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| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work we examine the 2025 DESI analysis of dark energy, which suggests that dark energy is evolving in time with an increasing equation of state $w$. We explore a wide range of quintessence models, described by a potential function $V(\varphi)$, including: quadratic potentials, quartic hilltops, double wells, cosine functions, Gaussians, inverse powers. We find that while some provide improvement in fitting to the data, compared to a cosmological constant, the improvement is only modest. We then consider non-minimally coupled scalars which can help fit the data by providing an effective equation of state that temporarily obeys $w<-1$ and then relaxes to $w>-1$. Since the scalar is very light, this leads to a fifth force and to time evolution in the effective gravitational strength, which are both tightly constrained by tests of gravity. For a very narrow range of carefully selected non-minimal couplings we are able to evade these bounds, but not for generic values. | 本研究では、2025 DESIによるダークエネルギーの解析を検証する。 この解析は、ダークエネルギーが時間とともに状態方程式$w$の増加とともに変化することを示唆している。 我々は、ポテンシャル関数$V(\varphi)$で記述される、2次ポテンシャル、4次ヒルトップ、二重井戸、コサイン関数、ガウス関数、逆べき乗など、幅広いクインテッセンスモデルを検証する。 その結果、一部のモデルは宇宙定数と比較してデータへのフィッティングを改善するものの、その改善はわずかであることがわかった。 次に、一時的に$w<-1$に従い、その後$w>-1$に緩和する有効状態方程式を与えることでデータへのフィッティングを助ける、非最小結合スカラーについて考察する。 このスカラーは非常に軽いため、これは第5の力と有効重力強度の時間発展につながり、どちらも重力のテストによって厳密に制限される。 非常に狭い範囲の、慎重に選択された非最小結合については、 これらの境界を回避できますが、一般的な値については回避できません。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study tidal Love numbers of static black holes in four-dimensional quadratic theory of gravity, extending the result of GR. We use worldline effective field theory (WEFT) methods to compute metric perturbations from one-point functions, treating the higher-derivative terms perturbatively. We show that insertions of scalar fields on the worldline induce non-zero tidal tails, and the corresponding Love number displays no RG running. The same conclusion holds for the insertions of tensor fields. Furthermore, for scalar dipole perturbations, we derive a Yukawa-deformed Frobenius solution and match the asymptotic behavior to fix the UV charge, finding agreement with EFT predictions of Wilson coefficients. Our work demonstrates that quadratic higher-curvature corrections induce non-zero but scale-independent tidal responses, offering a robust EFT framework to test deviations from GR in gravitational wave observations. | 一般相対論の結果を拡張し、静的ブラックホールの潮汐ラブ数を4次元二次重力理論で調べる。 世界線有効場理論（WEFT）法を用いて、1点関数から計量摂動を計算する。 高階微分項を摂動論的に扱う。 世界線へのスカラー場の挿入は非ゼロの潮汐テールを誘起し、対応するラブ数はRGランニングを示さないことを示す。 テンソル場の挿入についても同様の結論が成り立つ。 さらに、スカラー双極子摂動に対して、湯川変形フロベニウス解を導出し、漸近挙動をUV荷電に固定することで一致させ、ウィルソン係数のEFT予測と一致することを見出した。 我々の研究は、二次の高次曲率補正がゼロではないがスケールに依存しない潮汐応答を引き起こすことを実証し、重力波観測における一般相対論からの逸脱を検証するための堅牢なEFTフレームワークを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Quantum contextuality is the notion that certain measurement scenarios do not admit a global description of their statistics and has been implicated as the source of quantum advantage in a number of quantum information protocols. It has been shown that contextuality generalizes the concepts of non-local entanglement and magic, and is an equivalent notion of non-classicality to Wigner negativity. In this paper, the protocol of contextuality harvesting is introduced and it is shown that Unruh-DeWitt models are capable of harvesting quantum contextuality from the vacuum of a massless scalar quantum field. In particular, it is shown that gapless systems can be made to harvest contextuality given a suitable choice of measurements. The harvested contextuality is also seen to behave similarly to harvested magic and can be larger in magnitude for specific parameter regimes. An Unruh-DeWitt qubit-qutrit system is also investigated, where it is shown that certain tradeoffs exist between the harvested contextuality of the qutrit and the harvested entanglement between the systems, and that there are harvesting regimes where the two resources can both be present. Some of the tools of contextuality, namely the contextual fraction, are also imported and used as general harvesting measures for any form of contextuality, including non-local entanglement and magic. Additionally, new criteria for genuine harvesting are put forward that also apply to individual systems, revealing new permissible harvesting parameter regimes. | 量子文脈性とは、特定の測定シナリオではその統計量の大域的記述が認められないという概念であり、多くの量子情報プロトコルにおける量子優位性の源泉として示唆されている。 文脈性は非局所エンタングルメントと魔法の概念を一般化し、非古典性の概念と等価であることが示されている。 ウィグナー負性。 本論文では、文脈性ハーベスティングのプロトコルを導入し、ウンルー-デウィット模型が質量ゼロのスカラー量子場の真空から量子文脈性をハーベスティングできることを示す。 特に、適切な測定を選択すれば、ギャップレス系で文脈性をハーベスティングできることを示す。 ハーベスティングされた文脈性は、ハーベスティングされた魔法と同様に振る舞い、特定のパラメータ領域ではその大きさが大きくなる可能性がある。 Unruh-DeWitt量子ビット-量子トリット系も研究され、量子トリットのハーベスティングされた文脈性と系間のエンタングルメントとの間には一定のトレードオフが存在すること、そして2つのリソースが両方存在できるハーベスティング領域が存在することが示されています。 文脈性のツールの一部、すなわち文脈分数も導入され、非局所エンタングルメントやマジックを含むあらゆる形態の文脈性に対する一般的なハーベスティング指標として使用されています。 さらに、個々の系にも適用される真のハーベスティングのための新しい基準が提示され、許容される新しいハーベスティングパラメータ領域が明らかにされています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The final-parsec problem has long posed a central challenge in understanding the merger of supermassive black hole binaries. In this paper, we investigate a scenario in which a dark scalar or vector field is sourced by eccentric binaries, leading to accelerated mergers through additional dipole radiation, and thereby extending the range of masses for which the binary merges within a Hubble time. The radiation fluxes from an eccentric charged Keplerian binary are derived using general results for localized periodic sources in flat spacetime. We find that dipole radiation, although insufficient to fully resolve the final-parsec problem, can alter the low-frequency spectrum of the stochastic gravitational-wave background from supermassive black hole binary inspirals. We construct a simplified model for the spectrum and perform a Bayesian analysis using the current pulsar timing array data. | 最終パーセク問題は、超大質量ブラックホール連星の合体を理解する上で、長らく中心的な課題となってきた。 本論文では、暗黒スカラー場またはベクトル場が離心率の高い連星によって発生し、追加の双極子放射によって合体が加速され、それによってハッブル時間内に合体する質量範囲が拡大するシナリオを検証する。 離心率の高い荷電ケプラー連星からの放射フラックスは、平坦時空における局所周期源の一般的な結果を用いて導出される。 双極子放射は、最終パーセク問題を完全に解決するには不十分であるものの、超大質量ブラックホール連星のインスパイラルからの確率的重力波背景放射の低周波スペクトルを変化させることができることがわかった。 スペクトルの簡略化モデルを構築し、現在のパルサータイミングアレイデータを用いてベイズ解析を行う。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The correspondence of single-field cosmological models based on Einstein gravity to modern observational data is considered. A method is proposed to determine possible types of dynamics based on extreme values of the scalar field. It is shown that within the framework of this approach, it is possible to obtain a limited class of known inflationary models at early times. It is also shown that on large times the proposed approach leads to the $\Lambda$CDM--model in order to describe the dynamics of the second accelerated expansion of the universe. An interpretation of the considered models is presented as a starting point for constructing verifiable cosmological models based on modified gravity theories. | アインシュタインの重力理論に基づく単一場宇宙論モデルと現代の観測データとの対応について考察する。 スカラー場の極値に基づいて、起こり得るダイナミクスの種類を決定する手法を提案する。 このアプローチの枠組みの中で、初期時間における既知のインフレーションモデルの限られたクラスが得られることを示す。 また、提案されたアプローチは、宇宙の第二加速膨張のダイナミクスを記述するための$\Lambda$CDMモデルにつながることも示す。 検討されたモデルの解釈は、修正された重力理論に基づく検証可能な宇宙論モデルを構築するための出発点として提示される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Lyra geometry provides an interesting approach to develop purely geometrical scalar-tensor theories due to the natural presence of the Lyra scale function. This paper explores further the scale function source term to construct a theory on Lyra manifolds which contains proper generalizations of both Brans-Dicke gravity and the Einstein-Gauss-Bonnet scalar-tensor theory. It is shown that the symmetry group of gravitational theories on the Lyra geometry comprises not only coordinate transformations but also local transformations of length units, so that the Lyra function is the conformal factor which locally fixes the unit of length. By performing a Lyra transformation to a frame in which the unit of length is globally fixed, it is shown that General Relativity is obtained from the Lyra Scalar-Tensor Theory (LyST). Through the same procedure, even in the presence of matter fields, it is found that Brans-Dicke gravity and the Einstein-Gauss-Bonnet scalar-tensor theory are obtained from their Lyra counterparts. It is argued that this approach is consistent with the Mach-Dicke principle, since the strength of gravity in Brans-Dicke-Lyra is controlled by the scale function. It might be possible that any known scalar-tensor theory can be naturally geometrized by considering a particular Lyra frame, for which the scalar field is the function which locally controls the unit of length. The Jordan-Einstein frame conundrum is also assessed from the perspective of Lyra transformations, it is shown that the Lyra geometry makes explicit that the two frames are only different representations of the same theory, so that in the Einstein frame the unit of length varies locally. The Lyra formalism is then shown to be better suited for exploring scalar-tensor gravity, since in its well-defined structure the conservation of the energy-momentum tensor and geodesic motion are assured in the Einstein frame. | こと座幾何は、こと座スケール関数の自然な存在により、純粋に幾何学的なスカラーテンソル理論を展開するための興味深いアプローチを提供します。 本論文では、スケール関数のソース項をさらに探求し、ブランス・ディッケ重力理論とアインシュタイン・ガウス・ボネ・スカラーテンソル理論の両方を適切に一般化した、こと座多様体上の理論を構築します。 こと座幾何上の重力理論の対称群は、座標変換だけでなく、長さの単位の局所変換も含み、こと座関数は長さの単位を局所的に固定する共形因子であることが示されます。 長さの単位が全体的に固定されたフレームにこと座変換を実行することにより、一般相対性理論はこと座スカラーテンソル理論（LyST）から得られることが示されます。 同様の手順により、物質場が存在する場合でも、ブランス・ディッケ重力理論とアインシュタイン・ガウス・ボネのスカラーテンソル理論が、ライラの対応する理論から得られることが見出された。 ブランス・ディッケ・ライラにおける重力の強さはスケール関数によって制御されるため、このアプローチはマッハ・ディッケ原理と整合すると主張されている。 スカラー場が長さの単位を局所的に制御する関数である特定のライラ系を考慮することで、既知のスカラーテンソル理論を自然に幾何学化できる可能性がある。 ジョーダン・アインシュタイン系の問題もライラ変換の観点から評価され、ライラ幾何学は2つの系が同じ理論の異なる表現に過ぎないことを明確に示しており、アインシュタイン系では長さの単位が局所的に変化することが示される。 すると、Lyra 形式は、その明確に定義された構造において、エネルギー運動量テンソルと測地線運動の保存がアインシュタイン座標系で保証されているため、スカラーテンソル重力の探究により適していることが示される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Introduction to the theoretical foundations of gravitational waves: from general relativity to detection and binary system waveforms. Lecture notes prepared for the MaNiTou summer school on gravitational waves. Draft chapter for the CNRS contemporary Encyclopaedia Sciences to be published by ISTE. | 重力波の理論的基礎入門： 一般相対論から検出、連星系波形まで。 講義ノート MaNiTou重力波サマースクールのために準備。 ISTE発行予定のCNRS現代科学百科事典のための 草稿。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Limits on the dark matter fraction of small mass primordial black holes from Hawking radiation are predominantly derived from the assumption of a Schwarzschild black hole evaporating. However, astrophysical black holes are usually much more realistically modelled by the rotating Kerr black hole solution. Meanwhile, electromagnetically charged black holes are astrophysically of little importance due to their fast neutralisation in the present universe. Dark matter is not just a possible solution to issues of astrophysics and cosmology, but also to issues of the standard model of particle physics. Extensions of this model thus can lead to charges present in the early universe which remain preserved in the charge of primordial black holes - even when the corresponding particles have disappeared from the particle content of the present epoch of the universe. Here, we report on a thorough proof-of-concept that such charges can greatly change evaporation limits for primordial black hole dark matter. Special emphasis is placed on (near-)extremal black holes, for which this effect is especially pronounced. | ホーキング放射による小質量原始ブラックホールの暗黒物質分率の限界は、主にシュワルツシルトブラックホールが蒸発するという仮定から導かれる。 