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| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the threshold of gravitational collapse in spherically symmetric spacetimes governed by the Einstein-Maxwell-Vlasov equations. We numerically construct solutions describing a collapsing distribution of charged matter that either forms a charged black hole or eventually disperses. We first consider a region of parameter space where the solutions at the threshold of black hole formation are stationary, horizonless shells. These solutions terminate at a critical point, with their charge-to-mass ratio approaching unity from below, and the instability timescale diverging. Beyond the critical point, we find a new region of parameter space where the threshold solution is an extremal black hole. We measure the scaling of the dynamical time period of the near threshold solutions and discuss how they are connected in the two regimes. If a similar picture to the one found here holds for known families of stationary solutions of rotating matter that approach the exterior of an extremal Kerr spacetime, they could provide a route to forming an extremal spinning black hole. | アインシュタイン-マクスウェル-ブラソフ方程式に支配される球対称時空における重力崩壊の閾値を研究する。 荷電物質の崩壊分布を記述する解を数値的に構築し、荷電ブラックホールを形成するか、最終的には分散する。 まず、ブラックホール形成の閾値における解が定常で地平線のない殻となるパラメータ空間領域を考える。 これらの解は臨界点で終端し、電荷質量比は下から1に近づき、不安定性の時間スケールは発散する。 臨界点を超えると、閾値解が極限ブラックホールとなる新たなパラメータ空間領域が現れる。 閾値近傍解の動的時間周期のスケーリングを測定し、2つの領域におけるそれらの関連性を議論する。 ここで得られた描像と同様の描像が、極限カー時空の外側に近づく既知の回転物質の定常解の族にも当てはまるならば、それらは極限回転ブラックホールの形成への道筋を示す可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| $F(R)$ Palatini gravity provides a robust framework for constructing viable inflationary potentials. In this study, we examine natural inflation and show that its consistency with observational data can be restored when the model is embedded within $F(R)$ Palatini gravity, specifically for $F(R) = R + αR^n$ with $7/4 \lesssim n \leq 2$. For completeness, we also demonstrate that models with $n > 2$ do not yield comparable improvements, achieving partial agreement with the data only in the limit $n \rightarrow 2$. | $F(R)$ パラティーニ重力は、実行可能なインフレーションポテンシャルを構築するための堅牢な枠組みを提供する。 本研究では、自然インフレーションを検証し、モデルを$F(R)$ パラティーニ重力に組み込むことで、観測データとの整合性が回復できることを示す。 具体的には、$F(R) = R + αR^n$ かつ $7/4 \lesssim n \leq 2$ の場合である。 完全性を期すために、$n > 2$ のモデルでは同等の改善は得られず、$n \rightarrow 2$ の極限においてのみデータと部分的に一致することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this article, we propose an anisotropic Bianchi-I type cosmological model in non-conservative Unimodular Gravity ($\mathrm{NUG}$). We show that simply using the Bianchi-I type metric does not resolve a striking characteristic of the field equations in $\mathrm{NUG}$: their underdetermination. This fact led us to implement extra conditions on the combination $\left(ρ+p\right)$ and, consequently, obtain a consistent background cosmological analysis. In the vacuum case, we obtain an analogy between the Kasner solutions and the equations in $\mathrm{NUG}$. We also propose a new analysis of a non-homogeneous equation of state, the combination $\left(ρ+p\right)=l$. We identify that the cosmological dynamics are strictly dependent on the value of the constant $l$. The physically interesting case is at the value $l<0$, which seems to indicate a super-accelerated, ghost-like universe. This case still requires a more detailed analysis, for example, from a thermodynamic point of view, keeping in mind that $\left(ρ+p\right)$ may be interpreted as enthalpy of the system. For the cases $\left(ρ+p\right)\propto a^{-3}$ and $\left(ρ+p\right) \propto a^{-4}$, we obtain a description consistent with the anisotropic cosmological model described by $\mathrm{GR}$. In all cases analyzed, a small value for the anisotropic parameter $Ω_{A}$ (on the order of $10^{-2}$) is required in order to have agreement, for example, with the age of the universe to be approximately $12-14\, \mathrm{Gyr}$, agreeing with the age of globular clusters. As the universe expands an isotropization is verified, with the anistropies going to zero asymptotically, similarly with what happens in an anistropic cosmological model based on $\mathrm{GR}$. | 本稿では、非保存ユニモジュラー重力（$\mathrm{NUG}$）における異方性ビアンキI型宇宙論モデルを提案する。 ビアンキI型計量を単純に用いるだけでは、$\mathrm{NUG}$の場の方程式の顕著な特徴である不確定性を解決できないことを示す。 この事実に基づき、$\left(ρ+p\right)$の組み合わせに追加の条件を適用し、結果として整合的な背景宇宙論解析を得ることができた。 真空の場合、カスナー解と$\mathrm{NUG}$の方程式との間に類似性が得られる。 また、非同次状態方程式の組み合わせ$\left(ρ+p\right)=l$の新しい解析も提案する。 宇宙論的ダイナミクスは定数$l$の値に厳密に依存することがわかる。 物理的に興味深いのは、値$l<0$の場合であり、これは超加速された幽霊のような宇宙を示唆していると考えられる。 このケースでは、例えば熱力学的な観点からのより詳細な分析が必要であり、$\left(ρ+p\right)$ はシステムのエンタルピーとして解釈できる可能性があることを念頭に置いておく必要があります。 $\left(ρ+p\right)\propto a^{-3}$ および $\left(ρ+p\right) \propto a^{-4}$ のケースでは、$\mathrm{GR}$ によって記述される異方性宇宙論モデルと整合する記述が得られます。 解析されたすべてのケースにおいて、例えば宇宙の年齢が約 $12-14\, \mathrm{Gyr}$ であり、球状星団の年齢と一致するためには、異方性パラメータ $Ω_{A}$ の値が小さい値（$10^{-2}$ 程度）である必要があります。 宇宙が膨張するにつれて等方化が検証され、異方性は漸近的にゼロになります。 これは、$\mathrm{GR}$ に基づく異方性宇宙モデルで起こることと同様です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the cosmic inflation within a class of the scalar-tensor model with the scalar-dependent non-minimal kinetic couplings. The inflationary dynamical potential will be applied. Using the slow-roll approximation, we compute theoretical predictions for the key observables, like the spectral indexes $n_s$, scalar-to-tensor ratio $r$ and the running of the scalar spectral index $α_s$ in terms of the free parameters of the model. Besides, we find the limitations of these parameters. In addition, these quantities will be compared with the latest observational data from the Planck data. Furthermore, we analyze the sensitivity of $r$, $n_s$ and $α_s$ in terms of the model's free parameters. | 我々は、スカラー依存の非極小運動学的結合を持つスカラー-テンソル模型の一種を用いて、宇宙インフレーションを研究する。 インフレーション力学ポテンシャルを適用する。 スローロール近似を用いて、スペクトル指数$n_s$、スカラー-テンソル比$r$、スカラースペクトル指数$α_s$の変動といった主要な観測量について、模型の自由パラメータを用いて理論的予測を計算する。 さらに、これらのパラメータの限界を明らかにする。 さらに、これらの量をプランクデータからの最新の観測データと比較する。 