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| Original Text | 日本語訳 |
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| We argue that semiclassical gravity is rendered consistent by considering that quantum systems emit a gravitational field only when they interact with members of Stable Determination Chains (SDCs). These are chains of non-gravitational interactions between quantum systems modeled via decoherence and test functions that obey conditions that aim to address the measurement problem and allow for a conservative theory of gravity. It is conservative because it does not need to modify the fundamental equations of quantum theory, unlike spontaneous and gravity-induced collapse approaches to semiclassical gravity, and without invoking relationalism. Furthermore, it does not appeal to nonlocal, retrocausal, or superdeterministic hidden variables. When systems do not interact with SDCs, they do not emit a gravitational field, and the expectation value of their stress-energy tensor does not enter the semiclassical equations describing the gravitational field in a region. In the absence of SDCs in a region, spacetime can be flat. This theory holds a version of the equivalence principle, which establishes that different bodies under the same gravitational field evolve similarly in the absence of non-gravitational interactions. It can be tested by experiments investigating the gravitational field emitted by quasi-isolated systems, and the lack of gravity-mediated entanglement and certain kinds of collapse in the Bose-Marletto-Vedral (BMV) experiment. It provides multiple benefits, such as a semiclassical estimation of the value of the cosmological constant and the prediction of a time-varying dark energy that weakens with time, in agreement with some evidence. More broadly, we propose a new testable framework in which there is a conditional emission of a gravitational field by quantum systems, which may undermine the main motivations for a theory of quantum gravity. | 我々は、量子系が安定決定連鎖（SDC）のメンバーと相互作用する場合にのみ重力場を放出すると考えることで、半古典的重力理論が整合的になると主張する。 SDCとは、デコヒーレンスとテスト関数を用いてモデル化された量子系間の非重力相互作用の連鎖であり、測定問題に対処し、保存的重力理論を可能にする条件に従う。 これが保存的であるのは、半古典的重力に対する自発的崩壊や重力誘起崩壊のアプローチとは異なり、量子論の基本方程式を修正する必要がなく、関係主義も持ち出さないためである。 さらに、非局所的、逆因果的、あるいは超決定論的な隠れた変数にも依存しない。 系がSDCと相互作用しない場合、重力場を放出せず、その応力エネルギーテンソルの期待値は、ある領域における重力場を記述する半古典的方程式には入らない。 ある領域に超対称性粒子（SDC）が存在しない場合には、時空は平坦となり得る。 この理論は、非重力相互作用がない場合、同じ重力場下にある異なる物体は同様に進化するという等価原理の一種を支持する。 この理論は、準孤立系から放出される重力場を調べる実験、およびボーズ＝マレット＝ヴェドラル（BMV）実験における重力媒介エンタングルメントとある種の崩壊の欠如によって検証できる。 この理論は、宇宙定数の値の半古典的推定や、いくつかの証拠と一致する時間とともに弱まる時間変動ダークエネルギーの予測など、複数の利点をもたらす。 より広く言えば、量子系による条件付き重力場放出が存在するという、検証可能な新たな枠組みを提案する。 これは、量子重力理論の主要な動機を覆す可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the past few decades, the waveform community has made advances in producing waveforms that span the inspiral-merger-ringdown of comparable-mass-ratio black hole binaries using advances in post-Newtonian and numerical relativity (NR) theory along with state-of-the-art gravitational wave models. Current methods in NR have shown progress towards producing stable simulations reaching mass ratios of 1:100; however, the computational cost becomes prohibitively expensive as the mass ratio and the length of the simulation increases. Meanwhile, the gravitational self-force (GSF) community has developed waveform models that not only generate extreme mass ratio inspiral waveforms, but also generate near-equal-mass-ratio waveforms with high fidelity. To assess the limits of both the GSF and NR waveforms and alleviate the computational costs of NR, we present hybridized GSF-NR waveforms for non-spinning binary black hole systems in which GSF provides the inspiral, and NR the merger and ringdown. The hybrid waveforms are generated from a set of 68 non-spinning NR waveforms from the SXS catalogue with mass ratios spanning 1:1 to 1:20 and include the (2,2), (2,1), (3,3), (3,2), (4,4), (4,3), and (5,5) spin-weighted spherical harmonic modes. In this paper, we will highlight a selection of these hybrid waveforms and examine the error in the hybridization procedure. We will investigate the impact of subdominant modes on the accuracy of the hybrid waveforms by performing mismatch comparisons with surrogate models. To address the feasibility of hybridizing GSF inspirals with short, high-mass ratio NR waveforms, thereby alleviating computational costs, we will discuss the relationship between mass ratio and the placement of the matching window, which can be used to predict the necessary and optimal number of NR cycles that contribute to the hybrid waveform. | 過去数十年にわたり、波形コミュニティは、ポストニュートン理論と数値相対論（NR）理論の進歩、そして最先端の重力波モデルを用いて、同程度の質量比を持つブラックホール連星のインスパイラル・合体・リングダウンにわたる波形生成において進歩を遂げてきました。 NRの現在の手法は、質量比1:100に達する安定したシミュレーションの生成に向けて進歩を示していますが、質量比とシミュレーションの長さが増加するにつれて、計算コストは法外に高価になります。 一方、重力自己力（GSF）コミュニティは、極端な質量比のインスパイラル波形を生成するだけでなく、ほぼ等しい質量比の波形を高忠実度で生成する波形モデルを開発しました。 GSFとNR波形の限界を評価し、NRの計算コストを軽減するために、非自転連星ブラックホール系に対するGSF-NRハイブリッド波形を提示する。 この波形では、GSFがインスパイラルを、NRが合体とリングダウンを提供する。 このハイブリッド波形は、SXSカタログの質量比が1:1から1:20の範囲にある68個の非自転NR波形から生成され、(2,2)、(2,1)、(3,3)、(3,2)、(4,4)、(4,3)、(5,5)スピン重み付き球面調和モードを含む。 本論文では、これらのハイブリッド波形の一部を取り上げて、ハイブリッド化手順における誤差を検討する。 また、代替モデルとのミスマッチ比較を行うことで、サブドミナントモードがハイブリッド波形の精度に与える影響を調査する。 GSFインスパイラルを短く高質量比のNR波形と混成し、計算コストを軽減する実現可能性を検討するため、質量比とマッチングウィンドウの配置との関係について議論する。 この関係は、混成波形に寄与するNRサイクルの必要かつ最適な数を予測するために使用できる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose a graviGUT unification scheme based on the simple orthogonal group $\mathrm{SO}(1,9 ,\mathbb{C})$ that resolves the chiral duplication of weak isospin in Pati--Salam models. In the conventional $SU(4)\times SU(2)_+\times SU(2)_-$ framework, the unobserved second chiral $SU(2)$ is typically removed by ad hoc high-energy scale breaking. Here we instead \emph{geometrize} it: one $SU(2)$ factor is identified with a chiral half of the Lorentz group, so it belongs to gravity rather than to an additional weak force. This identification becomes natural inside $\mathrm{SO}(1,9 ,\mathbb{C})$, where the algebra decomposes as $\mathfrak{so}(1,3)_{\mathbb{C}}\oplus\mathfrak{so}(6)_{\mathbb{C}}\oplus(\text{coset})$. We construct a parity-symmetric chiral action that, upon breaking \emph{dynamically} selects one chirality: the surviving Yang--Mills factor is identified with $SU(2)_+$, while the opposite chirality persists as the gravitational chiral connection. These lead to concrete phenomenological handles, including graviton and weak-boson vertices with the other fundamental forces in $SU(3)$ and $U(1)$ and parity-sensitive gravitational-wave signatures, that distinguish the $\mathrm{SO}(1,9,\mathbb{C})$ construction from both traditional Pati--Salam and larger, less economical unifications. | 我々は、単純直交群 $\mathrm{SO}(1,9,\mathbb{C})$ に基づく重力GUT統一スキームを提案する。 このスキームは、Pati-Salam模型における弱アイソスピンのカイラル重複を解決する。 従来の $SU(4)\times SU(2)_+\times SU(2)_-$ の枠組みでは、観測されない2番目のカイラル $SU(2)$ は通常、アドホックな高エネルギースケールの破れによって除去される。 ここでは代わりにそれを \emph{幾何化} する。 つまり、1つの $SU(2)$ 因子はローレンツ群のカイラルな半分と同一視されるため、追加の弱い力ではなく重力に属する。 この同一視は、$\mathrm{SO}(1,9,\mathbb{C})$の内部では自然となり、代数は $\mathfrak{so}(1,3)_{\mathbb{C}}\oplus\mathfrak{so}(6)_{\mathbb{C}}\oplus(\text{coset})$ のように分解されます。 我々はパリティ対称なカイラル作用を構築し、この作用は破れると、\emph{動的に} 1つのカイラリティを選択します。 つまり、生き残ったヤン-ミルズ因子は $SU(2)_+$ と同一視され、反対のカイラリティは重力カイラル接続として存続します。 これらは、$SU(3)$と$U(1)$の他の基本的な力を持つ重力子と弱ボソンの頂点、およびパリティ敏感な重力波シグネチャを含む具体的な現象論的ハンドルにつながり、$\mathrm{SO}(1,9,\mathbb{C})$構成を、伝統的なPati-Salamおよびより大規模で経済的でない統一と区別する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the propagation and absorption of Standard Model fields -- scalar, electromagnetic, and Dirac -- on a 3+1-dimensional brane embedded in a higher-dimensional Schwarzschild--de Sitter (SdS) spacetime. Using the effective four-dimensional projection of the Tangherlini metric, we compute grey-body factors (GBFs) and absorption cross-sections for each spin sector by means of the sixth-order WKB method and, independently, via the recently proposed correspondence between quasinormal modes (QNMs) and transmission coefficients. The results demonstrate that the cosmological constant and field mass crucially affect the transmission probabilities: increasing $\Lambda$ lowers the potential barrier and enhances the transparency of the geometry, while a larger field mass $\mu$ suppresses low-frequency emission and shifts the absorption spectrum to higher energies. For all fields, the QNM--GBF correspondence proves reliable to within about one percent for multipoles $\ell \ge 2$, while the correspondence remains less accurate for the lowest multipoles. The total absorption cross-sections exhibit the expected transition from the low-frequency suppression to the geometric-optics regime. Overall, these findings provide quantitative insight into the interplay between dimensionality, cosmological expansion, and black-hole radiation on the brane. | 高次元シュワルツシルト-ド・ジッター（SdS）時空に埋め込まれた3+1次元ブレーン上での標準模型の場（スカラー場、電磁場、ディラック場）の伝播と吸収を調べる。 Tangherlini計量の有効4次元射影を用いて、6次WKB法と、最近提案された準正規モード（QNM）と透過係数の対応関係を用いて、各スピンセクターの灰色体因子（GBF）と吸収断面積を計算する。 結果は、宇宙定数と場の質量が透過確率に決定的な影響を与えることを示している。 $\Lambda$が増加するとポテンシャル障壁が低下し、幾何学の透明性が向上する一方、場の質量$\mu$が大きくなると低周波放射が抑制され、吸収スペクトルが高エネルギー側にシフトする。 すべての場において、QNM-GBF対応は、多重極子数$\ell \ge 2$に対して約1%以内の信頼性があることが証明されているが、最小の多重極子数に対しては、対応の精度は依然として低い。 全吸収断面積は、低周波抑制から幾何光学領域への予想通りの遷移を示している。 全体として、これらの知見は、次元性、宇宙膨張、そしてブレーン上のブラックホール放射の相互作用に関する定量的な知見を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Three black-hole low-mass X-ray binaries (LMXBs) in the Milky Way show rates of period decay which cannot be easily explained by standard mechanisms. Recently, it has been claimed that the anomalous period decays in two of these systems may be explained by dynamical friction due to very high dark matter (DM) densities around the black holes. We critically assess these claims by performing $N$-body simulations of binaries embedded in dense DM ``spikes". We simulate the previously-studied systems XTE J1118+480 and A0620--00, as well as studying the third binary Nova Muscae 1991 for the first time in this context. These simulations show that feedback on the DM distribution plays a crucial role and we rule out previously-claimed shallow DM spikes. We set lower limits on the steepness $\gamma$ of DM density profiles required to explain the period decay in these LMXBs, requiring $\gamma \gtrsim 2.15-2.20$ in XTE J1118+480 and A0620--00 and $\gamma \gtrsim 2.3$ in Nova Muscae 1991. Improved modeling of the long-term evolution of binaries embedded in DM spikes may allow us to exclude even larger densities in future. | 天の川銀河に存在する3つのブラックホール低質量X線連星（LMXB）は、標準的なメカニズムでは容易に説明できない周期の減衰率を示しています。 最近、これらの系のうち2つにおける異常な周期減衰は、ブラックホール周囲の非常に高い暗黒物質（DM）密度による動的摩擦によって説明できる可能性があると主張されています。 我々は、高密度のDM「スパイク」に埋め込まれた連星の$N$体シミュレーションを行うことで、これらの主張を批判的に評価する。 これまで研究されてきたXTE J1118+480とA0620--00のシミュレーションを行うとともに、 この文脈で初めて3番目の連星Nova Muscae 1991を研究する。 これらのシミュレーションは、DM分布へのフィードバックが重要な役割を果たしていることを示し、 これまで主張されてきた浅いDMスパイクを排除する。 これらのLMXBにおける周期減衰を説明するために必要なDM密度プロファイルの急勾配$\gamma$に下限を設定し、XTE J1118+480とA0620--00では$\gamma \gtrsim 2.15-2.20$、Nova Muscae 1991では$\gamma \gtrsim 2.3$を必要とする。 DMスパイクに埋め込まれた連星は、将来的にはさらに大きな密度を除外することを可能にするかもしれません。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct the thermal bounce solution in holographic models that describes first-order phase transitions between the deconfined and confined phases in strongly-coupled gauge theories. This new, periodic Euclidean solution represents transitions that occur via thermally-assisted tunneling and interpolates between the $O(4)$-symmetric vacuum bubble at zero temperature and the high temperature $O(3)$-symmetric critical bubble associated with classical thermal fluctuations. The exact thermal bounce solution can be used to obtain the bounce action at low temperatures which allows for a more accurate determination of vacuum decay rates, significantly improving previous estimates in holographic models. In particular, provided the phase transition is sufficiently supercooled, new predictions are obtained for the gravitational wave signal strength for critical temperatures ranging from the TeV scale up to $10^{12}$ GeV, some of which are within reach of future gravitational wave detectors. | 我々は、強結合ゲージ理論における非閉じ込め相と閉じ込め相の間の一次相転移を記述するホログラフィック模型における熱バウンス解を構築する。 この新しい周期ユークリッド解は、熱支援トンネル効果によって生じる転移を表現し、零温度における$O(4)$対称真空バブルと、古典的な熱揺らぎに関連する高温における$O(3)$対称臨界バブルとの間を補間する。 正確な熱バウンス解は、低温におけるバウンス作用を求めるために用いることができ、これにより真空崩壊率をより正確に決定することが可能となり、ホログラフィック模型におけるこれまでの推定値を大幅に改善する。 特に、相転移が十分に過冷却されていると仮定すれば、TeVスケールから$10^{12}$ GeVまでの臨界温度における重力波信号強度に関する新たな予測が得られ、その一部は将来の重力波検出器の到達範囲内にある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Primordial black holes (PBHs) are a compelling dark matter candidate and a unique probe of small-scale cosmological fluctuations. Their formation is usually attributed to large positive curvature perturbations, which collapse upon Hubble re-entry during radiation domination. In this work we investigate instead the role of negative curvature perturbations, corresponding to the growth of primordial void (PV) like regions. Using numerical relativity simulations, we show that sufficiently deep PV can undergo a nonlinear rebounce at the center, generating an effective overdensity that eventually collapses into a PBH. We determine the critical threshold for this process for a variety of equations of state, and demonstrate that the resulting black holes obey a scaling relation analogous to the standard overdensity case. These results establish primordial voids as a novel channel for PBH formation and highlight their potential impact on PBH abundances and cosmological signatures. | 原始ブラックホール（PBH）は、ダークマターの有力な候補であり、小規模宇宙論的変動を調査する上で他に類を見ない手段です。 その形成は、通常、大きな正の曲率摂動に起因すると考えられており、ハッブル宇宙望遠鏡による再突入時に、放射支配下で崩壊します。 本研究では、代わりに、原始ボイド（PV）のような領域の成長に対応する負の曲率摂動の役割を調査します。 数値相対論シミュレーションを用いて、十分に深いPVは中心で非線形リバウンドを起こし、有効過密度を生成し、最終的にPBHへと崩壊することを示します。 この過程の臨界閾値を様々な状態方程式に対して決定し、結果として生じるブラックホールが標準的な過密度の場合に類似したスケーリング関係に従うことを実証します。 これらの結果は、原始ボイドがPBH形成の新たな経路であることを確立し、PBHの存在量と宇宙論的特徴への潜在的な影響を浮き彫りにしています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It is well-known that any modification to the entropy expression not only change the energy density of the holographic dark energy, but also modifies the cosmological field equations through thermodynamics-gravity correspondence. Here we revisit the Kaniadakis holographic dark energy (KHDE) in the background of the modified Kaniadakis cosmology by incorporating the effects of Kaniadakis entropy into the Friedmann equations. We choose the Hubble radius, $L=H^{-1}$, as system's IR cutoff and determine the cosmological implications of this model. We first consider a dark energy (DE) dominated universe and reveal that this model mimics the cosmological constant with $w_{DE}=-1$. This implies that the theoretical origin of the cosmological constant, $\Lambda$, may be understood through KHDE in the context of Kaniadakis cosmology. Remarkably, we observe that in the absence of interaction between DE and dark matter (DM), and in contrast to HDE in standard cosmology, our model can explain the current acceleration of the cosmic expansion for the Hubble radius as IR cutoff. When the interaction between DE and DM is taken into account, we see that the total equation of state parameter (EoS), $w_{tot}=p_{tot}/\rho_{tot}$ can cross the phantom line at the present time. We also analyze the squared speed of sound, $v_s^2$, for this model and find out that $(v_s^2<0)$ for interacting KHDE. Investigating the statefinder, confirms the distinction between KHDE and $\Lambda$CDM model. It is seen that the statefinder diagram move away from the point of $\left\lbrace r,s\right\rbrace= \left\lbrace 1,0\right\rbrace$ with increasing the interaction parameter. | エントロピー表現の修正は、ホログラフィック暗黒エネルギーのエネルギー密度を変化させるだけでなく、熱力学-重力対応を通して宇宙論的場の方程式も修正することがよく知られている。 本稿では、カニアダキスエントロピーの効果をフリードマン方程式に組み込むことで、修正カニアダキス宇宙論の背景にあるカニアダキスホログラフィック暗黒エネルギー（KHDE）を再検討する。 ハッブル半径 $L=H^{-1}$ を系の赤外カットオフとして選び、このモデルの宇宙論的意味を明らかにする。 まず、暗黒エネルギー（DE）が支配的な宇宙を考え、このモデルが $w_{DE}=-1$ の宇宙定数を模倣することを明らかにする。 これは、宇宙定数 $\Lambda$ の理論的起源が、カニアダキス宇宙論の文脈における KHDE を通して理解できることを意味する。 驚くべきことに、DEと暗黒物質（DM）の相互作用がない場合、そして標準的な宇宙論におけるHDEとは対照的に、我々のモデルはハッブル半径を赤外カットオフとする現在の宇宙膨張の加速を説明できることを観測した。 DEとDMの相互作用を考慮すると、全状態方程式パラメータ（EoS）$w_{tot}=p_{tot}/\rho_{tot}$が現時点でファントムラインを横切る可能性があることが分かる。 また、このモデルの音速の2乗$v_s^2$を解析し、相互作用するKHDEでは$(v_s^2<0)$となることを明らかにした。 状態ファインダーを調べることで、KHDEと$\Lambda$CDMモデルの違いが確認できる。 相互作用パラメータが増加するにつれて、状態探索ダイアグラムは $\left\lbrace r,s\right\rbrace= \left\lbrace 1,0\right\rbrace$ の点から 離れていくことがわかります。 |