しかしながら、天体物理学上のブラックホールは、通常、回転カーブラックホール解によってより現実的なモデル化が図られる。 一方、電磁的に荷電されたブラックホールは、現在の宇宙では急速に中和されるため、天体物理学的にはほとんど重要ではない。 暗黒物質は、天体物理学や宇宙論の問題だけでなく、素粒子物理学の標準モデルの問題に対する可能な解決策でもある。 したがって、このモデルの拡張により、初期宇宙に存在した電荷が、対応する粒子が現在の宇宙の粒子構成から消滅した場合でも、原始ブラックホールの電荷中に保存されたままであるという可能性が示唆される。 本稿では、そのような電荷が原始ブラックホール暗黒物質の蒸発限界を大きく変えることができるという徹底的な概念実証を報告する。 この効果は特に顕著であるため、（近）極限ブラックホールに特に重点が置かれています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analyze the thermodynamic properties of the apparent horizon of Friedmann-Lema\^itre-Roberson-Walker (FLRW) spacetimes in Einstein-Gauss-Bonnet gravity. We use the generalized definition of entropy for gravity theories in higher dimensions to determine the main thermodynamic variables and to compare their behavior with the corresponding quantities in Einstein's theory, emphasizing the role of the Gauss-Bonnet coupling constant and the dimension number. By imposing the validity of the laws of thermodynamics, we show that the apparent horizon can be interpreted thermodynamically as a dark energy fluid, independently of the coupling constant and the dimension number. Using the response functions, we determine the adiabatic index and the number of thermally accesible degrees of freedom of the apparent horizon and argue that this leads to a discretization of the Gauss-Bonnet coupling constant. | 我々は、アインシュタイン-ガウス-ボネ重力におけるフリードマン-レマークル-ロバートソン-ウォーカー（FLRW）時空の見かけの地平線の熱力学的性質を解析する。 高次元重力理論におけるエントロピーの一般化定義を用いて、主要な熱力学的変数を決定し、それらの挙動をアインシュタイン理論における対応する量と比較する。 特に、ガウス-ボネ結合定数と次元数の役割に重点を置く。 熱力学法則の妥当性を前提とすることで、見かけの地平線は、結合定数や次元数とは独立に、暗黒エネルギー流体として熱力学的に解釈できることを示す。 応答関数を用いて、見かけの地平線の断熱指数と熱的にアクセス可能な自由度の数を決定し、これがガウス-ボネ結合定数の離散化につながることを主張する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Observational data play a pivotal role in identifying cosmological models that are both theoretically consistent and empirically viable. In this work, we investigate whether the standard $\Lambda$CDM model exhibits significant departure with current late time datasets, including Cosmic Chronometers, Baryon Acoustic Oscillations from DESI DR2, and various Type Ia supernova compilations (Pantheon$^+$, DES-SN5Y, Union3). We analyze several dynamical dark energy models, including $\omega$CDM, o$\omega$CDM, $\omega_0\omega_a$CDM, Logarithmic, Exponential, JBP, BA, and GEDE. While CC + DESI DR2 data show mild deviations from $\Lambda$CDM ($\lesssim 2\sigma$), adding supernova samples (DES-SN5Y or Union3) increases deviations, with BA, JBP, and Logarithmic models reaching $3-3.5\sigma$, and CC + DESI DR2 + DES-SN5Y producing the largest deviations. We find consistent evidence for $\omega_0 > -1$ and $\omega_a < 0$ in all dark energy models, indicating that the cosmological constant faces a potential crisis and that dynamical dark energy models could provide a possible solution, characterized by a Quintom-B type scenario. The $\Lambda$CDM model has long served as the cornerstone of modern cosmology, successfully shaping our understanding of the Universe from its earliest epochs to the present day. However, in light of DESI DR2 and other recent measurements, emerging cracks in this paradigm suggest that a complete understanding of the cosmos may require moving beyond the cosmological constant and exploring new physics governing the dark sector. | 観測データは、理論的に整合し、かつ経験的に実現可能な宇宙論モデルを特定する上で極めて重要な役割を果たします。 本研究では、標準的な$\Lambda$CDMモデルが、宇宙クロノメーター、DESI DR2のバリオン音響振動、そして様々なIa型超新星観測データ（Pantheon$^+$、DES-SN5Y、Union3）を含む現在の後期データセットから有意な乖離を示すかどうかを調査します。 また、$\omega$CDM、o$\omega$CDM、$\omega_0\omega_a$CDM、対数型、指数型、JBP型、BA型、GEDE型など、いくつかの動的ダークエネルギーモデルを解析します。 CC + DESI DR2データは$\Lambda$CDM（$\lesssim 2\sigma$）からのわずかな偏差を示していますが、超新星サンプル（DES-SN5YまたはUnion3）を追加すると偏差が増加し、BA、JBP、およびLogarithmicモデルでは$3-3.5\sigma$に達し、CC + DESI DR2 + DES-SN5Yでは最大の偏差を示します。 すべてのダークエネルギーモデルにおいて、$\omega_0 > -1$および$\omega_a < 0$の一貫した証拠が見つかりました。 これは、宇宙定数が潜在的な危機に直面しており、動的ダークエネルギーモデルがQuintom-B型シナリオを特徴とする可能な解決策を提供できる可能性を示しています。 $\Lambda$CDMモデルは、長年にわたり現代宇宙論の基礎として機能し、宇宙の最も初期の時代から現在に至るまで、宇宙に関する理解を大きく形作ってきました。 しかし、DESI DR2やその他の最近の測定結果を考慮すると、このパラダイムに新たな亀裂が生じており、宇宙を完全に理解するには、宇宙定数を超えて、ダークセクターを支配する新しい物理学を探求する必要があるかもしれないことが示唆されています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We establish a lower bound on the total mass of the time slices of (n + 1)-dimensional asymptotically flat standard static spacetimes under the timelike convergence condition. The inequality can be viewed equivalently as a Minkowski-type inequality in these spaces, i.e. as a lower bound on the total mean curvature of the boundary, and thus extends inequalities from [3], [22], [19], and [10]. Equality is achieved only by slices of Schwarzschild space and is related to the characterization of quasi-spherical static vacuum metrics from [10]. As a notable special case of the main inequality, we obtain the Riemannian Penrose inequality in all dimensions for static spaces under the TCC. | 時間的収束条件の下で、(n + 1)次元漸近平坦標準静的時空の時間スライスの全質量に下限を設ける。 この不等式は、これらの空間におけるミンコフスキー型不等式、すなわち境界の全平均曲率の下限と同値であり、したがって[3]、[22]、[19]、[10]の不等式を拡張する。 この不等式はシュワルツシルト空間のスライスによってのみ達成され、[10]の準球状静的真空計量の特徴付けと関連している。 主不等式の注目すべき特殊ケースとして、TCCの下での静的空間の全次元におけるリーマン・ペンローズ不等式を得る。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present SEOBNRv5THM, an accurate and fast gravitational-waveform model for quasi-circular, spinning, non-precessing binary neutron stars (BNS) within the effective-one-body (EOB) formalism. It builds on the binary-black-hole approximant SEOBNRv5HM and, compared to its predecessor SEOBNRv4T, it i) incorporates recent high-order post-Newtonian results in the inspiral, including higher-order adiabatic tidal contributions, spin-induced multipoles and dynamical tides for spin-aligned neutron stars, ii) includes the gravitational modes $(\ell, |m|)=(2,2),(3,3),(2,1),(4,4),(5,5),(3,2),$ and $(4,3)$, iii) has a time of merger calibrated to BNS numerical-relativity (NR) simulations, iv) accurately models the pre-merger $(2,2)$ mode through a novel phenomenological ansatz, and v) is 100 to 1000 times faster than its predecessor model for BNS systems with total mass $M \geq 2\, M_\odot$. Thus, SEOBNRv5THM can be used in Bayesian parameter estimation, which we perform for two BNS events observed by the LIGO-Virgo Collaboration, GW170817 and GW190425. The model accurately reproduces BAM and SACRA NR waveforms with errors comparable to or lower than the intrinsic NR uncertainty. We validate the model against the other state-of-the-art BNS waveform models NRTidalv3 and TEOBResumS and find differences only for highly spinning and highly tidally deformable BNS, where there is no NR coverage and the models employ different spin prescriptions. Our model serves as a foundation for the development of subsequent SEOBNR waveform models with matter that incorporate further effects, such as spin-precession and eccentricity, to be employed for upcoming observing runs of the LIGO-Virgo-KAGRA Collaboration and future facilities on the ground. | 我々は、実効一体論（EOB）に基づく、準円形、回転、非歳差運動の連星中性子星（BNS）の正確かつ高速な重力波形モデルSEOBNRv5THMを提示する。 これは連星ブラックホール近似SEOBNRv5HMを基盤としており、先行モデルSEOBNRv4Tと比較して、i) インスパイラルにおける最近の高次ポストニュートン力学の結果を組み込んでおり、これには高次断熱潮汐力の寄与、スピン誘起多重極子、そしてスピン整列中性子星の動的潮汐力が含まれます。 ii) 重力モード$(\ell, |m|)=(2,2),(3,3),(2,1),(4,4),(5,5),(3,2),$、$(4,3)$が含まれます。 iii) 合体時間はBNS数値相対論(NR)シミュレーションに合わせて較正されています。 iv) 新しい現象論的仮説を用いて合体前の$(2,2)$モードを正確にモデル化し、v) 従来のSEOBNRv4Tよりも100～1000倍高速です。 全質量が$M \geq 2\, M_\odot$であるBNS系に対する先行モデルであるSEOBNRv5THMと比較すると、SEOBNRv5THMはベイズパラメータ推定に使用できる。 この推定は、LIGO-Virgoコラボレーションによって観測された2つのBNSイベント、GW170817とGW190425に対して行った。 このモデルは、BAMおよびSACRA NR波形を、固有のNR不確かさと同程度かそれ以下の誤差で正確に再現する。 このモデルを、他の最先端のBNS波形モデルであるNRTidalv3およびTEOBResumSと比較して検証し、NRがカバーされておらず、モデルが異なるスピン処方を採用している、回転が大きく潮汐変形しやすいBNSでのみ差異が見られることを明らかにした。 このモデルは、スピン歳差運動や離心率などのさらなる効果を組み込んだ物質を含むSEOBNR波形モデルの開発の基礎となり、LIGO-Virgo-KAGRA共同研究や将来の地上施設の観測に利用される予定です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Black hole (BH) superradiance can provide strong constraints on the properties of ultralight bosons (ULBs). While most of the previous work has focused on the theoretical predictions, here we investigate the most suitable statistical framework to constrain ULB masses and self-interactions using BH spin measurements. We argue that a Bayesian approach based on a simple timescales analysis provides a clear statistical interpretation, deals with limitations regarding the reproducibility of existing BH analyses, incorporates the full information from BH data, and allows us to include additional nuisance parameters or to perform hierarchical modelling with BH populations in the future. We demonstrate the feasibility of our approach using mass and spin posterior samples for the X-ray binary BH M33 X-7 and, for the first time in this context, the supermassive BH IRAS 09149-6206. We explain the differences to existing ULB constraints in the literature and illustrate the effects of various assumptions about the superradiance process (equilibrium regime vs cloud collapse, higher occupation levels). As a result, our procedure yields the most statistically rigorous ULB constraints available in the literature, with important implications for the QCD axion and axion-like particles. We encourage all groups analysing BH data to publish likelihood functions or posterior samples as supplementary material to facilitate this type of analysis, and for theory developments to compress their findings to effective timescale modifications. | ブラックホール（BH）の超放射は、超軽量ボソン（ULB）の特性に強い制限を与えることができる。 これまでの研究のほとんどは理論予測に焦点を当ててきたが、本研究では、BHスピン測定を用いてULBの質量と自己相互作用を制限するための最適な統計的枠組みを調査する。 単純な時間スケール解析に基づくベイズ的アプローチは、明確な統計的解釈を提供し、既存のBH解析の再現性に関する限界に対処し、BHデータから得られるすべての情報を取り込み、将来的には追加のニューサンスパラメータを含めたり、BHポピュレーションを用いた階層的モデリングを実行したりすることを可能にする。 本アプローチの実現可能性を、X線連星BH M33 X-7、そしてこの文脈では初めて超大質量BH IRAS 09149-6206の質量およびスピン事後分布サンプルを用いて示す。 我々は、文献に見られる既存のULB制限値との違いを説明し、超放射過程に関する様々な仮定（平衡状態 vs. 雲の崩壊、高位占有レベル）の影響を示す。 結果として、我々の手法は、文献で入手可能な中で最も統計的に厳密なULB制限値をもたらし、QCDアクシオンおよびアクシオン類似粒子に重要な意味を持つ。 我々は、BHデータを解析するすべてのグループに対し、この種の解析を容易にし、理論発展において知見を効果的な時間スケール修正に圧縮するために、補足資料として尤度関数または事後サンプルを公開することを推奨する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It is shown that both, standard general relativity (GR) and Chern-Simons (CS) gravity, the latter containing chiral gravitational anomaly terms, seed the production of pairs of entangled gravitons in a multi-mode squeezed state. This involves the interaction of gravitons with the axionic cloud surrounding a superradiant Kerr (rotating) black hole background. The order of magnitude of the squeezing effect, specifically the number of graviton excitations in the squeezed vacuum, is estimated in the non-relativistic limit, relevant for the superradiance process. It is found analytically that the squeezing from the GR process of annihilation of two axions into two gravitons, dominates, by many orders of magnitude, that coming from the axion decay into two gravitons, induced by the higher-derivative CS term. It is also shown that significant squeezing effects are produced in the case of long-lived axionic clouds, whose lifetimes are much longer than the timescale for which superradiance is effective. A brief discussion on current exclusion (for the first time) of very-long axion-cloud lifetimes, through comparison of our results with current LIGO data, as well as potential detection of such effects in future interferometers is also given | 標準的な一般相対論（GR）とチャーン・サイモンズ（CS）重力（後者はカイラル重力異常項を含む）の両方が、マルチモードスクイーズ状態におけるエンタングルした重力子対の生成の種となることが示される。 これは、重力子と、超放射カー（回転）ブラックホール背景を取り囲むアクシオン雲との相互作用を伴う。 