さらに、模型の自由パラメータを用いた$r$、$n_s$、$α_s$の感度を解析する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We aim to analyze the consistency of the deformation of the Heisenberg algebra in the setting of constrained Hamiltonian systems, providing a procedure to induce the deformation on the Poisson algebra after symplectic reduction. We investigate this in the context of the classical interpretation of Generalized Uncertainty Principle theories, treating two cases separately. For the first case, we consider a group action on the phase space together with a set of first-class constraints that can be interpreted as a momentum map. We furnish an explicit example in the case of rotational invariant deformed algebras. In the second case, we consider a single constraint provided by the Hamiltonian, which is a common instance in General Relativity, with straightforward application in cosmology. | 我々は、制約付きハミルトニアン系におけるハイゼンベルク代数の変形の整合性を解析し、シンプレクティック縮約後のポアソン代数への変形を誘導する手順を提示することを目的とする。 我々はこれを、一般化不確定性原理理論の古典的解釈の文脈において、2つのケースを別々に扱いながら考察する。 最初のケースでは、位相空間への群作用と、運動量写像として解釈できる一連の第一級制約を考察する。 回転不変変形代数の場合の具体的な例を示す。 2番目のケースでは、一般相対性理論において一般的な例であり、宇宙論への直接的な応用が可能な、ハミルトニアンによって提供される単一の制約を考察する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Context: Globular clusters (GCs) around the Milky Way (MW) are expected to host white dwarf (WD) binaries emitting gravitational waves that could be detectable by LISA. Aims: Our aim is to investigate whether LISA can resolve WD binaries in GCs well enough in terms of sky location and distance that they can be distinguished from binaries in the MW disc. Methods: We used a sample of 20 of the most massive GCs around the MW and simulated LISA's sky location and distance measurement errors for WD binaries in these GCs using the software package GWToolbox. We did this in the context of a model of the LISA-detectable binaries in the MW from the population synthesis code SeBa. Results: We find that for five of the GCs in our sample, binaries in the GC could be easily distinguished from MW disc binaries using the sky location alone; for another five, binaries in the GCs could be distinguished using a combination of LISA's sky location and distance measurements; and for the final ten, binaries in the GCs could not be distinguished from overlapping MW disc binaries. The results depend strongly on the sky locations of the GCs, with GCs far away from the Galactic plane being easy to resolve, while GCs close to the Galactic centre overlap with many MW disc binaries. The most promising GC for finding a WD binary that could be resolved to that GC, based on sky location and GC mass, is 47 Tucanae. | 背景：天の川銀河（MW）の周囲を周回する球状星団（GC）は、LISAによって検出可能な重力波を放出する白色矮星（WD）連星を擁すると予想されています。 目的：本研究では、LISAがGC内のWD連星を、天空位置と距離の点でMW円盤内の連星と区別できるほど十分に分離できるかどうかを調査します。 方法：MW周回で最も質量の大きいGC20個をサンプルとして用い、ソフトウェアパッケージGWToolboxを用いて、これらのGC内のWD連星に対するLISAの天空位置と距離測定誤差をシミュレートしました。 これは、種族合成コードSeBaから得られた、LISAで検出可能なMW内の連星モデルを用いて行いました。 結果：サンプル中のGCのうち5つについては、天空位置のみを用いてGC内の連星とMW円盤内の連星を容易に区別できることが分かりました。 残りの5つについては、LISAの天空位置と距離測定を組み合わせることで、GC内の連星を識別できました。 残りの10つについては、GC内の連星と重なり合うMW円盤連星を区別できませんでした。 結果はGCの天空位置に大きく依存し、銀河面から遠く離れたGCは容易に分離できますが、銀河中心に近いGCは多くのMW円盤連星と重なっています。 天空位置とGCの質量に基づき、そのGCまで分離できるWD連星を見つけるのに最も有望なGCは、きょしだい座47番星です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A new general dynamical metric is obtained through a generalization of the Schwarzschild foundations, explicitly providing the global causal structure and trapping horizons and establishing three possible fates of the spacetime: those without a globally trapped future; those without global trapping but containing bounded, Cauchy-foliated trapped regions; and those with a future that becomes completely globally trapped. This framework is illustrated through the evolution of a geometrically Schwarzschild-like black hole and a horizonless wormhole, thereby establishing the final, globally trapped fate as a novel theoretical possibility. | シュワルツシルト基底の一般化によって新たな一般力学計量が得られ、大域的因果構造とトラッピング地平が明示的に与えられ、時空の3つの可能な運命が確立される。 すなわち、大域的にトラッピングされた未来を持たない運命、大域的トラッピングは存在しないが、有界なコーシー葉理的トラッピング領域を含む運命、そして完全に大域的にトラッピングされる未来を持つ運命である。 この枠組みは、幾何学的にシュワルツシルト的なブラックホールと地平線のないワームホールの発展を通して示され、最終的な大域的にトラッピングされた運命が新たな理論的可能性として確立される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The general uncertainty principle applied to gravity can be implemented as a set of modified Poisson brackets in the canonical formalism. As such, the theory is not canonical and the resulting equations of motion, diffeomorphism constraint, and Hamiltonian constraint are unlikely to lead to a covariant metric. We construct a Hamiltonian that when applying the usual canonical formalism gives a closed algebra and equations of motion that result in the original metric obtained by using distorted Poisson brackets. The resulting theory is thus rendered canonical and covariant. We then covariantly couple scalar matter and dust to the modified gravity to allow the study of dynamics. | 重力に適用される一般不確定性原理は、正準形式における修正ポアソン括弧の集合として実装できる。 そのため、この理論は正準ではなく、結果として得られる運動方程式、微分同相拘束、およびハミルトニアン拘束は共変計量に繋がる可能性は低い。 我々は、通常の正準形式を適用した際に、歪んだポアソン括弧を用いて得られる元の計量をもたらす閉代数と運動方程式を与えるハミルトニアンを構築する。 こうして得られた理論は正準かつ共変となる。 次に、スカラー物質とダストを修正重力に共変的に結合させ、力学の研究を可能にする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The status of a modification of General Relativity (GR) -- Spontaneously Broken Relativity (SBR) -- for merging gravity, dark energy (DE) and dark matter (DM) is presented. The modification is principally grounded on a multiscalar-metric concept of spacetime endowed with two dynamical structures: a basic metric and a set of the reversible multiscalar fields. The latter ones serve geometrically as exceptional dynamical coordinates among arbitrary kinematical/observer's ones and physically as a kind of gravitational Higgs fields producing possible spontaneous breaking of the symmetry (SSB) of relativity. The effective field theory (EFT) of the extended gravity based on the multiscalar-metric spacetime -- the metagravity -- is discussed and some of its particular realizations beyond GR as SBR are explicated. Physically, SBR results in appearance of massive tensor and scalar gravitons. Some of the emerging consequences, problems and prospects for SBR for future deeper unification of gravity with matter in the context of the relativity and internal symmetries breaking are shortly discussed. | 一般相対性理論 (GR) の修正版である自発的に破れた相対性理論 (SBR) の現状について、重力、暗黒エネルギー (DE)、暗黒物質 (DM) を統合するものとして提示する。 