| 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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| We explore the role of the affine connection in $f(Q)$ gravity, a modified theory where gravity is governed by non-metricity within the symmetric teleparallel framework. Although the connection is constrained to be flat and torsionless, it is not uniquely determined by the metric, allowing for multiple physically distinct formulations. We analyze three such connections compatible with a homogeneous and isotropic universe to show that they yield markedly different cosmological dynamics, even under the same functional form of $f(Q)$. Using both analytical and numerical methods, including a Born-Infeld type model of $f(Q)$, we demonstrate that specific connections can resolve cosmological singularities like the Big Bang and Big Rip, replacing them with smooth de Sitter phases. Others retain singularities but with notable modifications in their behavior. These findings highlight the physical relevance of connection choice in $f(Q)$ gravity and its potential to address fundamental cosmological questions. | 我々は、対称テレパラレル枠組みにおいて非計量性によって重力が支配される修正理論である$f(Q)$重力におけるアフィン接続の役割を探求する。 この接続は平坦かつ捩れなしと制約されるが、計量によって一意に決定されるわけではなく、物理的に異なる複数の定式化が可能である。 我々は、均質かつ等方的な宇宙と両立する3つのそのような接続を解析し、たとえ$f(Q)$の同じ関数形の下でも、それらが著しく異なる宇宙論的ダイナミクスをもたらすことを示す。 $f(Q)$のボルン・インフェルト型モデルを含む解析的手法と数値的手法の両方を用いて、特定の接続がビッグバンやビッグリップのような宇宙論的特異点を解決し、滑らかなド・ジッター位相に置き換えることができることを示す。 他の接続は特異点を保持するが、その振る舞いには顕著な変化が見られる。 これらの発見は、$f(Q)$重力における接続選択の物理的な関連性と、それが宇宙論の根本的な疑問を解決する可能性を浮き彫りにしている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational wave echos from the coalescence of black hole binaries are often viewed as signals beyond general relativity or standard model. In this work, we show that these echos are inevitable in the black holes coalescence described by standard general relativity. This is because it is the physical black holes formed through gravitational collapse serve as the true description of astronomical black holes. For physical black holes, only their asymptotic structure before the horizon forms are detectible to the outside probes. Here, by investigating the scattering of a gravitational wave burst on a physical black hole and pay special attention to the echos in the waveform, we uncover distinct features of the echos both in the time and frequency domains. | ブラックホール連星の合体から発生する重力波エコーは、一般相対論や標準模型を越えた信号とみなされることが多い。 本研究では、標準的な一般相対論で記述されるブラックホール合体において、これらのエコーが不可避であることを示す。 これは、重力崩壊によって形成される物理的なブラックホールこそが、天文学上のブラックホールの真の記述となるからである。 物理的なブラックホールの場合、外部の探査機で検出できるのは、地平線が形成される前の漸近構造のみである。 本研究では、物理的なブラックホールにおける重力波バーストの散乱を調査し、波形中のエコーに特に注目することで、時間領域と周波数領域の両方でエコーの明確な特徴を明らかにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational wave (GW) observations have significantly advanced our understanding of binary compact object (BCO) formation, yet directly linking these observations to specific formation scenarios remains challenging. The BCO phase space provides a robust and data-driven approach to discover the likely formation scenarios of these binaries. In this study, we expand the previously introduced binary black hole phase space technique to encompass low-mass compact objects (LMCOs), establishing a novel framework to investigate their diverse formation mechanisms. Applying this approach to selected low-mass events $(\lesssim 5 M_\odot)$ from the GWTC-3 catalog and the recently observed GW230529 event, we show for the first time the phase space demonstration of the LMCOs and find the associated probabilities for different formation scenarios including neutron star, astrophysical black hole, or primordial black hole. Our analysis includes the astrophysical modelling uncertainties in and how it causes degeneracy between different formation scenarios. In future, with improvements in GW detector sensitivity and with detection of more GW events, the LMCO phase space framework will significantly strengthen our capacity to associate more likely formation scenarios over the other, thereby refining our understanding of compact object formation for both astrophysical and primordial scenarios, and its evolution across the cosmic redshift. | 重力波（GW）観測は、連星コンパクト天体（BCO）の形成に関する理解を大きく前進させましたが、これらの観測結果を具体的な形成シナリオに直接結び付けることは依然として困難です。 BCOの位相空間は、これらの連星の形成シナリオを推測するための堅牢でデータに基づいたアプローチを提供します。 本研究では、これまでに導入された連星ブラックホール位相空間法を低質量コンパクト天体（LMCO）にまで拡張し、それらの多様な形成メカニズムを調査するための新たな枠組みを確立しました。 このアプローチをGWTC-3カタログから選択された低質量イベント（$(\lesssim 5 M_\odot)$）と最近観測されたGW230529イベントに適用することで、LMCOの位相空間における実証を初めて示し、中性子星、天体ブラックホール、原始ブラックホールなど、さまざまな形成シナリオにおける関連確率を算出しました。 我々の分析には、天体物理学的モデリングの不確実性と、それがどのように異なる形成シナリオ間の縮退を引き起こすかが含まれています。 将来的には、重力波検出器の感度が向上し、より多くの重力波イベントが検出されるようになれば、LMCO位相空間フレームワークは、他のシナリオよりもより可能性の高い形成シナリオを関連付ける能力を大幅に強化し、それによって、天体物理学的シナリオと原始的シナリオの両方におけるコンパクト天体の形成、そして宇宙赤方偏移全体にわたるその進化についての理解を深めるでしょう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| As one of the primary detection targets for contemporary gravitational wave (GW) observatories, the stochastic gravitational wave background (SGWB) holds significant potential for enhancing our understanding of the early universe's formation and evolution. Studies indicate that the SGWB spectrum from cosmic strings can span an extraordinarily broad frequency range, extending from extremely low frequencies up to the microwave band. This work specifically investigates the detectability of cosmic string SGWB signals in an electromagnetic (EM) resonance system at GHz frequency. We present a systematic analysis encompassing: (1) the response of high frequency gravitational waves (HFGWs) in such EM resonance system. (2) the development and application of fundamental data processing protocols in the EM resonance system. Our results demonstrate that the EM system shows promising sensitivity to detect cosmic string SGWB signals with tension parameters $G\mu\geq 10^{-11}$ (the corresponding dimensionless amplitude $h \geq 10^{-33}$ at 1 GHz), while potentially establishing new constraints for $G\mu\leq 10^{-11}$ in the microwave band. These findings would complement existing multi-band SGWB observations and provide additional constraints on cosmic-string tension parameters in GHz frequency regimes. | 現代の重力波（GW）観測所の主要な検出ターゲットの一つである確率的重力波背景放射（SGWB）は、初期宇宙の形成と進化に関する理解を深める上で大きな可能性を秘めています。 研究によると、宇宙ひもからのSGWBスペクトルは、極めて低い周波数からマイクロ波帯に至るまで、非常に広い周波数範囲に及ぶことが示されています。 本研究では、GHz周波数の電磁（EM）共鳴システムにおける宇宙ひもSGWB信号の検出可能性を特に調査します。 本研究では、以下の項目を網羅した体系的な解析を行います。 (1) このようなEM共鳴システムにおける高周波重力波（HFGW）の応答。 (2) EM共鳴システムにおける基本的なデータ処理プロトコルの開発と応用。 我々の研究結果は、EMシステムが、張力パラメータ$G\mu\geq 10^{-11}$（1GHzにおける対応する無次元振幅$h \geq 10^{-33}$）を持つ宇宙弦SGWB信号を検出する有望な感度を示すことを実証するとともに、マイクロ波帯における$G\mu\leq 10^{-11}$に対する新たな制約を確立する可能性を示している。 これらの発見は、既存のマルチバンドSGWB観測を補完し、GHz周波数領域における宇宙弦張力パラメータに対する新たな制約を与えるものとなるだろう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the present analysis, we examine the potential existence of generalized wormhole models within the framework of newly developed extended $f(R,L_m)$ gravity. We investigate both a linear model, $f(R,L_m)=\alpha R+\beta L_m$, and a non-linear model, $f(R,L_m)=\frac{R}{2}+ L^\alpha_m$, to analyze traversable wormholes. By employing the variational approach, we derive modified versions of the field equations under the influence of an anisotropic matter source. A power-law shape function is applied, resulting in a linear equation of state for both radial and lateral pressures. Furthermore, we explore solutions characterized by a variable equation of state parameter. It was observed that the violation of energy conditions is influenced by the parameters $\alpha$ and $\beta$. A wide range of non-exotic wormhole solutions was discovered, dependent on the specific parameters of the model. We demonstrate that wormholes with power-law shape functions yield solutions that comply with the energy conditions in both linear and non-linear forms of $f(R, L_m)$. It is shown that the non-exotic wormhole solutions obtained within this framework are not isotropic. | 本解析では、新たに開発された拡張$f(R,L_m)$重力の枠組みにおいて、一般化ワームホールモデルの潜在的存在を検証する。 通過可能なワームホールを解析するため、線形モデル$f(R,L_m)=\alpha R+\beta L_m$と非線形モデル$f(R,L_m)=\frac{R}{2}+ L^\alpha_m$の両方を検証する。 変分アプローチを用いることで、異方性物質源の影響下にある場の方程式の修正版を導出する。 べき乗法則の形状関数を適用することで、径方向圧力と横方向圧力の両方について線形状態方程式が得られる。 さらに、可変状態方程式パラメータによって特徴付けられる解を探索する。 エネルギー条件の破れは、パラメータ$\alpha$と$\beta$の影響を受けることが観察された。 モデルの特定のパラメータに依存して、広範囲にわたる非エキゾチックなワームホール解が発見された。 我々は、べき乗法則の形状関数を持つワームホールが、$f(R, L_m)$ の線形形式と非線形形式の両方においてエネルギー条件を満たす解を与えることを示す。 この枠組みで得られる非エキゾチックワームホール解は、等方的ではないことが示される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Strong self-gravitational fields enable the realization of macroscopic odd-parity quantum objects. Using ray-tracing methods, we systematically analyze the dynamics of photons and the shadow features of rotating black holes with parity-odd scalar hair and contrast them with those of Kerr black holes. Our results demonstrate measurable distinctions between scalar-haired black hole shadows and their Kerr counterparts. Notably, even for tiny scalar charge and negligible scalar hair mass contributions, these differences remain quantitatively resolvable. In particular, one of the hairy black hole reported here lies within the Event Horizon Telescope observational uncertainties, probing the scalar masses of $1.02\times10^{-20}$eV with M87*. These findings may provide related theoretical benchmarks for future observational campaigns targeting scalar-field dark matter candidates through black hole shadow imaging. | 強い自己重力場は、巨視的な奇パリティ量子物体の実現を可能にする。 光線追跡法を用いて、奇パリティスカラーヘアを持つ回転ブラックホールの光子ダイナミクスと影の特徴を体系的に解析し、カーブラックホールの影の特徴と比較する。 我々の結果は、スカラーヘアブラックホールの影とカーブラックホールの影の間に測定可能な違いがあることを示している。 特に、スカラー電荷が極めて小さく、スカラーヘア質量の寄与が無視できる場合でも、これらの違いは定量的に分解可能である。 特に、ここで報告されているヘアブラックホールの1つは、イベント・ホライズン・テレスコープの観測不確かさの範囲内にあり、M87*で$1.02\times10^{-20}$eVのスカラー質量を観測している。 これらの発見は、ブラックホールシャドウイメージングを通じてスカラー場暗黒物質候補をターゲットとする将来の観測キャンペーンにとって、関連する理論的ベンチマークとなる可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study magnetotransport in a holographic model where ModMax nonlinear electrodynamics is coupled to Einstein anti--de Sitter gravity. To incorporate momentum relaxation, we introduce spatially linear free scalar fields that break translational symmetry, resulting in an anisotropic medium. Using linear response theory, we compute the DC conductivity matrix in the presence of an external magnetic field, expressing the conductivities in terms of horizon data. Our results demonstrate how the nonlinear ModMax parameter modifies charge transport, particularly influencing the Hall angle and Nernst signal. The nonlinear corrections introduce distinct deviations in both longitudinal and Hall conductivities while preserving the characteristic temperature scaling of strange metals, offering new insights into strongly coupled systems with nonlinear electromagnetic interactions. Notably, the Nernst signal reproduces that of high-$T_c$ cuprate superconductors showing a superconducting dome and a normal phase, with the ModMax deformation parameter tuning critical and onset temperatures. In the strongly nonlinear regime, we find evidence of an exotic state dominated by quasiparticle excitations in the dual material. | ModMax非線形電気力学とアインシュタイン反ド・ジッター重力を結合したホログラフィックモデルにおける磁気輸送を研究する。 運動量緩和を組み込むために、並進対称性を破り異方性媒質をもたらす空間的に線形な自由スカラー場を導入する。 線形応答理論を用いて、外部磁場の存在下でのDC伝導率行列を計算し、伝導率を地平線データで表現する。 結果は、非線形ModMaxパラメータが電荷輸送をどのように変化させ、特にホール角とネルンスト信号にどのように影響するかを示す。 非線形補正は、ストレンジメタルに特徴的な温度スケーリングを維持しながら、縦伝導率とホール伝導率の両方に明確な偏差をもたらし、非線形電磁相互作用を持つ強結合系への新たな知見を提供する。 特に、ネルンスト信号は、ModMax変形パラメータによって臨界温度と開始温度を調整することで、超伝導ドームと常伝導相を示す高温$T_c$銅酸化物超伝導体のネルンスト信号を再現する。 強い非線形領域では、二重物質において準粒子励起が支配的な異常状態の証拠が見つかります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Unruh effect -- the prediction that an accelerated observer perceives the vacuum as a thermal bath -- remains one of the most profound yet experimentally unverified consequences of quantum field theory. This work analyzes the decay of an excited state within a uniformly accelerated cavity to explain the historical null results and identify an alternative measurable signature. We model a massless Dirac field confined to a uniformly accelerated cavity, coupled to an external massive Dirac field of mass $M$. Our analysis reveals that for fundamental particles with mass $M$, the condition $Mc^2 \gg \hbar a/c$ is satisfied for all achievable accelerations, placing the system in an exponentially suppressed decay regime ($\Gamma_{\text{acc}} \sim e^{-2Mc^2/(\hbar a/c)}$) that holds universally across all cavity sizes, explaining why direct observation of Unruh effects has remained elusive. However, for intermediate-sized cavities ($a l\sim c^2$) with light external fields ($Mc^2 \ll \hbar a/c$), we identify a geometric enhancement of the decay rate, scaling as $\Gamma_{\text{acc}}\sim \Gamma_{\text{in}} \frac{a l/c^2}{\ln(1+a l/c^2)}$ (with $\Gamma_{\text{in}}$ the inertial decay rate), which arises from non-inertial acceleration effects rather than thermal stimulation. This geometric enhancement, reaching up to 26\% for realistic parameters ($a\sim 10^{20}~\text{m/s}^2$, $l\sim 100-500~\mu\text{m}$), provides a measurable signature accessible through quantum simulation platforms. Our results provide a unified theoretical framework that explains historical null results while offering a viable path toward detecting non-inertial quantum effects in accelerated systems. | ウンルー効果（加速された観測者が真空を熱浴として知覚するという予測）は、量子場の理論における最も深遠でありながら実験的に検証されていない帰結の一つである。 本研究では、均一加速された空洞内の励起状態の崩壊を解析し、これまでの結果が示されていないことを説明するとともに、代替の測定可能なシグネチャーを特定する。 我々は、均一加速された空洞内に閉じ込められた質量ゼロのディラック場をモデル化し、質量$M$の外部質量ディラック場と結合させる。 解析の結果、質量$M$の基本粒子に対して、達成可能なすべての加速度に対して条件$Mc^2 \gg \hbar a/c$が満たされ、系はあらゆる空洞サイズにわたって普遍的に成立する指数関数的に抑制された崩壊領域（$\Gamma_{\text{acc}} \sim e^{-2Mc^2/(\hbar a/c)}$）に置かれることを明らかにし、ウンルー効果の直接観測がこれまで困難であった理由を説明する。 しかしながら、軽い外部場（$Mc^2 \ll \hbar a/c$）を有する中規模の空洞（$a l\sim c^2$）の場合、崩壊率の幾何学的増大が$\Gamma_{\text{acc}}\sim \Gamma_{\text{in}} \frac{a l/c^2}{\ln(1+a l/c^2)}$（$\Gamma_{\text{in}}$は慣性崩壊率）としてスケーリングされることが分かり、これは熱刺激ではなく非慣性加速効果によって生じる。 この幾何学的増大は、現実的なパラメータ（$a\sim 10^{20}~\text{m/s}^2$、$l\sim 100-500~\mu\text{m}$）で最大26\%に達し、量子シミュレーションプラットフォームを通じてアクセス可能な測定可能なシグネチャを提供する。 我々の研究結果は、これまでの無結果を説明する統一的な理論的枠組みを提供するとともに、加速系における非慣性量子効果の検出に向けた実行可能な道筋を示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The James Webb Space Telescope (JWST) has unveiled a population of unexpectedly massive and luminous galaxies at redshifts $z \gtrsim 7$, posing a significant challenge to the standard $\Lambda$CDM cosmological paradigm. In this work, we address the tension between early JWST observations of luminous high-redshift galaxies and predictions of the standard $\Lambda$CDM model by revisiting the physics of dark matter halo formation. Employing refined halo mass functions derived by Del Popolo \textit{et al.} (DP1 and DP2) that incorporate angular momentum, dynamical friction, and redshift-dependent collapse barriers, we demonstrate a significant enhancement in the abundance of massive halos at $z \gtrsim 7$ compared to the conventional Sheth-Tormen (ST) formalism. Using a semi-empirical framework linking halo mass to UV luminosity, we show that the DP2 model reproduces the observed UV luminosity functions from $z = 7$ to $14$ with moderate star formation efficiencies, whereas the ST model requires implausibly high efficiencies. Our results suggest that the JWST overabundance problem stems not from new physics beyond $\Lambda$CDM, but from oversimplified treatments of gravitational collapse, highlighting the critical role of small-scale dissipative dynamics in early structure formation. | ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）は、赤方偏移$z \gtrsim 7$において予想外に質量が大きく明るい銀河の集団を発見し、標準的な$\Lambda$CDM宇宙論パラダイムに大きな挑戦を突きつけている。 本研究では、暗黒物質ハロー形成の物理を再検討することにより、JWSTによる初期の高赤方偏移の明るい銀河の観測と標準的な$\Lambda$CDMモデルの予測との間の緊張関係に取り組む。 デル・ポポロら（DP1およびDP2）によって導出された、角運動量、動的摩擦、および赤方偏移依存の崩壊障壁を組み込んだ改良されたハロー質量関数を用いることで、従来のシェス・トーメン（ST）形式と比較して、$z \gtrsim 7$における大質量ハローの存在量が大幅に増加することを示した。 ハロー質量と紫外線光度を結び付ける半経験的枠組みを用いて、DP2モデルは観測された紫外線光度関数を、中程度の星形成効率で再現することを示す。 一方、STモデルは、信じられないほど高い星形成効率を必要とする。 我々の結果は、JWSTの過剰存在問題は、$\Lambda$CDMを超える新しい物理ではなく、重力崩壊の過度に単純化された扱いに起因することを示唆しており、初期構造形成における小規模散逸ダイナミクスの重要な役割を浮き彫りにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the formation of primordial black holes (PBHs) from the collapse of density perturbations induced by primordial gravitational waves (PGWs). The PGWs' interpretation of the stochastic gravitational wave background (SGWB) detected by the Pulsar Timing Array (PTA) corresponds to PBHs formation in the mass range $[10^{-12}-10^{-3}] M_{\odot}$. Importantly, our analysis shows that PGWs' interpretation of recent PTA data remains viable, as it does not lead to PBH overproduction. We derive the amplitude of PGWs by leveraging existing constraints on the PBH abundance across a wide mass range. Notably, these constrained amplitudes predict SGWB signals that would be detectable by future gravitational wave observatories. | 原始重力波（PGW）によって引き起こされる密度擾乱の崩壊から、原始ブラックホール（PBH）が形成される過程を研究する。 パルサー・タイミング・アレイ（PTA）によって検出された確率的重力波背景放射（SGWB）に対するPGWの解釈は、質量範囲$[10^{-12}-10^{-3}] M_{\odot}$におけるPBHの形成に対応する。 重要な点として、我々の解析は、最近のPTAデータに対するPGWの解釈がPBHの過剰生成につながらないため、依然として有効であることを示している。 我々は、広い質量範囲にわたるPBH存在量に対する既存の制約条件を利用して、PGWの振幅を導出した。 