975$であることが一般的に認識されています。 しかし、この見解は、標準的な$\Lambda$CDMモデルが抱える最も顕著な張力として知られるハッブル張力の初期ダークエネルギー(EDE)解決によって完全に変化しています。 再結合前EDEを含む対応するモデルでは、ハッブル張力を解決（すなわち、$H_0\sim 73$km/s/Mpcの達成）するには、宇宙論データとの整合性を維持するために$n_s$を1に近づける必要があり、これはスケール不変なハリソン・ゼルドビッチスペクトル$n_s=1$(|n_s-1|\simeq {\cal O}(0.001))$を意味します。 本研究では、ACT DR6とSPT-3G D1による最新の地上CMBデータ、すなわちプランクの角度分解能と感度を超える高多極子での精密測定によって、この結果を補強し、再確認します。 本研究は、宇宙論的緊張というより広い文脈の中で、初期宇宙に関する理解を再検討することの重要性を改めて浮き彫りにしています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the impact of dust shielding on Lyman-Werner (LW) radiation fields and its implications for supermassive black hole (SMBH) seed formation at high redshift. Using a custom-built semi-analytical model developed specifically for this study, we implement a simple dust shielding prescription that accounts for the absorption of LW photons by dust grains. We find that even modest dust enrichment can significantly reduce the effective LW radiation field, allowing H$_2$ cooling to persist in regions previously thought to be affected by LW feedback. This changes the conditions for seed formation, particularly for heavy seeds which require suppression of H$_2$ cooling. Our results suggest that dust shielding extends the redshift range and volume where heavy seeds can form, and significantly alters the relative importance of different seed populations. We discuss the implications for the formation of high-redshift SMBHs and future observations. | 我々は、ダスト遮蔽がライマン・ワーナー（LW）放射場に与える影響と、高赤方偏移における超大質量ブラックホール（SMBH）の種形成への影響を調査する。 本研究のために特別に開発された特注の半解析モデルを用いて、ダスト粒子によるLW光子の吸収を考慮したシンプルなダスト遮蔽処方を実装する。 その結果、わずかなダスト増加でさえ、実効LW放射場を大幅に減少させ、これまでLWフィードバックの影響を受けると考えられていた領域でもH$_2$冷却が持続することを発見した。 これは種形成の条件を変化させ、特にH$_2$冷却の抑制を必要とする重い種の場合に顕著となる。 我々の結果は、ダスト遮蔽が重い種が形成できる赤方偏移範囲と体積を拡大し、異なる種集団の相対的な重要性を大きく変化させることを示唆している。 高赤方偏移SMBHの形成と将来の観測への影響について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The motion of a spinning particle in the exterior of the Kerr-Newman black hole is studied. The dynamics is governed by the Mathisson-Papapetrou equations in the pole-dipole approximation through the spin-curvature coupling to the leading order in its spin. In terms of conserved quantities, one can transform the dynamical equations in the Mino time into an integral form for both aligned and misaligned spins with orbital motion. These non-geodesic equations can be solved analytically with the solutions involving Jacobi elliptic functions. The radial potential can be derived in order to study the parameter space of the particle for various types of orbit, based on its roots obtained with the corrections of the particle's spin. We consider motion oscillating around two turning points, which are the two outermost roots of the radial potential on the equatorial plane in the misaligned case. In this case, there is an induced oscillatory motion out of the equatorial plane. In particular, the oscillation periods of the motion are obtained. When the orbits become a source of gravitational wave emission, these periods of motion will play a key role in determining the gravitational waves in the frequency domain. Numerical kludge waveforms are constructed. The gravitational wave amplitudes are found to be sensitive to the turning points of the orbits as measured from the black holes. The implications for gravitational wave emission due to extreme mass-ratio inspirals (EMRIs) are discussed. | カー・ニューマン・ブラックホールの外部における回転粒子の運動を研究する。 その力学は、スピン曲率とスピンの主要秩序との相互作用を通して、極双極子近似におけるマティソン・パパペトルー方程式によって支配される。 保存量の観点から、ミノ時間の力学方程式を、軌道運動を伴う整列スピンと非整列スピンの両方に対する積分形に変換することができる。 これらの非測地線方程式は、ヤコビ楕円関数を含む解を用いて解析的に解くことができる。 粒子のスピン補正によって得られる根に基づいて、様々な軌道における粒子のパラメータ空間を調べるために、動径ポテンシャルを導出することができる。 我々は、非整列スピンの場合の赤道面における動径ポテンシャルの最も外側の2つの根である2つの転換点の周りを振動する運動を考察する。 この場合、赤道面から外れる振動運動が誘起されます。 特に、運動の振動周期が得られます。 軌道が重力波放射源となる場合、これらの運動周期は周波数領域における重力波の決定において重要な役割を果たすことになります。 数値的に簡略化された波形が構築されます。 重力波の振幅は、ブラックホールから測定された軌道の転換点に敏感であることが分かりました。 極端質量比インスパイラル（EMRI）による重力波放射への影響について議論します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Taking into account the mass transfer effect, we derive the equations of motion of a compact binary system at the second-half post-Newtonian order. Applying such equations of motion to quasi-circular orbits, we obtain the time derivative of the orbital frequency, which is consistent with the angular momentum balance equation. Numerical estimates of the phase of gravitational waves are provided for typical mass transfer rates. Our result can be used to improve the waveforms of gravitational waves emitted by compact binaries with mass transfer. | 質量移動効果を考慮し、ポストニュートン秩序後半におけるコンパクト連星系の運動方程式を導出する。 