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| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the quantum-to-classical transition of primordial perturbations within a two-field inflationary framework where an adiabatic mode interacts with an entropic environment. In the case of a massive entropic environment, the attractor Bunch--Davies vacuum plays a special role: it is the only state that can undergo full recoherence, whereas all excited initial states exhibit persistent loss of purity. To characterize this behavior, we parameterize excited Gaussian initial states by their Bogoliubov coefficients and compute the purity and Rényi-2 entropy of the reduced adiabatic state as information-theoretic indicators of decoherence dynamics. We find that excited states display \emph{purity-freezing} at a non-zero plateau, where residual quantum correlations persist indefinitely, a qualitative departure from the complete recoherence observed for the Bunch--Davies vacuum. This sensitivity to initial conditions highlights the non-generic nature of full recoherence in the quantum-to-classical transition of inflationary perturbations. | 我々は、断熱モードがエントロピー環境と相互作用する2場インフレーション枠組み内で、原始摂動の量子状態から古典状態への遷移を調べた。 質量エントロピー環境の場合、アトラクターバンチ-デイヴィス真空が特別な役割を果たす。 すなわち、すべての励起初期状態が永続的に純度の損失を示すのに対し、アトラクターバンチ-デイヴィス真空は完全な再コヒーレンスを起こすことができる唯一の状態である。 この挙動を特徴付けるために、我々は励起ガウス初期状態をボゴリュボフ係数でパラメータ化し、デコヒーレンスダイナミクスの情報理論的指標として、縮退した断熱状態の純度とレーニイ2エントロピーを計算した。 その結果、励起状態は非ゼロプラトーで \emph{純度凍結} を示し、そこでは残留量子相関が無期限に持続することが分かった。 これは、バンチ-デイヴィス真空で観測される完全な再コヒーレンスとは質的に異なる。 初期条件に対するこの敏感さは、インフレーション摂動の量子から古典への遷移における完全な再コヒーレンスの非一般的な性質を浮き彫りにします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Tidal Love numbers of black holes, zero in classical general relativity for Kerr black holes in vacuum, become non-vanishing in the presence of exotic matter or in alternative theories of gravity, making them a powerful probe of fundamental physics. The gravitational-wave event GW250114, observed with an unprecedented signal-to-noise ratio, provides a unique opportunity to test this prediction. By analyzing this event, we conclude that the data is consistent with the binary black hole hypothesis, and we place a 90\% upper limit on the effective tidal deformability of $\tildeΛ < 34.8$. These bounds imply that any environment surrounding the black holes must contribute less than $\sim 7\times 10^{-3}$ of their mass, and they rule out some models of boson stars. Our findings provide the strongest observational constraints yet on black hole tidal deformability and show that the data remain fully consistent with the Kerr black hole prediction of vanishing tidal Love numbers. | ブラックホールの潮汐ラブ数は、真空中のカーブラックホールでは古典的一般相対論ではゼロであるが、エキゾチック物質の存在や代替重力理論においてはゼロではなくなるため、基礎物理学の強力な探査対象となっている。 前例のない信号対雑音比で観測された重力波イベントGW250114は、この予測を検証するまたとない機会を提供する。 このイベントを解析することにより、データは連星ブラックホール仮説と整合すると結論付け、有効潮汐変形能の90\%上限を$\tildeΛ < 34.8$とする。 これらの上限は、ブラックホールを取り囲む環境がブラックホールの質量に寄与する割合が$\sim 7\times 10^{-3}$未満でなければならないことを意味し、一部のボソン星モデルを除外する。 