スクイーズ効果の大きさ、特にスクイーズ真空中の重力子励起数は、超放射過程に関連する非相対論的極限において推定される。 解析的に、2つのアクシオンが2つの重力子に消滅するGR過程によるスクイーズ効果は、高次微分CS項によって引き起こされるアクシオンの2つの重力子への崩壊によるスクイーズ効果を数桁も上回ることがわかった。 また、長寿命のアクシオン雲の場合、顕著なスクイージング効果が生じることも示されています。 これらの雲の寿命は、超放射が有効な時間スケールよりもはるかに長いです。 また、我々の結果と現在のLIGOデータとの比較を通して、非常に長いアクシオン雲の寿命が（初めて）除外されたことについて、また将来の干渉計でそのような効果が検出される可能性についても簡単に説明します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the formulation of work distributions for quantum scalar fields in static curved spacetimes by extending the Ramsey interferometric protocol originally developed in previous works for flat spacetimes. The use of Unruh-DeWitt particle detectors provides a causally consistent framework to define and measure work statistics, avoiding the limitations of the two-time projective measurement scheme in relativistic quantum field theory. We derive a non-perturbative expression for the characteristic function of the quantum field and apply it to thermal Kubo-Martin-Schwinger (KMS) states, showing that the resulting work distributions satisfy both the Crooks fluctuation theorem and the Jarzynski equality. Furthermore, we analyse the case of a pointlike detector, obtaining compact expressions for the first two moments of the work distribution, allowing us to recover the standard fluctuation-dissipation relation in the high-temperature limit. Our results demonstrate that fluctuation theorems hold for quantum fields interacting with Unruh-DeWitt particle detectors in static curved spacetimes. | 我々は、平坦時空を対象とした先行研究で開発されたラムゼー干渉計プロトコルを拡張することにより、静的曲がった時空における量子スカラー場の仕事分布の定式化を研究する。 ウンルー-デウィット粒子検出器を用いることで、相対論的量子場の理論における2時間射影測定法の限界を回避し、因果的に整合した枠組みで仕事統計を定義・測定することができる。 我々は量子場の特性関数の非摂動論的表現を導出し、それを熱的クボ-マーティン-シュウィンガー(KMS)状態に適用し、結果として得られる仕事分布がクルックス揺らぎ定理とヤルジンスキー等式の両方を満たすことを示す。 さらに、点状検出器の場合を解析し、仕事分布の最初の2つのモーメントに対する簡潔な表現を得ることで、高温極限における標準的な揺らぎ-散逸関係を回復することができる。 我々の研究結果は、静的な曲がった時空において、ウンルー・デウィット粒子検出器と相互作用する量子場に対して揺らぎ定理が成り立つことを証明している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The recently reported binary black hole merger, GW231123, has unusual properties that make it hard to explain astrophysically. Parameter estimation studies are consistent with maximally spinning black holes and the dimensionless spin of the more massive component is constrained to be $\chi_1\gtrsim 0.8$. Analysis of data also revealed potential systematics that could not be fully replicated with simulated studies. We explore the possibility that these measurements are biased due to unmodeled non-Gaussian noise in the detectors, and that the actual black hole spins are more modest. We present evidence for a population of \textit{microglitches} in LIGO gravitational-wave strain data that can lead to biases in the parameter estimation of short-duration signals such as GW231123. Using simulated data of a massive event like GW231123, we demonstrate how microglitches can bias our measurements of black hole spins toward $\chi\approx1$ with negligible posterior support for the true value of $\chi\approx0.7$. We develop a noise model to account for microglitches and show that this model successfully reduces biases in the recovery of signal parameters. We characterize the microglitch population in real interferometer data surrounding GW231123 and find a single detector glitch duty cycle of $0.57_{-0.19}^{+0.21}$, which implies nearly a $100\%$ probability that at least one event through the fourth gravitational wave transient catalog coincides with microglitches in two detectors. We argue that further investigations are required before we can have a confident picture of the astrophysical properties of GW231123. | 最近報告された連星ブラックホール合体GW231123は、天体物理学的に説明が困難な特異な特性を有する。 パラメータ推定研究は最大回転ブラックホールと整合しており、質量の大きい方の成分の無次元スピンは$\chi_1\gtrsim 0.8$に制限される。 データ解析では、シミュレーション研究では完全に再現できない潜在的な系統的特性も明らかになった。 本研究では、これらの測定値が検出器内のモデル化されていない非ガウスノイズによってバイアスされている可能性、そして実際のブラックホールスピンはより小さい可能性を検証する。 LIGO重力波歪みデータには、GW231123のような短時間信号のパラメータ推定にバイアスをもたらす可能性のある\textit{マイクログリッチ}の集団が存在するという証拠を示す。 GW231123のような巨大イベントのシミュレーションデータを用いて、マイクログリッチがブラックホールスピンの測定値を$\chi\approx1$へとバイアスさせる様子を示します。 真の値$\chi\approx0.7$に対する事後支持は無視できます。 マイクログリッチを考慮するためのノイズモデルを開発し、このモデルが信号パラメータの復元におけるバイアスを効果的に低減することを示します。 GW231123周辺の実際の干渉計データにおけるマイクログリッチの分布を特徴付け、単一の検出器グリッチのデューティサイクルが$0.57_{-0.19}^{+0.21}$であることを発見しました。 これは、第4回重力波トランジェントカタログを通じて少なくとも1つのイベントが2つの検出器のマイクログリッチとほぼ100%の確率で一致することを意味します。 GW231123の天体物理学的特性について確実な知見を得るには、さらなる調査が必要であると主張します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We perform a full Hamiltonian constraint analysis of pure Ricci-scalar-squared ($R^2$) gravity to clarify recent controversies regarding its particle spectrum. While it is well established that the full theory consistently propagates three degrees of freedom, we confirm that its linearised spectrum around Minkowski spacetime is empty. moreover, we show that this is not a feature unique to Minkowski spacetime, but a generic property of all traceless-Ricci spacetimes that have a vanishing Ricci scalar, such as the Schwarzschild and Kerr black hole spacetimes. The mechanism for this phenomenon is a change in the nature of the constraints upon linearisation: ten second-class constraints of the full theory become first-class, while the three momentum constraints degenerate into a single constraint. Furthermore, we show that higher order perturbation theory around these singular backgrounds reveals no degrees of freedom at any order. This is in conflict with the general analysis and points to the fact that such backgrounds are surfaces of strong coupling in field space, where the dynamics of perturbations becomes nonperturbative. We further show via a cosmological phase-space analysis that the evolving universe is able to penetrate through the singular $R=0$ surface. | 我々は、純粋なリッチ・スカラー2乗（$R^2$）重力の完全なハミルトン拘束条件解析を行い、その粒子スペクトルに関する最近の論争を解明する。 完全な理論は3つの自由度を矛盾なく伝播することはよく知られているが、ミンコフスキー時空周りの線形化されたスペクトルは空であることを確認する。 さらに、これはミンコフスキー時空に特有の特徴ではなく、シュワルツシルトやカーブラックホール時空など、リッチ・スカラーがゼロとなるすべてのトレースレス・リッチ時空に共通する一般的な性質であることを示す。 この現象のメカニズムは、線形化による拘束条件の性質の変化である。 完全な理論の10個の2級拘束条件が1級拘束条件になり、3個の運動量拘束条件が1個の拘束条件に縮退する。 さらに、これらの特異背景周りの高次摂動論は、どの次数においても自由度を示さないことを示す。 これは一般的な解析とは矛盾しており、そのような背景は場の空間における強結合面であり、摂動のダイナミクスが非摂動的になるという事実を示唆している。 さらに、宇宙論的位相空間解析により、進化する宇宙が特異な$R=0$面を貫通できることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the tidal disruption of a neutron star (NS) near a black hole (BH), and for the first time, to the best of our knowledge, near a naked singularity (NaS). For a BH with a mass greater than about $10 M_{\odot}$, the tidal disruption of NS should occur within the event horizon, and hence neither can the stellar material escape nor a distant observer observe the disruption. Since NaS does not have an event horizon, a significant portion of the NS's material can escape, and the tidal disruption can be observed by a distant observer. One could identify such an event from the observed emission from the disrupted NS's material and the decay of the light curve of the disruption event. The escape of a significant fraction of the NS's material may also have implications for the heavy elements in the universe. Moreover, observing such an event can be useful for confirming a NaS, probing its spacetime, and studying the motion of matter in such a geometry. This may help constrain the NS parameters and equation of state models. As a first step in this direction, we calculate here the tidal disruption radius and other parameters for a specific type (Joshi-Malafarina-Narayan type 1) of NaS and compare our results with observations. | 我々は、ブラックホール（BH）近傍の中性子星（NS）の潮汐破壊を、そして我々の知る限り初めて裸の特異点（NaS）近傍で調べる。 質量が約10 M_{\odot}$を超えるBHの場合、NSの潮汐破壊は事象の地平線内で発生するはずであり、したがって恒星物質は脱出できず、遠方の観測者もその破壊を観測できない。 NaSには事象の地平線がないため、NS物質のかなりの部分が脱出し、潮汐破壊は遠方の観測者によって観測される。 このような事象は、破壊されたNS物質からの観測される放射と、破壊事象の光度曲線の減衰から特定できる。 NS物質のかなりの部分の脱出は、宇宙の重元素にも影響を及ぼす可能性がある。 さらに、このような事象の観測は、NaSの確認、その時空構造の探査、そしてそのような幾何学的形状における物質の運動の研究に有用である。 これは、NSパラメータと状態方程式モデルの制約に役立つ可能性がある。 この方向への第一歩として、ここでは特定のタイプ（ジョシ・マラファリナ・ナラヤン型1）のNaSについて、潮汐破壊半径などのパラメータを計算し、その結果を観測結果と比較する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Accurate and reliable calibration of the Advanced LIGO detectors has enabled a plethora of gravitational-wave discoveries in the detectors' first decade of operation, starting with the ground-breaking discovery, GW150914. In the first decade of operation, the calibrated strain data from Advanced LIGO detectors has become available at a lower latency and with more reliability. In this paper, we discuss the relevant history of Advanced LIGO calibration and introduce new tools that have been developed to enable faster and more robust calibrated strain data products in the fourth observing run (O4). We discuss improvements to the robustness, reliability, and accuracy of the low-latency calibration pipeline as well as the development of a new tool for monitoring the LIGO detector calibration in real time. | Advanced LIGO検出器の正確で信頼性の高い校正により、画期的な発見であるGW150914に始まり、検出器の運用開始から10年間で数多くの重力波の発見が可能になりました。 運用開始から10年間で、Advanced LIGO検出器の校正済み歪みデータは、より低遅延かつ信頼性の高い形で利用可能になりました。 本論文では、Advanced LIGO校正の関連歴史を解説し、第4回観測ラン（O4）において、より高速で堅牢な校正済み歪みデータ製品を実現するために開発された新しいツールを紹介します。 低遅延校正パイプラインの堅牢性、信頼性、精度の向上、およびLIGO検出器の校正をリアルタイムで監視するための新しいツールの開発についても解説します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We describe asymptotic symmetries at spatial infinity of asymptotically flat spacetimes within the context of a generalization of the Beig-Schmidt-Ashtekar-Romano-framework. We demonstrate that it is possible to relax certain smoothness requirements of the asymptotic transformations considered previously, without violating asymptotic flatness. This leads to an enhancement of the asymptotic symmetry group that includes logarithmic supertranslations at spatial infinity. Our results complement several recent results which confirm the existence of logarithmic supertranslations at spatial infinity in the Hamiltonian formalism. | 漸近平坦時空の空間無限遠における漸近対称性を、Beig-Schmidt-Ashtekar-Romano枠組みの一般化の文脈において記述する。 漸近平坦性を破ることなく、これまで検討されてきた漸近変換の特定の滑らかさの要件を緩和することが可能であることを示す。 これは、空間無限遠における対数的超並進を含む漸近対称群の拡張につながる。 我々の結果は、ハミルトン形式論において空間無限遠における対数的超並進の存在を確認する最近のいくつかの結果を補完するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We perform the first study of the throttling process and heat engine efficiency of asymptotically Anti-de Sitter charged and rotating black strings in the extended phase space. For the throttling process, we calculate the Joule-Thomson coefficient and inversion temperature. We also depict the inversion and isenthalpic curves in the temperature-pressure plane, thereby identifying the corresponding cooling and heating regions. For the black string heat engine, we obtain analytical expressions for the efficiency of the Carnot and rectangular engine cycles and draw their diagrams in terms of some relevant thermodynamics variables. | 我々は、拡張位相空間における漸近反ド・ジッター荷電回転ブラックストリングのスロットリング過程と熱機関効率について、初めて研究を行う。 スロットリング過程については、ジュール・トムソン係数と反転温度を計算する。 また、温度-圧力平面における反転曲線と等エンタルピー曲線を描き、対応する冷却領域と加熱領域を特定する。 ブラックストリング熱機関については、カルノーサイクルと長方形エンジンサイクルの効率に関する解析的表現を得て、関連する熱力学変数を用いてそれらの図を描く。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the gravitational perturbation theory of black holes in noncommutative spacetimes with noncommutativity of the type $[t\stackrel{\star}{,} r] = i a \alpha A(r)$ and $[\varphi \stackrel{\star}{,} r] = i a \beta A(r)$ for arbitrary $A(r)$, which includes several Moyal-type spaces and also the $\kappa$-Minkowski space. The main result of this paper is an analytical expression for the effective potential of the axial perturbation modes, valid to all orders in the noncommutativity parameter. This is achieved by evaluating the $\star$-products using translations in the radial direction, i.e., Bopp shift. We comment on various regimes, such as Planck-scale black holes, where the noncommutativity length scale is of the same order of magnitude as the black hole horizon. | 我々は、任意の$A(r)$に対して、$[t\stackrel{\star}{,} r] = i a \alpha A(r)$および$[\varphi \stackrel{\star}{,} r] = i a \beta A(r)$型の非可換性を持つ非可換時空におけるブラックホールの重力摂動論を研究する。 