これらの運動方程式を準円軌道に適用することで、軌道周波数の時間微分を得る。 これは角運動量バランス方程式と整合する。 また、典型的な質量移動率に対する重力波の位相の数値的推定値も示す。 この結果は、質量移動を伴うコンパクト連星系から放出される重力波の波形を改善するために利用できる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The luminosity distance-redshift ($D_{\rm L}$--$z$) relation derived from Type Ia supernovae (SNe Ia) yields evidence for a nonzero cosmological constant. SNe Ia analyses typically fit to the functional form $D_{\rm L}(z)$ derived theoretically from the homogeneous and isotropic Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker (FLRW) metric. Yet, the metric in the epoch relevant to SNe Ia measurements deviates slightly from FLRW due to gravitational clumping of mass into large-scale structures like filaments and voids, whose sizes span many orders of magnitude. The small deviation is modeled typically by scalar perturbations to the FLRW metric. Each line of sight to a SNe Ia passes through a random sequence of structures, so $D_{\rm L}$ differs stochastically from one line of sight to the next. Here, we calculate the $D_{\rm L}$ dispersion in an exact Lemaitre-Tolman-Bondi Swiss-cheese universe with a power-law hole size distribution, as a function of the lower cut-off $R_{\rm min}$ and logarithmic slope $\gamma$. We find that the standard deviation of $D_{\rm L}$ scales as $\sigma_{D_{\rm L}} \propto z^{2.25\pm0.01} (R_{\rm min}/24\pm1\,{\rm Mpc})^{(0.157\pm0.003)\left[\gamma - (1.16\pm0.02)\right]}$ for redshifts in the range $0.5 \lesssim z \lesssim 2.1$. The scaling shows that the $D_{\rm L}$ dispersion is dominated by a few large voids rather than the many small voids. | Ia型超新星（SNe Ia）から導かれる光度距離-赤方偏移（$D_{\rm L}$--$z$）関係は、非ゼロ宇宙定数の証拠となる。 SNe Iaの解析は、通常、同次かつ等方的なフリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー（FLRW）計量から理論的に導かれる関数形$D_{\rm L}(z)$に適合する。 しかし、SNe Iaの測定に関連する時代の計量は、フィラメントやボイドなどの大規模構造（そのサイズは数桁に及ぶ）への質量の重力による凝集により、FLRWからわずかにずれている。 この小さなずれは、通常、FLRW計量に対するスカラー摂動によってモデル化される。 Ia型超新星への視線は、ランダムな構造の配列を通過するため、$D_{\rm L}$は視線ごとに確率的に異なります。 ここでは、べき乗則に従うホールサイズ分布を持つ正確なルメートル・トルマン・ボンディ・スイスチーズ宇宙における$D_{\rm L}$分散を、下限カットオフ$R_{\rm min}$と対数傾き$\gamma$の関数として計算します。 我々は、$D_{\rm L}$の標準偏差が、赤方偏移$0.5 \lesssim z \lesssim 2.1$の範囲で、$\sigma_{D_{\rm L}} \propto z^{2.25\pm0.01} (R_{\rm min}/24\pm1\,{\rm Mpc})^{(0.157\pm0.003)\left[\gamma - (1.16\pm0.02)\right]}$に比例することを確認した。 このスケーリングは、$D_{\rm L}$の分散が、多数の小さな空隙ではなく、少数の大きな空隙によって支配されていることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Magnification of total image fluxes is typically considered a defining feature of gravitational microlensing. In contrast, I will show that nonminimal couplings to gravity can generate regions of negative gravitational potential curvature, giving rise to the distinctive possibility of demagnification. Such events, appearing as flux troughs in microlensing light curves, provide a direct probe of dark matter structures and, crucially, offer a means to disentangle nonminimal couplings to gravity from other astrophysical and cosmological models. | 総像フラックスの拡大は、一般的に重力マイクロレンズ効果の特徴と考えられています。 これとは対照的に、本研究では、重力との非極小結合が負の重力ポテンシャル曲率領域を生成し、縮小の可能性を明確に示すことを示します。 このような事象は、マイクロレンズ効果の光度曲線においてフラックスの谷として現れ、暗黒物質構造を直接調べる手段となり、さらに重要なことに、重力との非極小結合を他の天体物理学的および宇宙論的モデルから切り離す手段を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We complete our investigation into the residual symmetries of the Kerr-Schild double copy for the Schwarzschild solution. In the first paper in this series, we showed that the infinite-dimensional residual gauge algebra collapses to the finite-dimensional global isometries when restricted to Killing vectors. Here, we extend the analysis to proper conformal Killing vectors (CKVs), solving the field equations via the method of characteristics to obtain explicit conformal solutions. While asymptotic flatness and horizon regularity remove divergent contributions, the surviving components form a non-trivial infinite-dimensional algebra, revealing a structural mismatch with the canonical Schwarzschild solution. We resolve this by constructing a unified, Weyl-compensated BRST complex, showing that the infinite-dimensional modes are BRST-exact and do not correspond to physical degrees of freedom. This demonstrates the quantum consistency of the Kerr-Schild double copy, confirming that the physical spectrum is restricted to global isometries. | シュワルツシルト解に対するカー・シルト二重コピーの残差対称性に関する調査を完了する。 本シリーズの最初の論文では、無限次元残差ゲージ代数がキリングベクトルに制限されると有限次元大域等長変換に収束することを示した。 本稿では、この解析を適切な共形キリングベクトル（CKV）に拡張し、特性関数法を用いて場の方程式を解き、明示的な共形解を得る。 