この修正は主に、基本計量と可逆なマルチスカラー場の集合という 2 つの動的構造を備えた時空のマルチスカラー計量概念に基づいている。 後者は、幾何学的には任意の運動学的/観測者座標の中の例外的な動的座標として、物理的には相対性理論の対称性の自発的破れ (SSB) を生み出す一種の重力ヒッグス場として機能する。 マルチスカラー計量時空に基づく拡張重力の有効場理論 (EFT) であるメタ重力について論じ、SBR としての一般相対性理論を超えたその特定の実現のいくつかについて説明する。 物理的には、SBR は質量を持つテンソルおよびスカラー重力子の出現をもたらす。 相対性理論と内部対称性の破れという文脈における、重力と物質の将来のより深い統一に向けた SBR の新たな結果、問題、および展望のいくつかについて簡単に説明します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Efforts to understand the equation of state (EOS) of dense nuclear matter at supra-saturation densities have grown more sophisticated over the past decade, driven by a surge in high-precision data from both terrestrial experiments and astrophysical observations. While for the former, heavy-ion collisions (HIC) represent a unique opportunity to constraint the EOS in a controlled laboratory setting, the latter can be precisely probed thanks to the advent of multi-messenger astronomy (MMA). However, as we move away from our understanding drawn from individual sources and limited statistics to the era of precision physics with improved datasets, the need for a systematic way to combine them becomes clear. In this article, we trace the individual methods for extracting the EOS both for HIC and MMA. We then review the current state-of-the-art efforts to combine these individual information sources from Bayesian multi-source analysis, e.g., the Nuclear Physics and Multi-Messenger Astrophysics (NMMA) and Bayesian Analysis of Nuclear Dynamics (BAND) frameworks, and fully integrated EOS frameworks, i.e., the Modular Unified Solver for the Equation of State (MUSES) calculation engine. We highlight the scientific advances made possible by each step and outline the remaining challenges that must be addressed to build a coherent, predictive picture of dense nuclear matter across all relevant regimes. | 飽和密度を超える高密度核物質の状態方程式（EOS）を解明するための取り組みは、地上実験と天体物理学的観測の両方から得られる高精度データの急増に牽引され、過去10年間でより高度なものとなってきています。 前者においては、重イオン衝突（HIC）が制御された実験室環境でEOSを制限するためのユニークな機会を提供する一方、後者においては、マルチメッセンジャー天文学（MMA）の出現により、精密な調査が可能になりました。 しかし、個々の情報源と限られた統計から得られる理解から、データセットが改善された精密物理学の時代へと移行するにつれ、それらを体系的に組み合わせる方法の必要性が明らかになっています。 本稿では、HICとMMAの両方においてEOSを抽出するための個々の手法を辿ります。 次に、ベイズ多元解析（例えば、核物理・マルチメッセンジャー天体物理学（NMMA）フレームワークやベイズ核動力学解析（BAND）フレームワーク、そして完全に統合されたEOSフレームワーク（例えば、状態方程式のためのモジュラー統合ソルバー（MUSES）計算エンジン）から得られる個々の情報源を統合するための、最新の取り組みを概説します。 各ステップによって可能になった科学的進歩を強調し、関連するすべての領域にわたって高密度核物質の一貫性のある予測的描像を構築するために取り組むべき残された課題を概説します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Observations of gravitational waves (GWs) generated by binary black hole (BBH) mergers provide us with a powerful way to explore the strong and highly dynamical regime of gravity theories. The ringdown of BBH merger, consisting of a series of quasi-normal modes (QNMs), is of particular interest for both the black hole (BH) spectroscopy and the inspiral-merger-ringdown consistency check. Unlike the QNM frequencies that only depend on the properties of the remnant BH, the excitation amplitudes and phases of QNMs depend on the progenitor system, and calculating them is beyond the perturbative approach. In this paper, by performing self-consistent fully non-linear simulations of BBH merger in shift-symmetric scalar-Gauss-Bonnet (sGB) gravity as well as in sGB gravity allowing for scalarization, and extracting the QNM excitation, we explore the possible deviations from GR at the ringdown stage. We numerically verify that the mode frequencies are consistent with the theory prediction, and provide the fitting results of mode amplitudes and phases. We find relatively small changes in the mode excitation, considering that the largest coupling we used in the simulations is close to the limit of loss of hyperbolicity. To demonstrate that our results are robust against the eccentricity caused by the imperfect initial data, we also perform eccentricity reduction and estimate the effect caused by the initial eccentricity. These studies are useful for understanding the ringdown in sGB gravity. | 連星ブラックホール（BBH）合体によって生成される重力波（GW）の観測は、重力理論の強く高度に動的な領域を調査する強力な方法を提供する。 一連の準基準モード（QNM）からなるBBH合体のリングダウンは、ブラックホール（BH）分光法とインスパイラル合体リングダウンの整合性チェックの両方にとって特に興味深い。 残存BHの特性のみに依存するQNM周波数とは異なり、QNMの励起振幅と位相は前駆体システムに依存し、それらを計算することは摂動論的アプローチの範囲を超えている。 本論文では、シフト対称スカラーガウスボネ（sGB）重力とスカラー化を可能にするsGB重力におけるBBH合体の自己無撞着な完全非線形シミュレーションを実行し、QNM励起を抽出することで、リングダウン段階で一般相対論からの可能な逸脱を調査する。 モード周波数が理論予測と一致することを数値的に検証し、モード振幅と位相のフィッティング結果を示した。 シミュレーションで使用した最大結合が双曲性喪失の限界に近いことを考慮すると、モード励起の変化は比較的小さいことがわかった。 不完全な初期データによって引き起こされる離心率に対して結果がロバストであることを示すために、離心率の低減も行い、初期離心率の影響を推定した。 これらの研究は、sGB重力におけるリングダウンの理解に役立つ。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The asymptotic analysis for the metric of a generic solution of Einstein-Gauss-Bonnet AdS theory is provided by solving the field equations in the Fefferman-Graham frame. Using standard holographic renormalization, the counterterms that render the action finite are found up to seven spacetime dimensions. In the case of 6D, an equivalent formulation that permits a fully covariant determination of the counterterms is introduced, based on the finiteness of conformal invariants. It is shown that both schemes end up in the same holographic stress-energy tensor. Physical properties of six-dimensional topological Boulware-Deser black holes in Einstein-Gauss-Bonnet-AdS$_6$ gravity, whose boundary has nontrivial conformal features, are worked out in detail. Employing both renormalization prescriptions, finite asymptotic charges are found, and the correct black hole thermodynamics is recovered. | アインシュタイン-ガウス-ボネAdS理論の一般解の計量の漸近解析は、フェッファーマン-グラハム座標系における場の方程式を解くことによって得られる。 標準的なホログラフィック繰り込みを用いて、作用を有限にする反項が時空7次元まで見出される。 6次元の場合、共形不変量の有限性に基づき、反項の完全共変決定を可能にする同等の定式化が導入される。 両方の方式が最終的に同じホログラフィック応力エネルギーテンソルに帰着することを示す。 境界が非自明な共形特性を持つアインシュタイン-ガウス-ボネAdS$_6$重力における6次元位相的Boulware-Deserブラックホールの物理的特性を詳細に解析する。 