この$A(r)$には、いくつかのモヤル型空間と$\kappa$-ミンコフスキー空間が含まれる。 本論文の主な結果は、非可換性パラメータのすべてのオーダーに有効な、軸摂動モードの有効ポテンシャルの解析的表現である。 これは、$\star$積を動径方向の並進、すなわちボップシフトを用いて評価することによって達成される。 我々は、プランクスケールブラックホールなど、非可換性の長さスケールがブラックホールの地平線と同程度の大きさである様々な領域について論じる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In studies of binary black hole (BBH) mergers in eccentric orbits, the mean anomaly, traditionally regarded as less significant than eccentricity, has been thought to encode only the orbital phase, leading to the assumption that it exerts minimal influence on the dynamics of eccentric mergers. In a previous investigation, we identified consistent oscillations in dynamical quantities peak luminosity $L_{\text{peak}}$, remnant mass $M_{\text{rem}}$, spin $\alpha_{\text{rem}}$, and recoil velocity $V_{\text{rem}}$ in relation to the initial eccentricity $e_0$. These oscillations are associated with integer orbital cycles within a phenomenological framework. In this paper, we aim to explore the underlying physical nature of these oscillations through gravitational waveforms. Our examination of remnant mass and spin reveals that while the initial ADM mass $M_{\mathrm{ADM}}$ and orbital angular momentum $L_0$ exhibit gradual variations with $e_0$, the radiated energy $E_{\text{rad}}$ and angular momentum $L_{\text{rad}}$ display oscillatory patterns akin to those observed in $M_{\text{rem}}$ and $\alpha_{\text{rem}}$. By decomposing the waveforms into three distinct phases inspiral, late inspiral to merger, and ringdown, we demonstrate that these oscillations persist across all phases, suggesting a common origin. Through a comparative analysis of $E_{\text{rad}}$ and $L_{\text{rad}}$ derived from numerical relativity (NR), post-Newtonian (PN) waveforms, and orbital-averaged PN fluxes during the inspiral phase, we identify the initial mean anomaly $l_0$ as the source of the observed oscillations. ... | 離心率を持つ軌道を持つ連星ブラックホール（BBH）の合体の研究では、平均異常は従来、離心率よりも重要性が低いと考えられてきましたが、軌道位相のみを符号化すると考えられており、離心率を持つ合体のダイナミクスへの影響は最小限であると仮定されています。 以前の研究では、力学量であるピーク光度$L_{\text{peak}}$、残留質量$M_{\text{rem}}$、スピン$\alpha_{\text{rem}}$、反跳速度$V_{\text{rem}}$が初期離心率$e_0$に対して一貫して振動していることが確認されました。 これらの振動は、現象論的枠組みの中で整数軌道周期と関連付けられています。 本論文では、重力波形を通してこれらの振動の根底にある物理的性質を探究することを目的とします。 残留質量とスピンの調査により、 初期のADM質量$M_{\mathrm{ADM}}$と軌道角運動量$L_0$は$e_0$とともに緩やかに変化する一方、放射エネルギー$E_{\text{rad}}$と角運動量$L_{\text{rad}}$は$M_{\text{rem}}$や$\alpha_{\text{rem}}$で観測されるものと同様の振動パターンを示すことが明らかになった。 波形をインスパイラル、後期インスパイラルから合体、そしてリングダウンの3つの異なる位相に分解することで、これらの振動がすべての位相にわたって持続することを実証し、共通の起源を示唆している。 数値相対論（NR）、ポストニュートン（PN）波形、およびインスパイラル期の軌道平均PNフラックスから導出された$E_{\text{rad}}$と$L_{\text{rad}}$の比較解析により、初期平均異常$l_0$が観測された振動の源であることを特定しました。 ... |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the performances of a world-wide network made by a European third-generation gravitational-wave (GW) detector, together with a 40km Cosmic Explorer detector in the US, considering three scenarios for the European detector: (1) Einstein Telescope (ET) in its 10km triangle configuration; (2) ET in its configuration featuring two 15km L-shaped detectors in different sites, still taken to have all other ET characteristics (underground, and with each detector made of a high-frequency interferometer and a cryogenic low-frequency interferometer); (3) A single L-shaped underground interferometer with the ET sensitivity curve, either with 15km or with 20km arm length. Overall, we find that, if a configuration with two widely separated L-shaped detectors ("2L") should be retained for ET, the network made by a single-L European underground detector together with CE-40km could already provide a very interesting intermediate step toward the construction of a full 2L+CE network, and is in any case superior to a 10km triangle not inserted in an international network. We also study the performance of a network made by a single L-shaped underground interferometer with the ET sensitivity curve together with a single 40km CE and with LIGO-India (taken at A# sensitivity), and we find that it also has very interesting performances. | 欧州の第3世代重力波（GW）検出器と米国の40kmコズミック・エクスプローラー検出器を組み合わせた世界規模のネットワークの性能を研究する。 欧州検出器については、以下の3つのシナリオを想定する。 (1) 10kmの三角形配置のアインシュタイン望遠鏡（ET）、(2) 異なる場所に2つの15km L字型検出器を配置したET（地下に設置され、各検出器は高周波干渉計と極低温低周波干渉計で構成される）の構成、(3) ET感度曲線を持つ15kmまたは20kmのアーム長を持つ単一のL字型地下干渉計。 全体として、ET用に2つの広く離れたL字型検出器（「2L」）の構成を維持する場合、単一のL字型地下干渉計とCE-40kmを組み合わせたネットワークは、完全な2L+CEネットワーク構築に向けた非常に興味深い中間ステップとなり、いずれにせよ国際ネットワークに挿入されていない10km三角形よりも優れていることがわかりました。 また、ET感度曲線を用いて、単一のL字型地下干渉計と単一の40km CE、およびLIGO-India（A#感度で測定）を組み合わせたネットワークの性能も調査し、非常に興味深い性能を示すことがわかりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate tidal heating associated with the binary inspiral of strange quark stars and its impact on the resulting gravitational wave signal. Tidal heating during the merger of neutron stars composed of nuclear matter may be considered negligible, but it has been demonstrated recently that the presence of hyperons at high densities could significantly enhance the dissipation during inspiral. In this work, we evaluate the bulk viscosity arising from non-leptonic weak processes involving quarks and show that it can be several orders of magnitude higher than the viscosity of nuclear matter at temperatures relevant to the inspiral phase of the merger of strange stars. We model strange quark matter in the normal phase using a non-ideal bag model including electrons and ensure compatibility with astrophysical constraints. By analysing equal-mass binary systems with component masses ranging from 1.4 to 1.8 $\, M_{\odot}$, we find that temperatures close to 0.1 MeV are reached by the end of the inspiral phase. We also estimate the effect on the gravitational waveform and conclude that the additional phase shift could range from $0.1$ to $0.5$ radians for strange quark masses of 200 MeV, making it potentially detectable by next-generation gravitational wave detectors. Given that tidal heating from hyperons is dominant only for very massive neutron stars having masses 1.8 to 2.0 $\, M_{\odot}$, a successful detection of this phase shift during the inspiral of binary systems with relatively low masses of 1.4 to 1.6 $\, M_{\odot}$ could be a smoking gun signature for the existence of strange quark stars. | 我々は、ストレンジクォーク星の連星系における渦巻き過程に伴う潮汐加熱と、それが重力波信号に与える影響を調査する。 核物質からなる中性子星の合体中の潮汐加熱は無視できると考えられるが、高密度のハイペロンの存在が渦巻き過程中の散逸を著しく増大させる可能性があることが最近実証されている。 本研究では、クォークが関与する非レプトン弱過程から生じるバルク粘性を評価し、ストレンジ星の合体の渦巻き過程に関連する温度において、それが核物質の粘性よりも数桁高くなる可能性があることを示す。 我々は、電子を含む非理想的なバッグモデルを用いて、通常相におけるストレンジクォーク物質をモデル化し、天体物理学的制約との整合性を確保する。 質量が1.4～1.8 $\, M_{\odot}$ の等質量連星系を解析した結果、インスパイラル期の終わりまでに0.1 MeV近くの温度に達することがわかりました。 また、重力波への影響を推定し、ストレンジクォーク質量が200 MeVの場合、追加の位相シフトは0.1～0.5ラジアンの範囲になる可能性があると結論付けました。 これは、次世代重力波検出器によって検出できる可能性があります。 ハイペロンからの潮汐加熱が支配的となるのは、質量が1.8～2.0 $\, M_{\odot}$ の非常に質量の大きい中性子星のみであることを考えると、比較的質量が1.4～1.6 $\, M_{\odot}$ の連星系の渦巻き現象中にこの位相シフトを検出することに成功すれば、ストレンジクォーク星の存在を示す決定的な証拠となる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the first part of this work, we provide a curated overview of the theoretical framework necessary for incorporating dephasing due to environmental effects (EE) in gravitational wave (GW) templates. We focus in particular on the relationship between orbital perturbations in the time-domain and the resulting dephasing in both time and frequency domain, elucidating and resolving some inconsistencies present in the literature. We discuss how commonly studied binary environments often result in several sources of dephasing that affect the GW signal at the same time. This work synthesizes insights from two decades of literature, offering a unified conceptual narrative alongside a curated reference of key formulas, illustrative examples and methodological prescriptions. It can serve both as a reference for researchers in the field as well as a modern introduction for those who wish to enter it. In the second part, we derive novel aspects of dephasing for eccentric GW sources and lay the foundations for consistently treating the full problem. Importantly, we demonstrate that the detectability of EEs can be significantly enhanced in the presence of eccentricity, even for $e_\mathrm{10Hz}\lesssim0.2$, substantially increasing the prospects for detection in ground based detectors. Our results highlight the unique potential of modeling and searching for EE in eccentric binary sources of GWs. | 本研究の第一部では、環境効果（EE）による位相ずれを重力波（GW）テンプレートに組み込むために必要な理論的枠組みについて、精選された概要を提供します。 特に、時間領域における軌道摂動と、その結果生じる時間領域および周波数領域における位相ずれの関係に焦点を当て、文献に存在するいくつかの矛盾点を解明し、解決します。 一般的に研究されている連星系環境が、しばしば複数の位相ずれの原因となり、それらが同時に重力波信号に影響を与える理由について考察します。 本研究は、20年間にわたる文献からの洞察を統合し、統一された概念的叙述とともに、主要な公式、実例、および方法論的規定を精選した参考文献を提供します。 本書は、この分野の研究者にとっての参考文献として、また、この分野に参入したい人にとっての現代的な入門書として役立つでしょう。 第二部では、偏心重力波源の位相ずれに関する新たな側面を導出し、問題全体を一貫して扱うための基礎を築く。 重要な点として、EEの検出可能性は、偏心がある場合でも、たとえ$e_\mathrm{10Hz}\lesssim0.2$であっても大幅に向上することを示す。 これにより、地上検出器による検出の可能性が大幅に高まる。 我々の研究結果は、偏心重力波連星源におけるEEのモデル化と探索の独自の可能性を浮き彫りにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the dynamics of electrically charged black-hole binaries and their gravitational-wave emission during the inspiral phase. Within the post-Newtonian framework, we derive the conservative and dissipative dynamics up to second order (2PN), combining Effective Field Theory and classical methods. We compute the NNLO conservative Lagrangian, LO dissipative effects in harmonic and Lorenz gauges, and provide the equations of motion, center-of-mass transformations, and the Lagrangian/Hamiltonian in ADM-type coordinates. We also obtain gauge-invariant expressions for the binding energy, periastron advance in quasi-circular orbits, and the scattering angle in unbound orbits. Our results extend previous analyses and are fully consistent with recent post-Minkowskian findings. | 我々は、電荷を持つブラックホール連星のダイナミクスと、その重力波放射を、インスパイラル期に研究する。 ポストニュートン力学の枠組みにおいて、有効場の理論と古典的手法を組み合わせ、2次（2PN）までの保存的および散逸的ダイナミクスを導出する。 調和ゲージおよびローレンツゲージにおけるNNLO保存的ラグランジアン、LO散逸効果を計算し、ADM型座標における運動方程式、重心変換、およびラグランジアン／ハミルトニアンを与える。 また、結合エネルギー、準円軌道における近点前進、および非束縛軌道における散乱角について、ゲージ不変な表現を得る。 我々の結果はこれまでの解析を拡張するものであり、最近のポストミンコフスキー力学の知見と完全に一致する。 |