漸近平坦性と地平正則性によって発散寄与は除去されるが、残存する成分は非自明な無限次元代数を形成し、標準的なシュワルツシルト解との構造的不一致が明らかになる。 我々は、統一されたワイル補償BRST複体を構築することでこの不一致を解決し、無限次元モードがBRST正確であり、物理的な自由度に対応しないことを示す。 これはカー・シルト二重コピーの量子整合性を実証し、物理的スペクトルがグローバル等長変換に制限されていることを確認しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The Kerr-Schild (KS) double copy is celebrated for producing exact gravitational spacetimes from gauge fields, yet the preservation of symmetry content remains largely unexplored. We investigate the fate of residual symmetries in the KS double copy, focusing on the Schwarzschild solution. On the gauge theory side, we derive the residual transformations that preserve the Abelian and non-Abelian KS ansatz\"e, finding they both form an infinite-dimensional Lie algebra parameterized by arbitrary null functions. On the gravity side, we analyze the resulting residual diffeomorphisms of the KS Schwarzschild metric. Restricting our focus to the Killing vector class of solutions, we find that the only surviving diffeomorphisms are the finite-dimensional global isometries of Schwarzschild, reducing the residual gauge algebra to the subalgebra generated by time translations and spatial rotations. This finding reveals a fundamental structural mismatch: the infinite-dimensional algebra of the gauge side admits no simple counterpart in this constrained gravitational sector. We formalize this by showing that the BRST operator for the residual symmetry is trivialized under the Killing condition. This result serves as a crucial consistency check, validating the kinematic algebraic collapse within a quantum field theoretic framework. This paper is the first of a two-part series. In the second paper, we complete this analysis by examining the more complex proper conformal Killing vector (CKV) class of solutions and formulating a unified BRST framework to definitively test the structural obstruction. | カー・シルト（KS）二重コピーは、ゲージ場から正確な重力時空を生成することで知られていますが、対称性の保存については、ほとんど未解明のままです。 本研究では、シュワルツシルト解に焦点を当て、KS二重コピーにおける残余対称性の運命を考察します。 ゲージ理論側では、アーベルおよび非アーベルKS仮説を保存する残差変換を導出し、どちらも任意のヌル関数によってパラメータ化された無限次元リー代数を形成することを発見した。 重力側では、KSシュワルツシルト計量の結果として得られる残差微分同相写像を解析する。 キリングベクトルの解のクラスに焦点を絞ると、唯一残存する微分同相写像はシュワルツシルトの有限次元大域等長写像であり、残差ゲージ代数は時間並進と空間回転によって生成される部分代数に還元されることがわかった。 この発見は根本的な構造的不一致を明らかにする。 すなわち、ゲージ側の無限次元代数は、この制約付き重力セクターにおいて単純な対応物を持たなくなる。 これを定式化するために、残差対称性のBRST演算子はキリング条件の下で自明になることを示す。 この結果は重要な整合性チェックを行い、量子場の理論的枠組みの中で運動学的代数的崩壊を検証する。 本論文は2部構成のシリーズの第1部である。 第2部では、より複雑な真共形キリングベクトル（CKV）の解のクラスを検証し、統一的なBRSTフレームワークを定式化して構造的障害を明確に検証することにより、この分析を完了する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Assuming a sufficiently general form for the matter distribution function of a galactic halo, we have derived solutions to the Einstein-Maxwell equations describing a charged black hole embedded in such a halo, while also allowing for a non-zero cosmological constant. These solutions generalize our earlier results for neutral black holes in asymptotically flat spacetime. As specific realizations of the general distribution, we consider the Hernquist, Navarro-Frenk-White, Burkert, Taylor-Silk, and Moore halo profiles, thereby capturing a broad range of astrophysically motivated scenarios. | 銀河ハローの物質分布関数が十分に一般的な形であると仮定し、そのようなハローに埋め込まれた荷電ブラックホールを記述するアインシュタイン-マクスウェル方程式の解を導出した。 また、宇宙定数がゼロでないことも考慮した。 これらの解は、漸近平坦時空における中性ブラックホールに対するこれまでの結果を一般化するものである。 一般的な分布の具体的な実現として、ヘルンキスト、ナバロ-フレンク-ホワイト、バーケルト、テイラー-シルク、ムーアのハロープロファイルを考慮し、天体物理学に基づく幅広いシナリオを捉えている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the context of asymptotic $2$-to-$2$ scattering process in AdS/CFT, the Connected Wedge Theorem identifies the existence of $O(1/G_N)$ mutual information between suitable boundary subregions, referred to as decision regions, as a necessary but not sufficient condition for bulk-only scattering processes, i.e., nonempty bulk scattering region $S_0$. Recently, Liu and Leutheusser proposed an enlarged bulk scattering region $S_E$ and conjectured that the non-emptiness of $S_E$ fully characterizes the existence of $O(1/G_N)$ mutual information between decision regions. Here, we provide a geometrical or general relativity proof for a slightly modified version of their conjecture. | AdS/CFTにおける漸近的2対2散乱過程の文脈において、連結ウェッジ定理は、決定領域と呼ばれる適切な境界小領域間の相互情報量$O(1/G_N)$が存在することを、バルクのみの散乱過程、すなわち空でないバルク散乱領域$S_0$の必要条件ではあるが十分条件ではないことを明らかにする。 最近、Liuと Leutheusserは拡大バルク散乱領域$S_E$を提案し、$S_E$が空でないことが決定領域間の相互情報量$O(1/G_N)$の存在を完全に特徴付けると予想した。 本稿では、彼らの予想を若干修正したバージョンについて、幾何学的あるいは一般相対論的な証明を与える。