両方の繰り込み規定を用いて、有限漸近電荷が見出され、正しいブラックホール熱力学が回復される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| By deriving and solving the gravitational and electromagnetic field equations in $f(R,T)$ gravity coupled with nonlinear electrodynamics, we obtain a static spherically symmetric charged solution that incorporates higher-order correction terms along with an effective cosmological constant term. This solution reduces to the AdS/dS metric in the far-field region while exhibiting significant modifications in the strong-field regime due to the nonlinear electromagnetic effects and the matter-geometry coupling. We further analyze the black hole's horizon structure, revealing the complex phenomenon of multiple horizons emerging within specific parameter ranges. Additionally, by introducing an effective metric to study photon propagation, we systematically explore the influence of magnetic charge and the coupling parameter on the effective potential, the photon sphere radius, and the black hole shadow. | 非線形電磁力学と結合した$f(R,T)$重力場方程式と電磁場方程式を導出し、解くことで、高次補正項と有効宇宙定数項を組み込んだ静的球対称荷電解を得る。 この解は、遠方場領域ではAdS/dS計量に帰着するが、強場領域では非線形電磁効果と物質-幾何学結合により大きな変化を示す。 さらに、ブラックホールの地平線構造を解析し、特定のパラメータ範囲内で複数の地平線が出現する複雑な現象を明らかにする。 さらに、光子伝播を研究するための有効計量を導入することで、磁荷と結合パラメータが有効ポテンシャル、光子球半径、およびブラックホールシャドウに与える影響を体系的に調査する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Einstein-Kalb-Ramond gravity is an alternative theory of gravity in which a rank-two antisymmetric tensor field, known as the Kalb-Ramond field, is nonminimally coupled to gravity and can induce spontaneous Lorentz symmetry breaking when it acquires a nonzero vacuum expectation value. In this work, we revisit Einstein-Kalb-Ramond gravity and obtain two classes of exact static black hole solutions with general topological horizons in diverse dimensions within this framework, both with and without a cosmological constant. We further analyze their thermodynamic properties and employ the Wald formalism to compute the Noether mass and entropy, thereby establishing the corresponding first law of black hole thermodynamics. Finally, we discuss the implications of the Noether mass charge for constraining spontaneous Lorentz symmetry breaking within the framework of Einstein-Kalb-Ramond gravity. | アインシュタイン-カルブ-ラモンド重力理論は、カルブ-ラモンド場として知られる階数2の反対称テンソル場が重力と非最小結合し、非零の真空期待値を獲得すると自発的なローレンツ対称性の破れを引き起こす可能性があるという、重力の代替理論である。 本研究では、アインシュタイン-カルブ-ラモンド重力理論を再検討し、この枠組みの中で、宇宙定数がある場合とない場合の両方において、さまざまな次元における一般的な位相地平を持つ2種類の正確な静的ブラックホール解を得る。 さらに、その熱力学的特性を分析し、ワルド形式を用いてノイマン質量とエントロピーを計算し、ブラックホール熱力学の対応する第一法則を確立する。 最後に、アインシュタイン-カルブ-ラモンド重力理論の枠組みの中で、ノイマン質量負荷が自発的なローレンツ対称性の破れを制限することについての示唆を議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a search for gravitational waves from inspiraling, planetary-mass ultra-compact binaries using data from the first part of the fourth observing run of LIGO, Virgo and KAGRA. Finding no evidence of such systems, we determine the maximum distance reach for such objects and their merger rate densities, independently of how they could have formed. Then, we identify classes of primordial black-hole mass distributions for which these rate limits can be translated into relevant constraints on the mass distribution of primordial black holes, assuming that they compose all of dark matter, in the mass range $[10^{-6},10^{-3}]M_\odot$. Our constraints are consistent with existing microlensing results in the planetary-mass range, and provide a complementary probe to sub-solar mass objects. | LIGO、Virgo、KAGRAによる第4回観測ラン前半のデータを用いて、渦巻状の惑星質量を持つ超コンパクト連星からの重力波の探索を行った。 このような連星系の証拠は見つからなかったため、それらの形成過程とは独立して、これらの天体の最大到達距離と合体率密度を決定した。 次に、これらの率限界を、質量範囲$[10^{-6},10^{-3}]M_\odot$における原始ブラックホールの全てが暗黒物質で構成されていると仮定した場合の質量分布に対する適切な制約に変換できる、原始ブラックホールの質量分布のクラスを特定した。 我々の制約は、惑星質量範囲における既存のマイクロレンズ効果の結果と一致しており、太陽質量未満の天体に対する補完的なプローブとなる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider the inhomogeneous Morris-Thorne wormhole metric with matter tensors characterised by a novel linear equation of state in $f(R)$ gravity. Using the Einstein's field equations in metric $f(R)$ gravity we model solutions for both wormhole as well as $f(R)$ gravity. We obtain four different wormhole models, two wormholes are characterised by solid angle deficit, three are not asymptotically extendible, while one is asymptotically flat with zero tidal force. These are supported by four different power law $f(R)$ models. The parameter space of the models can support both null energy conditions (NEC) satisfying as well as violating wormhole. In case of NEC satisfying matter, the associated $f(R)$ is ghost. The $f(R)$ models obtained have been independently substantiated for cosmological feasibility and valid parameter space was obtained corresponding to cosmologically viable $f(R)$. Suitable scalar-tensor representation of the corresponding $f(R)$ models have been presented using the correspondence of $f(R)$ gravity with Brans-Dicke (BD) theory of gravity. The robustness of the wormhole solutions were further analysed with the BD scalar fields in the hybrid metric-Palatini gravity, which showed excellent results. Lastly as an independent astrophysical probe for the wormhole we have obtained the location of their photon spheres and have connected them with the Herrera Complexity factor in $f(R).$ Our results show that the relation between the complexity factor and existence of photon spheres remains fundamentally unaltered in $f(R)$ as compared to Einstein's gravity. | 我々は、新しい $f(R)$ 重力における線形状態方程式で特徴付けられる物質テンソルを持つ非同次 Morris-Thorne ワームホール計量について考察する。 計量 $f(R)$ 重力におけるアインシュタインの場の方程式を用いて、ワームホールと $f(R)$ 重力の両方の解をモデル化する。 4 つの異なるワームホール モデルが得られ、そのうち 2 つは立体角不足、3 つは漸近的に拡張不可能、1 つは漸近的に平坦で潮汐力がゼロであることを特徴とする。 これらは 4 つの異なるべき乗法則 $f(R)$ モデルによってサポートされている。 モデルのパラメータ空間は、ヌルエネルギー条件 (NEC) を満たすワームホールと違反するワームホールの両方をサポートできる。 NEC を満たす物質の場合、関連する $f(R)$ はゴーストである。 得られた $f(R)$ モデルは、宇宙論的実現可能性について独立に実証されており、宇宙論的に実行可能な $f(R)$ に対応する有効なパラメータ空間が得られた。 対応する$f(R)$モデルの適切なスカラーテンソル表現は、$f(R)$重力とブランス・ディッケ（BD）重力理論との対応を用いて提示された。 ワームホール解の堅牢性は、ハイブリッド計量-パラティーニ重力におけるBDスカラー場を用いてさらに解析され、優れた結果を示した。 最後に、ワームホールの独立した天体物理学的探査として、我々はワームホールの光子球の位置を取得し、それらを$f(R)$におけるヘレラ複雑度因子と関連付けた。 