| 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 the 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. This may stem from the fact that the constraints we have adopted are different from the conventional ones. | 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、$(C, \mathcal{V}, \tilde{Q}, \tilde{\mathcal{A}})$ を固定した集団における $d=4$ および $d=5$ の荷電ガウス・ボネブラックホールの CFT 記述の臨界挙動と相転移現象を考察する。 その結果、自由エネルギーの従来の記述では、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。 これは、採用した制約条件が従来のものと異なることに起因している可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We demonstrate that Cherenkov radiation can be interpreted as ghost instability of a certain type. Solutions of modified gravity theories often contain ghost instabilities. One type of such ghost instability is associated with existence of different types of species with causal cones that do not share common time, which leads to vacuum decay via creation of particles with positive and negative energies. We show that this ghost instability can be seen as Cherenkov radiation and vice versa. | チェレンコフ放射が、ある種のゴースト不安定性として解釈できることを示す。 修正重力理論の解はしばしばゴースト不安定性を含む。 そのようなゴースト不安定性の一つは、共通の時間を共有しない因果円錐を持つ異なる種類の種の存在と関連しており、正と負のエネルギーを持つ粒子の生成を経て真空崩壊を引き起こす。 このゴースト不安定性はチェレンコフ放射として捉えられること、またその逆も成り立つことを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Due to the short gravitational timescale of Sgr A*, variable emissions near the galactic center are expected in the Very-long-baseline interferometry observations. Phenomenologically, the high-flux variable emissions could be interpreted as occasional events from hotspots within accretion disks. It provides a probe of black hole (BH) geometry and accretion matter in the strong-field regime of gravity. In this study, we find that light curve profile alone is not proper for distinguishing BH geometries, as our results show that the profiles, even including those from higher-order images, are dependent on hotspot shapes, which are known in practice as amorphous. To alleviate this situation, we examine the spatial-temporal correlations between multiple images of the corotating hotspots. Our results find that the correlations, particularly those from higher-order images, could serve as a robust observable to reflect the inclination angles and BH geometries, because i) the correlated band structure is independent of the hotspot shapes, and ii) the correlations from higher-order images could encode BH geometries and exhibit no overlap with observational signatures from the lower-order ones. We present a comprehensive study on correlations from primary the eighth-order images with various orbital configurations and inclination angles, and show its observational signatures. It is expected that BH geometries can be inferred via the spatial-temporal correlation analysis. | Sgr A*の重力時間スケールが短いため、超長基線干渉計観測では銀河中心付近の変動放射が期待されています。 現象論的には、高フラックス変動放射は降着円盤内のホットスポットからの偶発的な事象として解釈できます。 これは、重力の強場領域におけるブラックホール（BH）の形状と降着物質の探査を提供します。 本研究では、光度曲線プロファイルだけではBHの形状を区別するのに適切ではないことがわかりました。 これは、高次画像からの光度曲線プロファイルも含め、実際にはアモルファスとして知られているホットスポットの形状に依存していることが結果から示されているためです。 この状況を緩和するために、共回転ホットスポットの複数の画像間の時空間相関を調べます。 我々の結果は、相関、特に高次画像からの相関が、傾斜角とBH形状を反映する堅牢な観測量として機能しうることを明らかにした。 その理由は、i) 相関バンド構造はホットスポットの形状に依存しないこと、ii) 高次画像からの相関はBH形状を符号化でき、低次画像からの観測シグネチャーと重複しないことである。 我々は、様々な軌道配置と傾斜角を持つ一次画像と8次画像からの相関に関する包括的な研究を提示し、その観測シグネチャーを示す。 時空間相関解析によってBH形状を推定できることが期待される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Th spontaneous scalarization of the Einstein-Euler-Heisenberg (EEH) black hole is performed in the EEH-scalar theory by introducing an exponential scalar coupling (with $\alpha$ coupling constant) to the Maxwell term.Here, the EEH black hole as a blad black hole is described by mass $M$ and magnetic charge $q$ with an action parameter $\mu$. A choice of $\mu=0.3$ gurantees a single horizon with unrestricted magnetic charge $q$. The onset scalarization of this black hole appears for a positive coupling $\alpha$ with an unlimited magnetic charge $q$. However, there exists a difference between $q\le1$ and $q>1$ onset scalarizations. We notify the presence of infinite branches labeled by the number of $n=0,1,2,\cdots$ of scalarized charged black holes by taking into account the scalar seeds around the EEH black hole. We find that the $n=0$ fundamental branch of all scalarized black holes is stable against the radial perturbations, while the $n=1$ excited branch is unstable. | アインシュタイン-オイラー-ハイゼンベルク（EEH）ブラックホールの自発的スカラー化は、EEHスカラー理論において、マクスウェル項に指数関数的スカラー結合（結合定数$\alpha$を持つ）を導入することによって実現される。 ここで、EEHブラックホールは、ブレードブラックホールとして、質量$M$と作用パラメータ$\mu$を持つ磁荷$q$で記述される。 $\mu=0.3$を選択すると、無制限の磁荷$q$を持つ単一の地平線が保証される。 このブラックホールの開始スカラー化は、無制限の磁荷$q$を持つ正の結合$\alpha$で現れる。 しかし、開始スカラー化$q\le1$と$q>1$の間には違いがある。 EEHブラックホールの周囲のスカラーシードを考慮することにより、スカラー化荷電ブラックホールの数$n=0,1,2,\cdots$でラベル付けされた無限分岐の存在を通知する。 すべてのスカラー化ブラックホールの$n=0$基本分岐は動径摂動に対して安定であるが、$n=1$励起分岐は不安定であることがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we study the kinematic effects of spinning test particles orbiting the Kerr-Bertotti-Robinson black hole. Employing with the Mathisson-Papapetrou-Dixon equations, we explore the dynamics of precessing orbits and distinct orbital types, including circular orbits and innermost stable circular orbits. Our results reveal the substantial impact of the magnetic field on the trajectories of spinning particles, particularly in regions characterized by significant radial distances. More importantly, our study shows that an augmented magnetic field necessitates an increased orbital angular momentum to uphold spinning particles within their characteristic orbits at equivalent radial distances. Our result contributes valuable insights to the understanding of the spinning celestial object motion around black holes endowed with magnetic fields. | 本論文では、カー・ベルトッティ・ロビンソン・ブラックホールを周回する回転するテスト粒子の運動学的効果を研究する。 マティソン・パパペトロウ・ディクソン方程式を用いて、歳差運動軌道と、円軌道や最内側の安定円軌道などの異なる軌道タイプのダイナミクスを探求する。 本研究の結果は、磁場が回転粒子の軌道に大きな影響を与えることを明らかにし、特に大きな動径距離を特徴とする領域においてその影響が顕著である。 さらに重要な点として、本研究は、磁場の増強は、回転粒子を等価な動径距離においてその特性軌道内に維持するために、軌道角運動量の増加を必要とすることを示している。 本研究の結果は、磁場を有するブラックホール周辺の回転天体の運動を理解する上で貴重な知見をもたらす。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A simple covariant model is presented where the signature of the metric is a dynamical field. Degenerate minima of a curvature-minimizing potential correspond to Euclidean, Lorentzian or mixed phases of geometry. The Lorentzian phase emerges as the only stable configuration supporting causal propagation. | 計量のシグネチャが力学場である単純な共変モデルが提示される。 曲率最小化ポテンシャルの退化した極小値は、ユークリッド幾何学、ローレンツ幾何学、またはそれらの混合位相に対応する。 ローレンツ幾何学は、因果伝播を支持する唯一の安定な構成として現れる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A tenet of contemporary physics is that novel physics beyond the Standard Model lurks at a scale related to the Planck length. The development and validation of a unified framework that merges general relativity and quantum physics is contingent upon the observation of Planck-scale physics. Here, we present a fully quantum model for measuring the nonstationary dynamics of a ng-mass mechanical resonator, which will slightly deviate from the predictions of standard quantum mechanics induced by modified commutation relations associated with quantum gravity effects at low-energy scalar. The deformed commutator is quantified by the oscillation frequency deviation, which is amplified by the nonlinear mechanism of the detection field. The measurement resolution is optimized to a precision level that is $15$ orders of magnitude below the electroweak scale. | 現代物理学の信条の一つは、標準模型を超える新しい物理学がプランク長に関連するスケールに潜んでいるというものである。 一般相対論と量子物理学を融合した統一的枠組みの開発と検証は、プランクスケールの物理学の観測にかかっている。 本稿では、低エネルギースカラーにおける量子重力効果に関連する修正された交換関係によって生じる標準量子力学の予測からわずかに逸脱する、質量数ngの機械共振器の非定常ダイナミクスを測定するための完全量子モデルを提示する。 変形した交換器は、検出場の非線形メカニズムによって増幅される振動周波数偏差によって定量化される。 測定分解能は、電弱スケールより15桁低い精度レベルに最適化されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Pulse-profile modeling (PPM) of thermal X-ray emission from rotation-powered millisecond pulsars enables simultaneous constraints on the mass $M$, radius $R$, and hence the equation of state of cold, dense matter. However, Bayesian PPM has faced a hard accuracy-speed bottleneck: current production resolutions used to keep inference tractable can under-resolve extreme hotspot geometries and bias the waveform computation, whereas the higher resolutions that remove this bias push forward models to minutes per evaluation, making inference impractical. We break this trade-off with, to our knowledge, the first public GPU-accelerated X-ray PPM framework that matches established benchmarks to within $\sim10^{-3}$ relative accuracy even for extreme geometries, while collapsing minutes-long high-fidelity computations to $2$--$5$ ms on an RTX 4080 ($10^{3}$--$10^{4}\times$ speedups), enabling posterior exploration at resolutions and complexities previously out of reach. We further uncover a bias near the interpolation boundaries of atmosphere lookup tables, demonstrate it with two diagnostic tests, and counter it with a mixed-order interpolator. Together, these advances enlarge the feasible hotspot model space and reduce key systematics in PPM, strengthening inferences for current and future X-ray missions. | 自転駆動のミリ秒パルサーからの熱X線放射のパルスプロファイルモデリング（PPM）は、質量$M$、半径$R$、ひいては冷高密度物質の状態方程式の同時制約を可能にします。 しかしながら、ベイズPPMは精度と速度のボトルネックに直面しています。 推論を扱いやすくするために使用されている現在の生成解像度では、極端なホットスポット形状を解像しきれず、波形計算にバイアスが生じる可能性があります。 一方、このバイアスを除去するより高い解像度では、モデルの評価が1回あたり数分にまで短縮され、推論が非現実的になります。 このトレードオフを打破するために、我々は、我々の知る限り初の公開GPU加速型X線PPMフレームワークを開発しました。 このフレームワークは、極端な形状であっても既存のベンチマークと相対精度$\sim10^{-3}$以内に匹敵し、数分かかる高忠実度計算をRTX 4080で$2$～$5$ミリ秒（$10^{3}$～$10^{4}倍の高速化）に短縮することで、これまで不可能だった解像度と複雑度での事後探索を可能にしました。 さらに、大気ルックアップテーブルの補間境界付近におけるバイアスを発見し、2つの診断テストでそれを実証し、混合次数補間器でそれを打ち消しました。 これらの進歩により、実現可能なホットスポットモデル空間が拡大し、PPMにおける主要な系統的性質が削減され、現在および将来のX線ミッションの推論が強化されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this second paper of our series started with \cite{Berens2024}, we investigate linearized gravitational perturbations of a rotating Kerr black hole in a non-asymptotically flat spacetime with (anti-)de Sitter boundary conditions. Here, we explicitly write down the metric components (in both ingoing and outgoing radiation gauge) of the perturbations that correspond to a given mode of either Weyl scalar. We provide formulas involving Hertz potentials (intermediate quantities with a holographic interpretation) as well as some that involve only the separated radial and angular modes. We expect these analytic results to prove useful in numerical studies of black hole perturbation theory in the context of the holographic correspondence. | \cite{Berens2024} から始まるシリーズの第2報である本論文では、（反）ド・ジッター境界条件を満たす非漸近平坦時空における回転カーブラックホールの線形重力摂動を考察する。 ここでは、与えられたいずれかのワイルスカラーモードに対応する摂動の計量成分（入射および出射輻射ゲージの両方）を明示的に記述する。 ヘルツポテンシャル（ホログラフィック解釈を持つ中間量）を含む公式と、分離されたラジアルモードと角度モードのみを含む公式も提供する。 これらの解析的結果は、ホログラフィック対応の文脈におけるブラックホール摂動論の数値研究において有用となることを期待する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The gravitational perturbations of a rotating Kerr black hole are notoriously complicated, even at the linear level. In 1973, Teukolsky showed that their physical degrees of freedom are encoded in two gauge-invariant Weyl curvature scalars that obey a separable wave equation. Determining these scalars is sufficient for many purposes, such as the computation of energy fluxes. However, some applications -- such as second-order perturbation theory -- require the reconstruction of metric perturbations. In principle, this problem was solved long ago, but in practice, the solution has never been worked out explicitly. Here, we do so by writing down the metric perturbation (in either ingoing or outgoing radiation gauge) that corresponds to a given mode of either Weyl scalar. Our formulas make no reference to the Hertz potential (an intermediate quantity that plays no fundamental role) and involve only the radial and angular Kerr modes, but not their derivatives, which can be altogether eliminated using the Teukolsky--Starobinsky identities. We expect these analytic results to prove useful in numerical studies and for extending black hole perturbation theory beyond the linear regime. | 回転するカーブラックホールの重力摂動は、線形レベルにおいてさえ、非常に複雑であることで知られています。 1973年、テウコルスキーは、その物理的自由度が、分離可能な波動方程式に従う2つのゲージ不変なワイル曲率スカラーに符号化されていることを示しました。 これらのスカラーを決定すれば、エネルギーフラックスの計算など、多くの目的に十分です。 しかし、2次摂動論などの一部の応用では、計量摂動の再構築が必要です。 原理的には、この問題は遥か昔に解決されていますが、実際には、その解決策はこれまで明示的に解明されていません。 ここでは、いずれかのワイルスカラーの与えられたモードに対応する計量摂動（入射または出射の輻射ゲージのいずれか）を書き出すことで、これを行います。 我々の公式はヘルツポテンシャル（基本的な役割を果たさない中間量）を考慮せず、ラジアルカーモードとアングルカーモードのみを考慮しているが、それらの微分は考慮していない。 これらの微分は、テウコルスキー-スタロビンスキー恒等式を用いて完全に除去できる。 