我々の研究結果は、ブラックホールの潮汐変形能に対するこれまでで最も強い観測的制約を提供し、データがカーブラックホールの潮汐ラブ数がゼロになるという予測と完全に整合していることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In extended black hole thermodynamics, the cosmological constant and other couplings are treated as thermodynamic variables, yielding a first law $\tildeδM=T\tildeδS+Ω\tildeδJ+\mathcal{V}\tildeδP+\cdots$, where $P\equiv -\fracΛ{8π}$. A long-standing conceptual gap in this framework is that, unlike $M$, $T$, $S$, $Ω$, and $J$, the thermodynamic volume $\mathcal{V}$ lacks a first-principles definition and can only be deduced from other thermodynamic quantities. This deficiency indicates that the underlying origin of $\mathcal{V}$ has remained poorly understood. In this work, we resolve this issue and provide an explicit universal formula for $\mathcal{V}$. We demonstrate that it universally decomposes into two contributions, one arising from the explicit dependence of the action on the couplings and the other from the response of the fundamental dynamical fields. This clarifies the physical meaning of thermodynamic volume and places it on the same footing as other intrinsic thermodynamic quantities. | 拡張ブラックホール熱力学では、宇宙定数やその他の相互作用は熱力学変数として扱われ、第一法則 $\tildeδM=T\tildeδS+Ω\tildeδJ+\mathcal{V}\tildeδP+\cdots$ が成り立ちます（ただし、$P\equiv -\fracΛ{8π}$）。 この枠組みにおける長年の概念的欠陥は、熱力学的体積 $\mathcal{V}$ が $M$、$T$、$S$、$Ω$、$J$ とは異なり、第一原理定義を欠き、他の熱力学量からのみ推定できるという点です。 この欠陥は、$\mathcal{V}$ の根底にある起源が十分に理解されていないことを示しています。 本研究では、この問題を解決し、$\mathcal{V}$ の明示的な普遍式を提供します。 我々は、それが普遍的に2つの寄与に分解できることを示した。 1つは作用の結合への明示的な依存性から生じ、もう1つは基本的な力学場の応答から生じる。 これにより、熱力学的体積の物理的意味が明確になり、他の固有の熱力学量と同等の地位に置かれた。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We take a fresh look at the viability of physically realistic extremal black holes within our (non-supersymmetric) low energy physics. By incorporating prefactors and volume effects, we show that Schwinger discharge in charge neutral environments is far more efficient than commonly assumed. Using ionization estimates for neutral hydrogen, we obtain a new and robust lower bound on the mass of an extremal electrically charged black hole, exceeding $10^{14} M_\odot$. For magnetic black holes, we compute the Lee-Nair-Weinberg instability and revisit early universe pair creation rates, including singular instantons that substantially enhance production, to demonstrate that the extreme charges required for stability are cosmologically implausible. Finally, we suggest that an extremal Kerr black hole could shed angular momentum via superradiant scattering from the stochastic gravitational wave background. Taken together, our results provide a unified picture that extremal black holes of any type are unlikely to persist in our universe. | 我々は、我々の（非超対称）低エネルギー物理学における、物理的に現実的な極限ブラックホールの実現可能性について新たな考察を行う。 前置因子と体積効果を組み込むことで、電荷中性環境におけるシュウィンガー放電は、一般的に想定されているよりもはるかに効率的であることを示す。 中性水素の電離推定値を用いて、電荷を持つ極限ブラックホールの質量について、$10^{14} M_\odot$を超える、新しく堅牢な下限値を得た。 磁気ブラックホールについては、リー・ネア・ワインベルグ不安定性を計算し、初期宇宙における対生成率（生成を大幅に促進する特異インスタントンを含む）を再検討することで、安定性に必要な極限電荷が宇宙論的にあり得ないことを示す。 最後に、極限カーブラックホールは、確率的重力波背景からの超放射散乱によって角運動量を放出する可能性があることを示唆する。 これらを総合すると、いかなるタイプの極限ブラックホールも我々の宇宙に存続する可能性は低いという統一的な描像が得られる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct Cauchy initial data for the Einstein-Maxwell-Klein-Gordon (EMKG) system, which evolves in finite time into spacetimes containing multiple trapped surfaces. From a physical perspective, this corresponds to preparing multiple well-separated boson stars, each of which collapses to form a spacelike black hole region. In particular, this extends the result of the second and third named authors on the formation of multiple trapped surfaces in vacuum to the EMKG system. | 我々は、有限時間で複数のトラップ面を含む時空へと発展するアインシュタイン-マクスウェル-クライン-ゴルドン（EMKG）系のコーシー初期データを構築する。 物理的な観点からは、これは複数の十分に離れたボソン星を準備し、それぞれが崩壊して時空的なブラックホール領域を形成することに相当する。 