我々の結果は、複雑度因子と光子球の存在との関係が、アインシュタインの重力と比較して$f(R)$では根本的に変化していないことを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We perform a precision investigation of smooth quintessential inflation in which a single canonical scalar field unifies the two known phases of cosmic acceleration. Using a CMB-normalized runaway exponential potential, we obtain sharply predictive inflationary observables: a red-tilted spectrum with $n_s = 0.964241$ and an exceptionally suppressed tensor-to-scalar ratio $r = 7.48 \times 10^{-5}$ at $N=60$, lying near the optimal region of current Planck+ACT constraints. Remarkably, all observable scales exit the horizon within an extremely narrow field interval $Δφ\simeq 0.03\,M_{\rm Pl}$, tightly linking early and late-time dynamics and reducing theoretical ambiguities. While inflationary tensors remain invisible to CMB B-mode surveys, the subsequent stiff epoch-an intrinsic hallmark of quintessential cosmology-imprints a blue-tilted stochastic gravitational-wave background within the discovery reach of future interferometers such as LISA, DECIGO, ALIA, and BBO. Our results demonstrate that this minimal, featureless model not only survives current bounds, but provides concrete, falsifiable predictions across gravitational-wave frequencies spanning over twenty orders of magnitude. | 我々は、宇宙加速の既知の2つの相を単一の正準スカラー場が統一する滑らかなクィンテッセンシャルインフレーションの精密な調査を行った。 CMB規格化暴走指数ポテンシャルを用いて、予測可能なインフレーション観測量を得た。 それは、赤方傾斜スペクトル（$n_s = 0.964241$）と、N=60において非常に抑制されたテンソル対スカラー比（$r = 7.48 \times 10^{-5}$）であり、これは現在のPlanck+ACT制約の最適領域に近い。 注目すべきことに、全ての観測スケールは極めて狭い場の間隔（$Δφ\simeq 0.03\,M_{\rm Pl}$）内で地平線から出ており、初期と後期のダイナミクスを密接に結び付け、理論上の曖昧さを低減している。 インフレーションテンソルはCMB Bモードサーベイでは観測できないものの、その後に続くスティフ・エポック（典型的な宇宙論の本質的な特徴）は、LISA、DECIGO、ALIA、BBOといった将来の干渉計の検出範囲内に、青く傾いた確率的重力波背景を刻み込む。 我々の研究結果は、この最小限の特徴のないモデルが、現在の限界を凌駕するだけでなく、20桁を超える重力波周波数にわたって具体的かつ反証可能な予測を提供することを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| On August 17$^{\rm th}$ 2017, observatories worldwide made a landmark detection: gravitational waves and light from a binary neutron star merger. This event revolutionized our understanding of astrophysics, cosmology, and gravitation. In this proceeding of the 2025 International Congress of Basic Science, we describe how it transformed our view of cosmic acceleration (dark energy). The near-simultaneous arrival of light and gravitational waves shows that their speeds agree to within one part in $10^{15}$, excluding large classes of modified gravity theories and interactions between dark energy and matter. | 2017年8月17日、世界中の観測所が画期的な発見を成し遂げました。 連星中性子星合体による重力波と光の検出です。 この出来事は、天体物理学、宇宙論、そして重力に関する私たちの理解に革命をもたらしました。 2025年国際基礎科学会議のこの論文集では、この出来事が宇宙の加速膨張（ダークエネルギー）に対する私たちの見解をどのように変えたのかを解説します。 光と重力波がほぼ同時に到達したことから、多くの修正重力理論やダークエネルギーと物質の相互作用を除けば、それらの速度は10の15乗分の1以内で一致することがわかります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider the phase space of the Maxwell field as a simplified framework to study the quantisation of holonomies (Wilson line operators) on lightlike (null) surfaces. Our results are markedly different from the spacelike case. On a spacelike surface, electric and magnetic fluxes each form a commuting subalgebra. This implies that the holonomies commute. On a lightlike hypersurfaces, this is no longer true. Electric and magnetic fluxes are no longer independent. To compute the Poisson brackets explicitly, we choose a regularisation. Each path is smeared into a thin ribbon. In the resulting holonomy algebra, Wilson lines commute unless they intersect the same light ray. We compute the structure constants of the holonomy algebra and show that they depend on the geometry of the intersection and the conformal class of the metric at the null surface. Finally, we propose a quantisation. The resulting Hilbert space shows a number of unexpected features. First, the holonomies become anti-commuting Grassmann numbers. Second, for pairs of Wilson lines, the commutation relations can continuously interpolate between fermionic and bosonic relations. Third, there is no unique ground state. The ground state depends on a choice of framing of the underlying paths. | 我々は、マクスウェル場の位相空間を、光のような（ヌル）曲面上のホロノミー（ウィルソン線作用素）の量子化を研究するための簡略化された枠組みとして考える。 我々の結果は、空間的な場合とは著しく異なる。 空間的な曲面上では、電束と磁束はそれぞれ可換な部分代数を形成する。 これは、ホロノミーが可換であることを意味する。 光のような超曲面上では、これはもはや成り立たない。 電束と磁束はもはや独立ではない。 ポアソン括弧を明示的に計算するために、我々は正則化を選択する。 各経路は薄いリボン状に塗りつけられる。 結果として得られるホロノミー代数では、ウィルソン線は同じ光線と交差しない限り可換である。 我々はホロノミー代数の構造定数を計算し、それらが交差の幾何学とヌル曲面における計量の共形類に依存することを示す。 最後に、我々は量子化を提案する。 結果として得られるヒルベルト空間は、いくつかの予期せぬ特徴を示す。 第一に、ホロノミーは反可換グラスマン数となる。 第二に、ウィルソン線の対については、交換関係はフェルミオン的関係とボソン的関係の間を連続的に補間することができる。 第三に、基底状態は一意に定まるものではない。 基底状態は、基礎となる経路の枠組みの選択に依存する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This work presents exact solutions of the Kemmer equation for spin-1 particles in $(1+1)$-dimensional Rindler spacetime, motivated by the need to understand vector bosons under uniform acceleration, including non-inertial effects and the Unruh temperature, which distinguish them from spin-0 and spin-1/2 systems. Starting from the free Kemmer field in an accelerated reference frame, we establish eigenvalue equations resembling those of the Klein--Gordon equation in Rindler coordinates. By introducing the Dirac oscillator interaction through a momentum substitution, we derive an exact closed-form spectrum for the Kemmer oscillator, revealing how the acceleration parameter modifies the characteristic length, shifts the discrete energy spectrum, and lifts degeneracies. In the Minkowski limit $a\to 0$, the standard Kemmer oscillator spectrum is recovered, ensuring consistency with flat-spacetime results. These findings provide a tractable framework for analyzing acceleration-induced effects, with implications for quantum field theory in curved spacetime, quantum gravity, and analogue gravity platforms. | 本研究では、一様加速下におけるベクトル粒子（ベクトルボソン）を理解する必要性から、(1+1)次元リンドラー時空におけるスピン1粒子のケマー方程式の厳密解を提示する。 その目的は、ベクトルボソンをスピン0およびスピン1/2系と区別する非慣性効果とウンルー温度を含む、ベクトルボソンの理解を深めることである。 加速参照系における自由ケマー場から出発し、リンドラー座標におけるクライン-ゴルドン方程式に類似した固有値方程式を確立する。 運動量置換によりディラック振動子相互作用を導入することで、ケマー振動子の厳密な閉形式スペクトルを導出し、加速パラメータが特性長をどのように変化させ、離散エネルギースペクトルをシフトさせ、縮退を解除するかを明らかにする。 ミンコフスキー極限$a\to 0$において、標準的なケマー振動子スペクトルが回復され、平坦時空の結果との整合性が確保される。 