これらの解析的結果は、数値研究やブラックホール摂動論を線形領域を超えて拡張する上で有用となると期待される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We have studied the energy extraction from a Kerr-Taub-NUT black hole via magnetic reconnection occurring in the plunging region. Our results show that the gravitomagnetic charge suppresses the energy extraction process through magnetic reconnection and reduces the corresponding extraction efficiency, which is opposite to the effects of the black hole spin and the magnetization parameter. Finally, we treat the energy extraction process through magnetic reconnection as a mechanism to revisit the problem of the observed jet power and radiative efficiency of GRS 1915+105. Our results show that the allowed black hole parameter region originating from the jet power has an intersection with the region from the radiative efficiency. This means that with this mechanism related to magnetic reconnection the Kerr-Taub-NUT metric can simultaneously explain the observed jet power and radiative efficiency for GRS 1915+105, which is not explained by other mechanisms in previous studies. | 我々は、Kerr-Taub-NUTブラックホールからのエネルギー抽出を、ブラックホールの急降下領域で起こる磁気リコネクションを介して研究した。 その結果、重力磁気荷電が磁気リコネクションによるエネルギー抽出過程を抑制し、対応する抽出効率を低下させることが示された。 これは、ブラックホールのスピンと磁化パラメータの影響とは逆である。 最後に、我々は磁気リコネクションによるエネルギー抽出過程を、GRS 1915+105の観測されたジェット出力と放射効率の問題を再検討するためのメカニズムとして扱う。 我々の結果は、ジェット出力に起因するブラックホールパラメータの許容領域が、放射効率に起因する領域と交差していることを示している。 これは、磁気リコネクションに関連するこのメカニズムを用いることで、Kerr-Taub-NUT計量がGRS 1915+105の観測されたジェット出力と放射効率を同時に説明できることを意味しており、これはこれまでの研究の他のメカニズムでは説明されていない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The prospect of detecting/constraining deviations from general relativity by studying gravitational waves (GWs) from merging black holes has been one of the primary motivations of GW interferometers like LIGO/Virgo. Within pure gravity, the only possible way deviations can arise is from the existence of higher order derivative corrections, namely higher powers of the Riemann curvature tensor, in the effective action. Any observational bounds imply constraints on the corresponding Wilson coefficients. At the level of the action, one can imagine the coefficients are sufficiently large so as to be in principle detectable. However, from the point of view of some fundamental principles, namely causality and unitarity, this is much less clear, as we examine here. We begin by reviewing certain known bounds on these coefficients, which together imply a low cut off on the effective theory. We then consider a possible mechanism to generate such terms, namely in the form of many scalars, minimally coupled to only gravity, that can be integrated out to give these higher order operators. We show that a by product of this is the generation of quantum corrections to Newton's potential, whose observable consequences are already ruled out by solar system tests. We point out that over 7 orders of magnitude of improvement in interferometer sensitivity would be required to avoid such solar system constraints. We also mention further constraints from Hawking radiation from black holes. | 合体するブラックホールからの重力波（GW）を研究することで、一般相対論からの偏差を検出／制限できる可能性は、LIGO/Virgoのような重力干渉計の主要な動機の一つであった。 純粋重力下では、偏差が生じ得る唯一の方法は、有効作用における高次の微分補正、すなわちリーマン曲率テンソルの高次冪の存在である。 観測上のいかなる限界も、対応するウィルソン係数に対する制限を意味する。 作用のレベルでは、係数は原理的に検出できるほど十分に大きいと想像できる。 しかし、因果律とユニタリー性といったいくつかの基本原理の観点から見ると、ここで検討するように、これははるかに明確ではない。 まず、これらの係数に関する既知の限界をいくつか確認する。 これらの限界は、有効理論における低いカットオフを示唆する。 次に、そのような項を生成するための可能なメカニズム、すなわち、重力のみに最小限に結合した多数のスカラーの形で、それらを積分することでこれらの高次演算子を与えるメカニズムについて考察する。 この副産物として、ニュートンポテンシャルに対する量子補正が生成されることを示すが、その観測可能な結果は太陽系のテストによって既に排除されている。 このような太陽系の制約を回避するには、干渉計の感度を7桁以上向上させる必要があることを指摘する。 また、ブラックホールからのホーキング放射によるさらなる制約についても言及する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We introduce a generalized mass-horizon relation applicable to cosmological horizons. This formulation provides a unified framework for deriving a broad class of Bekenstein entropy extensions motivated by statistical mechanics, quantum gravity, and phenomenological considerations, through the application of the Clausius relation together with the Hawking temperature. We further introduce this notion as a foundational framework for constructing generalized entropy forms that remain consistent with thermodynamic laws and the holographic principle. | 我々は宇宙論的地平線に適用可能な一般化された質量地平線関係を導入する。 この定式化は、クラウジウス関係とホーキング温度を併用することで、統計力学、量子重力、そして現象論的考察に基づく広範なベッケンシュタインエントロピー拡張を導出するための統一的な枠組みを提供する。 さらに、この概念を、熱力学法則およびホログラフィック原理と整合する一般化エントロピー形式を構築するための基礎的な枠組みとして導入する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Ultracold fermionic atoms in an optical lattice, with a sudden position-dependent change (a quench) in the effective dispersion relation, have been proposed by Rodr\'iguez-Laguna et al as an analogue spacetime test of the Unruh effect. We provide new support for this analogue by analysing the entanglement of a scalar field in a (1 + 1)-dimensional continuum spacetime with a similar quench, and the harvesting of this entanglement by a pair of Unruh-DeWitt detectors. We present numerical evidence that the concurrence and mutual information harvested by the detectors are qualitatively similar to those in Rindler spacetime, but they exhibit a small yet noticeable variation when the energy pulse created by the quench crosses the detectors. These findings provide further motivation to implement the experimental proposal of Rodr\'iguez-Laguna et al. | 光格子中の超冷却フェルミオン原子は、有効分散関係において位置依存的に突然変化（クエンチ）を示し、ロドリゲス＝ラグナらによってウンルー効果の類似時空検証として提案されている。 我々は、同様のクエンチを示す（1 + 1）次元連続時空におけるスカラー場のエンタングルメントと、このエンタングルメントを一対のウンルー＝デウィット検出器で収集する過程を解析することにより、この類似性を新たに裏付ける。 我々は、検出器によって収集される同時性と相互情報は、リンドラー時空におけるものと質的に類似しているが、クエンチによって生成されたエネルギーパルスが検出器を通過する際に、小さいながらも顕著な変化を示すという数値的証拠を示す。 これらの知見は、ロドリゲス＝ラグナらの実験的提案を実施する更なる動機となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| During the Cosmic Dawn (CD), the HI 21-cm optical depth ($\tau$ ) in the intergalactic medium can become significantly large. Consequently, the second and higher-order terms of $\tau$ appearing in the Taylor expansion of the HI 21-cm differential brightness temperature ($\delta T_{\rm b}$ ) become important. This introduces additional non-Gaussianity into the signal. We study the impact of large $\tau$ on statistical quantities of HI 21-cm signal using a suite of standard numerical simulations that vary X-ray heating efficiency and the minimum halo mass required to host radiation sources. We find that the higher order terms suppress statistical quantities such as skewness, power-spectrum and bispectrum. However, the effect is found to be particularly strong on the non-Gaussian signal. We find that the change in skewness can reach several hundred percent in low X-ray heating scenarios, whereas for moderate and high X-ray heating models changes are around $\sim40\%$ and $60\%$, respectively, for $M_{\rm h,min}=10^{9}\, {\rm M}_{\odot}$. This change is around $\sim 75\%$, $25\%$ and $20\%$ for low, moderate and high X-ray heating models, respectively, for $M_{\rm h,min}=10^{10}\, {\rm M}_{\odot}$. The change in bispectrum in both the halo cutoff mass scenarios ranges from $\sim 10\%$ to $\sim 300\%$ for low X-ray heating model. However, for moderate and high X-ray heating models the change remains between $\sim 10\%$ to $\sim 200\%$ for both equilateral and squeezed limit triangle configuration. Finally, we find that up to third orders of $\tau$ need to be retained to accurately model $\delta T_{\rm b}$, especially for capturing the non-Gaussian features in the HI 21-cm signal. | 宇宙の夜明け（CD）期には、銀河間物質におけるHI 21cmの光学的厚さ（$\tau$）が著しく大きくなる可能性があります。 その結果、HI 21cm微分輝度温度（$\delta T_{\rm b}$）のテイラー展開に現れる$\tau$の2次項および高次の項が重要になります。 これにより、信号にさらなる非ガウス性が導入されます。 我々は、X線加熱効率と放射源をホストするために必要な最小ハロー質量を変化させる一連の標準的な数値シミュレーションを用いて、大きな$\tau$がHI 21cm信号の統計量に与える影響を調べました。 その結果、高次の項は歪度、パワースペクトル、バイスペクトルなどの統計量を抑制することがわかりました。 しかし、その影響は非ガウス信号に対して特に強いことがわかりました。 歪度の変化は、低X線加熱シナリオでは数百パーセントに達する可能性があるのに対し、中程度および高X線加熱モデルでは、$M_{\rm h,min}=10^{9}\, {\rm M}_{\odot}$に対して、それぞれ約$\sim40\%$および$\sim60\%$であることがわかりました。 この変化は、$M_{\rm h,min}=10^{10}\, {\rm M}_{\odot}$に対して、低、中、高X線加熱モデルでそれぞれ約$\sim75\%$、$25\%$、$20\%$です。 ハローカットオフ質量の両方のシナリオにおけるバイスペクトルの変化は、低X線加熱モデルで$\sim10\%$から$\sim300\%$の範囲です。 しかし、中程度および高X線加熱モデルでは、正三角形およびスクイーズ極限三角形構成の両方において、変化は$\sim 10\%$から$\sim 200\%$の範囲に留まります。 最後に、$\delta T_{\rm b}$を正確にモデル化するには、特にHI 21-cm信号の非ガウス分布を捉えるには、最大3桁の$\tau$を保持する必要があることがわかりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The recent detection of the ultra-high-energy neutrino event KM3-230213A ($\sim$220 PeV) by KM3NeT telescope poses a challenge to conventional astrophysical models, particularly in light of the absence of similar $\gtrsim$100 PeV events in IceCube data, despite its larger exposure. We propose a novel mechanism in which binary black hole mergers act as transient neutrino sources via gravitationally induced electroweak vacuum instability. In this scenario, the extreme spacetime curvature near the horizons during the final inspiral phase destabilizes the Higgs vacuum, triggering nucleation of true-vacuum bubbles. Collisions between these bubbles produce microscopic black holes that rapidly evaporate via Hawking radiation, emitting intense, short-lived bursts of neutrinos with energies exceeding 100 PeV. The resulting neutrino fluence follows a heavy-tailed distribution, allowing rare but highly luminous sources to account for events like KM3-230213A while remaining consistent with IceCube's non-detections. This framework links gravitational wave sources to ultra-high-energy neutrino production and suggests that future multi-messenger observations may detect electromagnetic signatures from microscopic black hole evaporation. | KM3NeT望遠鏡による超高エネルギーニュートリノ事象KM3-230213A（$\sim$220 PeV）の最近の検出は、従来の天体物理学モデルに新たな挑戦を突きつけています。 特に、IceCubeデータには、より大きな曝露量にもかかわらず、同様の$\gtrsim$100 PeV事象が存在しないという点が問題となっています。 我々は、連星系ブラックホール合体が重力誘起電弱真空不安定性を介して過渡ニュートリノ源として作用するという新たなメカニズムを提案します。 このシナリオでは、最終インスパイラルフェーズにおける地平線付近の極端な時空曲率がヒッグス真空を不安定化し、真の真空バブルの核形成を引き起こします。 これらのバブル間の衝突によって微小なブラックホールが生成され、ホーキング放射によって急速に蒸発し、100 PeVを超えるエネルギーを持つ強力で短寿命のニュートリノバーストを放出します。 結果として得られたニュートリノのフルエンスは、裾の厚い分布に従うため、稀ではあるものの非常に明るい源がKM3-230213Aのような事象を説明することができ、同時にIceCubeの非検出結果とも整合している。 この枠組みは、重力波源と超高エネルギーニュートリノ生成を結び付け、将来のマルチメッセンジャー観測によって、微視的なブラックホール蒸発による電磁気的特徴が検出される可能性を示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study a class of quantum states involving multiple entangled CFTs in AdS$_3$/CFT$_2$, associated with multi-boundary black hole geometries, and demonstrate that the Ryu-Takayanagi (RT) formula for entanglement entropy can be derived using only boundary CFT data. Approximating the OPE coefficients by their Gaussian moments within the 2D large-$c$ CFT ensemble, we show that both the norm of the states and the entanglement entropies associated with various bipartitions--reproducing the expected bulk dual results--can be computed purely from the CFT. All $\textit{macroscopic geometric}$ structures arising from gravitational saddles emerge entirely from the universal statistical moments of the $\textit{microscopic algebraic}$ CFT data, revealing a statistical-mechanical mechanism underlying semiclassical gravity. We establish a precise correspondence between the CFT norm, the Liouville partition function with ZZ boundary conditions, and the exact gravitational path integral over 3D multi-boundary black hole geometries. For entanglement entropy, each RT phase arises from a distinct leading-order Gaussian contraction, with phase transitions--analogous to replica wormholes--emerging naturally from varying dominant statistical patterns in the CFT ensemble. Our derivation elucidates how the general mechanism behind holographic entropy, namely a boundary replica direction that elongates and becomes contractible in the bulk dual, is encoded explicitly in the statistical structure of the CFT data. | 我々は、多重境界ブラックホール幾何学に関連するAdS$_3$/CFT$_2$における多重エンタングルメントCFTを含む量子状態のクラスを研究し、エンタングルメントエントロピーに関するRyu-Takayanagi (RT)公式が境界CFTデータのみを用いて導出できることを実証する。 2次元大$c$ CFTアンサンブル内のガウスモーメントでOPE係数を近似することにより、様々な二分割に関連する状態のノルムとエンタングルメントエントロピーの両方が、期待されるバルク双対の結果を再現しながら、純粋にCFTから計算できることを示す。 