特に、これらの制約条件付き振幅は、将来の重力波観測所によって検出可能となるであろうSGWB信号を予測する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Ellis-Bronnikov wormholes suffer from an unstable radial mode. Here we investigate the evolution of the unstable mode(s) for charged wormholes. We show that the instability remains in the presence of charge, but exhibits a very fast decrease to zero, suggesting that wormholes that approach a near-extremal metric could be long-lived. For so-called supercritical wormholes, two purely imaginary unstable modes merge and continue with degenerate imaginary parts and opposite real parts. By analogy, we conjecture an analogous behavior for rotating wormholes. | エリス・ブロニコフワームホールは不安定なラジアルモードの影響を受ける。 本稿では、荷電ワームホールにおける不安定モードの発展を調査する。 電荷が存在する場合でも不安定性は維持されるが、ゼロへの急速な減少を示すことを示し、極限近傍の計量に近づくワームホールは長寿命である可能性を示唆する。 いわゆる超臨界ワームホールでは、2つの純虚数の不安定モードが融合し、虚数部が縮退し、実数部が反転した状態で継続する。 類推により、回転ワームホールでも同様の挙動が見られると推測する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| High-precision astrometry offers a promising approach to detect low-frequency gravitational waves, complementing pulsar timing array (PTA) observations. We explore the response of astrometric measurements to a stochastic gravitational wave background (SGWB) in synergy with PTA data. Analytical, covariant expressions for this response are derived, accounting for the presence of a possible dipolar anisotropy in the SGWB. We identify the optimal estimator for extracting SGWB information from astrometric observations and examine how sensitivity to SGWB properties varies with the sky positions of stars and pulsars. Using representative examples of current PTA capabilities and near-future astrometric sensitivity, we demonstrate that cross-correlating astrometric and PTA data can improve constraints on SGWB properties, compared to PTA data alone. The improvement is quantified through Fisher forecasts for the SGWB amplitude, spectral tilt, and dipolar anisotropy amplitude. In the future, such joint constraints could play a crucial role in identifying the origin of SGWB signals detected by PTAs. | 高精度天体測定は、パルサータイミングアレイ（PTA）観測を補完し、低周波重力波を検出するための有望なアプローチを提供します。 本研究では、PTAデータとの相乗効果による、確率的重力波背景（SGWB）に対する天体測定の応答を調査する。 この応答の解析的共変式を導出し、SGWBに双極子異方性が存在する可能性を考慮します。 天体測定観測からSGWB情報を抽出するための最適な推定量を特定し、SGWB特性に対する感度が星とパルサーの天空位置によってどのように変化するかを調べます。 現在のPTA機能と近い将来の天体測定感度の代表的な例を用いて、天体測定データとPTAデータの相互相関により、PTAデータ単独の場合と比較してSGWB特性の制約条件を改善できることを実証します。 この改善は、SGWB振幅、スペクトル傾斜、双極子異方性振幅に関するフィッシャー予測によって定量化されます。 将来的には、このような共同制約は、PTAによって検出されたSGWB信号の起源を特定する上で重要な役割を果たす可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The local Hubble flow offers a powerful laboratory to study the interplay between cosmic expansion and gravitational dynamics. On large scales, galaxy velocities follow Hubble's law, but within groups and clusters local gravitational effects introduce significant departures from linearity. Using the IllustrisTNG cosmological simulations, we investigate whether dark energy leaves detectable imprints on the local velocity-radius relation. We model the kinematics with extensions of the Lemaitre-Tolman framework and apply Bayesian inference to recover halo masses and the Hubble constant H0. The fits reveal systematic biases: halo masses are underestimated with a median ratio $M_{fit}/M_{true} = 0.95 \pm 0.28$, while the inferred Hubble constant clusters around $H_0 = 64 \pm 16 km/s/Mpc$, compared to the simulation input of 67.74. This corresponds to an average 25\% uncertainty in H0 recovery from the local flow method. While the mass and expansion rate can be constrained, different model variants whether including angular momentum, friction, or altered radial scaling-remain statistically indistinguishable. Our results highlight both the promise and the limitations of using local kinematics as a precision probe of dark energy. | 局所ハッブル流は、宇宙膨張と重力ダイナミクスの相互作用を研究するための強力な実験室を提供します。 大規模な銀河速度はハッブルの法則に従いますが、銀河群や銀河団内では、局所的な重力効果によって線形性から大きく逸脱します。 IllustrisTNG宇宙論シミュレーションを用いて、ダークエネルギーが局所的な速度半径関係に検出可能な痕跡を残すかどうかを調査します。 ルメートル・トルマンの枠組みを拡張して運動学をモデル化し、ベイズ推定を適用してハロー質量とハッブル定数H0を復元します。 フィッティングの結果、系統的なバイアスが明らかになった。 ハロー質量は中央値で$M_{fit}/M_{true} = 0.95 \pm 0.28$と過小評価されており、一方、推定されたハッブル定数は$H_0 = 64 \pm 16 km/s/Mpc$付近に集中している。 これは、シミュレーション入力の67.74と比較して低い。 これは、局所フロー法によるH0の回復において平均25\%の不確実性に相当する。 質量と膨張率は制約できるものの、角運動量、摩擦、あるいは動径スケーリングの変更などを含む様々なモデルバリエーションは統計的に区別できない。 我々の結果は、局所運動学をダークエネルギーの精密プローブとして使用することの可能性と限界の両方を浮き彫りにしている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the Penrose process of energy extraction in the context of rotating regular black holes. For the Neves-Saa class of regular black hole solutions, which includes the Bardeen, Hayward and Fan-Wang spacetimes as special cases, the extraction efficiency is bounded above by the known value for Kerr spacetime. However, in the case of a new rotating regular black hole which does not have a Schwarzschild singular limit for zero rotation, the extraction efficiency can indeed become very large, as shown in our analysis here. | 我々は、回転する正則ブラックホールを例として、ペンローズ過程によるエネルギー抽出を検証する。 バーディーン時空、ヘイワード時空、ファン・ワン時空を特別なケースとして含むネヴェス・サークラスの正則ブラックホール解の場合、エネルギー抽出効率はカー時空における既知の値で上限が定められる。 しかし、回転ゼロのシュワルツシルト特異極限を持たない新たな回転正則ブラックホールの場合、エネルギー抽出効率は実際に非常に大きくなる可能性があり、これは我々の解析で示されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent DESI baryon acoustic oscillation (BAO) measurements, combined with Planck cosmic microwave background (CMB) data and DESY5 type Ia supernova (SN) data, indicate a significant deviation from $\Lambda$CDM, which seems to suggest that this deviation can be explained by an interaction between dark energy and dark matter. In this work, we perform a comprehensive analysis by utilizing the latest DESI DR2 BAO data in conjunction with CMB data from ACT, SPT, Planck, and WMAP, along with SN data from PantheonPlus and DESY5. We consider four interacting dark energy (IDE) models with different forms of the interaction term $Q$. Our analysis indicates that CMB experiments other than Planck enhance the evidence for an interaction in the IDE models with $Q \propto \rho_{\rm de}$. In particular, when using the SPT+DESI+DESY5 data, the IDE model with $Q = \beta H_0 \rho_{\rm de}$ gives $\beta = -0.4170 \pm 0.1220$, with a deviation from zero reaching $3.4\sigma$ level. When replacing DESY5 with PantheonPlus, this deviation weakens to $2.1\sigma$ level, but remains relatively significant. Furthermore, the Bayes factors of the IDE model with $Q = \beta H_0 \rho_{\rm de}$ are positive in all cases, providing a moderate-to-strong preference over $\Lambda$CDM. Overall, our comprehensive analysis clearly suggests that the IDE models with $Q \propto \rho_{\rm de}$ (especially, $Q = \beta H_0 \rho_{\rm de}$) provide strong evidence supporting the existence of interaction and are more preferred by the current cosmological data. | 最近のDESIバリオン音響振動（BAO）測定は、プランク宇宙マイクロ波背景放射（CMB）データおよびDESY5 Ia型超新星（SN）データと組み合わせると、$\Lambda$CDMからの大きな偏差を示しており、この偏差は暗黒エネルギーと暗黒物質の相互作用によって説明できる可能性を示唆している。 本研究では、最新のDESI DR2 BAOデータに加え、ACT、SPT、プランク、WMAPのCMBデータ、そしてPantheonPlusおよびDESY5のSNデータを用いて包括的な解析を行う。 相互作用項$Q$の異なる形を持つ4つの相互作用暗黒エネルギー（IDE）モデルを検討する。 解析の結果、プランク以外のCMB実験は、$Q \propto \rho_{\rm de}$を持つIDEモデルにおける相互作用の証拠を強めることが示唆された。 特に、SPT+DESI+DESY5データを使用する場合、$Q = \beta H_0 \rho_{\rm de}$のIDEモデルは、$\beta = -0.4170 \pm 0.1220$となり、ゼロからの偏差は$3.4\sigma$レベルに達します。 DESY5をPantheonPlusに置き換えると、この偏差は$2.1\sigma$レベルまで弱まりますが、依然として比較的有意なままです。 さらに、$Q = \beta H_0 \rho_{\rm de}$のIDEモデルのベイズ因子は、すべてのケースで正であり、$\Lambda$CDMよりも中程度から強い選好度を示しています。 全体として、我々の包括的な分析は、$Q \propto \rho_{\rm de}$ (特に、$Q = \beta H_0 \rho_{\rm de}$) を持つIDEモデルが相互作用の存在を支持する強力な証拠を提供し、現在の宇宙論データによってより好ましいことを明らかに示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this study, we present a novel family of exact black hole solutions constructed in the context of five-dimensional Gauss-Bonnet gravity. These solutions add a non-linear charge to the Ba\~{n}ados-Teitelboim-Zanelli-like configurations known to exist with arbitrary Thurston horizon geometry. We establish constraints on the parameter space defining physically viable black holes, aligning with the standard energy conditions. An explicit proof of the first law of thermodynamics within our scenario is provided. We also employ holographic techniques to characterize the DC conductivities for the distinct horizon geometries, identifying a critical temperature indicative of phase transitions and exploring pertinent limits. | 本研究では、5次元ガウス・ボネ重力の文脈で構築された、新しいブラックホールの厳密解の族を提示する。 これらの解は、任意のサーストン地平線形状で存在することが知られているバナドス・タイテルボイム・ザネリ型構成に非線形電荷を加える。 我々は、標準的なエネルギー条件に整合する、物理的に実現可能なブラックホールを定義するパラメータ空間に制約を確立する。 我々のシナリオにおける熱力学第一法則の明示的な証明も提供する。 また、ホログラフィック手法を用いて、異なる地平線形状のDC伝導率を特徴付け、相転移を示す臨界温度を特定し、関連する限界を探る。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This work explores both classical and quantum aspects of an axisymmetric black hole within a non-commutative gauge theory. The rotating solution is derived using a modified Newman-Janis procedure. The analysis begins with the horizon structure, ergospheres, and angular velocity. The thermodynamic properties are examined through surface gravity, focusing on the Hawking temperature, entropy, and heat capacity. In addition, the remnant mass is calculated. The Hawking radiation is treated as a tunneling process for bosonic and fermionic particles, along with the corresponding particle creation density. Geodesic motion is explored, emphasizing null geodesics, radial accelerations, the photon sphere, and black hole shadows. Finally, the gravitational lensing in the strong deflection limit is investigated. | 本研究では、非可換ゲージ理論を用いて、軸対称ブラックホールの古典的側面と量子的側面の両面を探求する。 回転解は、修正ニューマン・ジャニス法を用いて導出される。 解析は、地平構造、エルゴ球、角速度から始まる。 熱力学的特性は、表面重力を通して、ホーキング温度、エントロピー、熱容量に焦点を当てて調べられる。 さらに、残留質量も計算される。 ホーキング放射は、ボソン粒子とフェルミオン粒子のトンネル過程として扱われ、対応する粒子生成密度も考慮される。 測地線運動は、ヌル測地線、動径加速度、光子球、ブラックホールシャドウに重点を置きながら、探求される。 最後に、強い偏向極限における重力レンズ効果を調査する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this study, we investigate the $P$-$V$ criticality and Ruppeiner geometry in the extended phase space of Hayward anti-de Sitter (AdS) black holes. Through thermodynamic analysis, we confirm that Hayward-AdS black holes undergo distinct $P$-$V$ phase transitions and exhibit well-defined critical phenomena in the vicinity of their critical points. These behaviors are characterized by four critical exponents that typically obey the scaling laws predicted by mean-field theory--indicating a consistent thermodynamic framework with classical phase transition systems ($e.g.,$ van der Waals fluids). Furthermore, we employ Ruppeiner geometry to probe the thermodynamic fluctuations of Hayward-AdS black holes, and by calculating the corresponding curvature scalar, we gain direct insights into the interaction nature of the black hole's microscopic constituents. | 本研究では、ヘイワード反ド・ジッター（AdS）ブラックホールの拡張位相空間における$P$-$V$臨界性とルッパイナー幾何学を調査する。 熱力学的解析により、ヘイワード-AdSブラックホールは明確な$P$-$V$相転移を起こし、臨界点近傍で明確な臨界現象を示すことを確認する。 これらの挙動は、平均場理論によって予測されるスケーリング則に典型的に従う4つの臨界指数によって特徴付けられ、古典的な相転移系（例えばファンデルワールス流体）と整合した熱力学的枠組みを示している。 さらに、ルッパイナー幾何学を用いてヘイワード-AdSブラックホールの熱力学的揺らぎを調べ、対応する曲率スカラーを計算することで、ブラックホールの微視的構成要素の相互作用の性質に関する直接的な知見を得る。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The center of our galaxy hosts Sagittarius~A*, a supermassive compact object of $\sim 4.3\times 10^6$ solar masses, usually associated with a black hole. Nevertheless, black holes possess a central singularity, considered unphysical, and an event horizon, which leads to loss of unitarity in a quantum description of the system. To address these theoretical inconsistencies, alternative models, collectively known as exotic compact objects, have been proposed. In this paper, we investigate the potential detectability of signatures associated with non-rotating exotic compact objects within the Sgr~A* polarized flares dataset, as observed through GRAVITY and future instruments. We examine a total of eight distinct metrics, originating from four different categories of static and spherically symmetric compact objects: Black Holes, Boson stars, Fluid spheres, and Gravastars. Our approach involves utilizing a toy model that orbits the compact object in the equatorial plane, at the Schwarzschild-Keplerian velocity. Using simulated astrometric and polarimetric data with present GRAVITY and future GRAVITY+ uncertainties, we fit the datasets across all metrics examined. We evaluated the detectability of the metric for each dataset based on the resulting $\chi^2_\mathrm{red}$ and BIC-based Bayes factors. Plunge-through images of ECOs affect polarization and astrometry. With GRAVITY's present uncertainties, only a compact boson-star model is discernible. GRAVITY+'s improved sensitivity allows detection of most exotic compact object models. However, enhancing the astrophysical complexity of the hot spot model diminishes these outcomes. Presently, GRAVITY's uncertainties limit us to detecting just one exotic compact object metric. With GRAVITY+'s enhanced sensitivity, we can expect to uncover additional exotic compact object models and use Sgr~A* as a laboratory for fundamental physics. | 私たちの銀河系の中心には、太陽質量の約4.3倍の超大質量コンパクト天体であるいて座A*が存在します。 この天体は、通常、ブラックホールと関連付けられています。 しかしながら、ブラックホールは、非物理的であると考えられている中心特異点と、系の量子論的記述におけるユニタリー性の喪失につながる事象の地平線を有しています。 これらの理論的矛盾に対処するため、エキゾチックコンパクト天体と呼ばれる代替モデルが提案されています。 本論文では、GRAVITY衛星および将来の観測装置によって観測されたSgr~A*偏光フレアデータセット内の非回転エキゾチックコンパクト天体に関連するシグネチャーの検出可能性を調査します。 私たちは、ブラックホール、ボソン星、流体球、グラバ星という4つの異なるカテゴリの静的かつ球対称なコンパクト天体から得られる合計8つの異なる指標を検証します。 我々のアプローチでは、赤道面においてシュワルツシルト・ケプラー速度でコンパクト天体を周回するトイモデルを利用する。 現在のGRAVITYと将来のGRAVITY+の不確実性を考慮したシミュレートされた天体測定データと偏光測定データを用いて、検討したすべての指標についてデータセットをフィッティングした。 得られた$\chi^2_\mathrm{red}$とBICベースのベイズ係数に基づいて、各データセットの指標の検出可能性を評価した。 ECOのプランジスルー画像は偏光と天体測定に影響を与える。 GRAVITYの現在の不確実性では、コンパクトボソン星モデルのみが識別可能である。 GRAVITY+の向上した感度により、ほとんどのエキゾチックコンパクト天体モデルを検出できる。 しかし、ホットスポットモデルの天体物理学的複雑さが増すと、これらの結果は減少する。 現在、GRAVITYの不確実性により、エキゾチックコンパクト天体指標を1つしか検出できない。 GRAVITY+の感度向上により、新たなエキゾチックなコンパクト天体モデルを発見し、Sgr~A*を基礎物理学の実験室として活用できるようになることが期待されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The crucial role of hydrodynamic instabilities in soliton field theory is revealed. We demonstrate that the essential of soliton formation mechanism is the sound mode instability induced by thermodynamic instability. This instability triggers phase separation, where new thermal phases are generated to produce solitons. These solitons can be regarded as a coexistence state composed of a matter phase and a vacuum phase, with an interface proving surface tension to maintain dynamical equilibrium. The phase separation mechanism naturally allows the existence of vacuum bubbles, characterized by a vacuum phase surrounded by a matter phase with negative pressure. Furthermore, we show that the soliton interface resemble a fluid membrane, whose interface pressure satisfies a Young-Laplace-type relation, resulting in the emergence of the membrane instability induced by surface tension. In the thin-wall limit, the dispersion relation is analytically derived. This instability triggers topological transition of the interface, splitting a cylindrical interface into multiple spheres with a smaller total surface area. Such results highlight the duality between solitons and fluids. | ソリトン場の理論における流体不安定性の重要な役割を明らかにする。 ソリトン形成機構の本質は、熱力学的不安定性によって引き起こされる音響モード不安定性であることを示す。 この不安定性は相分離を引き起こし、新たな熱相が生成してソリトンを生成する。 これらのソリトンは、界面が動的平衡を維持するための表面張力を持つ、物質相と真空相の共存状態と見なすことができる。 相分離機構は、負圧の物質相に囲まれた真空相を特徴とする真空バブルの存在を自然に可能にする。 さらに、ソリトン界面は流体膜に類似しており、その界面圧力はヤング・ラプラス型の関係を満たし、その結果、表面張力によって引き起こされる膜不安定性が出現することを示す。 薄壁極限において、分散関係は解析的に導出される。 この不安定性は界面のトポロジカル転移を引き起こし、円筒形の界面を より小さな表面積を持つ複数の球体に分割します。 このような結果は、ソリトンと流体の二重性を浮き彫りにします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate uniform rate inflationary universe in the framework of Loop quantum cosmology. The potential for uniform rate inflation in a loop quantized FRW spacetime turns out to be a polymerized version of the corresponding potential in general relativity, which mimics the potentials for a polymerized scalar field and that for hybrid natural inflation (HNI). The potential leads to a cyclic universe with identical epochs separated by quantum bounces which replace the classical singularity. The energy density and Hubble rate are bounded. The predictions for cosmological perturbations depend on the value of the field at the end of inflation. The parameter space is explored to compare the results for spectral index and tensor-to-scalar ratio with observational constraints. | 我々はループ量子宇宙論の枠組みにおいて、一様インフレーション宇宙を研究する。 ループ量子化FRW時空における一様インフレーションのポテンシャルは、一般相対論における対応するポテンシャルの重合版であることが判明し、これは重合スカラー場のポテンシャルとハイブリッド自然インフレーション（HNI）のポテンシャルを模倣する。 このポテンシャルは、古典的特異点に取って代わる量子バウンスによって区切られた同一の時代を持つ循環宇宙をもたらす。 エネルギー密度とハッブル宇宙速度は有界である。 宇宙論的摂動の予測は、インフレーション終了時の場の値に依存する。 