これらの発見は、加速誘起効果を分析するための扱いやすい枠組みを提供し、曲がった時空、量子重力、およびアナログ重力プラットフォームにおける量子場理論に影響を与えます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The James Webb Space Telescope has recently detected massive, fully formed, galaxies at redshifts corresponding to few hundred million years after the Big-Bang. However, our current cosmological model cannot produce such massive systems so early in the lifetime of the universe. A number of theoretical solutions have been proposed, but they all appeal to exotic new physics and introduce rather excessive fine-tuning. In this essay, we outline a theoretical answer to the early galaxy-formation question, which operates within standard general relativity and standard cosmology, without appealing to any new physics. Instead, we account for the effect of a well established feature of our universe. This feature, which has so far been kept in the margins of mainstream cosmology, are the peculiar velocities. | ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は最近、ビッグバン後数億年に相当する赤方偏移において、完全に形成された大質量銀河を検出した。 しかし、現在の宇宙論モデルでは、宇宙の誕生からそれほど初期段階にあるこのような大質量銀河系を予測することはできない。 多くの理論的解決策が提案されているが、いずれもエキゾチックな新物理に依拠し、過度な微調整を導入している。 本論文では、初期銀河形成の問いに対する理論的解答を概説する。 この解答は、標準的な一般相対論と標準的な宇宙論の範囲内で、新物理に依拠することなく展開される。 その代わりに、我々は我々の宇宙の確立された特徴、すなわち、これまで主流の宇宙論の片隅に留め置かれてきた特異速度の影響を考慮する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The unprecedented sensitivity of the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, which enables the detection of distant astrophysical sources, also renders the detectors highly susceptible to low-frequency ground motion. Persistent microseisms in the 0.1-0.3 Hz band couple into the instruments, degrade lock stability, and contribute substantially to detector downtime during observing runs. The multi-stage seismic isolation system has achieved remarkable success in mitigating such disturbances through active feedback control, yet residual platform motion remains a key factor limiting low-frequency sensitivity and duty cycle. Further reduction of this residual motion is therefore critical for improving the long-term stability and overall astrophysical reach of the observatories. In this work, we develop a data-driven approach that uses machine learning to model and suppress residual seismic motion within the isolation system. Ground and platform sensor data from the detectors are used to train a neural network that predicts platform motion driven by microseismic activity. When incorporated into the control scheme, the network's predictions yield up to an order-of-magnitude reduction in residual motion compared to conventional linear filtering methods, revealing that nonlinear couplings play a significant role in limiting current isolation performance. These results demonstrate that machine-learning-based control can provide a powerful new pathway for enhancing active seismic isolation, improving lock robustness, and extending the low-frequency observational capabilities of gravitational-wave detectors. | レーザー干渉計重力波観測装置は、その前例のない感度により遠方の天体物理学的源の検出を可能にしましたが、同時に検出器を低周波の地殻変動の影響を非常に受けやすくしています。 0.1～0.3 Hz帯の持続的な微小地震は機器に干渉し、ロック安定性を低下させ、観測中の検出器のダウンタイムに大きく影響します。 多段式免震システムは、能動フィードバック制御によってこのような擾乱を軽減することに顕著な成功を収めていますが、残留プラットフォームの振動は依然として低周波感度とデューティサイクルを制限する重要な要因となっています。 したがって、この残留振動をさらに低減することが、観測装置の長期安定性と全体的な天体物理学的観測範囲の向上に不可欠です。 本研究では、機械学習を用いて免震システム内の残留地震動をモデル化し抑制するデータ駆動型アプローチを開発します。 検出器からの地上およびプラットフォームセンサーデータを用いて、微小地震活動によって引き起こされるプラットフォームの振動を予測するニューラルネットワークを学習させます。 ネットワークの予測を制御スキームに組み込むことで、従来の線形フィルタリング手法と比較して残留運動が最大1桁減少し、非線形結合が現在の免震性能を制限する上で重要な役割を果たしていることが明らかになりました。 これらの結果は、機械学習に基づく制御が、アクティブ免震の強化、ロックの堅牢性の向上、そして重力波検出器の低周波観測能力の拡張のための強力な新たな道筋を提供できることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Observations of neutron stars and the precise measurement of their macroscopic properties have provided valuable insights into fundamental physics, both by constraining the behavior of nuclear matter under extreme conditions and by enabling tests of general relativity in the strong-field regime. In this context, equation-of-state-insensitive or ``quasi-universal'' relations between key observables, such as the compactness, dimensionless static tidal deformability, and moment of inertia, play a crucial role in connecting different measurable observables while minimizing uncertainties due to the yet unknown equation of state. In this work, we identify new quasi-universal relations between the static, dimensionless tidal deformability ($Λ^{(0)}$) and its leading-order dynamical correction ($Λ^{(2)}$), as well as a combination of these parameters ($\sqrt{Λ^{(0)}/Λ^{(2)}} \equiv Mω_*$), obtained from the small-frequency expansion of the relativistic tidal response. We test these relations across a representative set of 63 equations of state, finding that the equation-of-state dependence does not exceed $\sim 5\%$ for the $Λ^{(0)}$-$Λ^{(2)}$ relation and $\sim 2.5\%$ for the $Λ^{(0)}$-$Mω_*$ relation. This indicates a high degree of universality and offers a simplified framework for incorporating dynamical tidal effects into gravitational-wave modeling. Furthermore, we compare the fully dynamical tidal response against different recent strategies (a Taylor expansion and an effective-one-mode approximation) to model the dynamical tide. We find that both models are capable of capturing the frequency-dependent behavior of the fully dynamical tidal deformability, with the Taylor expansion outperforming the effective-one-mode approximation in most of the parameter space. | 中性子星の観測とその巨視的特性の精密測定は、極限条件下での核物質の挙動を制約し、また強磁場領域における一般相対論の検証を可能にすることで、基礎物理学に貴重な知見をもたらしてきました。 この文脈において、コンパクトネス、無次元静的潮汐変形能、慣性モーメントといった主要な観測量間の状態方程式不感性、あるいは「準普遍的」関係は、未だ未知の状態方程式に起因する不確実性を最小限に抑えながら、異なる測定可能な観測量を結びつける上で重要な役割を果たします。 本研究では、相対論的潮汐応答の小周波数展開から得られた静的無次元潮汐変形度（$Λ^{(0)}$）とその主要次数の動的補正（$Λ^{(2)}$）、およびこれらのパラメータの組み合わせ（$\sqrt{Λ^{(0)}/Λ^{(2)}} \equiv Mω_*$）との間に、新たな準普遍的な関係式を見出した。 これらの関係式を63個の代表的な状態方程式に対して検証し、状態方程式依存性は、$Λ^{(0)}$-$Λ^{(2)}$関係では$\sim 5\%$を超えず、$Λ^{(0)}$-$Mω_*$関係では$\sim 2.5\%$を超えないことを見出した。 これは高い普遍性を示しており、重力波モデリングに動的潮汐効果を組み込むための簡略化された枠組みを提供する。 さらに、完全動的潮汐応答を、動的潮汐をモデル化するための様々な最近の戦略（テイラー展開と有効1モード近似）と比較しました。 