特に、これは真空中での複数のトラップ面の形成に関する第二および第三著者の結果をEMKG系に拡張するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Optically levitated particles are used in a wide range of experiments to explore both fundamental physics and to act as sensors to a variety of external forces. One field of particular interest that these particles can be used to investigate is quantum mechanics. Previous research has yet to set an absolute upper bound on the size of objects that can be prepared in a quantum superposition. Exploring this limit involves allowing ever-larger objects to freely and coherently evolve to assess if their behaviour matches quantum or classical theoretical predictions. However, the long free evolution times required for these behaviours to be visible result in the experiments being gravitationally limited. Space based platforms therefore become the next key step in these investigations. In this white paper, we shall discuss our proposal for an optical levitation experiment in space that will explore the fundamental upper size limits of quantum mechanics. We shall cover the scientific motivation behind these investigations, then summarize the current status of our designs for the satellite. We will then review the aspects of the payload that require further development, then summarize the current estimates of the payload's requirements. | 光浮遊粒子は、基礎物理学の探究だけでなく、様々な外力に対するセンサーとしての役割も果たす幅広い実験に用いられています。 これらの粒子を用いて研究できる特に興味深い分野の一つは量子力学です。 これまでの研究では、量子重ね合わせ状態において生成できる物体のサイズの絶対的な上限は未だ確立されていません。 この限界を探るには、より大きな物体を自由かつコヒーレントに進化させ、その挙動が量子理論または古典理論の予測と一致するかどうかを評価する必要があります。 しかし、これらの挙動を観測するには長い自由進化時間が必要であるため、実験は重力によって制限されます。 そのため、宇宙プラットフォームはこれらの研究における次の重要なステップとなります。 本ホワイトペーパーでは、量子力学の基本的なサイズ上限を探るための宇宙における光浮遊実験の提案について議論します。 まず、これらの研究の背後にある科学的動機を説明し、次に衛星設計の現状を概説します。 次に、ペイロードのさらなる開発が必要な側面を概説し、ペイロードの要件に関する現在の見積もりをまとめます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a dedicated search for gravitational-wave backgrounds with nontrivial peak structures using data from the first three and the initial part of the fourth observing runs of the LIGO-Virgo-KAGRA network. The analysis is motivated by a variety of early-Universe models characterized by signals with multiple peaks. We introduce a model independent parameterization of double-peaked spectra based on the superposition of two normalized broken power laws and perform a Bayesian inference study using the LIGO-Virgo-KAGRA isotropic cross-correlation data. While no statistically significant evidence for a multi-peak background is found, the analysis provides constraints on the inter-peak slopes in correlation with the signal amplitude. These results exhibit LIGO-Virgo-KAGRA's ability to probe signals beyond a single peak structure and establish a foundation for future targeted searches for nontrivial gravitational waves background spectral shapes in future observing runs and the advanced detector era. | 我々は、LIGO-Virgo-KAGRAネットワークの最初の3回の観測ランと4回目の観測ランの初期部分のデータを用いて、非自明なピーク構造を持つ重力波背景の特別な探索を行う。 この分析は、複数のピークを持つ信号によって特徴付けられるさまざまな初期宇宙モデルに動機付けられる。 我々は、2つの正規化された破れたべき乗則の重ね合わせに基づく、二重ピークスペクトルのモデル非依存パラメータ化を導入し、LIGO-Virgo-KAGRA等方性相互相関データを用いてベイズ推論研究を行う。 多重ピーク背景の統計的に有意な証拠は見つからないが、この分析は信号振幅と相関するピーク間傾斜に対する制約を与える。 