パラメータ空間を探索し、スペクトル指数とテンソル・スカラー比の結果を観測的制約と比較する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The LIGO, Virgo, and KAGRA (LVK) gravitational-wave observatories have opened new scientific research in astrophysics, fundamental physics, and cosmology. The collaborations that build and operate these observatories release the interferometric strain data as well as a catalogue of observed signals with accompanying Bayesian posterior distributions. These posteriors, in the form of equally-weighted samples, form a dataset that is used by a multitude of further analyses seeking to constrain the population of merging black holes, identify lensed pairs of signals, and much more. However, many of these analyses rely, often implicitly, on the ability to reconstruct the likelihood and prior from the inputs to the analysis and apply resampling (a statistical technique to generate new samples varying the underlying analysis assumptions). In this work, we first provide a guide on how to reconstruct and modify the posterior density accurately from the inputs for analyses performed with the Bilby inference library. We then demonstrate and compare resampling techniques to produce new posterior sample sets and discuss Pareto-smoothing to improve the efficiency. Finally, we provide examples of how to use resampling to study observed gravitational-wave signals. We hope this guide provides a useful resource for those wishing to use open data products from the LVK for gravitational-wave astronomy. | LIGO、Virgo、KAGRA（LVK）重力波観測所は、天体物理学、基礎物理学、そして宇宙論における新たな科学研究の道を拓きました。 これらの観測所を建設・運用する共同研究機関は、干渉計による歪みデータと、ベイズ事後分布を伴う観測信号のカタログを公開しています。 これらの事後分布は、等重みサンプルの形でデータセットを形成し、合体するブラックホールの集団を制限したり、レンズ効果を受けた信号ペアを特定したりするなど、多くのさらなる分析に利用されています。 しかし、これらの分析の多くは、多くの場合暗黙のうちに、分析への入力から尤度と事前分布を再構築し、リサンプリング（分析の前提を変化させて新しいサンプルを生成する統計手法）を適用する能力に依存しています。 本研究では、まず、Bilby推論ライブラリを用いて解析を行うための入力データから事後密度を正確に再構築および修正する方法について解説します。 次に、新たな事後サンプルセットを作成するためのリサンプリング手法を実証・比較し、効率を向上させるためのパレート平滑化について考察します。 最後に、観測された重力波信号を研究するためにリサンプリングを用いる方法の例を示します。 本ガイドが、LVKのオープンデータ製品を重力波天文学に利用したいと考えている方々にとって有用なリソースとなることを願っています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A central challenge in probing the quantum nature of gravity is to distinguish effects that are genuinely quantum from those that can be explained classically. In this work, we study how quantized gravitational waves interact with thermal quantum systems, modeled as harmonic oscillators. We show that, unlike classical waves, quantized gravitons generate entanglement and leave behind a persistent ``graviton-induced quantum memory'' even after the wave has passed. This effect is further shaped by the presence of thermal noise, which does not simply wash out quantum correlations but can in fact amplify them in distinctive ways. Our analysis reveals clear signatures - such as nonlinear thermal corrections and a prethermal time-crystal-like phase-that cannot arise from any classical treatment. These results identify experimentally relevant markers of gravitons and provide a framework for exploring how finite-temperature environments may help uncover the quantum nature of gravity. | 重力の量子的性質を探る上での中心的な課題は、真に量子的な効果と古典的に説明できる効果を区別することです。 本研究では、量子化された重力波が、調和振動子としてモデル化された熱量子系とどのように相互作用するかを研究します。 古典波とは異なり、量子化された重力子はエンタングルメントを生成し、波が通過した後も持続的な「重力子誘起量子記憶」を残すことを示します。 この効果は熱雑音の存在によってさらに形作られ、熱雑音は量子相関を単に消去するだけでなく、実際には特徴的な方法でそれらを増幅する可能性があります。 私たちの解析は、非線形熱補正や前熱的時間結晶のような位相など、いかなる古典的処理からも生じない明確な特徴を明らかにしました。 これらの結果は、実験的に重要な重力子のマーカーを特定し、有限温度環境が重力の量子的性質の解明にどのように役立つかを探るための枠組みを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We explore a cosmological model in which dark matter is non-minimally coupled to gravity at the fluid level. While typically subdominant compared to Standard Model forces, such couplings may dominate dark matter dynamics. We show that this interaction modifies the early-time Friedmann equations, driving a phase of accelerated expansion that can resolve the horizon and flatness problems without introducing additional fields. At even earlier times, the coupling to spatial curvature may give rise to a cosmological bounce, replacing the initial singularity of standard cosmology. These results suggest that non-minimally coupled dark matter could offer a unified framework for addressing both the singularity and fine-tuning problems. | 我々は、暗黒物質が流体レベルで重力と非最小限に結合している宇宙論モデルを探求する。 標準モデルの力と比較すると通常は支配的でないが、このような結合は暗黒物質のダイナミクスを支配する可能性がある。 我々は、この相互作用が初期フリードマン方程式を修正し、追加の場を導入することなく地平線問題と平坦性問題を解決できる加速膨張の段階を駆動することを示す。 さらに初期の段階では、空間曲率との結合が宇宙論的バウンスを引き起こし、標準宇宙論の初期特異点に取って代わる可能性がある。 これらの結果は、非最小限に結合した暗黒物質が、特異点問題と微調整問題の両方に対処するための統一的な枠組みを提供できることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we investigate two Dark Energy (DE) models characterized by higher-order derivatives of the Hubble parameter $H$, which generalize previously proposed DE scenarios. Assuming a power-law form of the scale factor $a(t)$ given by $a(t)=b_0t^n$, we derive analytical expressions for the DE energy density, pressure, the Equation of State (EoS) parameter, the deceleration parameter and the evolutionary form of the fractional DE density. Both non-interacting and interacting dark sector frameworks are examined, with the interaction modeled through a coupling term proportional to the Dark Matter (DM) energy density. For specific parameter sets corresponding to power-law indices $n=2$, $n=3$, and $n=4$, we compute the present age of the Universe. The values obtained slightly deviate from the observationally inferred age of $\approx 13.8$ Gyr; moreover, a systematic trend is identified, with larger $n$ leading to higher ages. Furthermore, interacting scenarios consistently predict larger ages compared to their non-interacting counterparts. These results highlight the phenomenological viability and limitations of higher-derivative DE models in describing the cosmic evolution. | 本研究では、ハッブルパラメータ$H$の高階微分によって特徴付けられる2つのダークエネルギー（DE）モデルを検証し、これまでに提案されたDEシナリオを一般化する。 スケールファクタ$a(t)$のべき乗形が$a(t)=b_0t^n$で与えられると仮定し、DEのエネルギー密度、圧力、状態方程式（EoS）パラメータ、減速パラメータ、および分数DE密度の発展形に関する解析的表現を導出する。 相互作用しないダークセクターと相互作用するダークセクターの両方の枠組みを検討し、相互作用はダークマター（DM）エネルギー密度に比例する結合項によってモデル化される。 べき乗指数$n=2$、$n=3$、および$n=4$に対応する特定のパラメータセットについて、現在の宇宙の年齢を計算する。 得られた値は、観測から推定される年齢$\approx 13.8Gyrからわずかにずれている。 さらに、nが大きいほど年齢が高くなるという系統的な傾向が確認されています。 さらに、相互作用するシナリオは、相互作用しないシナリオと比較して、一貫して年齢が長くなると予測します。 これらの結果は、宇宙の進化を記述する上で、高階微分DEモデルの現象論的な実現可能性と限界を浮き彫りにしています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The observation of gravitational waves has opened a new window into the Universe through gravitational-wave astronomy. However, high-frequency gravitational waves remain undetected. In this work, we propose that spin systems can be employed to detect gravitational waves in this unexplored frequency regime. We derive the spin's response to gravitational waves and identify three distinct effects: the well-known Gertsenshtein effect, a metric-induced interaction, and the gravitational spin Hall effect. We focus on nuclear spins and utilize nuclear magnetic resonance to enhance the gravitational response, leveraging the advantages of long coherence time, high polarization, and a small gyromagnetic ratio. The proposed experimental scheme is capable of probing gravitational waves in the kilohertz to gigahertz range, with projected sensitivities reaching $\sqrt{S_h}\approx10^{-20}~\mathrm{Hz}^{-1/2}$. | 重力波の観測は、重力波天文学を通して宇宙への新たな窓を開きました。 しかしながら、高周波重力波は未検出のままです。 本研究では、スピン系を用いることで、この未開拓の周波数領域における重力波を検出できる可能性を提案します。 重力波に対するスピンの応答を導出し、3つの異なる効果、すなわち、よく知られているゲルツェンシュタイン効果、計量誘起相互作用、そして重力スピンホール効果を特定しました。 本研究では、核スピンに着目し、核磁気共鳴を用いて重力応答を増強することで、長いコヒーレンス時間、高い偏極率、そして小さな磁気回転比といった利点を活用します。 提案された実験計画は、キロヘルツからギガヘルツの範囲で重力波を観測することができ、 予測感度は $\sqrt{S_h}\approx10^{-20}~\mathrm{Hz}^{-1/2}$に達します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we find a new branch of hairy black hole solutions in the Einstein-Maxwell-Scalar (EMS) theory in four-dimensional asymptotically flat spacetimes. Different from spontaneous scalarization induced by tachyonic instabilities in Reissner-Nordstr\"{o}m (RN) black holes with a negative coupling parameter, these scalar-hairy black hole solutions arise when the coupling parameter is positive, where nonlinear coupling plays the dominant role, meaning that the coupling is positively correlated with the degree of deviation from the trivial state. Our numerical analysis reveals that the scalar field grows monotonically with the radial coordinate and asymptotically approaches a finite constant, exhibiting behavior that is qualitatively similar to that of the Maxwell potential. In these solutions, an increase in the charge $q$ causes the scalar-hairy solutions to deviate further from the RN state, while excessive charging drives the system back towards hairless solutions. Strengthening the coupling parameter compresses the existence domain of the scalar-hairy state, which lies entirely within the parameter region of RN black holes. Moreover, by evaluating the quasinormal modes, we show that the obtained scalar-hairy solutions are stable against linearized scalar perturbations. | 本研究では、4次元漸近平坦時空におけるアインシュタイン-マクスウェル-スカラー（EMS）理論において、ヘアリーブラックホール解の新しい分野を見出した。 負の結合パラメータを持つライスナー・ノルドシュトラ\"{0}m（RN）ブラックホールにおけるタキオン不安定性によって誘発される自発的なスカラー化とは異なり、これらのスカラーヘアリーブラックホール解は、結合パラメータが正のときに生じます。 この場合、非線形結合が支配的な役割を果たし、結合は自明状態からの逸脱度と正の相関関係にあることを意味します。 数値解析により、スカラー場はラジアル座標とともに単調に増加し、漸近的に有限定数に近づき、マクスウェルポテンシャルと定性的に類似した挙動を示すことが明らかになりました。 これらの解では、電荷$q$の増加によりスカラーヘアリー解はRN状態からさらに逸脱しますが、過剰な電荷は系をヘアレス解へと逆戻りさせます。 結合パラメータを強くすると、パラメータ領域内に完全に収まるスカラーヘアリー状態の存在領域が圧縮されます。 RNブラックホールの さらに、準正規モードを評価することにより、得られた スカラーヘアリー解が線形化されたスカラー摂動に対して安定であることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Spin networks in loop quantum gravity provide a kinematical picture of quantum geometry but lack a natural mechanism for dynamical Dirac-type evolution, while the Wheeler--DeWitt equation typically enters only as an imposed constraint. We propose a stochastic framework in which each spin-network edge carries helicity-resolved amplitudes -- two-state internal labels that undergo Poisson-driven flips. The resulting coupled master equations, after analytic continuation and the introduction of a fundamental length scale, generate Dirac-type dynamics on discrete geometry. At long times, the same process relaxes to helicity-symmetric equilibrium states, which are shown to satisfy a Wheeler--DeWitt-type condition. In this way, both quantum evolution and the gravitational constraint emerge within a single probabilistic framework. Our approach thus provides a background-independent and stochastic route to quantum geometry, offering an alternative to canonical quantization and a fresh perspective on the problem of time. | ループ量子重力におけるスピンネットワークは量子幾何学の運動学的描像を与えるが、ディラック型の動的発展のための自然なメカニズムを欠いており、一方、Wheeler-DeWitt方程式は通常、課された制約としてのみ作用する。 我々は、各スピンネットワークエッジがヘリシティ分解振幅（ポアソン駆動による反転を受ける2状態内部ラベル）を持つ確率論的枠組みを提案する。 結果として得られる結合マスター方程式は、解析接続と基本的な長さスケールの導入により、離散幾何学上でディラック型のダイナミクスを生成する。 長時間において、同じプロセスがヘリシティ対称な平衡状態に緩和し、これがWheeler-DeWitt型の条件を満たすことが示される。 このように、量子発展と重力制約の両方が、単一の確率論的枠組みの中で出現する。 このように、我々のアプローチは、背景に依存しない確率論的な量子幾何学への道筋を提供し、正準量子化に代わる選択肢と、時間の問題に対する新たな視点を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The resolution of the nonlinear stability of black holes as solutions to the Einstein equations relies crucially on imposing the right geometric gauge conditions. In the vacuum case, the use of Generally Covariant Modulated (GCM) spheres and hypersurfaces has been successful in the proof of stability for slowly rotating Kerr spacetime. For the charged setting, our companion paper introduced an alternative mass-centered GCM framework, adapted to the additional difficulties of the Einstein-Maxwell system. In this work, we solve the Einstein-Maxwell equations on such a mass-centered spacelike GCM hypersurface, which is equivalent to solving the constraint equations there. We control all geometric quantities of the solution in terms of some seed data, corresponding to the gauge-invariant fields describing coupled gravitational-electromagnetic radiation in perturbations of Reissner-Nordstr\"om or Kerr-Newman, first identified by the second author and expected to be governed by favorable hyperbolic equations. This provides the first step toward controlling gauge-dependent quantities in the nonlinear stability analysis of the Reissner-Nordstr\"om and Kerr-Newman families. | ブラックホールの非線形安定性をアインシュタイン方程式の解として解明するには、適切な幾何学的ゲージ条件を課すことが極めて重要です。 真空の場合、一般共変変調（GCM）球面と超曲面を用いることで、ゆっくりと回転するカー時空の安定性の証明に成功しています。 荷電粒子の場合、我々の関連論文では、アインシュタイン-マクスウェル系の付加的な困難性に適応した、代替的な質量中心GCM枠組みを導入しました。 本研究では、このような質量中心の空間的GCM超曲面上でアインシュタイン-マクスウェル方程式を解きます。 これは、そこで拘束方程式を解くことと等価です。 我々は、解のすべての幾何学的量を、ライスナー・ノルドストロームまたはカー・ニューマン摂動における結合重力・電磁放射を記述するゲージ不変場に対応するシードデータを用いて制御する。 シードデータは、第二著者によって初めて同定され、好ましい双曲型方程式によって支配されると予想される。 これは、ライスナー・ノルドストローム族およびカー・ニューマン族の非線形安定性解析においてゲージ依存量を制御するための第一歩となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The nonlinear stability problem for black hole solutions of the Einstein equations critically depends on choosing an appropriate geometric gauge. In the vacuum setting, the use of Generally Covariant Modulated (GCM) spheres and hypersurfaces has played a central role in the proof of stability for slowly rotating Kerr spacetime. In this work, we develop an alternative GCM framework, that we call mass-centered, designed to overcome the breakdown of the standard GCM construction in the charged case, where electromagnetic-gravitational coupling destroys the exceptional behavior of the $\ell=1$ mode of the center-of-mass quantity used in the vacuum analysis. This construction is aimed at the nonlinear stability of Reissner-Nordstr\"om and Kerr-Newman spacetimes. Our approach replaces transport-based control of the center-of-mass quantity with a sphere-wise vanishing condition on a renormalized $\ell=1$ mode, yielding mass-centered GCM hypersurfaces with modified gauge constraints. The resulting elliptic-transport system remains determined once an $\ell=1$ basis is fixed via effective uniformization and provides an alternative construction in vacuum in the uncharged limit. | アインシュタイン方程式のブラックホール解の非線形安定性問題は、適切な幾何学的ゲージの選択に大きく依存する。 真空環境においては、一般共変変調（GCM）球面と超曲面の使用が、ゆっくりと回転するカー時空の安定性証明において中心的な役割を果たしてきた。 本研究では、質量中心型と呼ぶ代替GCMフレームワークを開発する。 これは、荷電粒子の場合における標準的なGCM構成の破綻を克服するために設計された。 荷電粒子の場合、電磁重力結合によって、真空解析で使用される質量中心量の$\ell=1$モードの例外的な振る舞いが破壊される。 この構成は、ライスナー・ノルドストローム時空とカー・ニューマン時空の非線形安定性を目的としています。 我々のアプローチは、質量中心量の輸送に基づく制御を、 繰り込まれた$\ell=1$モードにおける球面方向の消失条件に置き換え、 ゲージ拘束条件を修正した質量中心GCM超曲面を生成します。 結果として得られる楕円輸送系は、有効均一化によって$\ell=1$基底が固定されれば決定されたままであり、 真空中で非荷電極限における代替構成を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| For the first time, the possibility of generation of thermal gravitational waves from warm inflation is investigated with cosmic microwave background. Gravitons produced from the quantum fluctuations during warm inflation are found to carry the thermal features if they exist in a thermal squeezed vacuum state. Thermal squeezing reduces the amplitude of the BB mode angular power spectrum of CMB when compared with the conventional cold inflation. This work inspects the thermal nature of tensor power spectrum from warm inflation and the relevance of quantum fluctuations over the thermal fluctuations. The dust corrected lensed BB modes from joint analysis of $Planck$ and BICEP2/$Keck$ for warm inflation provide compelling evidence for the existence of thermal gravitons. | 温暖インフレーションからの熱重力波発生の可能性が、宇宙マイクロ波背景放射を用いて初めて調査された。 温暖インフレーション中の量子ゆらぎから生成される重力子は、熱スクイーズ真空状態にある場合、熱的特徴を持つことが明らかになった。 熱スクイーズは、従来の冷インフレーションと比較して、CMBのBBモード角パワースペクトルの振幅を減少させる。 本研究では、温暖インフレーションからのテンソルパワースペクトルの熱的性質と、熱ゆらぎに対する量子ゆらぎの関連性を検証する。 温暖インフレーションにおけるプランクとBICEP2/ケックの共同解析から得られたダスト補正レンズBBモードは、熱重力子の存在を示す説得力のある証拠である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Freelance holography program is an extension of the gauge/gravity correspondence in which the boundary theory can reside on any timelike codimension-one surface in AdS space, and the boundary conditions on the bulk fields can be chosen arbitrarily. Freelance holography provides the framework for a systematic study of various boundary conditions and associated bulk geometries. In this work, we analyze in detail the AdS$_3$ freelance holography. One can explicitly solve for the bulk AdS$_3$ Einstein gravity equations of motion. For generic boundary conditions, the solutions are described by two arbitrary functions of one variable. We study holographic renormalization group (RG) flows, the interpolation between different boundary conditions at different boundaries and associated surface charges and their algebras. | フリーランス・ホログラフィー・プログラムは、ゲージ／重力対応の拡張であり、境界理論はAdS空間内の任意の時間的余次元1面上に存在でき、バルク場上の境界条件は任意に選択できます。 フリーランス・ホログラフィーは、様々な境界条件と関連するバルク形状を体系的に研究するための枠組みを提供します。 本研究では、AdS$_3$フリーランス・ホログラフィーを詳細に解析します。 バルクAdS$_3$アインシュタイン重力運動方程式を明示的に解くことができます。 一般的な境界条件の場合、解は1変数の任意の2つの関数で記述されます。 