どちらのモデルも、完全動的潮汐変形の周波数依存挙動を捉えることができ、テイラー展開はほとんどのパラメータ空間において有効1モード近似よりも優れた性能を示しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Pulsar Timing Arrays (PTAs) observations will detect gravitational waves (GWs) from the early inspiral phase of supermassive black hole binaries (SMBHBs) with orbital periods of weeks to years. Current PTA analyses generally assume circular binaries; however, dynamical interactions with the surrounding environment can prevent complete circularisation, allowing SMBHBs to retain appreciable eccentricities. In this work, we present a gravitational waveform model for eccentric binaries based on the Effective-One-Body (EOB) formalism, designed for continuous GW searches in PTA data. The model is accurate up to the second post-Newtonian (2PN) order for the conservative dynamics and up to post-leading order for the radiation-reaction terms. We provide both a numerically precise and a computationally efficient approximate implementation and evaluate the latter's accuracy against the full model over a broad range of eccentricities and initial orbital frequencies. Our results show that a substantial region of the parameter space exhibits pronounced orbital evolution, much stronger than in the circular case. We demonstrate the rich harmonic structure of timing residuals induced by eccentric GWs. Properly characterising eccentric binaries is an essential step toward detecting GWs in PTA data and interpreting the results, ultimately improving our understanding of the supermassive black hole population in the local Universe. | パルサータイミングアレイ（PTA）観測は、軌道周期が数週間から数年である超大質量ブラックホール連星（SMBHB）の初期渦巻き期から重力波（GW）を検出する。 現在のPTA解析では、一般的に円軌道連星を想定しているが、周囲環境との力学的相互作用により完全な円軌道化が妨げられ、SMBHBがかなりの離心率を維持する場合がある。 本研究では、PTAデータにおける連続的な重力波探索のために設計された、有効一体（EOB）形式に基づく離心率連星の重力波形モデルを提示する。 このモデルは、保存的ダイナミクスについてはポストニュートン（2PN）次まで、輻射反応項についてはポストリーディング次数まで精度が高い。 数値的に正確な近似実装と計算効率の高い近似実装の両方を提供し、離心率と初期軌道周波数の広範な範囲にわたって、完全モデルと比較して後者の精度を評価する。 我々の結果は、パラメータ空間のかなりの領域で、円形の場合よりもはるかに強い顕著な軌道進化が見られることを示しています。 また、離心率の高い重力波によって誘起されるタイミング残差の豊かな調和構造を実証しました。 離心率の高い連星を適切に特徴付けることは、PTAデータにおける重力波の検出と結果の解釈に不可欠なステップであり、最終的には局所宇宙における超大質量ブラックホールの種族に関する理解を深めることにつながります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we have discovered a new avenue of fibre inflation in perturbative large volume scenario (pLVS) due to the redefinition of the base modulus. pLVS offers a novel regime where large volume of the internal space is guaranteed without the need of non-perturbative effects. In this setup, we study the possibility where a base redefinition allows to assess different versions of fibre inflation whose spectral index aligns with Atacama Cosmology Telescope (ACT) data \cite{ACT:2025fju, ACT:2025tim} and produces tensor-to-scalar ratio in the range $0.008\lesssim r\lesssim 0.01$ in different setups we have considered. The leading order flat direction - which in our case is the fibre modulus - is lifted with the combinations of string loop corrections, leading order $α^{\prime 3}$$R^4$-correction, higher derivative $F^{4}$ corrections as well as our new ingredient redefinition of the modulus. Since recent Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) results appear to favour a dynamical explanation for late-time acceleration over a simple cosmological constant, exploring quintessence offers a more suitable approach. In this lore, we also examine the quintessence sector to complete our model and account for both early- and late-time cosmic acceleration. In this framework, the poly-instanton correction generates a potential along the axionic directions, and we find that the resulting quintessence behaviour and the subsequent cosmological predictions about dark matter closely resemble the predictions of the original fibre inflation scenario studied earlier. | 本論文では、基底弾性率の再定義により、摂動的な大体積シナリオ（pLVS）におけるファイバーインフレーションの新たな可能性を発見した。 pLVSは、非摂動効果を必要とせずに内部空間の大容量が保証される新しい領域を提供する。 この設定では、基底弾性率の再定義によって、スペクトル指数がアタカマ宇宙論望遠鏡（ACT）データ \cite{ACT:2025fju, ACT:2025tim} と一致し、検討した様々な設定においてテンソル対スカラー比が $0.008\lesssim r\lesssim 0.01$ の範囲となる、異なるファイバーインフレーションのバージョンを評価できる可能性を検証する。 主要オーダーの平坦方向（この場合はファイバー係数）は、ストリングループ補正、主要オーダーの $α^{\prime 3}$$R^4$ 補正、高次導関数の $F^{4}$ 補正、および係数の新しい成分の再定義の組み合わせによって解除されます。 最近の Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) の結果では、単純な宇宙定数よりも後期加速の動的説明が有利であるように見えるため、クインテセンスの調査の方がより適切なアプローチとなります。 このロアでは、モデルを完成させ、初期および後期宇宙加速の両方を説明するために、クインテセンスセクターも調べます。 このフレームワークでは、ポリインスタントン補正によって軸子方向に沿ったポテンシャルが生成され、結果として得られるクインテセンスの挙動と、それに続く暗黒物質に関する宇宙論的予測が、以前に研究した元のファイバーインフレーションシナリオの予測と非常によく似ていることがわかります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that oscillating (real-scalar) boson stars can act as strictly periodic gravitational lenses and generically host an \emph{oscillating radial caustic}. Sources near this caustic cross it every half period, producing achromatic phase-locked photometric spikes synchronized with an astrometric wobble, providing a promising target for time-domain astronomy. Event-number estimation indicates a measurable discovery space with current astrometric and high-cadence photometric surveys. These predictions rely only on the dynamics of long-lived real-scalar condensates, therefore offering a clean test of self-gravitating quantum fields in curved spacetime. The framework extends naturally to self-interacting real scalars (including axion-like particles) and to ultralight vector bosons. | 振動する（実スカラー）ボソン星は厳密に周期的な重力レンズとして作用し、一般的に\emph{振動するラジアルコースティック}を宿すことを示す。 このコースティック近傍の源は半周期ごとにこれを横切り、天体測定の揺らぎと同期した無彩色の位相同期測光スパイクを生成する。 これは時間領域天文学の有望なターゲットとなる。 事象数の推定は、現在の天体測定および高頻度測光サーベイによって測定可能な発見空間を示している。 これらの予測は長寿命の実スカラー凝縮体のダイナミクスのみに依存するため、曲がった時空における自己重力量子場の明確な検証となる。 この枠組みは、自己相互作用する実スカラー（アクシオンのような粒子を含む）や超軽量ベクトルボソンにも自然に拡張される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational wave interferometers have studied compact object mergers and solidified our understanding of strong gravity. Their increasing precision raises the possibility of detecting new physics, especially in a neutron star binary system that may contain hidden-sector particles. In particular, a new vector force between binary constituents, giving rise to dark electromagnetic phenomena, could measurably alter the inspiral waveforms and thus be constrained by gravitational wave observations. In this work, we critically examine the mechanisms for neutron stars to acquire enough hidden-sector particles with requisite couplings to furnish a detectable signature from dark electromagnetism. We demonstrate that the repulsive nature of vector forces imposes stringent constraints on any putative particle physics model or astrophysical environment which could give rise to such gravitational signatures. We argue that absent an extreme fine-tuning of parameters, such signatures are well out of reach of any current or near-future gravitational wave observatory. | 重力波干渉計は、コンパクト天体の合体を研究し、強い重力に関する理解を確固たるものにしてきました。 