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct a new rotating solution of Einstein's theory in vacuum by exploiting the Lie point symmetries of the field equations in the complex potential formalism of Ernst. In particular, we perform a discrete symmetry transformation, known as inversion, of the gravitational potential associated with the Kerr metric. The resulting metric describes a rotating generalization of the Schwarzschild--Levi-Civita spacetime, and we refer to it as the Kerr--Levi-Civita metric. We study the key geometric features of this novel spacetime, which turns out to be free of curvature singularities, topological defects, and closed timelike curves. These attractive properties are also common to the extremal black hole and the super-spinning case. The solution is algebraically general (Petrov-type I), and its horizon structure is exactly that of the Kerr spacetime. The ergoregions, however, are strongly influenced by the Levi-Civita-like asymptotic structure, producing an effect akin to the magnetized Kerr--Newman and swirling solutions. Interestingly, while its static counterpart permits a Kerr--Schild representation, the Kerr--Levi-Civita metric does not admit such a formulation. | 我々は、エルンストの複素ポテンシャル形式における場の方程式のリー点対称性を利用することにより、真空中におけるアインシュタイン理論の新しい回転解を構築する。 特に、カー計量に関連する重力ポテンシャルの離散対称変換（反転）を実行する。 結果として得られる計量は、シュワルツシルト-レヴィ-チヴィタ時空の回転一般化を記述し、カー-レヴィ-チヴィタ計量と呼ぶ。 我々はこの新しい時空の主要な幾何学的特徴を研究し、曲率特異点、位相欠陥、そして閉じた時間的曲線が存在しないことが判明した。 これらの魅力的な性質は、極限ブラックホールや超自転の場合にも共通する。 この解は代数的に一般（ペトロフ型I）であり、その地平構造はカー時空のそれと全く同じである。 しかしながら、エルゴ領域はレヴィ＝チヴィタ型の漸近構造の影響を強く受け、磁化カー＝ニューマン解や旋回解に類似した効果を生み出します。 興味深いことに、その静的対応物はカー＝シルト表現を許容しますが、カー＝レヴィ＝チヴィタ計量ではそのような定式化は許容されません。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this work, we prove that the classical Schwarzschild-de Sitter spacetime is an exact solution of a class of weakly non-local, UV finite conformal quantum gravity theories, without the necessity of including a cosmological constant term in the action, thus associating the effective cosmological constant $\Lambda$ appearing in the metric with the coupling constants of the quantum gravity theory. Furthermore, exploiting the inherent conformal symmetry of the theory, we take advantage of the natural enlargement of the exact solutions to motivate the construction of a regular spacetime via conformal rescaling of the Schwarzschild-de Sitter spacetime. Moreover, we ensure the spacetime completeness by investigating the regularity of the curvature invariants and the geodesic completeness of conformally/non-conformally coupled massive and massless particles. We also study the global causal structure by explicitly constructing the Penrose diagram of the regular spacetime. Furthermore, as a result of the spacetime completeness analysis, we generalize the range of conformal factors that generate regular spacetimes, by considering the $N$ parameter of the conformal factor as a real parameter with a lower bound, and not only a positive integer, as constrained in previous studies on regular Schwarzschild/Kerr black holes. Thus, the present analysis broadens the range of solutions of the finite conformal quantum theory and opens the window to more precise observational tests of the theory using astrophysical data, by considering the accelerated expansion of the universe. | 本研究では、古典シュワルツシルト-ド・ジッター時空が、作用に宇宙定数項を含める必要なしに、弱非局所的紫外有限共形量子重力理論の厳密解であることを証明し、計量に現れる実効宇宙定数$\Lambda$を量子重力理論の結合定数と関連付ける。 さらに、理論固有の共形対称性を利用し、厳密解の自然な拡大を利用して、シュワルツシルト-ド・ジッター時空の共形リスケーリングによる正則時空の構築を促す。 さらに、曲率不変量の正則性と、共形/非共形結合した質量を持つ粒子と質量を持たない粒子の測地線完全性を調べることで、時空の完全性を保証する。 また、正則時空のペンローズ図を明示的に構築することで、大域的な因果構造を研究する。 さらに、時空完全性解析の結果として、我々は、共形因子の$N$パラメータを、正の整数だけでなく、下限を持つ実数パラメータとして考慮することにより、規則的な時空を生成する共形因子の範囲を一般化する。 これは、規則的なシュワルツシルト/カーブラックホールに関するこれまでの研究で制約されていた。 したがって、本解析は、有限共形量子理論の解の範囲を広げ、宇宙の加速膨張を考慮することにより、天体物理学的データを用いた理論のより正確な観測的検証への道を開く。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the holographic dual of the extended thermodynamics of spherically symmetric, charged Gauss-Bonnet AdS black holes in the context of the AdS/CFT correspondence. The gravitational thermodynamics of Gauss-Bonnet AdS black holes can be extended by allowing for variations of the cosmological constant and Newton's constant. In the dual CFT this corresponds to including the central charge C and its chemical potential $\mu$ as a new pair of conjugate thermodynamic variables. In addition, compared to Einstein's theory of gravity, Gauss-Bonnet gravity introduces higher-order curvature terms. The coupling constants of these higher-order curvature terms $\alpha$ can serve as new