ホログラフィック繰り込み群（RG）フロー、異なる境界における異なる境界条件間の補間、および関連する表面電荷とその代数を研究します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider the implications of the modified dispersion relations, due to the noncommutativity of the spacetime, for a photon gas filling the early Universe in the framework of the Big Bang Nucleosynthesis (BBN) processes, during the period of light elements formation. We consider three types of deformations present in the dispersion relations for the radiation gas, from which we obtain the low temperature corrections to the energy density and pressure. The cosmological implications of the modified equations of state in the BBN era are explored in detail for all radiation models. The effects induced on the nucleosynthesis process by spacetime noncommutativity are investigated by evaluating the abundances of relic nuclei (Hydrogen, Deuterium, Helium-3, Helium-4, and Lithium-7). The primordial mass fraction estimates and their deviations due to changes in the freezing temperature impose an upper limit on the energy density of the deformed photon gas, which follows from the modified Friedmann equations. The deviations from the standard energy density of the radiative plasma are therefore constrained by the abundances of the Helium-4 nuclei. Upper limits on the free parameters of the spacetime noncommutativity are obtained via a numerical analysis performed using the \texttt{PRyMordial} software package. The primordial abundances of the light elements are obtained by evaluating the thermonuclear reaction rates for the considered noncommutative spacetime models. An MCMC (Markov Chain Monte Carlo) analysis allows to obtain restrictions on the free parameters of the modified dispersion relations. The numerical and statistical approach is implemented in the python code \texttt{PRyNCe}, available on GitHub. | ビッグバン元素合成（BBN）過程の枠組みにおいて、軽元素形成期の初期宇宙を満たす光子ガスに対する、時空の非可換性に起因する修正された分散関係の含意を考察する。 放射ガスの分散関係に存在する3種類の変形を考察し、そこからエネルギー密度と圧力に対する低温補正を得る。 BBN時代における修正された状態方程式の宇宙論的含意を、すべての放射モデルについて詳細に検討する。 時空の非可換性が元素合成過程に及ぼす影響は、残存核（水素、重水素、ヘリウム3、ヘリウム4、リチウム7）の存在比を評価することによって調査する。 原始質量分率の推定値と、凝固温度の変化によるその偏差は、変形光子ガスのエネルギー密度に上限を課し、これは修正フリードマン方程式から導かれる。 したがって、放射プラズマの標準エネルギー密度からの偏差は、ヘリウム4原子核の存在量によって制約される。 時空非可換性の自由パラメータの上限は、\texttt{PRyMordial}ソフトウェアパッケージを用いた数値解析によって得られる。 軽元素の原始存在量は、検討対象の非可換時空モデルにおける熱核反応速度を評価することによって得られる。 MCMC（マルコフ連鎖モンテカルロ）解析によって、修正分散関係の自由パラメータに対する制約を得ることができる。 数値的および統計的アプローチは、GitHubで入手可能なPythonコード\texttt{PRyNCe}に実装されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we establish a universal equality governing Euclidean integrals of gravitational actions in higher-derivative theories. This relation is shown to hold universally for asymptotically flat black holes in pure gravity, and is generalized to asymptotically anti-de Sitter (AdS) spacetimes through appropriate regularization. We further examine its validity in systems with matter-gravity coupling, identifying that violations occur only when matter fields exhibit pathological behaviors: divergence at the horizon or non-decaying profiles at infinity. These findings reveal fundamental constraints on gravitational thermodynamics and provide diagnostic tools for identifying ill-behaved matter configurations. | 本論文では、高階微分理論における重力作用のユークリッド積分を支配する普遍的な等式を確立する。 この関係式は、純粋重力における漸近平坦ブラックホールに対して普遍的に成立することが示され、適切な正則化によって漸近反ド・ジッター（AdS）時空にも一般化される。 さらに、物質-重力結合を持つ系におけるこの関係式の妥当性を検証し、破れは物質場が異常な挙動、すなわち地平線での発散や無限遠での非減衰プロファイルを示す場合にのみ生じることを明らかにする。 これらの発見は、重力熱力学に対する基本的な制約を明らかにし、異常な挙動を示す物質構成を特定するための診断ツールを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate how screening mechanisms, reconciling light scalar fields driving cosmic acceleration with local fifth force constraints, can be probed via their impact on non-local quantum correlations between entangled spin pairs, whose evolution on a curved background is affected by General Relativity (GR) and screened modified gravity effects. We consider a gedankenexperiment featuring a pair of massive, spin-1/2 particles orbiting the Earth, evaluating their non-local correlations through spin observables associated to the Clauser-Horne-Shimony-Holt (CHSH) inequality. Using a general formalism developed earlier for curved space-time spin evolution, we compute the effects of screening on the CHSH inequality, finding its degree of violation to be suppressed relative to the flat space-time case. Applying this formalism to the chameleon, symmetron, and dilaton mechanisms, we identify currently unconstrained regions of parameter space where the screening contribution is comparable to that of GR. While detecting these effects will be challenging, our work provides a proof-of-principle for testing screened dark energy through quantum non-locality. | 我々は、宇宙の加速を駆動する光スカラー場と局所的な第五の力の制約を調和させる遮蔽機構が、エンタングルしたスピン対間の非局所的量子相関への影響を通してどのように探究できるかを調査する。 これらのスピン対の曲がった背景における発展は、一般相対論（GR）と遮蔽された修正重力効果の影響を受ける。 我々は、地球を周回する質量を持つスピン1/2粒子対を特徴とするゲダンケン実験を考察し、それらの非局所的相関を、クラウザー・ホーン・シモニー・ホルト（CHSH）不等式に関連するスピン観測量を通して評価する。 以前に開発された、曲がった時空におけるスピン発展のための一般的な形式論を用いて、遮蔽がCHSH不等式に及ぼす影響を計算し、その違反の程度が平坦な時空の場合と比較して抑制されることを見出した。 この形式論をカメレオン、シンメトロン、ディラトンの各機構に適用することで、遮蔽効果の寄与が一般相対論に匹敵する、現在制約のないパラメータ空間領域を特定した。 これらの効果の検出は困難ではあるが、本研究は、量子非局所性を通して遮蔽されたダークエネルギーを検証するための原理実証となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the propagation of a massive scalar field and a massless Dirac field in the geometry of a dilaton--de Sitter black hole. Starting from the covariant perturbation equations, we derive the corresponding effective potentials and analyze their dependence on the dilaton charge, field mass, and cosmological constant. Using the WKB approximation, we compute the grey-body factors and study the associated absorption cross-sections. The results show that increasing the field mass or dilaton charge raises the effective potential barrier, leading to a suppression of transmission at low frequencies, while a larger cosmological constant lowers the barrier and enhances transmission. The partial absorption cross-sections for different multipole numbers display the expected oscillatory structure, with the lowest multipoles dominating at small frequencies. After summation over multipoles, the oscillations average out and the total cross-section interpolates between strong suppression in the infrared regime and the geometric capture limit at high frequencies. These findings provide a systematic description of scattering and absorption properties of dilaton--de Sitter black holes for both scalar and fermionic perturbations. | ディラトン-ド・ジッターブラックホールの幾何学における、質量を持つスカラー場と質量のないディラック場の伝播を調べる。 共変摂動方程式から出発して、対応する有効ポテンシャルを導出し、それらのディラトン電荷、場の質量、および宇宙定数への依存性を解析する。 WKB近似を用いて、灰色体因子を計算し、関連する吸収断面積を調べる。 結果は、場の質量またはディラトン電荷が増加すると有効ポテンシャル障壁が上昇し、低周波数での透過が抑制されるのに対し、宇宙定数が大きくなると障壁が低下し、透過が増大することを示している。 異なる多重極子数に対する部分吸収断面積は、予想される振動構造を示し、低周波数では最も低い多重極子が優勢となる。 多重極子にわたる加重の後、振動は平均化され、 全断面積は赤外線領域における強い抑制と高周波における幾何学的捕獲限界の間を補間する。 これらの発見は、スカラー摂動とフェルミオン摂動の両方に対するディラトン-ド・ジッターブラックホールの散乱および吸収特性の体系的な記述を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper presents a derivation of a first-order reduction and 3+1 decomposition of the teleparallel equivalent of general relativity (TEGR) in the pure-tetrad formulation (no spin connection). Our analysis demonstrates that in vacuum spacetimes, our 3+1 TEGR equations has the principal part of the differential operator equivalent to the one of tetrad reformulation of general relativity by Estabrook, Robinson, Wahlquist, and Buchman and Bardeen, and therefore the presented 3+1 decomposition of TEGR also admits a symmetric hyperbolic formulation, a desirable property for ensuring well-posedness of the initial value problem. Furthermore, the structure of the 3+1 equations possess a lot of similarities with the equations of relativistic electrodynamics and the recently proposed dGREM tetrad-reformulation of general relativity. | 本論文では、純粋テトラッド定式化（スピン接続なし）における一般相対論のテレパラレル等価方程式（TEGR）の一次簡約と3+1分解の導出を提示する。 解析の結果、真空時空において、本論文の3+1 TEGR方程式は、Estabrook、Robinson、Wahlquist、Buchman、Bardeenによる一般相対論のテトラッド定式化の微分作用素の主要部分と等価な微分作用素の主要部分を持ち、したがって、本論文で提示するTEGRの3+1分解は対称双曲型定式化も可能であり、これは初期値問題の適切性を保証するために望ましい特性である。 さらに、3+1方程式の構造は、相対論的電磁力学の方程式や、最近提案された一般相対論のdGREMテトラッド定式化と多くの類似点を有する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We suggest a systematic calculational scheme for heat kernels of covariant nonminimal operators in causal theories whose characteristic surfaces are null with respect to a generic metric. The calculational formalism is based on a pseudodifferential operator calculus which allows one to build a linear operator map from the heat kernel of the minimal operator to the nonminimal one. This map is realized as a local expansion in powers of spacetime curvature, dimensional background fields, and their covariant derivatives with the coefficients -- the functions of the Synge world function and its derivatives. Finiteness of these functions, determined by multiple proper time integrals, is achieved by a special subtraction procedure which is an important part of the calculational scheme. We illustrate this technique on the examples of the vector Proca model and the vector field operator with a nondegenerate principal symbol. We also discuss smoothness properties of heat kernels of nonminimal operators in connection with the nondegenerate nature of their operator symbols. | 我々は、一般的な計量に関して特性面がヌルである因果理論における共変非極小作用素の熱核に対する体系的な計算スキームを提案する。 この計算形式は擬微分作用素計算に基づいており、極小作用素の熱核から非極小作用素の熱核への線型作用素写像を構築することができる。 この写像は、時空曲率、次元背景場、およびそれらの共変微分（係数：Synge世界関数とその微分）の冪の局所展開として実現される。 これらの関数の有限性は、複数の固有時間積分によって決定され、計算スキームの重要な部分である特別な減算手順によって達成される。 我々は、この手法を、ベクトルProcaモデルと非退化主記号を持つベクトル場作用素の例で説明する。 また、非極小作用素の熱核の滑らかさの性質を、その作用素記号の非退化性と関連させて議論する。 |
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| Developments in Carrollian gravity and holography necessitate the use of singular Carroll vector fields, a feature that cannot be accommodated within standard Carrollian geometry. We introduce Carrollian Lie algebroids as a framework to study such singular Carrollian geometries. In this approach, we define the Carroll distribution as the image of the kernel of the degenerate metric under the anchor map. The Carroll distribution is, in general, a singular Stefan--Sussmann distribution that will fluctuate between rank-1 and rank-0, and so captures the notion of a singular Carroll vector field. As an example, we show that an invariant Carrollian structure on a principal bundle leads to a Carrollian structure on the associated Atiyah algebroid that will, in general, have a singular Carroll distribution. Mixed null-spacelike hypersurfaces, under some simplifying assumptions, also lead to examples of Carrollian Lie algebroids. Furthermore, we establish the existence of compatible connections on Carrollian Lie algebroids, and as a direct consequence, we conclude that Carrollian manifolds can always be equipped with compatible affine connections. | キャロル重力とホログラフィーの発展は、標準的なキャロル幾何学では扱えない、特異なキャロルベクトル場の使用を必要とする。 我々は、そのような特異なキャロル幾何学を研究するための枠組みとして、キャロル・リー代数を導入する。 このアプローチでは、キャロル分布を、退化計量の核のアンカー写像による像として定義する。 キャロル分布は、一般に、ランク1とランク0の間を変動する特異なステファン-サスマン分布であり、したがって特異なキャロルベクトル場の概念を捉えている。 例として、主バンドル上の不変キャロル構造が、関連するアティヤ代数上のキャロル構造につながり、それが一般に特異なキャロル分布を持つことを示す。 混合零空間的超曲面は、いくつかの単純化仮定の下で、キャロル・リー代数の例も導きます。 さらに、キャロル・リー代数上に適合接続が存在することを証明し、その直接的な帰結として、キャロル多様体は常に適合アフィン接続を備えることができると結論付けます。 |
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| We uncover a direct connection between three-dimensional gravity with chiral boundary conditions and a class of forced integrable systems. Starting from the Chern-Simons formulation, we derive consistent boundary conditions on a non-compact spatial slice, leading to boundary dynamics described by the potential modified KdV hierarchy. The dynamics reduce to a forced KdV equation, where the forcing term is determined self-consistently by the eigenfunctions of the associated Schr\"{o}dinger operator. Using the inverse scattering transform, the reflectionless sector is solved via the Gelfand-Levitan-Marchenko method, while the radiative sector exhibits universal dispersive decay. This framework unifies AdS$_3$ boundary dynamics with integrable hierarchies and elucidates the roles of solitons and radiation in the dual conformal field theory. | 我々は、カイラル境界条件を持つ3次元重力と、ある種の強制可積分系との直接的な関連性を見出した。 チャーン・サイモンズ定式化から出発し、非コンパクト空間スライス上の無矛盾な境界条件を導出し、ポテンシャル修正KdV階層によって記述される境界ダイナミクスを導く。 このダイナミクスは強制KdV方程式に帰着し、ここで強制項は関連するシュレーディンガー作用素の固有関数によって自己無矛盾に決定される。 逆散乱変換を用いて、無反射セクターはゲルファント・レビタン・マルチェンコ法によって解き、放射セクターは普遍的な分散的減衰を示す。 この枠組みは、AdS$_3$境界ダイナミクスと可積分階層を統合し、双対共形場理論におけるソリトンと放射の役割を明らかにする。 |
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| In the framework of the beyond Horndeski action, we consider three subtheories that support scalarised black-hole solutions, and look for modified characteristics compared to GR. We first study the propagation of massless scalar and vector test fields in the fixed background of an analytical spherically symmetric black hole derived in the context of a parity-symmetric beyond Horndeski theory, and show that the profiles of the effective gravitational potentials, greybody factors, absorption cross sections and quasinormal frequencies exhibit distinct modifications as we move away from the GR limit. We then turn our attention to the perturbations of the gravitational field itself and adopt a full-theory analysis that takes into account the backreaction of the scalar field on the metric. Employing as background solutions scalarized black holes arising in the shift-symmetric Horndeski theory and in the quadratic-quartic-scalar-Gauss-Bonnet theory, we compute the greybody factors and quasinormal modes of the axial sector. In both theories, in direct correspondence to the form of the gravitational potential, which features multiple extremal points, we find modified (suppressed or nonmonotonic) greybody curves and altered quasinormal frequencies (smaller oscillating frequencies and larger damping times), especially as the hair-sourcing parameter increases. | ホーンデスキー作用を超える枠組みにおいて、スカラー化ブラックホール解を支持する3つの部分理論を考察し、一般相対論と比較して修正された特性を探す。 まず、パリティ対称なホーンデスキー作用を超える理論の文脈で導出された解析的球対称ブラックホールの固定背景における、質量のないスカラーおよびベクトルテスト場の伝播を調べ、有効重力ポテンシャル、灰色体因子、吸収断面積、および準正規振動数のプロファイルが一般相対論極限から離れるにつれて明確に変化することを示す。 次に、重力場自体の摂動に注目し、スカラー場の計量への反作用を考慮した完全な理論解析を採用する。 シフト対称ホルンデスキー理論と2次-4次-スカラー-ガウス-ボネ理論に現れるスカラー化ブラックホールを背景解として用い、軸セクターの灰色体因子と準正規モードを計算する。 両理論において、複数の極値点を持つ重力ポテンシャルの形状に直接対応して、修正された（抑制された、または非単調な）灰色体曲線と、特にヘアソーシングパラメータが増加するにつれて変化する準正規周波数（振動周波数の減少と減衰時間の増大）が見出される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We compute holographic DC conductivity associated with the Taub-NUT-$AdS_4$ black holes following the probe D-brane approach. In particular, we examine the effects of frame dragging on charge transport in both low and high temperature regimes. Our analysis reveals that in the low temperature regime, the conductivity is sensitive to the presence of the Misner string that causes frame dragging. Notably, the increase in the conductivity near the Misner string is sharper as compared to points farther away from it. On the other hand, in the high temperature regime, the effects due to frame dragging are significantly suppressed, and the thermal contribution to the charge transport takes over that due to the U(1) charge carriers. | プローブDブレーン法に従って、タウブ-NUT-$AdS_4$ ブラックホールに関連するホログラフィックDC伝導率を計算する。 特に、低温および高温領域の両方において、フレームドラッグが電荷輸送に及ぼす影響を調べる。 解析の結果、低温領域では、伝導率はフレームドラッグを引き起こすミスナー弦の存在に敏感であることが明らかになった。 特に、ミスナー弦の近くでは、伝導率の増加は、そこから離れた点と比較して急激である。 一方、高温領域では、フレームドラッグによる効果は著しく抑制され、電荷輸送への熱的寄与がU(1)電荷キャリアによる寄与を上回った。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Rapidly rotating neutron stars (NSs) are promising targets for continuous gravitational-wave (CGW) searches with current and next-generation ground-based GW detectors. In this Letter, we present the first study of thermal deformations in super-Eddington magnetized NSs with column accretion, where magnetic fields induce anisotropic heat conduction that leads to crustal temperature asymmetries. We compute the resulting mass quadrupole moments and estimate the associated CGW strain amplitudes. Our results show that Galactic magnetized NSs undergoing super-Eddington column accretion can emit detectable CGWs in upcoming observatories. Assuming a 2-yr coherent integration, the Einstein Telescope and Cosmic Explorer could detect such CGW signals from rapidly spinning NSs with spin periods $P \lesssim 20\,\rm ms$, while the LIGO O5 run may detect systems with $P \lesssim 6 \,{\rm ms}$. These findings suggest that super-Eddington magnetized NSs could represent a new class of CGW sources, providing a unique opportunity to probe the NS crust and bridge accretion physics with GW astronomy. | 高速で回転する中性子星（NS）は、現在および次世代の地上重力波検出器を用いた連続重力波（CGW）探索の有望なターゲットです。 本論文では、磁場が異方的な熱伝導を引き起こし、地殻温度の非対称性につながる、柱状降着を伴う超エディントン磁化中性子星における熱変形に関する初の研究結果を紹介します。 結果として生じる質量四重極モーメントを計算し、関連するCGW歪み振幅を推定します。 私たちの結果は、超エディントン磁化中性子星が、将来の観測所で検出可能なCGWを放射する可能性があることを示しています。 2年間のコヒーレント積分を仮定すると、 アインシュタイン望遠鏡と宇宙探査機コズミック・エクスプローラーは、自転周期$P \lesssim 20\,\rm ms$の高速回転するNSからのこのようなCGW信号を検出できる可能性がある一方、LIGO O5実験では$P \lesssim 6 \,{\rm ms}$の系を検出できる可能性がある。 これらの発見は、 超エディントン磁化NSが新しい種類のCGW源となる可能性を示唆しており、NS地殻を探査し、降着物理学と重力波天文学を橋渡しするユニークな機会を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Building on initial work on the Thermodynamic Split Conjecture (TSC), which posits that black hole and cosmological horizon thermodynamics are generically inequivalent, we examine the consequences of that split for the Gibbons Hawking temperature and its role across cosmology. We consider many key results in both early and late universe cosmology and show that many important results such as those governing eternal inflation, vacuum tunneling, quantum breaking and primordial black holes can change. The analysis further reveals that small, TSC motivated corrections to horizon thermodynamics can subtly modify Friedmann dynamics, potentially helping to address the $H_0$ and $S_8$ tensions. The work thus provides a unified route from quantum gravity motivated thermodynamics to observational cosmology and motivates dedicated tests of the thermal laws governing the Universe itself. | ブラックホールと宇宙の地平線の熱力学は一般的に非等価であるとする熱力学的分裂予想（TSC）に関する初期研究を基に、我々はその分裂がギボンズ・ホーキング温度に及ぼす影響と、宇宙論全体におけるその役割を検証する。 