その精度向上は、特に隠れたセクター粒子を含む可能性のある中性子星連星系において、新たな物理現象の検出可能性を高めています。 特に、連星系構成要素間の新たなベクトル力は、暗黒電磁気現象を引き起こし、インスパイラル波形を測定可能な程度に変化させ、重力波観測によって制約を受ける可能性があります。 本研究では、中性子星が暗黒電磁気から検出可能な特徴を与えるのに必要な結合を持つ十分な数の隠れたセクター粒子を獲得するメカニズムを批判的に検証します。 ベクトル力の反発特性は、このような重力特徴を引き起こす可能性のあるあらゆる仮想粒子物理モデルや天体物理環境に厳しい制約を課すことを示します。 パラメータを極端に微調整しない限り、このような特徴は、現在および近い将来のいかなる重力波観測装置でも観測不可能であると主張します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| General solutions of a gravitational junction between two copies of a three-dimensional Einstein manifold $\mathcal{M}$ correspond to the solutions of the non-linear Nambu-Goto equation for a string in $\mathcal{M}$. We show that, for the junctions in three-dimensional anti-de Sitter spacetimes constituted by tensile strings, which are dual to interfaces between thermal states in conformal field theories, the solutions of the Nambu-Goto equation describing the junction correspond to state-dependent wave-packets, which are perfectly reflected at the interface to future null infinity without shape distortion when incident from past null infinity. These wavepackets are realized by state-dependent half-sided conformal transformations and affect the expectation value of the displacement operator. We further show that the entanglement entropy of an interval straddling the interface deciphers the stringy modes of the dual junction even in the tensionless limit. We also demonstrate that the strong sub-additivity of entanglement entropy is satisfied and is saturated for symmetric intervals generally. | 3次元アインシュタイン多様体$\mathcal{M}$の2つのコピー間の重力接合の一般解は、$\mathcal{M}$内の弦に対する非線形南部-後藤方程式の解に対応する。 共形場理論における熱状態間のインターフェースと双対である、張力弦で構成された3次元反ド・ジッター時空の接合について、接合を記述する南部-後藤方程式の解は、過去のヌル無限大から入射した際に形状の歪みなくインターフェースで未来のヌル無限大に完全に反射される状態依存の波束に対応することを示す。 これらの波束は状態依存の半側共形変換によって実現され、変位演算子の期待値に影響を与える。 さらに、インターフェースをまたぐ区間のエンタングルメントエントロピーが、張力のない極限においても双対接合の弦モードを解読することを示す。 また、エンタングルメントエントロピーの強い部分加法性が満たされ、一般に対称区間に対して飽和していることも示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational wave (GW) astrophysics is entering a multi-band era with upcoming GW detectors, enabling detailed mapping of the stochastic GW background across vast frequencies. We highlight this potential via a new physics scenario: hybrid topological defects from a two-step phase transition separated by inflation. We develop a general pipeline to analyze experimental exclusions and apply it to this model. The model offers a possible explanation of the pulsar timing array signal at low frequencies, and future experiments (LISA/Cosmic Explorer/Einstein Telescope) will confirm or rule it out via the higher-frequency probes, showcasing the power of multi-band constraints. | 重力波（GW）天体物理学は、近々登場する重力波検出器の登場により、マルチバンド時代を迎えつつあり、広範な周波数帯域にわたる確率論的重力波背景放射の詳細なマッピングが可能となる。 我々は、インフレーションを挟んだ二段階相転移に起因するハイブリッドなトポロジカル欠陥という新たな物理シナリオを通して、この可能性を強調する。 実験的除外を解析するための汎用パイプラインを開発し、このモデルに適用する。 このモデルは、低周波数帯域におけるパルサータイミングアレイ信号の可能性のある説明を提供する。 将来の実験（LISA/Cosmic Explorer/アインシュタイン望遠鏡）では、高周波数帯域の探査機を用いてこの信号を確認または否定することで、マルチバンド制約の威力を示すことになるだろう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational waves from binary black hole (BBH) mergers allow us to test general relativity in the strong-field, high-curvature regime. However, existing gravitational wave-based tests have so far assumed non-eccentric signal sources, limiting their applicability to more general astrophysical scenarios. In this work, we present pTEOBResumS, a new parametrized inspiral-merger-ringdown model for null tests of GR that incorporates both orbital eccentricity and spin precession. Building on the effective-one-body model TEOBResumS-Dalí, we introduce parametrized deviations from GR both in the inspiral and the merger-ringdown regimes. We validate the model via parameter estimation of synthetic signals, including from numerical relativity simulations of BBHs and a boson star binary. These allow us to establish the model's consistency, demonstrate its capability to identify beyond-GR effects, and gauge the impact of eccentricity in tests of GR. We then analyze a set of BBH events from the first three LIGO-Virgo-KAGRA observing runs, testing whether they are best explained by a GR or non-GR waveform, under either the eccentric, spin-aligned or precessing, quasi-circular hypotheses. We find no significant statistical evidence in favor of deviations from GR. Consistent with previous works, we infer a mild preference for longer remnant quasi-normal mode damping times than expected in GR, though the limited sample and potential systematics reduce its significance. In addition, when weighting by signal strength, joint posteriors combining the individual events are still compatible with GR. We find no strong evidence for imprints of orbital eccentricity in the analyzed events, with the exception of GW200129. For this, our analysis finds a strong preference for an eccentric, GR-consistent description, although as previous works have noted this result could be influenced by data quality issues. | 連星ブラックホール（BBH）合体からの重力波は、強磁場・高曲率領域における一般相対性理論の検証を可能にする。 しかしながら、既存の重力波に基づく検証は、これまで非偏心信号源を仮定していたため、より一般的な天体物理学的シナリオへの適用が限定されていた。 本研究では、軌道偏心とスピン歳差運動の両方を考慮した、一般相対性理論のヌル検証のための新しいパラメータ化されたインスパイラル・合体・リングダウンモデルpTEOBResumSを提示する。 有効一体モデルTEOBResumS-Dalíを基盤として、インスパイラル領域と合体・リングダウン領域の両方において、一般相対性理論からのパラメータ化された偏差を導入する。 BBHおよびボソン星連星の数値相対論シミュレーションを含む合成信号のパラメータ推定を通じて、このモデルを検証する。 これらにより、モデルの一貫性を確立し、一般相対性理論を超える効果を識別する能力を実証し、一般相対性理論のテストにおける離心率の影響を測定できます。 次に、LIGO-Virgo-KAGRAの最初の3回の観測実行から一連のBBHイベントを分析し、離心率、整列スピン、または歳差運動、準円形仮説のいずれかの下で、一般相対性理論または非一般相対性理論波形によって最もよく説明されるかどうかをテストします。 一般相対性理論からの逸脱を支持する有意な統計的証拠は見つかりませんでした。 以前の研究と一致して、一般相対性理論で予想されるよりも長い残留準正常モード減衰時間がわずかに好ましいと推測しますが、サンプル数が限られていることと潜在的な系統的性質によりその重要性は低下します。 さらに、信号強度で重み付けすると、個々のイベントを組み合わせた結合事後分布は依然として一般相対性理論と互換性があります。 GW200129を除いて、分析したイベントで軌道離心の痕跡を示す強力な証拠は見つかりませんでした。 このため、私たちの分析では、偏心的で GR に一貫性のある説明が強く好まれることがわかりましたが、以前の研究で指摘されているように、この結果はデータ品質の問題によって影響を受ける可能性があります。 |