重力サドルから生じるすべての$\textit{巨視的幾何学}$構造は、$\textit{微視的代数的}$ CFTデータの普遍統計モーメントから完全に現れ、半古典重力の根底にある統計力学的メカニズムを明らかにする。 我々は、CFTノルム、ZZ境界条件を伴うリウヴィル分配関数、そして3次元多重境界ブラックホール形状上の正確な重力経路積分との間に正確な対応を確立した。 エンタングルメントエントロピーに関して、各RT位相は、それぞれ異なる主要次数ガウス収縮から生じ、位相転移（レプリカワームホールに類似）は、CFTアンサンブルにおける支配的な統計パターンの変化から自然に生じる。 我々の導出は、ホログラフィックエントロピーの背後にある一般的なメカニズム、すなわち、バルク双対において伸長し収縮可能となる境界レプリカ方向が、CFTデータの統計構造にどのように明示的に符号化されているかを明らかにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the impact of general disformal metric transformations on fermions, which shift the gravitational metric by an additional rank-2 tensor. This tensor can in principle be constructed from scalar-field gradients, vector fields, or field-strength contractions. We show this transformation results in the conventional Dirac action being modified by additional kinetic and axial-current couplings that are quadratic in the shifted field. When the field sourcing the metric shift takes on a non-trivial background value, apparent Lorentz-violating effects can result, which we identify as terms in an effective field theory. Assuming the well-motivated cases of scalar and vector ultralight dark matter, we demonstrate that experimental tests of rotation and boost violation imply constraints on the additional kinetic coupling. Even under conservative assumptions, the constraints for vector ultralight dark matter are extremely stringent. | 我々は、重力計量を追加の階数2テンソルによってシフトさせる一般的な非変形計量変換がフェルミオンに与える影響を研究する。 このテンソルは、原理的にはスカラー場の勾配、ベクトル場、または場の強度収縮から構成できる。 この変換の結果、従来のディラック作用が、シフトされた場に関して二次関数となる追加の運動学的および軸性カレント結合によって修正されることを示す。 計量シフトの原因となる場が非自明な背景値をとる場合、見かけ上のローレンツ対称性を破る効果が生じる可能性があり、これを有効場の理論の項として特定する。 十分に根拠づけられたスカラーおよびベクトル超軽量暗黒物質の場合を仮定し、回転およびブースト対称性の破れの実験的検証が、追加の運動学的結合に対する制限を意味することを示す。 保守的な仮定の下でさえ、ベクトル超軽量暗黒物質に対する制限は極めて厳しい。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational wave detection requires sophisticated signal processing to identify weak astrophysical signals buried in instrumental noise. Traditional matched filtering approaches face computational challenges with diverse signal morphologies and non-stationary noise. This work presents an unsupervised deep learning methodology integrating Continuous Wavelet Transform (CWT) preprocessing with Long Short-Term Memory (LSTM) autoencoder architecture for template-free gravitational wave detection. We train and evaluate our model on LIGO H1 data from Observing Run 4 (O4, 2023-2024), comprising 126 confirmed gravitational wave events from the GWTC-4.0 catalog and 1991 noise segments. During development, we discovered that reconstruction errors from multi-run training (O1-O4) clustered by observing run rather than astrophysical parameters, revealing systematic batch effects from GWOSC's evolving calibration procedures. Following LIGO's established practice of per-run optimization, we adopted single-run (O4) training, which eliminated these batch effects and improved recall from 52% to 96% while maintaining 97% precision. The final model achieves 97.0% precision, 96.1% recall, F1-score 96.6%, and ROC-AUC 0.994 on 102 test signals and 399 noise segments. The reconstruction error distribution shows clean separation between noise (mean 0.48) and signals (mean 0.77). This unsupervised, template-free approach demonstrates that anomaly detection can achieve performance competitive with supervised methods while enabling discovery of signals with unexpected morphologies. Our identification and resolution of cross-run batch effects provides methodological guidance for future machine learning applications to multi-epoch gravitational wave datasets. | 重力波検出には、機器ノイズに埋もれた微弱な天体物理学的信号を識別するための高度な信号処理が必要です。 従来の整合フィルタリング手法は、多様な信号形態と非定常ノイズに対する計算上の課題に直面しています。 本研究では、テンプレートフリー重力波検出のために、連続ウェーブレット変換（CWT）前処理と長短期記憶（LSTM）オートエンコーダアーキテクチャを統合した教師なし深層学習手法を提示します。 本モデルは、LIGO H1観測ラン4（O4、2023-2024年）のデータを用いて学習および評価を行いました。 このデータは、GWTC-4.0カタログから確認された126個の重力波イベントと1991年のノイズセグメントで構成されています。 開発中に、複数回の学習（O1-O4）による再構成誤差は、天体物理学的パラメータではなく観測ランによってクラスター化されることを発見しました。 これは、GWOSCの進化するキャリブレーション手順による系統的なバッチ効果を示しています。 LIGOの確立された実行ごとの最適化手法に従い、我々は単一実行（O4）トレーニングを採用しました。 これにより、バッチ効果は排除され、97%の精度を維持しながら、再現率は52%から96%に向上しました。 最終モデルは、102個のテスト信号と399個のノイズセグメントにおいて、97.0%の精度、96.1%の再現率、F1スコア96.6%、ROC-AUC 0.994を達成しました。 再構成誤差分布は、ノイズ（平均0.48）と信号（平均0.77）を明確に分離しています。 この教師なし、テンプレートフリーのアプローチは、異常検出が教師あり手法と競合する性能を達成できると同時に、予期しない形態の信号を発見できることを実証しています。 我々のクロスランバッチ効果の特定と解決は、マルチエポック重力波データセットへの将来の機械学習アプリケーションのための方法論的ガイダンスを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Formulating a quantum theory of gravity lies at the heart of fundamental theoretical physics. This collection of lecture notes encompasses a selection of topics that were covered in six mini-courses at the Nordita PhD school "Towards Quantum Gravity". The scope was to provide a coherent picture, from its foundation to forefront research, emphasizing connections between different areas. The lectures begin with perturbative quantum gravity and effective field theory. Subsequently, two ultraviolet-complete approaches are presented: asymptotically safe gravity and string theory. Finally, elements of quantum effects in black hole spacetimes are discussed. | 量子重力理論の構築は、基礎理論物理学の核心です。 この講義ノート集は、ノーディタ博士課程の6つのミニコース「量子重力に向けて」で扱われたトピックを厳選して収録しています。 その目的は、基礎から最先端の研究まで、様々な分野間のつながりを重視しつつ、一貫した全体像を提供することです。 講義は、摂動量子重力と有効場の理論から始まります。 続いて、2つの紫外線完全アプローチ、すなわち漸近安全重力と弦理論を紹介します。 最後に、ブラックホール時空における量子効果の要素について考察します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| To deepen our understanding of Quantum Gravity and its connections with black holes and cosmology, building a common language and exchanging ideas across different approaches is crucial. The Nordita Program "Quantum Gravity: from gravitational effective field theories to ultraviolet complete approaches" created a platform for extensive discussions, aimed at pinpointing both common grounds and sources of disagreements, with the hope of generating ideas and driving progress in the field. This contribution summarizes the twelve topical discussions held during the program and collects individual thoughts of speakers and panelists on the future of the field in light of these discussions. | 量子重力とブラックホール、そして宇宙論との関連性についての理解を深めるには、共通言語を構築し、異なるアプローチ間で意見を交換することが不可欠です。 Norditaプログラム「量子重力：重力有効場理論から紫外線完全アプローチまで」は、共通点と意見の相違点の両方を特定し、アイデアを生み出し、この分野の進歩を促進することを目的とした、広範な議論の場を創出しました。 本稿は、プログラム中に行われた12のトピック別議論を要約し、これらの議論を踏まえ、講演者とパネリストがそれぞれの視点からこの分野の将来について述べた見解をまとめたものです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate a rotating black hole embedded in a five-dimensional flat bulk by extending the Kerr metric through the Gurses-Gursey line element. Employing Boyer-Lindquist coordinates, we reinterpret the black hole as a charged-like object in five dimensions and analyze its horizon structure and shadow morphology. Our results reveal that the shadow is shaped by an axially symmetric gravitational field modulated by an extrinsic curvature term arising from the higher-dimensional embedding. Simulations demonstrate that the visibility amplitude and shadow profile of the Gurses-Gursey black hole align with Event Horizon Telescope observations of M87 in the Kerr limit, while also allowing measurable deviations that could be probed by future high-resolution experiments. | 我々は、5次元平坦な塊の中に埋め込まれた回転ブラックホールを、カー計量をガーゼス・ガーゼ線要素を通して拡張することにより調査する。 ボイヤー・リンクイスト座標を用いて、ブラックホールを5次元の荷電物体として再解釈し、その地平線構造と影の形態を解析する。 その結果、影は軸対称の重力場によって形作られ、高次元埋め込みから生じる外在曲率項によって変調されていることが明らかになった。 シミュレーションは、ガーゼス・ガーゼブラックホールの可視振幅と影のプロファイルが、カー限界におけるM87のイベント・ホライズン・テレスコープの観測結果と一致することを実証するとともに、将来の高解像度実験によって調べられる可能性のある測定可能な偏差も許容する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Ultracompact spinning horizonless spacetimes with ergoregions are subject to the ergoregion instability. We systematically investigate the instability of a massless scalar field in a variety of rapidly spinning Proca stars and boson stars using WKB-, frequency-, and time-domain methods. We find universal features in the mode structure: the onset of the instability is signaled by a zero-mode, the mode frequencies and growth rates are related by a simple scaling relation in the small-frequency limit (as found for Kerr-like objects), the mode frequencies approach the orbital frequency of counter-rotating stably trapped null geodesics in the eikonal limit, and for each unstable azimuthal mode only a finite number of overtones and polar modes are exponentially growing. The e-folding times are as short as $\tau\sim 10^4 M$ (in terms of the spacetime's ADM mass $M$). Interestingly, we find a near universal relationship between the frequencies and growth rates across all bosonic stars and also compared with Kerr-like objects. Furthermore, we show that weakly nonlinear backreaction of the instability induces a shift in growth rates as well as emission of gravitational waves; we find evidence that these effects lead to an amplification of the unstable process. This suggests that strongly nonlinear interactions are important during the gravitational saturation of the instability. | エルゴ領域を持つ超コンパクトな自転する地平線のない時空は、エルゴ領域不安定性の影響を受ける。 我々は、様々な高速自転するプロカ星およびボソン星における質量ゼロのスカラー場の不安定性を、WKB法、周波数領域法、および時間領域法を用いて系統的に調査した。 その結果、モード構造に普遍的な特徴が見出された。 不安定性の開始はゼロモードによって示され、モード周波数と成長率は低周波数極限において単純なスケーリング関係で結びついており（カー型天体の場合と同様）、モード周波数はアイコナール極限において逆回転する安定に捕捉されたヌル測地線の軌道周波数に近づき、不安定な方位角モードごとに、有限個の倍音モードと極性モードのみが指数関数的に増加する。 e-folding時間は、時空のADM質量$M$で$\tau\sim 10^4 M$と非常に短い。 興味深いことに、全てのボソン星、そしてカー型天体と比較しても、周波数と成長率の間にほぼ普遍的な関係が見られる。 さらに、不安定性の弱非線形反作用が成長率のシフトと重力波の放出を引き起こすことを示し、これらの効果が不安定過程の増幅につながるという証拠を見出した。 これは、不安定性の重力飽和において、強非線形相互作用が重要であることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We perform time-domain evolutions of the ergoregion instability on a horizonless spinning ultracompact spacetime in scalar theories with potential-type and derivative self-interactions mimicking the nonlinear structure of the Einstein equations. We find that the instability saturates by triggering a weakly turbulent direct cascade, which transfers energy from the most unstable and large-scale modes to small scales. The cascade's nonlinear timescales of each mode are orders of magnitude shorter than the corresponding linear e-folding times. Through this mechanism, the counter-rotating stable light ring is filled with a spectrum of higher-order azimuthal modes forming a ring-like shape. Thereby we demonstrate that turbulent processes are likely also important during the fully gravitational saturation of the instability, leaving imprints in the gravitational wave emission. | 我々は、アインシュタイン方程式の非線形構造を模倣したポテンシャル型および微分型自己相互作用を持つスカラー理論を用いて、水平方向に回転する超コンパクト時空におけるエルゴ領域不安定性の時間領域発展を解析した。 その結果、不安定性は、最も不安定で大規模なモードから小規模なモードへとエネルギーを伝達する弱い乱流直接カスケードを引き起こすことで飽和することが分かった。 各モードのカスケードの非線形時間スケールは、対応する線形e-folding時間よりも桁違いに短い。 このメカニズムにより、反時計回りに回転する安定な光リングは、リング状の形状を形成する高次方位角モードのスペクトルで満たされる。 