初期宇宙と後期宇宙の両宇宙論における多くの重要な結果を考察し、永遠インフレーション、真空トンネル効果、量子破れ、原始ブラックホールなどを支配する多くの重要な結果が変化する可能性があることを示す。 さらに、この解析は、TSCに動機付けられた地平線の熱力学に対する小さな補正がフリードマン力学を微妙に修正し、$H_0$張力と$S_8$張力に対処するのに役立つ可能性があることを明らかにした。 したがって、本研究は、量子重力に動機付けられた熱力学から観測宇宙論への統一的な道筋を提供し、宇宙自体を支配する熱法則の専用の検証を促すものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent measurements from the Atacama Cosmology Telescope (ACT), particularly when combined with DESI baryon acoustic oscillation data, have reported a scalar spectral index $n_s$ slightly higher than that inferred by {\it Planck}~2018, suggesting a mild tension with the predictions of standard inflationary attractor models. In this work, we revisit the quantum-corrected Higgs inflation scenario within the framework of a non-minimally coupled scalar field theory. Starting from the one-loop effective action, we incorporate radiative corrections through the anomalous scaling parameter ${\bf A_I}$ and derive analytic expressions for the inflationary observables $n_s$ and $r$ in the Einstein frame. Our analysis demonstrates that quantum corrections naturally shift $n_s$ toward higher values while keeping the tensor-to-scalar ratio $r$ suppressed. For ${\cal N} = 60$, the model predicts $n_s \simeq 0.9743$ and $r \simeq 5.4\times10^{-3}$, in excellent agreement with the latest ACT+DESI (P-ACT-LB) data and fully consistent with the \textit{Planck}~2018 limit $r < 0.036$. The derived constraint $4.36\times10^{-10} < \lambda/\xi^{2} < 10.77\times10^{-10}$ confirms the robustness of the quantum-corrected Higgs framework and indicates that near-future CMB polarization experiments such as CORE, AliCPT, LiteBIRD, and CMB-S4 will be able to probe the predicted parameter space with high precision. | アタカマ宇宙論望遠鏡（ACT）による最近の測定結果、特にDESIの重粒子音響振動データと組み合わせた測定結果から、スカラースペクトル指数$n_s$が{\it Planck}~2018で推定された値よりもわずかに高いことが報告されており、標準的なインフレーションアトラクターモデルの予測とのわずかな矛盾を示唆している。 本研究では、非最小結合スカラー場理論の枠組みの中で、量子補正されたヒッグスインフレーションシナリオを再検討する。 1ループ有効作用から出発し、異常スケーリングパラメータ${\bf A_I}$による放射補正を組み込み、アインシュタイン座標系におけるインフレーション観測量$n_s$と$r$の解析的表現を導出する。 本解析は、量子補正によって、テンソル対スカラー比$r$を抑制したまま、$n_s$を自然に高い値へとシフトさせることを示している。 ${\cal N} = 60$ の場合、モデルは $n_s \simeq 0.9743$、$r \simeq 5.4\times10^{-10}$ を予測し、最新の ACT+DESI (P-ACT-LB) データと非常によく一致し、\textit{Planck}~2018 の限界 $r < 0.036$ と完全に整合しています。 導出された制約 $4.36\times10^{-10} < \lambda/\xi^{2} < 10.77\times10^{-10}$ は、量子補正ヒッグス粒子枠組みの堅牢性を裏付けるものであり、近い将来の CMB 偏極実験（CORE、AliCPT、LiteBIRD、CMB-S4 など）によって、予測されたパラメータ空間を高精度で調べることができることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We perform the dynamical system analysis of the Locally Rotationally Symmetric (LRS) Bianchi type-I cosmological model in f(T) gravity in the presence of energy interaction . A cosmologically viable form of $f(T)$ is chosen (where $T$ is the torsion scalar in teleparallelism) in the background of homogenous and anisotropic. For our model, we take $f(T) = T+\zeta T^{2}$ where $\zeta$ is a constant. The evolution equations are reduced to the autonomous system of differential equations by suitable transformation of variables. The behaviour of the equilibrium points is examined by calculating the eigenvalues corresponding to these equilibrium points. We get four equilibrium points for our cosmological model out of which one equilibrium point is stable, two are saddle points and one is an unstable equilibrium point. Corresponding to equilibrium point $T_{2}$, our model is consistent with the quintessence dark energy cosmological model. Along the equilibrium points $T_{1},T_{3}$ and $T_{4}$, our model is consistent to phantom dark energy model. After that, we utilize the autonomous equations to analyse the cosmographic parameters along with the state-finder parameter. We demonstrate the phase plot analysis for our model. | エネルギー相互作用が存在するf(T)重力下で、局所回転対称(LRS)ビアンキI型宇宙論モデルの力学系解析を行う。 均質かつ異方的な背景のもと、宇宙論的に成立する形の$f(T)$を選択する（ただし、$T$はテレパラレリズムにおけるねじれスカラー）。 本モデルでは、$f(T) = T+\zeta T^{2}$とする。 ここで、$\zeta$は定数である。 発展方程式は、適切な変数変換によって自律微分方程式系に帰着する。 平衡点の挙動は、これらの平衡点に対応する固有値を計算することによって調べる。 本宇宙論モデルでは4つの平衡点が得られ、そのうち1つは安定な平衡点、2つは鞍点、1つは不安定な平衡点である。 平衡点$T_{2}$に対応する部分では、我々のモデルは クインテッセンスダークエネルギー宇宙論モデルと整合している。 平衡点$T_{1}、T_{3}、および$T_{4}$に沿って、我々のモデルはファントムダークエネルギーモデルと整合している。 その後、自律方程式を用いて、状態探索パラメータとともに宇宙論パラメータを解析する。 そして、我々のモデルの位相プロット解析を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Here, the $\alpha$-attractor inflation is investigated within a framework incorporating a minimal measurable length, as implemented by the Generalized Uncertainty Principle (GUP). The GUP modifications to the Friedmann equations and cosmological perturbation parameters are employed to assess the model observational viability against the Atacama Cosmology Telescope (ACT) data. Our results indicate that in the $r-n_s$ plane, the predictions of the standard $\alpha$-attractor model ($\beta=0$) lies near the $2\sigma$ boundary of joint observations. More interestingly enough is that in the presence of GUP effect, the predictions of the model for the GUP parameter $\beta \gtrsim O(10^{13})$ shifts into the $68\%$ CL interval. This value for $\beta$ is in well agreement with upper bounds on the GUP parameter deduced from cosmological analysis as well as quantum and gravitational experiments. | ここでは、一般化不確定性原理（GUP）によって実装された最小測定長さを組み込んだ枠組みの中で、$\alpha$アトラクターインフレーションを調査する。 フリードマン方程式と宇宙論的摂動パラメータに対するGUPの修正を用いて、モデルの観測的妥当性を評価する。 アタカマ宇宙論望遠鏡（ACT）データに対する観測的妥当性を評価する。 我々の結果は、$r-n_s$平面において、標準的な$\alpha$アトラクターモデル（$\beta=0$）の予測値が、共同観測の$2\sigma$境界付近にあることを示している。 さらに興味深いのは、GUP効果が存在する場合、GUPパラメータ$\beta \gtrsim O(10^{13})$に対するモデルの予測値が、$68\%$のCL区間にシフトすることである。 この$\beta$の値は、宇宙論的解析、量子および重力実験から導かれたGUPパラメータの上限とよく一致しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The symmetric teleparallel theory offers an alternative gravitational formulation which can elucidate events in the early and late universe without requiring the physical existence of dark matter or dark energy. In this formalism, $f(Q, C)$ gravity has been recently introduced by incorporating the boundary term $C$ with the non-metricity scalar $Q$. In this paper, we develop the theory of cosmological scalar perturbation for $f(Q, C)$ gravity, and retrieve that of $f(\mathring{R})$ and $f(Q)$ gravity from our result. The analysis assumes a model-independent approach within these theories that adheres to the conventional continuity equation at the background level. We derive the density contrast equation by employing some standard cosmological approximations, where the $f(Q,C)$ theory is encoded in the effective Newtonian constant $G_{eff}$. Finally, we derive the evolution equation of density growth $f_g$. | 対称テレパラレル理論は、暗黒物質や暗黒エネルギーの物理的存在を必要とせずに、初期宇宙および後期宇宙における事象を解明できる代替的な重力定式化を提供する。 この定式化では、境界項$C$と非計量性スカラー$Q$を組み込むことで、最近$f(Q, C)$重力が導入された。 本論文では、$f(Q, C)$重力に対する宇宙論的スカラー摂動理論を展開し、その結果から$f(\mathring{R})$および$f(Q)$重力のスカラー摂動理論を導出する。 解析では、これらの理論において、背景レベルで従来の連続方程式に従うモデル非依存アプローチを仮定する。 我々は、いくつかの標準的な宇宙論的近似を用いて密度コントラスト方程式を導出する。 ここで、$f(Q, C)$理論は有効ニュートン定数$G_{eff}$に符号化される。 最後に、密度増加の発展方程式を導出します。 $f_g$ |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We address two problems concerning the ADM mass-minimizing initial data sets. First, we show that the equality case of the positive mass theorem embeds into a pp-wave spacetime. Second, we show that positive Bartnik mass minimizers embed into strongly stationary vacuum spacetimes, thereby confirming the Bartnik stationary vacuum conjecture. A key ingredient is a new monotonicity formula for the Lorentzian length of a causal Killing vector field, which, among other applications, yields a strong maximum principle for the length. | ADM質量最小化初期データセットに関する2つの問題を論じる。 まず、正質量定理の等式ケースがpp波時空に埋め込まれることを示す。 次に、正のBartnik質量最小化が強定常真空時空に埋め込まれ、それによってBartnik定常真空予想が裏付けられることを示す。 重要な要素は、因果キリングベクトル場のローレンツ長に関する新しい単調性公式であり、これは他の応用においても、長さに対する強い最大原理をもたらす。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| With GW170817 being the only multimessenger gravitational wave (GW) event with an associated kilonova detected so far, there exists a pressing need for realistic estimation of the GW localization uncertainties and rates, as well as optimization of available telescope time to enable the detection of new kilonovae. We simulate GW events assuming a data-driven distribution of binary parameters for the LIGO/Virgo/KAGRA (LVK) fourth and fifth observing runs (O4 and O5). We map the binary neutron star (BNS) and neutron star-black hole (NSBH) properties to the kilonova optical light curves. We use the simulated population of kilonovae to generate follow-up observing plans, with the primary goal of optimizing detection with the Gravitational Wave Multi-Messenger Astronomy DECam Survey (GW-MMADS). We explore the dependence of kilonova detectability on the mass, distance, inclination, and spin of the binaries. Assuming that no BNS was detected during O4 until the end of 2024, we present updated GW BNS (NSBH) merger detection rates. We expect to detect BNS (NSBH) kilonovae with DECam at a per-year rate of: $0$-$2.0$ ($0$) in O4, and $2.0$-$19$ ($0$-$1.0$) in O5. We expect the majority of BNS detections and also those accompanied by a detectable kilonova to produce a hypermassive NS remnant, with a significant fraction of the remaining BNSs promptly collapsing to a BH. We release GW simulations and depths required to detect kilonovae based on our predictions to support the astronomical community in their multimessenger follow-up campaigns and analyses. | GW170817は、これまでにキロノバが検出された唯一のマルチメッセンジャー重力波（GW）イベントであるため、新たなキロノバの検出を可能にするために、重力波の位置特定における不確実性と発生率の現実的な推定、および利用可能な望遠鏡時間の最適化が緊急に必要とされています。 LIGO/Virgo/KAGRA（LVK）の第4回および第5回観測ラン（O4およびO5）のデータ駆動型連星パラメータ分布を仮定して、重力波イベントをシミュレーションします。 連星中性子星（BNS）および中性子星-ブラックホール（NSBH）の特性をキロノバの可視光曲線にマッピングします。 シミュレーションされたキロノバの集団を用いて、重力波マルチメッセンジャー天文学DECamサーベイ（GW-MMADS）による検出の最適化を主な目標とする、後続の観測計画を作成します。 キロノバの検出可能性が連星の質量、距離、傾斜角、および自転速度に依存するかどうかを調査する。 O4期間中に2024年末までBNSが検出されなかったと仮定し、最新の重力波BNS（NSBH）合体検出率を示す。 DECamによるBNS（NSBH）キロノバの検出率は、O4期間中に年間$0$～$2.0$（$0$）、O5期間中に$2.0$～$19$（$0$～$1.0$）と予測される。 BNS検出の大部分、および検出可能なキロノバを伴うBNS検出は、超大質量NS残骸を生成し、残りのBNSのかなりの割合は速やかにBHへと崩壊すると予測される。 私たちは、天文学コミュニティのマルチメッセンジャー追跡キャンペーンと解析を支援するために、私たちの予測に基づいて、キロノバの検出に必要な重力波シミュレーションと深度を公開しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Improved low-frequency sensitivity of gravitational wave observatories would unlock study of intermediate-mass black hole mergers, binary black hole eccentricity, and provide early warnings for multi-messenger observations of binary neutron star mergers. Today's mirror stabilization control injects harmful noise, constituting a major obstacle to sensitivity improvements. We eliminated this noise through Deep Loop Shaping, a reinforcement learning method using frequency domain rewards. We proved our methodology on the LIGO Livingston Observatory (LLO). Our controller reduced control noise in the 10--30Hz band by over 30x, and up to 100x in sub-bands surpassing the design goal motivated by the quantum limit. These results highlight the potential of Deep Loop Shaping to improve current and future GW observatories, and more broadly instrumentation and control systems. | 重力波観測所の低周波感度の向上は、 中間質量ブラックホールの合体、連星ブラックホールの離心率の研究を可能にし、連星中性子星合体のマルチメッセンジャー観測の早期警報を提供することになります。 現在のミラー安定化制御は有害なノイズを注入し、感度向上の大きな障害となっています。 私たちは、周波数領域報酬を用いた強化学習手法であるディープループシェーピングによってこのノイズを除去しました。 この手法は、LIGOリビングストン天文台（LLO）で実証されました。 私たちの制御器は、10～30Hz帯域の制御ノイズを30倍以上、サブバンドでは最大100倍削減し、量子限界に基づく設計目標を上回りました。 これらの結果は、ディープループシェーピングが現在および将来の重力波観測所、さらにはより広義には計測・制御システムを改善する可能性を浮き彫りにしています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we present a method for estimating the validity range of the quantum Markovian master equation as applied to the Unruh-DeWitt (UDW) detector within a broader context, particularly without necessitating an exact solution for the detector's evolution. We propose a relaxed van Hove limit (i.e., late-time limit) and offer a perturbative estimate of the error order resulting from the standard derivation procedure of open quantum dynamics. Our primary findings include reliability criteria for the Markov approximation and conditions for the applicability of the rotating wave approximation. Nevertheless, the specific forms of these validity conditions rely on the details of the detector-field system, such as the spacetime background, the trajectory of the detector, and the type of quantum field being analyzed. Finally, we illustrate our results by reexamining the open dynamics of an accelerating UDW detector undergoing the Unruh effect, where the validity conditions narrow the parameter space to ensure the solution's reliability regarding the quantum Markovian master equation. | 本論文では、Unruh-DeWitt (UDW)検出器に適用される量子マルコフマスター方程式の妥当性範囲を、より広い文脈において、特に検出器の発展に対する厳密な解を必要とせずに推定する方法を提示する。 緩和されたファン・ホーベ限界（すなわち、遅延時間限界）を提案し、開放量子力学の標準的な導出手順から生じる誤差オーダーの摂動的な推定値を提示する。 主な知見には、マルコフ近似の信頼性基準と回転波近似の適用条件が含まれる。 ただし、これらの妥当性条件の具体的な形は、時空背景、検出器の軌道、解析対象となる量子場の種類など、検出器-場系の詳細に依存する。 最後に、ウンルー効果を受ける加速UDW検出器のオープンダイナミクスを再検討することで、私たちの結果を示します。 この有効条件は、量子マルコフマスター方程式に関する解の信頼性を確保するために、パラメータ空間を狭めます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the gravitational microlensing of various static and spherically symmetric non-singular black holes (and horizonless, non-singular compact objects of similar size). For pointlike sources we extend the parametrized post-Newtonian lensing framework to fourth order, whereas for extended sources we develop a ray tracing approach via a simple radiative transfer model. Modelling non-relativistic proper motion of the lens in front of a background star we record the apparent brightness as a function of time, resulting in a photometric lightcurve. Taking the star radius to smaller values, our numerical results approach the theoretical predictions for point-like sources. Compared to the Schwarzschild metric in an otherwise unmodified lensing geometry, we find that non-singular black hole models (and their horizonless, non-singular counterparts) at finite size tend to feature larger magnifications in microlensing lightcurves, contrary to the point-source prediction. | 我々は、様々な静的および球対称な非特異ブラックホール（および同程度の大きさの地平線のない非特異コンパクト天体）の重力マイクロレンズ効果を研究する。 点状源については、パラメータ化されたポストニュートンレンズ効果の枠組みを4次まで拡張する一方、広がりのある源については、単純な放射伝達モデルを用いた光線追跡アプローチを開発する。 背景の星の前でのレンズの非相対論的固有運動をモデル化し、見かけの明るさを時間の関数として記録することで、測光光度曲線を得る。 星の半径を小さくしていくと、数値結果は点状源の理論予測に近づく。 他の点では修正されていないレンズ効果の幾何学におけるシュワルツシルト計量と比較すると、有限サイズの非特異ブラックホールモデル（およびそれらの地平線のない非特異な対応物）は、点源の予測に反して、マイクロレンズ効果光度曲線においてより大きな倍率を示す傾向があることがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The stochastic gravitational wave background (SGWB) in the nanohertz (nHz) regime, detectable by pulsar timing arrays (PTAs), provides a promising probe of the cosmic population of supermassive black hole binaries (SMBHBs). These binaries are expected to retain significant eccentricity throughout their evolution. We present a new technique to model the nHz SGWB by incorporating eccentricity into a multi-scale adaptive simulation framework. Using the time-domain eccentric waveform model ESIGMAHM, we generate realistic GW signals from astrophysical populations of SMBHBs. Unlike circular binaries, eccentric systems emit across multiple frequencies, introducing spectral correlations between frequency bins. These correlations provide a novel observational signature of the eccentricity distribution of the SMBHB population. In this work, we adopt simplified power-law models for the eccentricity distribution. While this does not capture the full complexity of galactic environments, it effectively highlights the key features of GW emission from eccentric binaries and their imprint on the SGWB. Our approach advances nHz GW signal modeling by incorporating eccentricity at small scales, enabling more realistic predictions and offering a new avenue for probing SMBHB astrophysics with future PTA observations. | パルサータイミングアレイ（PTA）によって検出可能なナノヘルツ（nHz）領域の確率的重力波背景放射（SGWB）は、宇宙に存在する超大質量ブラックホール連星（SMBHB）の種族を調査する有望な手段となる。 これらの連星は、進化の過程を通じて大きな離心率を維持すると予想される。 本研究では、離心率をマルチスケール適応型シミュレーションフレームワークに組み込むことで、nHz SGWBをモデル化する新しい手法を提示する。 時間領域離心率波形モデルESIGMAHMを用いて、SMBHBの天体種族から現実的な重力波信号を生成する。 円形連星とは異なり、離心率の高い系は複数の周波数にわたって放射するため、周波数ビン間にスペクトル相関が生じる。 これらの相関は、SMBHBの種族の離心率分布に関する新たな観測的特徴を提供する。 本研究では、離心率分布に簡略化されたべき乗則モデルを採用する。 これは銀河環境の複雑さを完全に捉えているわけではありませんが、 離心率の高い連星からの重力波放射の主要な特徴と、 それらがSGWBに与える影響を効果的に浮き彫りにしています。 私たちのアプローチは、小さなスケールでの離心率を取り入れることでnHzの重力波信号モデリングを進歩させ、 より現実的な予測を可能にし、 将来のPTA観測によってSMBHB天体物理学を探る新たな道筋を提供します。 |