これらの結果は、LIGO-Virgo-KAGRAが単一のピーク構造を超えて信号を調べる能力を示し、将来の観測ランと先進的検出器時代における非自明な重力波背景スペクトル形状の将来の標的探索の基礎を確立する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We provide a string theory realisation of a two-parameter family of Type IIB supergravity solutions of the form ${\rm WAdS}_3 \times {\rm WS}^3 \times M_4$, as near-horizon geometries of supersymmetric backgrounds involving D1-D5 branes, D3-branes and NS5-branes. We show that the full solutions, as well as their near-horizon limits, preserve four supercharges. We end by presenting a new doubly-deformed warped black hole solution and study its thermodynamical properties. | 我々は、${\rm WAdS}_3 \times {\rm WS}^3 \times M_4$ の形をとるIIB型超重力解の2パラメータ族の弦理論による実現を、D1-D5ブレーン、D3ブレーン、およびNS5ブレーンを含む超対称背景の近地平線幾何学として与える。 完全な解とその近地平線極限において、4つの超電荷が保存されることを示す。 最後に、二重に変形された歪んだブラックホールの新しい解を提示し、その熱力学的性質を考察する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this thesis, we address the problem of constructing the complete supersymmetric description of systems of $N$ nearly coincident Dirichlet $p$-branes (multiple D$p$-brane or mD$p$). A particularly important result is a completely nonlinear action for the 10-dimensional dynamical system of nearly coincident multiple D$0$-branes (mD$0$) which is doubly supersymmetric, i.e. it is invariant under both spacetime (target superspace) supersymmetry and the worldline supersymmetry; the latter is a counterpart of the local fermionic $κ$-symmetry characteristic of a single D$0$-brane (Dirichlet superparticle). This problem is approached in flat superspace using the (spinor) moving frame formalism, which provides us with a geometric framework to the treatment of supersymmetric particles and extended objects ($p$-branes) in higher dimensions. Furthermore, we have initiated the quantization program aimed at development of a field theory of multiple D$0$-branes. This quantization in its complete form is expected to lead to a novel supersymmetric field theory formulated on a superspace extended by additional bosonic and fermionic matrix coordinates, whose development may offer significant insights into the deeper structure of String/M-theory. | 本論文では、N個のほぼ一致するディリクレpブレーン（多重DpブレーンまたはmDpブレーン）のシステムの完全な超対称記述を構築する問題に取り組む。 特に重要な結果は、10次元のほぼ一致する多重D0ブレーン（mD0）の力学系に対する完全に非線形な作用であり、これは二重に超対称である。 すなわち、時空（ターゲット超空間）超対称性と世界線超対称性の両方に対して不変である。 後者は、単一のD0ブレーン（ディリクレ超粒子）の局所フェルミオンκ対称性特性の対応物である。 この問題は、平坦超空間において（スピノル）移動フレーム形式を用いてアプローチされ、これにより、高次元における超対称粒子および拡張対象（pブレーン）の取り扱いに対する幾何学的枠組みが得られる。 さらに、多重D$0$ブレーンの場の理論の構築を目指した量子化プログラムを開始しました。 この完全な量子化は、ボソンおよびフェルミオン行列座標を追加した超空間上に定式化された新しい超対称場の理論につながることが期待され、その発展は弦理論/M理論のより深い構造への重要な洞察をもたらす可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper explores the theoretical implications of quantum gravity by analyzing compact stellar objects, presenting three distinct models that serve as alternatives to traditional black holes. These models are characterized by their extreme compactness and incorporation of a quantum core, successfully avoiding the curvature singularities typically associated with classical general relativity. Central to these models is the noncommutative parameter, which plays a crucial role in determining stellar properties and enables the exploration of various astrophysical regimes. While pure Planckian effects pose significant challenges for observational detection, our findings suggest that lower energy scales may reveal exotic stellar objects with Earth and Sun-like masses that lack classical counterparts, potentially providing the first experimental evidence of non-classical gravity. We propose that the metrics derived in this study can be tested against known neutron stars, offering promising avenues for future research aimed at understanding the interplay between quantum effects in gravity and stellar evolution, ultimately enhancing our comprehension of the universe's fundamental properties. | 本論文では、コンパクトな恒星天体を解析することにより、量子重力の理論的意味合いを探り、従来のブラックホールに代わる3つの異なるモデルを提示する。 