これにより、不安定性が完全に重力飽和する過程においても乱流過程が重要であり、重力波放射に痕跡を残す可能性があることを実証した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Over the past decade, an abundance of information from neutron-star observations, nuclear experiments and theory has transformed our efforts to elucidate the properties of dense matter. However, at high densities relevant to the cores of neutron stars, substantial uncertainty about the dense matter equation of state (EoS) remains. In this work, we present a semiparametric EoS framework aimed at better integrating knowledge across these domains in astrophysical inference. We use a Meta-model at low densities, and Gaussian Process extensions at high densities. Comparisons between our semiparametric framework to fully nonparametric EoS representations show that imposing nuclear theoretical and experimental constraints through the Meta-model up to nuclear saturation density results in constraints on the pressure up to twice nuclear saturation density. We show that our Gaussian Process trained on EoS models with nucleonic, hyperonic, and quark compositions extends the range of EoS explored at high density compared to a piecewise polytropic extension schema, under the requirements of causality of matter and of supporting the existence of heavy pulsars. We find that maximum TOV masses above $3.2 M_{\odot}$ can be supported by causal EoS compatible with nuclear constraints at low densities. We then combine information from existing observations of heavy pulsar masses, gravitational waves from binary neutron star mergers, and X-ray pulse profile modeling of millisecond pulsars within a Bayesian inference scheme using our semiparametric EoS prior. With current astrophysical observations, we find a favored pressure at two times nuclear saturation density of $P(2\rho_{\rm nuc}) = 1.98^{+2.13}_{-1.08}\times10^{34}$ dyn/cm$^{2}$, a radius of a $1.4 M_{\odot}$ neutron star value of $R_{1.4} = 11.4^{+0.98}_{-0.60}$\;km, and $M_{\rm max} = 2.31_{-0.23}^{+0.35} M_{\odot}$ at the 90\% credible level. | 過去10年間、中性子星観測、原子核実験、そして理論から得られた豊富な情報は、高密度物質の特性解明に向けた我々の取り組みを一変させました。 しかしながら、中性子星の中心部に関係する高密度領域においては、高密度物質の状態方程式（EoS）に関する大きな不確実性が依然として残っています。 本研究では、天体物理学的推論においてこれらの領域にわたる知識をより適切に統合することを目的としたセミパラメトリックEoSフレームワークを提示します。 低密度領域ではメタモデルを使用し、高密度領域ではガウス過程拡張を使用します。 我々のセミパラメトリックフレームワークと完全にノンパラメトリックなEoS表現との比較により、メタモデルを通して原子核飽和密度まで原子核理論的および実験的制約を課すことで、原子核飽和密度の2倍までの圧力に対する制約が得られることが示されました。 我々は、核子、ハイペロン、クォーク組成のEoSモデルを用いて訓練したガウス過程が、物質の因果律と重いパルサーの存在を支持するという要件の下で、区分的ポリトロープ拡張スキームと比較して高密度で探索されたEoSの範囲を拡張することを示す。 $3.2 M_{\odot}$を超える最大TOV質量は、低密度における核束縛と両立する因果的EoSによって支持できることを見出した。 次に、既存の重いパルサー質量観測、連星中性子星合体からの重力波、およびミリ秒パルサーのX線パルスプロファイルモデリングからの情報を、我々のセミパラメトリックEoS事前分布を用いたベイズ推論スキーム内で統合する。 現在の天体物理学的観測によれば、90%の信頼度水準で、好ましい圧力は原子核飽和密度の2倍の圧力$P(2\rho_{\rm nuc}) = 1.98^{+2.13}_{-1.08}\times10^{34}$ dyn/cm$^{2}$、半径$1.4 M_{\odot}$の中性子星の値は$R_{1.4} = 11.4^{+0.98}_{-0.60}$\;km、そして$M_{\rm max} = 2.31_{-0.23}^{+0.35} M_{\odot}$であることが分かっています。 |
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| Tidal disruption events (TDEs) occur when stars pass close enough to supermassive black holes to be torn apart by tidal forces. Traditionally, these events are studied with computationally intensive hydrodynamical simulations. In this paper, we present a fast, physically motivated two-stage model for TDEs. In the first stage, we model the star's tidal deformation using linear stellar perturbation theory, treating the star as a collection of driven harmonic oscillators. When the tidal energy exceeds a fraction $\gamma$ of the star's gravitational binding energy (with $\gamma \sim \mathcal O(1)$), we transition to the second stage, where we model the disrupted material as free particles. The parameter $\gamma$ is determined with a one-time calibration to the critical impact parameter obtained in hydrodynamical simulations. This method enables fast computation of the energy distribution ${\rm d} M/{\rm d}E$ and fallback rate ${\rm d} M/{\rm d} T$, while offering physical insight into the disruption process. We apply our model to MESA-generated profiles of middle-age main-sequence stars. Our code is available on GitHub. | 潮汐破壊事象（TDE）は、恒星が超大質量ブラックホールに十分接近し、潮汐力によって引き裂かれるときに発生します。 従来、これらの事象は、計算集約型の流体力学シミュレーションによって研究されてきました。 本論文では、TDEの高速で物理的な根拠に基づいた2段階モデルを提示します。 第一段階では、線形恒星摂動論を用いて恒星の潮汐変形をモデル化し、恒星を駆動調和振動子の集合体として扱います。 潮汐エネルギーが恒星の重力結合エネルギーの一定割合$\gamma$を超えると（$\gamma \sim \mathcal O(1)$）、第二段階に移行し、破壊された物質を自由粒子としてモデル化します。 パラメータ$\gamma$は、流体力学シミュレーションで得られた臨界衝突パラメータに対する一回限りのキャリブレーションによって決定されます。 この手法は、エネルギー分布 ${\rm d} M/{\rm d}E$ とフォールバック率 ${\rm d} M/{\rm d} T$ を高速に計算するとともに、崩壊過程に関する物理的な知見を提供します。 このモデルを、MESA によって生成された中年主系列星のプロファイルに適用します。 コードは GitHub で公開されています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In our recent work [Van de Moortel, The coexistence of null and spacelike singularities inside spherically symmetric black holes], we analyzed the transition between null and spacelike singularities in spherically symmetric dynamical black holes and demonstrated that the spacelike portion is described by a Kasner metric with positive varying exponents that degenerate to $(1,0,0)$ near the null-spacelike transition. In the present paper, we provide examples of global spacetimes satisfying the assumptions of this previous result and apply its analysis to obtain a large class of asymptotically flat (spherically symmetric) black hole spacetimes that exhibit coexisting null and spacelike singularities. Our main results include: _The construction of one-ended asymptotically flat black hole spacetimes solving the Einstein-Maxwell-charged-scalar-field equations. The proof relies on a new spacelike-characteristic gluing method between any uncharged spherically symmetric solution and the event horizon of a charged dynamical black hole. _The construction of a large class of two-ended asymptotically flat black hole spacetimes solving the Einstein-Maxwell-(uncharged)-scalar-field equations. In both cases, we show that the terminal boundary in the black hole interior only has two distinct components: a weakly singular (null) Cauchy horizon $\mathcal{CH}_{i^+}$ where curvature blows up and a strong singularity $\mathcal{S}=\{r=0\}$. Our construction provides the first examples of black holes with coexisting null and spacelike singularities. These examples hold particular significance in the one-ended case as a model of gravitational collapse, where this phenomenon is conjecturally generic for the Einstein-scalar-field model, even beyond spherical symmetry. | 我々の最近の研究[Van de Moortel, 球対称ブラックホール内におけるヌル特異点と空間的特異点の共存]では、球対称力学的ブラックホールにおけるヌル特異点と空間的特異点間の遷移を解析し、空間的部分が、ヌル-空間的遷移近傍で(1,0,0)に退化する正の可変指数を持つカスナー計量によって記述されることを示した。 本論文では、この先行研究の結果の仮定を満たす大域的時空の例を示し、その解析を適用して、ヌル特異点と空間的特異点が共存する漸近平坦（球対称）ブラックホール時空の広範なクラスを得る。 主な成果は以下の通りである。 _片端漸近平坦ブラックホール時空の構築 アインシュタイン-マクスウェル荷電スカラー場方程式を解く。 証明は、任意の非荷電球対称解と荷電動的ブラックホールの事象の地平線との間の、空間的特性に基づく新しい接着法に基づいています。 _アインシュタイン-マクスウェル（非荷電）スカラー場方程式を解く、両端が漸近平坦なブラックホール時空の大規模なクラスの構築。 どちらの場合も、ブラックホール内部の終端境界は、曲率が爆発する弱特異（ヌル）コーシー地平線 $\mathcal{CH}_{i^+}$ と、強い特異点 $\mathcal{S}=\{r=0\}$ の2つの明確な要素のみを持つことを示します。 私たちの構築は、ヌル特異点と空間的特異点が共存するブラックホールの最初の例を提供します。 これらの例は、片端の場合の重力崩壊モデルにおいて特に重要であり、この現象は球対称性を超えて、アインシュタインのスカラー場モデルに一般的に当てはまると推測されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Disformal couplings to fermions lead to a unique derivative coupling to the axial fermionic current, which contains higher derivatives in general. We derive general conditions on consistent disformal couplings by requiring the absence of higher time derivatives, as they typically lead to ghost degrees of freedom. For a two-scalar field disformal transformation, we show that the consistent disformal coupling must have a degenerate field space metric. This allows us to explore consistent, new two-scalar field modified gravity models. We show that the transformation of the Einstein-Hilbert action leads to two-field Horndeski or two-field DHOST theories. Our formalism also applies to disformal transformations with higher derivatives. We derive the consistent subclasses of disformal transformations that include second derivatives of a scalar field and first derivatives of a vector field that lead to generalized U-DHOST and degenerate beyond generalized Proca theories. | フェルミオンへの非等角結合は、一般に高次微分を含む軸性フェルミオンカレントへの唯一の微分結合をもたらす。 高次時間微分はゴースト自由度をもたらすため、高次時間微分が存在しないことを要求することにより、無矛盾な非等角結合に関する一般条件を導出する。 2スカラー場の非等角変換の場合、無矛盾な非等角結合は縮退した場空間計量を持つ必要があることを示す。 これにより、無矛盾な新しい2スカラー場修正重力モデルを探索することができる。 アインシュタイン-ヒルベルト作用の変換が、2場Horndeski理論または2場DHOST理論につながることを示す。 我々の形式論は、高次微分を含む非等角変換にも適用される。 一般化U-DHOSTにつながり、一般化Proca理論を超えて縮退する、スカラー場の2次微分とベクトル場の1次微分を含む、無矛盾な非等角変換のサブクラスを導出する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that, contrary to some recent claims, relativistic effects cannot mimic dark matter in the galactic rotation curves and gravitational lensing. | 我々は、最近のいくつかの主張に反して、相対論的効果は銀河の回転曲線と重力レンズにおける暗黒物質を模倣できないことを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In a recent paper we discussed when it is possible to define reference frames nonrotating with respect to distant inertial reference objects (extension of the IAU reference systems to exact general relativity), and how to construct them. We briefly review the construction, illustrating it with further examples, and caution against the recent misuse of zero angular momentum observers (ZAMOs). | 最近の論文では、遠方の慣性基準天体に対して回転しない基準系を定義できる場合（IAU基準系の厳密な一般相対論への拡張）、そしてその構築方法について議論しました。 本稿では、その構築について簡単にレビューし、さらなる例を挙げて説明するとともに、近年のゼロ角運動量観測装置（ZAMO）の誤用に対する警告を示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study classical scattering of charged black holes in Einstein-Maxwell-Dilaton (EMD) theory. Working in the classical (Post-Minkowskian) regime, we extract the conservative two-body potential by expanding the one loop amplitudes in the soft regime. We show explicitly that, as in GR, the relevant soft amplitudes are infrared (IR) finite once the long-range interactions are consistently treated via Lippmann-Schwinger equation and the associated IR subtraction. The scattering angle is then obtained from the eikonal exponentiation of the soft amplitude. Our results track the separate roles of electromagnetic and dilatonic charges in both the conservative dynamics and the eikonal phase, and they reduce smoothly to the GR limit when the charges and dilaton coupling are switched off. Where applicable, we compare with existing results in the literature and find agreement. These findings provide amplitude-based benchmarks for compact-object dynamics in EMD and furnish building blocks for waveform modeling in beyond-GR scenarios. | 我々は、アインシュタイン・マクスウェル・ディラトン（EMD）理論における荷電ブラックホールの古典散乱を研究する。 古典（ポストミンコフスキー）領域において、保存的二体ポテンシャルを、1ループ振幅をソフト領域に展開することで抽出する。 一般相対論と同様に、リップマン・シュウィンガー方程式とそれに伴う赤外減算によって長距離相互作用を整合的に扱うと、関連するソフト振幅は赤外有限であることを明示的に示す。 散乱角は、ソフト振幅のアイコナール乗から得られる。 我々の結果は、保存的動力学とアイコナール位相の両方において、電磁電荷とディラトン電荷の別々の役割を追跡し、電荷とディラトン結合をオフにすると、それらは一般相対論極限まで滑らかに減少する。 該当する場合は、文献の既存の結果と比較し、一致することを示した。 これらの 知見は、EMDにおけるコンパクトオブジェクトダイナミクスの振幅ベースのベンチマークを提供し、一般相対性理論を超えるシナリオにおける波形モデリングの構成要素を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analyze the recently discovered localized and non-uniform phases of the Banks-Fischler-Shenker-Susskind (BFSS) matrix quantum mechanics. Building on [1], we provide first-principles derivations of their properties and extend the results with new analytic and numerical insights. We show that strongly coupled BFSS dynamics emerge from a specific Carrollian transformation of 11-dimensional supergravity, which we justify in detail. In this framework, the uniform BFSS phase corresponds to a black string in a $pp$-wave background. We demonstrate that this background is unstable to a Gregory-Laflamme instability and, for the first time, compute the associated growth rate. The instability gives rise to non-uniform and localized phases that dominate the microcanonical ensemble in certain low-energy regimes, with the localized phase also prevailing in the canonical ensemble at low temperatures. We identify the corresponding first- and second-order phase transitions and derive analytic formulas for the thermodynamics of the localized phase, accurate to better than $0.3\%$ against numerical results. | 我々は、最近発見されたバンクス・フィシュラー・シェンカー・サスキンド（BFSS）行列量子力学の局在相と非一様相を解析する。 [1] に基づき、それらの特性の第一原理導出を行い、新たな解析的・数値的知見を加えて結果を拡張する。 強結合BFSSダイナミクスが11次元超重力の特定のキャロル変換から生じることを示し、その詳細な正当性を示す。 この枠組みにおいて、BFSSの均一相はpp波背景におけるブラックストリングに対応する。 我々は、この背景がグレゴリー・ラフラム不安定性に対して不安定であることを実証し、関連する成長率を初めて計算する。 この不安定性は、特定の低エネルギー領域においてミクロカノニカル集団を支配する非一様相と局在相を生じさせ、低温ではカノニカル集団においても局在相が優勢となる。 対応する一次および二次相転移を特定し、局在相の熱力学に関する解析式を導出した。 その精度は数値結果に対して0.3%未満であった。 |