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| This paper reconstructs the derivation process from the Kerr metric to the adiabatic inspiral, transition, and plunge regimes, aiming to highlight the details and logical connections often overlooked in previous derivations. The first half provides a comprehensive roadmap for readers familiar with advanced general relativity to follow the entire logic of the inspiral-transition-plunge regime from this paper alone. The second half addresses the discontinuity between the adiabatic inspiral and the plunge, including analyses and reinterpretations of the Ori-Thorne and Ori-Thorne-Kesden transition procedures, and proposes two new interpretations: a variant of the Kesden Y-correction and the Adiabatic Inspiral Perturbation-Induced Plunge. The paper also introduces the concept of the Most Stable Circular Orbit (MSCO) and analyzes its properties as a characteristic radius of Kerr black holes. | 本論文は、カー計量から断熱インスパイラル、遷移、およびプランジ領域への導出プロセスを再構成し、これまでの導出でしばしば見落とされてきた詳細と論理的関連性を明らかにすることを目指しています。 前半は、高度な一般相対論に精通した読者が本論文のみからインスパイラル-遷移-プランジ領域の全論理を理解できるように、包括的なロードマップを提供します。 後半では、オリ-ソーン遷移手順とオリ-ソーン-ケスデン遷移手順の解析と再解釈を含め、断熱インスパイラルとプランジ間の不連続性を取り上げ、ケスデンY補正の変種と断熱インスパイラル摂動誘起プランジという2つの新しい解釈を提案します。 本論文では、 また、最安定円軌道（MSCO）の概念を紹介し、 カーブラックホールの特性半径としての性質を分析しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we study early-time inflation within a class of $f(R, \phi, X)$ gravity models under a constant-roll condition. Employing a generalized potential of the form $V(\phi)^\sigma$, we derive expressions for the spectral index $n_s$ and tensor-to-scalar ratio $r$, demonstrating that the inflationary dynamics are primarily governed by the parameter $\sigma$ and the shape of the potential. At the upper limit of $n_s$, we obtain a de Sitter-like phase, while at the lower limit, the model transitions to a quintessence-like phase through an effective oscillating equation of state parameter (EoS). Therefore, under the tuning parameter $\sigma < 1$, the model exhibits a smooth transition from a de Sitter-like phase to a quintessence-like phase via the oscillating EoS parameter. The resulting predictions are consistent with recent observations from the Atacama Cosmology Telescope (ACT), combined with CMB lensing and DESI BAO data. | 本研究では、一定回転条件下での$f(R, \phi, X)$重力模型のクラスにおける初期インフレーションを研究する。 一般化ポテンシャル$V(\phi)^\sigma$を用いて、スペクトル指数$n_s$とテンソル・スカラー比$r$の式を導出し、インフレーションダイナミクスが主にパラメータ$\sigma$とポテンシャルの形状によって支配されることを示す。 $n_s$の上限ではド・ジッター型位相が得られ、下限では有効振動状態方程式パラメータ(EoS)を介してクインテッセンス型位相へと遷移する。 したがって、チューニングパラメータ$\sigma < 1$の下では、モデルは振動するEoSパラメータを介して、ド・ジッター型位相からクインテッセンス型位相への滑らかな遷移を示す。 得られた予測は、アタカマ宇宙論望遠鏡（ACT）による最近の観測結果、CMBレンズ効果、およびDESI BAOデータと整合している。 |
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| The measurement of Earth's free oscillations plays an important role in studying the Earth's large-scale structure. Space technology development presents a potential method to observe these normal modes by measuring inter-satellite distances. However, the disturbance from the Earth's low-degree gravity field makes it challenging for low Earth orbit gravity measurement satellites such as Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) and TianQin-2 to extract signals from Earth's free oscillations directly. Here, we propose that by taking advantage of the high Earth orbit, the TianQin satellites can effectively avoid this disturbance, enabling direct measurement of Earth's free oscillations. We derive an analytical waveform to describe the response of Earth's free oscillations in TianQin. Based on this waveform, we use Bayesian analysis to extract the normal modes from numerical simulation data and perform parameter estimation. Our findings reveal that for a magnitude 7.9, Wenchuan-like earthquake, the resulting free oscillations will generate a signal that signal-to-noise ratio (SNR) is 73 in TianQin, and approximately 9 different modes can be distinguished. This result shows TianQin can open a new window to examine the Earth's free oscillations and study the Earth's interior and earthquakes independently from ground-based gravity measurement. | 地球の自由振動の測定は、地球の大規模構造を研究する上で重要な役割を果たしている。 宇宙技術開発は、衛星間距離を測定することでこれらの通常振動を観測する可能性のある方法を提示している。 しかし、地球の低次重力場からの擾乱により、重力回復・気候実験（GRACE）や天琴2号などの低軌道重力測定衛星は、地球の自由振動から直接信号を抽出することが困難である。 本稿では、高軌道を利用することで、天琴衛星がこの擾乱を効果的に回避し、地球の自由振動を直接測定できると提案する。 天琴衛星における地球自由振動の応答を記述する解析波形を導出する。 この波形に基づいて、ベイズ解析を用いて数値シミュレーションデータから通常振動を抽出し、パラメータ推定を行う。 我々の研究結果は、マグニチュード7.9の汶川地震に似た地震の場合、結果として生じる自由振動によって、天琴衛星において信号対雑音比（SNR）が73の信号が生成され、約9つの異なるモードを識別できることを明らかにしました。 この結果は、天琴衛星が地球の自由振動を研究し、地上の重力測定とは独立して地球内部と地震を研究するための新たな窓を開くことができることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Hawking radiation elucidates black holes as quantum thermodynamic systems, thereby establishing a conceptual bridge between general relativity and quantum mechanics through particle emission phenomena. While conventional theoretical frameworks predominantly focus on classical spacetime configurations, recent advancements in Extended Phase Space thermodynamics have redefined cosmological parameters (such as the $\Lambda$-term) as dynamic variables. Notably, the thermodynamics of Anti-de Sitter (AdS) black holes has been successfully extended to incorporate thermodynamic pressure $P$. Within this extended phase space framework, although numerous intriguing physical phenomena have been identified, the tunneling mechanism of particles incorporating pressure and volume remains unexplored. This study investigates Hawking radiation through particle tunneling in Schwarzschild Anti-de Sitter black holes within the extended phase space, where the thermodynamic pressure $P$ is introduced via a dynamic cosmological constant $\Lambda$. By employing semi-classical tunneling calculations with self-gravitation corrections, we demonstrate that emission probabilities exhibit a direct correlation with variations in Bekenstein-Hawking entropy. Significantly, the radiation spectrum deviates from pure thermality, aligning with unitary quantum evolution while maintaining consistency with standard phase space results. Moreover, through thermodynamic analysis, we have verified that the emission rate of particles is related to the difference in Bekenstein-Hawking entropy of the emitted particles before and after they tunnel through the potential barrier. These findings establish particle tunneling as a unified probe of quantum gravitational effects in black hole thermodynamics. | ホーキング放射はブラックホールを量子熱力学系として解明し、粒子放出現象を通して一般相対論と量子力学の概念的な架け橋を確立する。 従来の理論的枠組みは主に古典的な時空構成に焦点を当てているが、拡張位相空間熱力学における最近の進歩は、宇宙論的パラメータ（例えば$\Lambda$項）を動的変数として再定義した。 特に、反ド・ジッター（AdS）ブラックホールの熱力学は、熱力学的圧力$P$を組み込むように拡張することに成功した。 この拡張位相空間の枠組みでは、多くの興味深い物理現象が特定されているものの、圧力と体積を組み込んだ粒子のトンネル機構は未解明のままである。 本研究では、熱力学的圧力$P$が動的宇宙定数$\Lambda$を介して導入された拡張位相空間内のシュワルツシルト反ド・ジッターブラックホールにおける粒子トンネルを介したホーキング放射を調査する。 自己重力補正を加えた半古典的トンネル計算を用いることで、放出確率がベッケンシュタイン＝ホーキングエントロピーの変動と直接相関することを示す。 注目すべきことに、放射スペクトルは純粋な熱性から逸脱し、ユニタリー量子発展と整合する一方で、標準的な位相空間の結果との整合性も維持している。 さらに、熱力学的解析により、粒子の放出率は、放出粒子がポテンシャル障壁をトンネルする前後のベッケンシュタイン＝ホーキングエントロピーの差と関連していることを確認した。 これらの発見は、ブラックホール熱力学における量子重力効果の統一的なプローブとして、粒子トンネル効果を確立するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Nearly every galactic core contains a supermassive compact object, hypothesized to be a Kerr black hole. It was only with the advent of Event Horizon Telescope observations that the predictions of this hypothesis could be observationally tested for our own Galaxy, and the nearby elliptical M87, on spatial scales comparable to the gravitational radius. At the same time it became possible to test whether alternatives such as naked singularities in general relativity, or similar objects in alternative theories of gravity, are excluded by the data. These and other observational developments renewed interest in non-Kerr spacetime metrics, also in the context of active galactic nuclei at cosmological distances. Recently, we have shown that accreting naked singularities in the Reissner-Nordstr\"{o}m metric of general relativity tend to produce strong outflows. The geometry and origin of these winds is studied here, and their parameter dependence is investigated. To this end we performed numerical GR hydrodynamical simulations of accretion of electrically neutral matter in the Reissner-Nordstr\"{o}m metric and discussed the results in the context of analytic predictions of fluid motion in this spacetime. | ほぼすべての銀河核には、カーブラックホールであると仮定されている超大質量コンパクト天体が含まれています。 イベント・ホライズン・テレスコープによる観測の登場によって初めて、この仮説の予測は、重力半径に匹敵する空間スケールにおいて、我々の銀河系と近傍の楕円銀河M87において観測的に検証できるようになりました。 同時に、一般相対性理論における裸の特異点や、代替重力理論における類似の天体といった代替候補が、データによって排除されるかどうかを検証することも可能になりました。 これらをはじめとする観測的発展により、宇宙論的距離にある活動銀河核の文脈においても、非カー時空計量への関心が再燃しました。 最近、我々は一般相対論のライスナー・ノルドストル\"{0}m計量における集積する裸の特異点が強いアウトフローを生み出す傾向があることを示した。 本研究では、これらの風の幾何学と起源を研究し、パラメータ依存性を調べた。 この目的のために、ライスナー・ノルドストル\"{0}m計量における電気的に中性な物質の集積に関する一般相対論流体力学数値シミュレーションを行い、この時空における流体運動の解析的予測の文脈で結果を議論した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The tidal deformation of compact objects, characterised by their Love numbers, provides insights into the internal structure of neutron stars and black holes. While bosonic tidal Love numbers vanish for black holes in general relativity, it has been recently revealed that fermionic tidal perturbations can induce non-zero Love numbers for Kerr black holes. In this paper, we investigate the response of the Reissner-Nordstr\"om black hole to the fermionic Weyl field. As a result, we find that the corresponding fermionic tidal Love numbers are also non-vanishing for the Reissner-Nordstr\"om black holes except for the extremal ones, which highlights the universal distinct behavior of the fermionic tidal Love numbers compared to the bosonic counterparts. | コンパクト天体の潮汐変形はラブ数によって特徴付けられ、中性子星やブラックホールの内部構造に関する知見を提供します。 一般相対論では、ブラックホールのボソン潮汐ラブ数はゼロですが、最近、フェルミオン潮汐摂動によってカーブラックホールのラブ数がゼロ以外の値になることが明らかにされました。 本論文では、ライスナー・ノルドストロームブラックホールのフェルミオンワイル場に対する応答を調査します。 その結果、対応するフェルミオン潮汐ラブ数は、極限値を除いてライスナー・ノルドストロームブラックホールに対してもゼロではないことがわかりました。 これは、ボソン潮汐ラブ数と比較して、フェルミオン潮汐ラブ数が普遍的に異なる挙動を示すことを浮き彫りにしています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we analyze the agegraphic dark energy from the entropy of the anti-de Sitter black hole using the age of the universe as the IR cutoff. We constrain its parameter with the Pantheon+ Type Ia supernova sample and observational Hubble parameter data, finding that the Akaike Information Criterion cannot effectively distinguish this model from the standard $\Lambda$CDM model. The present value of Hubble constant $H_{0}$ and the model parameter $b^{2}$ are constrained to $H_{0}=67.7 \pm 1.8$ and $b^{2}=0.303^{+0.019}_{-0.024}$. This model realizes the whole evolution of the universe, including the late-time accelerated expansion. Although it asymptotically approaches the standard $\Lambda$CDM model in the future, statefinder analysis shows that late-time deviations allow the two models to be distinguished. | 本論文では、宇宙年齢をIRカットオフとして、反ド・ジッターブラックホールのエントロピーから年齢グラフ的ダークエネルギーを解析する。 パンテオン+型Ia超新星サンプルとハッブル宇宙望遠鏡の観測データを用いてそのパラメータを制約し、赤池情報量基準ではこのモデルを標準的な$\Lambda$CDMモデルと効果的に区別できないことを明らかにした。 ハッブル定数$H_{0}$の現在の値とモデルパラメータ$b^{2}$は、$H_{0}=67.7 \pm 1.8$、$b^{2}=0.303^{+0.019}_{-0.024}$に制限される。 このモデルは、後期加速膨張を含む宇宙の進化全体を表現している。 このモデルは将来的には標準的な$\Lambda$CDMモデルに漸近的に近づくものの、 状態探索解析により、後期における偏差によって2つのモデルを区別できることが示されています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Starting from the eigenvalue equation for the mass of a black hole derived by M\"akel\"a and Repo, we show that, by reparametrizing the radial coordinate and the wave function, it can be rewritten as the eigenvalue equation of a quantum harmonic oscillator. We then study the interior of a Schwarzschild black hole using two quantization approaches. In the standard quantization, the area and mass spectra are discrete, characterized by a quantum number $n$, but the wave function is not square-integrable, limiting its physical interpretation. In contrast, a minimal-uncertainty quantization approach yields an area spectrum that grows as $n^2$, and consequently the mass $M$ also increases. In this framework, the wave function is finite and square-integrable, with convergence requiring that the deformation parameter $\beta$ be regulated by a discrete quantum number $m$. The wave function exhibits quantum tunneling connecting the black hole interior with both its exterior and a white hole region, effects that disappear in the limit $\beta \to 0$. These results demonstrate how minimal-length effects both regularize the wave function and modify the semiclassical structure of the black hole. | M\"akel\"aとRepoによって導かれたブラックホールの質量の固有値方程式から出発し、動径座標と波動関数を再パラメータ化することで、量子調和振動子の固有値方程式として書き直せることを示す。 次に、2つの量子化アプローチを用いてシュワルツシルトブラックホールの内部を研究する。 標準的な量子化では、面積スペクトルと質量スペクトルは離散的であり、量子数$n$で特徴付けられるが、波動関数は二乗積分可能ではなく、その物理的解釈が制限される。 対照的に、最小不確実性量子化アプローチでは、面積スペクトルは$n^2$の増加とともに増加し、結果として質量$M$も増加する。 この枠組みでは、波動関数は有限かつ二乗積分可能であり、収束には変形パラメータ$\beta$が離散量子数$m$によって規定されることが必要となる。 波動関数は、ブラックホール内部と外部、そしてホワイトホール領域を結ぶ量子トンネル効果を示すが、この効果は、$\beta \to 0$ の極限では消失する。 これらの結果は、最小長効果が波動関数を正規化すると同時に、ブラックホールの半古典的構造を変化させる様子を示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that the requirement that the trace of the stress-energy tensor of matter must vanish if invariance under Weyl rescalings is a symmetry of a given gravitational theory, is not a general result but depends on the gravitational theory and on whether the matter action is form-invariant under Weyl rescalings or not. We focus on conformal general relativity with a Weyl form-invariant matter action. In this case, a linear dependence of the variations of the metric and of the Brans-Dicke scalar field arises, which is a direct consequence of invariance under infinitesimal Weyl rescalings. We demonstrate how to apply the variational procedure properly and obtain the correct equations of motion. It results that the Klein-Gordon type equation for the Brans-Dicke scalar coincides with the trace of the Einstein-type equation of motion. In consequence, any matter fields, no matter whether the trace of their stress-energy tensor vanishes or not, can be coupled to gravity. The phenomenological consequences of the modified result are drawn. | ワイル再スケーリングの下での不変性が与えられた重力理論の対称性であるならば、物質の応力エネルギーテンソルのトレースが必ず消えなければならないという要件は、一般的な結果ではなく、重力理論と、物質作用がワイル再スケーリングの下で形状不変であるかどうかに依存することを示す。 我々は、ワイル形状不変な物質作用を持つ共形一般相対論に焦点を当てる。 この場合、計量とブランス・ディッケ・スカラー場の変分に線形依存性が生じるが、これは無限小ワイル再スケーリングの下での不変性の直接的な帰結である。 我々は、変分法を適切に適用し、正しい運動方程式を得る方法を示す。 その結果、ブランス・ディッケ・スカラーに対するクライン・ゴルドン型方程式は、アインシュタイン型運動方程式のトレースと一致する。 その結果、あらゆる物質場は、その応力エネルギーテンソルの痕跡が 消失するかどうかに関わらず、重力と結合することができる。 修正された結果から得られる現象論的帰結を導く。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Latest advances in effective quantum gravity propose a quantum-corrected black hole solution that avoids Cauchy horizons. In this paper, we study the image of the black hole and explore the influence of the quantum parameter $\zeta$ on its image. First, we investigate the influence of $\zeta$ on the event horizon, photon sphere, critical impact parameter, and innermost stable circular orbit associated with the black hole. We find that all these quantities exhibit an increase with increasing $\zeta$. Meanwhile, we analyze the allowed range of $\zeta$ from both theoretical and observational perspectives. We then derive the photon trajectory equation and analyze briefly the behavior of the trajectories. A detailed analysis shows that as $\zeta$ increases, the photon trajectories near the event horizon undergo modifications. Finally, by plotting the optical appearance of the black hole under three emission models, we find that as $\zeta$ increases, the quantum-corrected black hole exhibits a larger shadow, along with a brightening of the bright rings and a reduction in the spacing between them near the critical impact parameter. Therefore, we can distinguish the quantum-corrected black hole from the Schwarzschild one by its unique optical appearance. | 有効量子重力理論の最新の進歩は、コーシー地平線を回避する量子補正ブラックホール解を提案している。 本稿では、ブラックホールの像を研究し、量子パラメータ$\zeta$がその像に与える影響を考察する。 まず、$\zeta$が事象の地平線、光子球、臨界影響パラメータ、そしてブラックホールに関連する最内側の安定円軌道に与える影響を調べる。 これらの量はすべて、$\zeta$の増加とともに増加することがわかる。 同時に、理論的および観測的観点から$\zeta$の許容範囲を解析する。 次に、光子軌道方程式を導出し、軌道の挙動を簡単に解析する。 詳細な解析により、$\zeta$が増加するにつれて、事象の地平線付近の光子軌道が変化することがわかる。 最後に、3つの放射モデルの下でブラックホールの光学的な外観をプロットすると、$\zeta$が増加するにつれて、量子補正ブラックホールの影は大きくなり、明るいリングは明るくなり、臨界衝突パラメータ付近ではそれらの間隔が狭まることがわかります。 