これらのモデルは、極めてコンパクトで量子核を組み込んでいることを特徴とし、古典的な一般相対論に典型的に伴う曲率特異点をうまく回避している。 これらのモデルの中心となるのは非可換パラメータであり、これは恒星の特性を決定する上で重要な役割を果たし、様々な天体物理学的領域の探査を可能にする。 純粋なプランク効果は観測による検出において大きな課題となるが、本研究の知見は、より低いエネルギースケールにおいて、地球や太陽のような質量を持ちながら古典的な重力には見られないエキゾチックな恒星天体が明らかになる可能性を示唆しており、非古典的な重力の初めての実験的証拠となる可能性がある。 本研究で得られた指標は既知の中性子星に対して検証可能であり、重力における量子効果と恒星進化の相互作用を解明するための将来の研究への有望な道筋を提供し、最終的には宇宙の基本的性質への理解を深めるものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Boundary conditions play a key role in determining the perturbation behavior of a black hole. Motivated by two guiding principles for single-field perturbations -- the non-deformation of the boundary metric and the vanishing of electromagnetic energy flux at the AdS boundary -- we impose a boundary condition for Reissner-Nordström-AdS (RN-AdS) black holes requiring both the metric and electromagnetic field-strength perturbations to vanish at the AdS boundary, which we term the physical field-vanishing (PFV) condition. Using the formulas for perturbation reconstruction, we translate the PFV condition into boundary conditions on the master functions: Dirichlet-type for odd-parity modes and Robin-type for even-parity modes. With these boundary conditions, we compute the quasinormal frequencies of RN-AdS black holes and identify new spectral features. The PFV prescription introduced here could be applied to other multifield perturbation systems in asymptotically AdS spacetimes. | 境界条件は、ブラックホールの摂動挙動を決定する上で重要な役割を果たします。 単一場摂動の2つの指針となる原理、すなわち境界計量の非変形とAdS境界における電磁エネルギーフラックスの消滅に着目し、我々はReissner-Nordström-AdS (RN-AdS)ブラックホールに対して、計量摂動と電磁場強度摂動の両方がAdS境界で消滅することを要求する境界条件を課します。 これを物理的場消滅(PFV)条件と呼びます。 摂動再構成の公式を用いて、PFV条件をマスター関数の境界条件に変換します。 奇パリティモードの場合はディリクレ型、偶パリティモードの場合はロビン型です。 これらの境界条件を用いて、RN-AdSブラックホールの準正規周波数を計算し、新しいスペクトル特性を特定します。 ここで導入したPFV規定は、漸近的にAdS時空における他の多場摂動系にも適用できます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It is believed that rays bent inside and outside photon spheres could affect partially the black hole shadow images by the Event Horizon Telescope and the rays near photon spheres would be detected by near-future space observations. The features of the rays near the photon spheres in not only black hole spacetimes but also exotic spacetimes would be important since one will need them to exclude black-hole mimickers. The deflection angles of the rays deflected by photon spheres diverge logarithmically and we can treat them by a strong-deflection-limit analysis. The error of the strong-deflection-limit analysis becomes large if antiphoton spheres exist in the spacetimes and the analysis breaks down when the photon spheres and the antiphoton spheres degenerate to form a marginally unstable photon sphere. This is because the deflection angles of the rays bent by the marginally unstable photon sphere diverge in powers. In this paper, we extend Eiroa, Romero, and Torres's method to gravitational lensing of rays inside and outside of the marginally unstable photon sphere in a general, static, spherically symmetric, and asymptotically-flat spacetime in strong deflection limits and we apply it to a Reissner-Nordström spacetime and a Hayward spacetime