thermodynamic quantities, which will also be dual to thermodynamic quantities on the boundary CFT, a feature not present in the CFT dual to Einstein's gravity previously. Based on the holographic dictionary, we consider the critical behavior and phase transition phenomena of the CFT description of the charged Gauss-Bonnet black holes in $d=4$ and $d=5$ in ensemble at fixed $(C, \mathcal{V}, \tilde{Q}, \tilde{\mathcal{A}})$. We find that the conventional description of free energy cannot adequately describe the phase transitions and critical behavior of the CFT in this ensemble. Perhaps a new understanding and description should be introduced. | 我々は、球対称の荷電ガウス・ボネAdSブラックホールの拡張熱力学のホログラフィック双対をAdS/CFT対応の文脈で研究する。 ガウス・ボネAdSブラックホールの重力熱力学は、宇宙定数とニュートン定数の変動を許容することで拡張できる。 双対CFTにおいて、これは中心電荷Cとその化学ポテンシャル$\mu$を新たな共役熱力学変数のペアとして含めることに対応する。 さらに、アインシュタインの重力理論と比較して、ガウス・ボネ重力は高次の曲率項を導入する。 これらの高次曲率項の結合定数$\alpha$は新たな熱力学量として働くことができ、境界CFT上で熱力学量と双対になる。 これは、これまでのアインシュタイン重力のCFT双対には見られなかった特徴である。 ホログラフィック辞書に基づいて、$d=4$ および $d=5$ の荷電ガウス・ボネブラックホールのCFT記述における臨界挙動と相転移現象を、固定された$(C, \mathcal{V}, \tilde{Q}, \tilde{\mathcal{A}})$における集団で考察する。 従来の自由エネルギー記述では、この集団におけるCFTの相転移と臨界挙動を適切に記述できないことがわかった。 おそらく、新たな理解と記述を導入する必要があるだろう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Binary neutron star mergers are unique probes of matter at extreme density and standard candles of cosmic expansion. The only such event observed in both gravitational waves and electromagnetic radiation, GW170817, revealed the origin of heavy elements, constrained the neutron star equation of state, and provided an independent measurement of the Hubble constant. Current detectors such as LIGO, Virgo, and KAGRA capture only the final minutes of inspiral, offering limited advance warning and coarse sky localization. In this study, we present a comprehensive analysis of binary neutron star signals for lunar-based gravitational-wave observatories (LILA, LGWA, GLOC) envisioned within NASA's Artemis and Commercial Lunar Payload Services programs, and compare their performance with current and next-generation Earth-based facilities. For GW170817-like sources, we find that lunar detectors can forecast mergers weeks to months in advance and localize them to areas as small as 0.01 deg$^{2}$, far beyond the reach of terrestrial detectors. We further show that lunar observatories would detect on the order of 100 well-localized mergers annually, enabling coordinated multi-messenger follow-up. When combined in a multi-band LIGO+Moon network, sky-localization areas shrink to just a few arcsec$^{2}$, comparable to the field of view of the James Webb Space Telescope at high zoom. Multi-band parameter estimation also delivers dramatic gains: neutron star mass-ratio uncertainties can be measured with $\sim0.1\%$ precision, spin constraints to 0.001$\%$ with luminosity distance errors to 1$\%$ level, enabling precision measurements of the equation of state and the cosmic expansion rate. Our results demonstrate that lunar gravitational-wave observatories would revolutionize multi-messenger astrophysics with binary neutron stars and open a unique discovery landscape in the Artemis era. | 中性子星連星合体は、極限密度の物質と宇宙膨張の標準光源を探る、他に類を見ない観測手段です。 重力波と電磁波の両方で観測された唯一の中性子星合体であるGW170817は、重元素の起源を明らかにし、中性子星の状態方程式に制約を与え、ハッブル定数の独立した測定値をもたらしました。 LIGO、Virgo、KAGRAなどの現在の検出器は、インスパイラルの最後の数分間しか捉えることができず、事前の警告や大まかな天空位置の特定は限定的です。 本研究では、NASAのアルテミス計画および商業月ペイロードサービス計画で構想されている月面重力波観測装置（LILA、LGWA、GLOC）のための中性子星連星信号の包括的な解析を提示し、それらの性能を現在および次世代の地上施設と比較します。 GW170817に類似した天体については、月の検出器が数週間から数ヶ月前に合体を予測し、地上の検出器の到達範囲をはるかに超える0.01度平方ほどの狭い領域に特定できることを発見しました。 さらに、月の観測所は年間約100件のよく特定された合体を検出し、複数のメッセンジャーによる協調的な追跡を可能にすることを示しています。 マルチバンドLIGO+月ネットワークと組み合わせることで、天空の特定領域はわずか数秒角平方にまで縮小され、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の高倍率での視野に匹敵します。 マルチバンドパラメータ推定もまた劇的な進歩をもたらす。 中性子星の質量比の不確かさは$\sim0.1\%$の精度で測定可能であり、スピン拘束は0.001$\%$、光度距離誤差は1$\%$レベルまで測定可能であり、状態方程式と宇宙膨張率の精密測定が可能となる。 