したがって、量子補正ブラックホールは、その独特の光学的な外観によってシュワルツシルトブラックホールと区別することができます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Through considering the conformal transformations as coordinate transformations in the configuration space, where the different fields, including the metric $g_{\mu\nu}$ and the Brans-Dicke scalar field $\phi$, are assumed as ``generalized coordinates,'' we introduce the notion of active and passive conformal transformations. We then apply both complementary approaches to the conformal frames issue, arising in the context of scalar-tensor gravity theories, to get a better understanding of the problem. Special focus is on the coupling of matter fields to gravity. The recent result that the Lagrangian density of fundamental matter fields and perfect fluids, in its standard form, is form-invariant under the conformal transformations, is taken into consideration in the discussion. We show that the passive conformal transformations do not provide a suitable framework to search for the physical consequences of conformal symmetry; meanwhile, the active conformal transformations do. We also discuss the physical and phenomenological implications of the scalar-tensor theory in the Jordan frame Brans-Dicke parametrization, which is form-invariant under the conformal transformations complemented with a suitable transformation of the coupling parameter $\omega$. Although the vacuum case was known for a long time, here we generalize this framework to include matter fields. We argue that the conformal frames issue arises as consequence of two factors: 1) omission of the transformation of field-dependent parameters, as the coupling function $\omega=\omega(\phi)$, under the conformal transformation of the fields, in particular of the scalar field $\phi\rightarrow\Omega^{-2}\phi$, and 2) ignorance of the linear dependence of variations of the metric and of the Brans-Dicke scalar field, which is implicit in the invariance under infinitesimal conformal transformations. | 共形変換を配位空間における座標変換として考察することにより、計量$g_{\mu\nu}$やブランス・ディッケのスカラー場$\phi$を含む様々な場が「一般化座標」として仮定され、能動的共形変換と受動的共形変換の概念を導入する。 次に、スカラー-テンソル重力理論の文脈で生じる共形フレーム問題に、これら2つの相補的なアプローチを適用することで、問題の理解を深める。 特に物質場と重力の結合に焦点を当てる。 議論においては、基本物質場と完全流体のラグランジアン密度が標準形では共形変換に対して形状不変であるという最近の結果を考慮する。 受動的共形変換は共形対称性の物理的帰結を探求するための適切な枠組みを提供しないが、能動的共形変換はそれを提供することを示す。 また、ジョルダン座標系ブランス・ディッケパラメータ化におけるスカラー-テンソル理論の物理的および現象論的含意についても議論する。 ブランス・ディッケパラメータ化は、結合パラメータ$\omega$の適切な変換を補完する共形変換に対して形状不変である。 真空の場合は古くから知られていたが、ここではこの枠組みを物質場を含むように一般化する。 我々は、共形フレームの問題は、次の2つの要因の結果として生じると主張する。 1) 場、特にスカラー場 $\phi\rightarrow\Omega^{-2}\phi$ の共形変換における、結合関数 $\omega=\omega(\phi)$ のような場依存パラメータの変換の省略、2) 計量とブランス-ディッケスカラー場の変分の線形依存性の無視。 これは、無限小共形変換に対する不変性において暗黙的に含まれる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We complete our investigation into the residual symmetries of the Kerr-Schild double copy for the Schwarzschild solution. In the first paper in this series, we showed that the infinite-dimensional residual gauge algebra collapses to the finite-dimensional global isometries when restricted to Killing vectors. Here, we extend the analysis to proper conformal Killing vectors (CKVs), solving the field equations via the method of characteristics to obtain explicit conformal solutions. While asymptotic flatness and horizon regularity remove divergent contributions, the surviving components form a non-trivial infinite-dimensional algebra, revealing a structural mismatch with the canonical Schwarzschild solution. We resolve this by constructing a unified, Weyl-compensated BRST complex, showing that the infinite-dimensional modes are BRST-exact and do not correspond to physical degrees of freedom. This demonstrates the quantum consistency of the Kerr-Schild double copy, confirming that the physical spectrum is restricted to global isometries. | シュワルツシルト解に対するカー・シルト二重コピーの残差対称性に関する調査を完了する。 本シリーズの最初の論文では、無限次元残差ゲージ代数がキリングベクトルに制限されると有限次元大域等長変換に収束することを示した。 本稿では、この解析を適切な共形キリングベクトル（CKV）に拡張し、特性関数法を用いて場の方程式を解き、明示的な共形解を得る。 漸近平坦性と地平正則性によって発散寄与は除去されるが、残存する成分は非自明な無限次元代数を形成し、標準的なシュワルツシルト解との構造的不一致が明らかになる。 我々は、統一されたワイル補償BRST複体を構築することでこの不一致を解決し、無限次元モードがBRST正確であり、物理的な自由度に対応しないことを示す。 これはカー・シルト二重コピーの量子整合性を実証し、物理的スペクトルがグローバル等長変換に制限されていることを確認しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper presents a systematic literature review focusing on the application of machine learning techniques for deriving observational constraints in cosmology. The goal is to evaluate and synthesize existing research to identify effective methodologies, highlight gaps, and propose future research directions. Our review identifies several key findings: (1) various machine learning techniques, including Bayesian neural networks, Gaussian processes, and deep learning models, have been applied to cosmological data analysis, improving parameter estimation and handling large datasets. However, models achieving significant computational speedups often exhibit worse confidence regions compared to traditional methods, emphasizing the need for future research to enhance both efficiency and measurement precision. (2) Traditional cosmological methods, such as those using Type Ia Supernovae, baryon acoustic oscillations, and cosmic microwave background data, remain fundamental, but most studies focus narrowly on specific datasets. We recommend broader dataset usage to fully validate alternative cosmological models. (3) The reviewed studies mainly address the $H_0$ tension, leaving other cosmological challenges-such as the cosmological constant problem, warm dark matter, phantom dark energy, and others-unexplored. (4) Hybrid methodologies combining machine learning with Markov chain Monte Carlo offer promising results, particularly when machine learning techniques are used to solve differential equations, such as Einstein Boltzmann solvers, as prior to Markov chain Monte Carlo models, accelerating computations while maintaining precision. (5) There is a significant need for standardized evaluation criteria and methodologies, as variability in training processes and experimental setups complicates result comparability and reproducibility (abridged). | 本論文は、宇宙論における観測的制約を導出するための機械学習技術の応用に焦点を当てた体系的な文献レビューを提示する。 その目的は、既存の研究を評価・統合し、効果的な方法論を特定し、ギャップを明らかにし、将来の研究方向を提案することである。 本レビューでは、いくつかの重要な知見を明らかにしている。 (1) ベイズニューラルネットワーク、ガウス過程、深層学習モデルなど、様々な機械学習技術が宇宙論データ解析に適用され、パラメータ推定の改善や大規模データセットの処理が可能になっている。 しかしながら、大幅な計算速度向上を達成したモデルは、従来の手法と比較して信頼領域が悪化することが多く、効率性と測定精度の両方を向上させるための今後の研究の必要性を強調する。 (2) Ia型超新星、重粒子音響振動、宇宙マイクロ波背景放射データを用いる従来の宇宙論的手法は依然として基礎的なものではあるが、ほとんどの研究は特定のデータセットに狭く焦点を当てている。 代替宇宙論モデルを完全に検証するためには、より広範なデータセットの利用を推奨する。 (3) レビューされた研究は主にH_0テンションを扱っており、宇宙定数問題、温かい暗黒物質、ファントムダークエネルギーなど、他の宇宙論的課題は未解明のままである。 (4) 機械学習とマルコフ連鎖モンテカルロ法を組み合わせたハイブリッド手法は、特にマルコフ連鎖モンテカルロモデルに先立ってアインシュタイン・ボルツマン法などの微分方程式を解くために機械学習技術を用いる場合、精度を維持しながら計算を高速化できるため、有望な結果をもたらす。 (5) 訓練プロセスと実験設定のばらつきが結果の比較可能性と再現性を複雑にするため、標準化された評価基準と手法が強く求められている（要約）。 |
| 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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| We model the motion of a small compact object on a nearly circular orbit around a spinning supermassive black hole, which is also interacting with a thin equatorial accretion-disk surrounding the latter, through tools from self-force and Hamiltonian perturbation theory. We provide an analytical and relativistically-accurate formalism to calculate the rate of energy and angular momentum exchanged at Lindblad resonances. We show that strong relativistic effects can potentially cause a reversal in the direction of the torque on the small compact object if the surface density gradient is not too large. We analytically explore the dependence of the torque reversal location on the spin of the supermassive black hole and demonstrate that the ratio of the reversal location to the innermost stable circular orbit is approximately insensitive to the spin of the supermassive black hole. Our results show that relativistic torques can be 1--2 order of magnitude larger than the Newtonian torque routinely used in the literature to model disk/small-compact-object interactions close to the supermassive black hole. Our results highlight the importance of including relativistic effects when modeling environmental effects in extreme mass-ratio inspirals. | 我々は、回転する超大質量ブラックホールの周りをほぼ円軌道で周回する小型コンパクト天体の運動を、自己力とハミルトン摂動論を用いてモデル化する。 このブラックホールは、後者を取り囲む薄い赤道降着円盤とも相互作用している。 我々は、リンドブラッド共鳴におけるエネルギーと角運動量の交換率を計算するための、解析的かつ相対論的に正確な形式論を提供する。 表面密度勾配がそれほど大きくない場合、強い相対論的効果によって、小型コンパクト天体にかかるトルクの方向が反転する可能性があることを示す。 我々は、トルク反転位置が超大質量ブラックホールのスピンに依存することを解析的に調べ、反転位置と最内側の安定円軌道の比が、超大質量ブラックホールのスピンにほぼ無関係であることを示す。 我々の研究結果は、相対論的トルクが、超大質量ブラックホール近傍のディスク／小型コンパクト天体相互作用をモデル化するために文献で日常的に用いられているニュートン力学的トルクよりも1～2桁大きくなる可能性があることを示している。 我々の研究結果は、極端な質量比のインスパイラルにおける環境効果をモデル化する際に、相対論的効果を考慮することの重要性を強調している。 |
| 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 extend our earlier work on the linearised perturbations of static black holes in Einstein-Maxwell-Dilaton (EMD) theories to the case where the black holes are solutions in an enlarged theory including also an axion. We study the perturbations in a 3-parameter family of such EMDA theories. The systems of equations describing the linearised perturbations can always be separated, but they can only be decoupled when the three parameters are restricted to a 1-parameter family of EMDA theories, characterised by a parameter $b$ that determines the coupling of the axion to the $\epsilon^{\mu\nu\rho\sigma}\, F_{\mu\nu}\, F_{\rho\sigma}$ term. In the specific case when $b=1$, the theory is related to an ${\cal N}=2$ supergravity. In this one case we find that the perturbations in the axial and the polar sectors are related by a remarkable transformation, which generalises one found by Chandrasekhar for the perturbations of Reissner-Nordstr\"om in Einstein-Maxwell theory. This transformation is of a form found in supersymmetric quantum mechanical models. The existence of such mappings between the axial and polar perturbations appears to correlate with those cases where there is an underlying supergravity supporting the solution, even though the black hole backgrounds are non-extremal and therefore not supersymmetric. We prove the mode stability of the static black hole solutions in the supersymmetric EMDA theory. For other values of the parameter $b$ in the EMDA theories that allow decoupling of the modes, we find that one of the radial potentials can be negative outside the horizon if $b$ is sufficiently large, raising the possibility of there being perturbative mode instabilities in such a case. | 我々は、アインシュタイン-マクスウェル-ディラトン（EMD）理論における静的ブラックホールの線形摂動に関するこれまでの研究を、ブラックホールがアクシオンを含む拡大理論の解である場合にまで拡張する。 我々は、そのようなEMDA理論の3パラメータ族における摂動を研究する。 線形摂動を記述する方程式系は常に分離可能であるが、3パラメータが、アクシオンと$\epsilon^{\mu\nu\rho\sigma}\、F_{\mu\nu}\、F_{\rho\sigma}$項との結合を決定するパラメータ$b$によって特徴付けられる1パラメータEMDA理論族に制限される場合にのみ、それらを分離することができる。 $b=1$の特定の場合、理論は${\cal N}=2$の超重力と関連付けられる。 この一つのケースでは、軸セクターと極セクターの摂動が、アインシュタイン-マクスウェル理論におけるライスナー-ノルドストロームの摂動に対してチャンドラセカールが見出した変換を一般化した、注目すべき変換によって関連していることがわかった。 この変換は、超対称量子力学モデルに見られる形式である。 軸セクターと極セクターの摂動間のこのような写像の存在は、ブラックホール背景が非極限的であり、したがって超対称ではないにもかかわらず、解を支持する基礎的な超重力が存在する場合と相関しているように思われる。 我々は、超対称EMDA理論における静的ブラックホール解のモード安定性を証明する。 EMDA理論においてモードの分離を可能にするパラメータ$b$の他の値については、$b$が十分に大きい場合、地平線の外側でラジアルポテンシャルの1つが負になる可能性があることがわかった。 これは、摂動モードが存在する可能性を示唆している。 このような場合には不安定になります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the low-energy regime of BFSS quantum mechanics using its holographic dual. We identify three distinct thermodynamic phases (black holes) and analyze their thermodynamic properties extensively, including phase transitions amongst the several phases. While the properties of the canonical ensemble aligns with existing conjectures on BFSS thermodynamics, we uncover intriguing and unexpected behavior in the microcanonical ensemble. Specifically, for sufficiently low energies, we observe the dominance of the localized phase. Surprisingly, we also identify an energy range where the non-uniform phase becomes dominant. The transition between these phases is mediated by a Kol-type topology-changing phenomenon. | 我々は、BFSS量子力学の低エネルギー領域を、そのホログラフィック双対を用いて調査する。 3つの異なる熱力学的相（ブラックホール）を特定し、それらの熱力学的性質、特に相間の相転移について広範囲に解析する。 カノニカル集団の特性はBFSS熱力学に関する既存の予想と一致するが、ミクロカノニカル集団においては興味深く予期せぬ挙動が見出された。 具体的には、十分に低いエネルギーにおいては、局在相が優勢であることが観測される。 驚くべきことに、非均一相が優勢となるエネルギー領域も特定した。 これらの相間の転移は、Kol型のトポロジー変化現象によって媒介される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The most massive galaxies in the Universe also host the largest supermassive black holes (SMBHs), with masses of $10^9 \: \mathrm{M_{\odot}}$ and above. During their hierarchical assembly, these galaxies have experienced only a few major mergers at low redshift, but have accreted many low-mass galaxies across cosmic time, possibly hosting intermediate mass black holes (IMBHs). If some of these IMBHs migrate to the galactic center, they may form compact subsystems around the central SMBH. We investigate the evolution of such subsystems, consisting of ten $10^5 \: \mathrm{M_{\odot}}$ IMBHs at three different concentrations around a $10^9 \: \mathrm{M_{\odot}}$ SMBH. We evolve these systems both in isolation and in the presence of a companion SMBH, using \texttt{MSTAR}, a regularized integration method including relativistic effects up to post-Newtonian order 3.5PN. Our analysis focuses on gravitational--wave--driven intermediate--mass--ratio inspirals (heavy IMRIs) and direct plunges. We show that perturbations from a secondary SMBH enhance the number of IMBH direct plunges by more than a factor of two, making them the dominant merger channel. These plunges and IMRIs with a central $10^9 \: \mathrm{M_{\odot}}$ SMBH will contribute to SMBH growth but will likely evade detection with future gravitational-wave interferometers and pulsar timing arrays (PTAs). However, for galaxies with lower--mass SMBHs ($M_\bullet \lesssim 10^8 \:\mathrm{M_{\odot}}$), heavy IMRIs will be detectable with the Laser Interferometer Space Antenna (LISA) and can provide direct observational constraints on the existence of IMBHs, while the more numerous plunges will still remain hidden. | 宇宙で最も質量の大きい銀河は、質量が$10^9 \: \mathrm{M_{\odot}}$以上の最大級の超大質量ブラックホール（SMBH）も抱えています。 これらの銀河は、階層的に形成される過程で、低赤方偏移での主要な合体を数回しか経験していませんが、宇宙の長い時間をかけて多くの低質量銀河を集積し、中間質量ブラックホール（IMBH）を宿している可能性があります。 これらのIMBHの一部が銀河中心に移動した場合、中心SMBHの周囲にコンパクトなサブシステムを形成する可能性があります。 私たちは、$10^9 \: \mathrm{M_{\odot}}$のSMBHの周囲に3つの異なる濃度で存在する10個の$10^5 \: \mathrm{M_{\odot}}$のIMBHからなるサブシステムの進化を調査します。 我々は、これらの系を、ポストニュートン秩序3.5PNまでの相対論的効果を含む正則化積分法である\texttt{MSTAR}を用いて、単独および伴銀河SMBHが存在する場合の両方で発展させた。 解析は、重力波駆動による中間質量比インスパイラル（重IMRI）と直接突入に焦点を当てている。 二次SMBHからの摂動によって、IMBH直接突入の数が2倍以上増加し、それが主要な合体経路となることを示す。 これらの突入と、中心質量が$10^9 \: \mathrm{M_{\odot}}$のSMBHを持つIMRIは、SMBHの成長に寄与するが、将来の重力波干渉計やパルサータイミングアレイ（PTA）では検出されない可能性が高い。 しかし、より低質量のSMBH（$M_\bullet \lesssim 10^8 \:\mathrm{M_{\odot}}$）を持つ銀河では、重いIMRIはレーザー干渉計宇宙アンテナ（LISA）によって検出可能となり、IMBHの存在に対する直接的な観測的制約を与えることができます。 一方、より多数の急降下は依然として隠れたままです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Binaries in which a massive donor star undergoes an extended ($\gtrsim$ kyr) phase of stable mass transfer onto a black hole (BH) accretor offer a promising channel for creating LIGO gravitational wave sources. However, in many systems the mass transfer terminates prematurely in a dynamical instability at orbital periods of a few days, culminating in the BH plunging into the donor and potentially disrupting and accreting its helium core at highly super-Eddington rates. Combining a suite of binary evolution models with analytic estimates and population synthesis, we predict the population of luminous transients from delayed dynamical instability (DDI) and attribute them to the "luminous" class of fast blue optical transients (LFBOTs). The initial plunge of the BH into the partially stripped envelope typically ejects $\sim 10M_{\odot}$ of H/He-enriched material at speeds $\sim 10^{2}-10^{3}$ km s$^{-1}$, generating a compact circumstellar medium (CSM) of radius $\lesssim 1000R_{\odot}$ by the time the BH meets and tidally disrupts the HeC. Rapid BH accretion generates a highly aspherical wind-driven explosion into the environment, powering UV/optical emission via CSM interaction and X-ray reprocessing that rises over a few days to a luminosity $\sim 10^{44}-10^{45}$ erg s$^{-1}$ before fading as the disk spreads outwards and accretion rate drops. Luminous radio/sub-mm emission is generated over several months as the jet collides with the slow quasi-spherical binary outflow, generated by the stable mass transfer preceding DDI, extending to radii $\sim 10^{17}$ cm, in agreement with the inferred CSM environments of LFBOTs. We estimate local rates of DDI merger transients $5-300$ Gpc$^{-3}$ yr$^{-1}$, with a preference for low-metallicities, in agreement with LFBOT demographics. Taken together, our results support LFBOTs as being luminous signposts of "failed" gravitational wave sources. | 大質量ドナー星がブラックホール（BH）集積体への安定な質量輸送の長期（$\gtrsim$ kyr）段階を経る連星系は、LIGO重力波源を生成する有望な経路となる。 しかし、多くの系では、質量輸送は数日の軌道周期で動的不安定性により早期に終了し、BHがドナー星に突入して、エディントン速度をはるかに超える速度でヘリウム核を破壊・集積させる可能性がある。 一連の連星進化モデルと解析的推定、そして種族合成を組み合わせることで、遅延動的不安定性（DDI）に起因する明るい過渡現象の種族を予測し、それらを高速青色光学過渡現象（LFBOT）の「明るい」クラスに帰属させる。 BHが部分的に剥ぎ取られた外層に最初に突入すると、通常、$\sim 10M_{\odot}$ のH/He濃縮物質が$\sim 10^{2}-10^{3}$ km s$^{-1}$の速度で放出され、半径$\lesssim 1000R_{\odot}$のコンパクト星周物質（CSM）が生成されます。 その後、BHはHeCと衝突して潮汐力によって崩壊します。 BHの急速な降着は、環境中に高度に非球面な風駆動爆発を引き起こし、CSMとの相互作用とX線再処理を介して紫外線/可視光線放射を励起します。 この放射は数日かけて光度$\sim 10^{44}-10^{45}$ erg s$^{-1}$まで上昇し、その後、ディスクが外側に広がり、降着率が低下するにつれて減光します。 ジェットが、DDIに先立つ安定した質量移動によって生成された、半径$\sim 10^{17}$ cmまで広がる低速の準球状連星アウトフローと衝突するにつれて、数ヶ月にわたって明るい電波/サブミリ波放射が発生します。 これは、LFBOTのCSM環境の推定と一致しています。 DDI合体トランジェントの局所的な発生率は、LFBOTの人口統計と一致し、低金属量で起こりやすく、$5-300$ Gpc$^{-3}$ yr$^{-1}$と推定されています。 これらを総合すると、LFBOTは「失敗した」重力波源の明るい兆候であることが示唆されます。 |