我々の研究結果は、月重力波観測所が連星中性子星を用いたマルチメッセンジャー天体物理学に革命をもたらし、アルテミス時代に独自の発見の展望を切り開くことを実証している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present a comprehensive study of the Kerr-Newman quasinormal mode spectrum in the Dudley-Finley approximation, where the linear gravitoelectromagnetic perturbations are decoupled by "freezing" either one of the fields to its background value. First, we reassess the accuracy of this approximation by comparing it to calculations that solve the coupled system of gravitoelectromagnetic perturbation equations across the subextremal spin-charge parameter space. We find that for the $(\ell,m,n) = (2,2,0)$, $(2,2,1)$, and $(3,3,0)$ modes, the agreement is typically within $10\%$ and $1\%$ for the real and imaginary parts of the frequencies, respectively. Next, we investigate the spectrum in the near-extremal limit, and study the family of long-lived ("zero-damped") gravitational modes. We find that the near-extremal parameter space consists of subregions containing either only zero-damped modes, or zero-damped modes alongside modes that retain nonzero damping. We derive analytic expressions for the boundaries between these regions. Moreover, we discuss the connection between the zero-damped and damped modes in the Dudley-Finley approximation and the "near-horizon/photon-sphere" modes of the full Kerr-Newman spectrum. Finally, we analyze the behavior of the quadrupolar gravitational modes with large overtone numbers $n$, and study their trajectories in the complex plane. | 我々は、ダドリー・フィンリー近似におけるカー・ニューマン準正規モードスペクトルの包括的な研究を提示する。 この近似では、線形重力電磁気摂動は、どちらか一方の場を背景値に「凍結」することによって分離される。 まず、この近似の精度を、サブエクストリームスピン-チャージパラメータ空間にわたる重力電磁気摂動方程式の結合系を解く計算と比較することにより再評価する。 $(\ell,m,n) = (2,2,0)$、$(2,2,1)$、$(3,3,0)$ モードでは、周波数の実部と虚部について、それぞれ典型的には $10\%$ と $1\%$ 以内の一致が得られることがわかった。 次に、近極限におけるスペクトルを調べ、長寿命（「ゼロ減衰」）重力モードの族について研究する。 極値近傍パラメータ空間は、ゼロ減衰モードのみを含む領域、またはゼロ減衰モードと非ゼロ減衰を保持するモードが共存する領域から構成されることがわかった。 これらの領域間の境界を表す解析的表現を導出する。 さらに、ダドリー・フィンリー近似におけるゼロ減衰モードと減衰モード、およびカー・ニューマンスペクトル全体の「地平線近傍／光子球」モードとの関係について議論する。 最後に、大きな倍音数$n$を持つ四極子重力モードの挙動を解析し、複素平面におけるそれらの軌跡を調べる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In 1983, Hartle and Hawking proposed the no-boundary proposal, suggesting that the universe has no beginning in the sense of a spacetime singularity or boundary. Nevertheless, there is an origin of time. Mathematically, this involves signature-type changing manifolds in which a Riemannian region smoothly transitions to a Lorentzian region across the hypersurface $\mathcal{H}$ where time begins. We develop a coherent framework for signature changing manifolds with a degenerate yet smooth metric. Established Lorentzian tools and results are then adapted to this setting, and new definitions are introduced that carry unforeseen causal implications. A noteworthy consequence is the presence of locally time-reversing loops through every point on the hypersurface. Imposing global hyperbolicity on the Lorentzian region, we prove that for every point $p \in M$ there exists a pseudo-timelike loop self-intersecting at $p$. Equivalently, $M$ always admits a closed pseudo-timelike path around which the time direction reverses, preventing any consistent distinction between future- and past-directed vectors. To an observer near $\mathcal{H}$, such loops may appear as the creation of a particle-antiparticle pair at two distinct points. | 1983年、ハートルとホーキングは無境界提案を提唱し、宇宙には時空特異点や境界という意味での始まりがないことを示唆しました。 しかしながら、時間の起源は存在します。 数学的には、これは、リーマン領域が時間が始まる超曲面$\mathcal{H}$を横切って滑らかにローレンツ領域に遷移するシグネチャ型変化多様体を含みます。 我々は、退化しつつも滑らかな計量を持つシグネチャ変化多様体のための首尾一貫した枠組みを開発します。 次に、確立されたローレンツのツールと結果をこの設定に適応させ、予期せぬ因果関係を持つ新しい定義を導入します。 注目すべき結果は、超曲面上のすべての点を通る局所的に時間反転するループの存在です。 ロレンツ領域に大域的双曲性を課すことで、M 内の任意の点 $p$ に対して、$p$ で自己交差する擬時間的ループが存在することを証明する。 同様に、M は常に閉じた擬時間的経路を許容し、その周りで時間方向が反転するため、未来方向ベクトルと過去方向ベクトルの一貫した区別が不可能となる。 $\mathcal{H}$ 付近の観測者にとって、このようなループは、2つの異なる点における粒子-反粒子対の生成として現れる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| An exact and analytical solution, in four-dimensional general relativity coupled with Maxwell electromagnetism, is built by means of a Lie point symmetry of the Ernst equations, the Harrison transformation. The new spacetime describes a Schwarzschild-like black hole embedded into a general external back-reacting electromagnetic field, which is the superposition of the Levi-Civita-Bertotti-Robinson and the Bonnor-Melvin ones. The relation between the two homogeneous electromagnetic fields is clarified. Conserved charges and the first law of thermodynamics are analysed. Swirling generalisations are also considered. Limits to the known metrics such as Schwarzschild-Bertotti-Robinson, Schwarzschild-Bonnor-Melvin and Bertotti-Robinson-Bonnor-Melvin are discussed. | 4次元一般相対論とマクスウェル電磁気学を結合した厳密かつ解析的な解は、エルンスト方程式のリー点対称性、すなわちハリソン変換を用いて構築される。 この新しい時空は、レヴィ＝チヴィタ＝ベルトッティ＝ロビンソン電磁場とボナー＝メルビン電磁場の重ね合わせである、一般的な外部反作用電磁場に埋め込まれたシュワルツシルト型ブラックホールを記述する。 2つの均質電磁場の関係を明らかにする。 保存電荷と熱力学第一法則を解析する。 旋回一般化も考察する。 シュワルツシルト＝ベルトッティ＝ロビンソン、シュワルツシルト＝ボナー＝メルビン、ベルトッティ＝ロビンソン＝ボナー＝メルビンといった既知の計量の限界について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The correct choice for the matter Lagrangian $(\mathcal{L_{M}})$ in the framework of $f(R,T)$ theory of gravity, has been a perennial problem. It has been a long-standing issue, whether to choose $\mathcal{L_{M}}=p$ or $-\rho$ as the proper definition of matter sector. In this work, we summarise that both choices lead to the same energy-momentum tensor. However, for these two choices, the structure of the TOV equations are different. We construct and solve TOV equations using MIT bag model equation of state for $\mathcal{L_{M}}=p$ and $-\rho$, and study the impact of the choices for matter Lagrangian on the maximum mass limit as well as M-R plot of compact stars. It is interesting to note that allowed range of gravity-matter coupling coefficient is also different for $\mathcal{L_{M}}=p$ and $\mathcal{L_{M}}=-\rho$. | 重力理論の枠組み$f(R,T)$における物質ラグランジアン$(\mathcal{L_{M}})$の正しい選択は、長年の課題である。 物質セクターの適切な定義として$\mathcal{L_{M}}=p$と$-\rho$のどちらを選ぶべきかは、長年の課題であった。 本研究では、どちらの選択でも同じエネルギー運動量テンソルが得られることをまとめる。 しかし、これら2つの選択では、TOV方程式の構造が異なる。 我々は、$\mathcal{L_{M}}=p$と$-\rho$について、MITバッグモデルの状態方程式を用いてTOV方程式を構築・解き、物質ラグランジアンの選択がコンパクト星の最大質量限界とM-Rプロットに与える影響を調べる。 興味深いことに、重力-物質結合係数の許容範囲も、$\mathcal{L_{M}}=p$ と $\mathcal{L_{M}}=-\rho$ では異なります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Primordial black holes (PBHs) formed during first-order phase transitions provide a powerful link between the early-universe microphysics and observable signatures today, including dark matter and gravitational waves. In this work we develop a unified description of PBH formation based on the Israel junction conditions, which capture collapse dynamics without relying on conventional overdensity or pressure-balance arguments. As a first application, we show that exotic objects such as Fermi-balls can collapse into PBHs even when most of the vacuum energy is trapped in solitonic cores, leading to a different gravitational-wave signal relative to vacuum-only scenarios. As a second application, we study multiple phase transitions in a hidden sector, which generate correlated gravitational-wave spectra and PBH abundances across transitions. Our framework, while analytically controlled, is broadly applicable to hidden-sector models with general vacuum, radiation, and matter contributions. We present the resulting predictions for PBH mass spectra, dark matter fractions, and gravitational-wave signals, highlighting parameter regions that remain open in current searches and motivating future probes. | 一次相転移中に形成される原始ブラックホール（PBH）は、初期宇宙の微視的物理と、暗黒物質や重力波などの今日の観測可能なシグネチャーとの間の強力なつながりを提供します。 本研究では、イスラエル接合条件に基づいてPBH形成の統一的な記述を開発し、従来の過密度や圧力バランスの議論に依存せずに崩壊ダイナミクスを捉えます。 最初の応用として、フェルミ球などのエキゾチックな天体は、真空エネルギーの大部分がソリトンコアに閉じ込められている場合でも、PBHに崩壊し、真空のみのシナリオとは異なる重力波信号をもたらすことを示します。 2番目の応用として、隠れたセクターにおける複数の相転移を研究し、転移全体で相関のある重力波スペクトルとPBHの存在量を生成させます。 我々の枠組みは解析的に制御されているものの、一般的な真空、放射線、そして物質の寄与を持つ隠れたセクターモデルに広く適用可能である。 我々は、PBH質量スペクトル、暗黒物質分率、そして重力波信号に関する予測結果を提示し、現在の探索において未解決のまま残されているパラメータ領域を明らかにし、将来の探究への動機付けとなる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We identify singularity-free Running-Kerr-Taub-Bolt solutions of eleven-dimensional supergravity that descend to four-dimensional rotating solutions with flat-space asymptotics. We compute their spin-induced quadrupole moment and find that for a certain range of charges this quadrupole moment is positive. This behavior differs from the Kerr black hole and from most other spinning objects constructed with ``normal'' four-dimensional matter, and we discuss the top-down physics of these solutions that could be responsible for this unusual behavior. | 我々は、11次元超重力の特異点のないランニング・カー・タウブ・ボルト解を同定し、それが平坦空間漸近を持つ4次元回転解へと降下する様子を明らかにした。 これらの解のスピン誘起四重極モーメントを計算し、ある電荷範囲においてこの四重極モーメントが正になることを見出した。 この挙動はカーブラックホールや、「通常の」4次元物質で構成された他のほとんどの回転物体とは異なり、この特異な挙動の原因となり得るこれらの解のトップダウン物理について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A key obstacle for theory-specific tests of general relativity is the lack of accurate black-hole solutions in beyond-Einstein theories, especially for moderate to high spins. We address this by developing a general framework--based on spectral and pseudospectral methods--to obtain analytic, closed-form spacetimes representing stationary, axisymmetric black holes in effective-field-theory extensions of general relativity to leading order in the coupling constants. The approach models the spacetime (and extra fields) as a stationary, axisymmetric deformation of the Kerr metric in Boyer-Lindquist-like coordinates, expands metric deformations as a spectral series in radius and polar angle, and converts the resulting beyond-Einstein field equations into algebraic equations for the spectral coefficients. For any given spin, these equations are solved via standard linear-algebra methods; the coefficients are then fitted as functions of spin with non-linear functions, yielding fully analytic metrics for rotating black holes in beyond-Einstein theories. We apply this to quadratic gravity theories--dynamical Chern-Simons, scalar-Gauss-Bonnet, and axi-dilaton gravity--obtaining solutions valid for any spin, including near-extremal cases with errors below machine precision for $a \leq 0.9$ and $\lesssim 10^{-8}$ for $a \leq 0.999$. We show that existing slowly-rotating solutions break down at $a \sim (0.2, 0.6)$, depending on approximation order and chosen accuracy. We then use our metrics to compute observables, such as the surface gravity, horizon angular velocity, and the locations of the innermost circular orbit and the photon ring. The framework is general and applicable to other effective-field-theory extensions for black holes of any spin. | 一般相対論の理論固有の検証における主要な障害は、特に中スピンから高スピンのアインシュタインを超える理論において正確なブラックホール解が存在しないことである。 我々は、一般相対論の有効場理論による結合定数の主要順序への拡張において、定常軸対称ブラックホールを表す解析的閉形式時空を得るための、スペクトル法と擬スペクトル法に基づく一般的な枠組みを開発することでこの問題に対処する。 このアプローチでは、時空（および追加場）をボイヤー-リンドキスト型座標におけるカー計量の定常軸対称変形としてモデル化し、計量の変形を半径と極角のスペクトル級数として展開し、結果として得られるアインシュタインを超える場の方程式をスペクトル係数の代数方程式に変換する。 任意のスピンに対して、これらの方程式は標準的な線形代数法によって解かれる。 次に、係数を非線形関数を用いてスピンの関数としてフィッティングし、超アインシュタイン理論における回転ブラックホールの完全に解析的な計量を得る。 これを2次重力理論（動的チャーン・サイモンズ、スカラー・ガウス・ボネ、軸膨張重力）に適用し、任意のスピンに対して有効な解を得る。 これには、a \leq 0.9 の場合には機械精度以下の誤差、a \leq 0.999 の場合には 10^{-8} の誤差を伴う極限状態に近いケースも含まれる。 既存のゆっくり回転する解は、近似次数と選択された精度に依存して、a \sim (0.2, 0.6) で破綻することを示す。 次に、得られた計量を用いて、表面重力、地平線角速度、最内側の円軌道と光子リングの位置などの観測量を計算する。 この枠組みは 一般性があり、任意のスピンのブラックホールに対する他の有効場理論の拡張にも適用可能です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Normal particles carry a microscopic arrow of causality. Lee-Wick ghosts carry the reversed arrow, mediating characteristic collider signals in flat space: opposite-sign scattering amplitudes that violate positivity bounds; acausality on time scales set by their negative decay rate. During inflation, the corresponding cosmo-collider ghost signals are: opposite-sign non-Gaussianities; Boltzmann-unsuppressed local oscillatory signals without their non-local counterparts; IR-enhanced bi-spectrum and power spectrum, depending on the dimension of the interaction operator, which decreases if the ghost decay rate is comparable to the Hubble rate. | 通常の粒子は微視的な因果律の矢印を帯びている。 リー・ウィック・ゴーストは逆の矢印を帯びており、平坦空間における特徴的な衝突型加速器信号を媒介する。 正値限界を破る逆符号の散乱振幅、 負の崩壊率によって設定される時間スケールにおける非因果性。 インフレーション期には、 対応する宇宙衝突型加速器ゴースト信号は、逆符号の非ガウス性、 ボルツマン効果によって抑制されない局所振動信号（非局所振動信号は除く）、 赤外線強調バイスペクトルおよびパワースペクトルであり、 相互作用演算子の次元に依存し、ゴーストの崩壊率がハッブル宇宙望遠鏡の崩壊率に匹敵する場合は減少する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct a new class of smooth, horizonless, non-supersymmetric solutions in five-dimensional minimal supergravity, which we call rotating topological stars. Built from a Kerr-Taub-bolt geometry embedded in five dimensions, they constitute the first rotating generalization of the topological star compatible with both smoothness in the interior and standard Kaluza-Klein asymptotics, S$^1\times\mathbb{R}^{1,3}$. The solutions carry angular momentum, magnetic and electric charges, and form a discrete tower of states labeled by a primary quantum number controlling the spin. Remarkably, despite lying outside the black-hole extremality bound, they can approach arbitrarily closely (in conserved charges) the Kerr black string with a large boost along the fifth dimension, making them relevant prototypes for rotating and astrophysical black-hole microstates. We analyze their geometry in detail, including their gravitational multipoles that can significantly deviate from those of black holes and the presence of an ergoregion, and show that both geodesics and scalar perturbations separate, paving the way for analyzing their dynamics in future work. | 我々は、5次元極小超重力における、滑らかで、地平線のない、非超対称な新しいクラスの解を構築し、これを回転トポロジカルスターと呼ぶ。 5次元に埋め込まれたカー・タウブ・ボルト幾何学から構築されたこれらの解は、内部の滑らかさと標準的なカルツァ＝クライン漸近性、S$^1\times\mathbb{R}^{1,3}$の両方を満たす、トポロジカルスターの最初の回転一般化を構成する。 これらの解は角運動量、磁気電荷、電荷を持ち、スピンを制御する一次量子数でラベル付けされた離散的な状態の塔を形成する。 驚くべきことに、ブラックホールの極限限界の外側にあるにもかかわらず、これらの解は5次元に沿って大きなブーストでカーブラックストリングに任意に近づくことができる（保存電荷において）。 そのため、回転ブラックホールおよび天体物理学的ブラックホールのミクロ状態の適切なプロトタイプとなる。 我々は、ブラックホールの重力多極子から大きく逸脱する可能性のある重力多極子やエルゴ領域の存在など、それらの幾何学を詳細に解析し、測地線とスカラー摂動が分離することを示し、将来の研究におけるそれらのダイナミクス解析への道を開く。 |