with the marginally unstable photon sphere. We have also confirmed that the deflection angles in the strong deflection limits by the method converge correctly to the deflection angle without approximations, while there are the mismatches of the coefficient of the power-divergent term of the deflection angles of the rays deflected just outside of the marginally unstable photon sphere in a semi-analytic calculation by the author previously. | 光子球の内外から曲げられた光線は、イベント・ホライズン・テレスコープによるブラックホールシャドウ像に部分的に影響を与える可能性があり、近い将来の宇宙観測によって光子球近傍の光線が検出されると考えられています。 ブラックホール時空だけでなくエキゾチック時空における光子球近傍の光線の特徴は、ブラックホール模倣体を排除するために必要となるため重要です。 光子球によって曲げられた光線の偏向角は対数的に発散するため、強偏向極限解析で扱うことができます。 強偏向極限解析の誤差は時空に反光子球が存在する場合に大きくなり、光子球と反光子球が縮退して限界不安定な光子球を形成すると解析が破綻します。 これは、限界不安定な光子球によって曲げられた光線の偏向角がべき乗的に発散するためです。 本論文では、Eiroa、Romero、およびTorresの方法を、一般の静的、球対称、漸近平坦な時空における、強い偏向極限における限界不安定光子球の内外の光線の重力レンズ効果に拡張し、限界不安定光子球を含むReissner-Nordström時空およびHayward時空に適用する。 また、著者らが以前に行った半解析的計算では、限界不安定光子球のすぐ外側で偏向された光線の偏向角のべき乗発散項の係数に不一致が見られるものの、この方法による強い偏向極限における偏向角は近似なしに正しく収束することを確認した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In a spacetime $(\mathcal{M},g)$, a horizon is a null hypersurface where the deformation tensor $\mathcal{K}:=£_ηg$ of a null and tangent vector $η$ satisfies certain restrictions. In this work, we develop a formalism to study the geometry of \textit{general} horizons (i.e. characterized by any $\mathcal{K}$), based on encoding the zeroth and first transverse derivatives of $\mathcal{K}$ on null hypersurfaces detached from any ambient spacetime. We introduce the notions of \textit{$\mathcal{K}$-tuple} and \textit{non-isolation tensor}. The former encodes the order zero of $\mathcal{K}$, while the latter is a symmetric $2$-covariant tensor that codifies the ``degree of isolation" of a horizon. In particular, the non-isolation tensor vanishes for homothetic, Killing and isolated horizons. As an application we derive a \textit{generalized near-horizon equation}, i.e., an identity that holds on any horizon (regardless of its topology or whether it contains fixed points), which relates the non-isolation tensor, a certain torsion one-form, and curvature terms. By restricting this equation to a cross-section one can recover the near-horizon equation of isolated horizons and the master equation of multiple Killing horizons. Our formalism allows us to prove two existence theorems for horizons. Specifically, we establish the necessary and sufficient conditions for a non-degenerate totally geodesic horizon with any prescribed non-isolation tensor to be embeddable in a spacetime satisfying any (non-necessarily $Λ$-vacuum) field equations. We treat first the case of arbitrary topology, and then show how the result can be strengthened when the horizon admits a cross-section. | 時空$(\mathcal{M},g)$において、地平線とは、ヌル超曲面であり、ヌル接線ベクトル$η$の変形テンソル$\mathcal{K}:=£_ηg$が特定の制約を満たす。 本研究では、任意の$\mathcal{K}$によって特徴付けられる\textit{一般}地平線の幾何学を研究するための形式論を開発する。 この形式論は、任意の周囲時空から切り離されたヌル超曲面上の$\mathcal{K}$の0次および1次横微分を符号化することに基づいている。 \textit{$\mathcal{K}$タプル}と\textit{非孤立テンソル}の概念を導入する。 前者は$\mathcal{K}$の零位を符号化し、後者は対称的な2共変テンソルであり、地平線の「孤立度」をコード化する。 特に、非孤立テンソルは、相似地平線、キリング地平線、孤立地平線に対してはゼロとなる。 応用として、我々は\textit{一般化地平線近傍方程式}、すなわち、任意の地平線（その位相や固定点の有無に関わらず）上で成立する恒等式を導出する。 この恒等式は、非孤立テンソル、特定のねじれ一様体、および曲率項を関連付ける。 この方程式を断面に限定することで、孤立地平線の地平線近傍方程式と、複数のキリング地平線のマスター方程式を復元することができる。 我々の形式論は、地平線に関する2つの存在定理を証明することを可能にする。 具体的には、任意の非孤立テンソルを規定する非退化全測地線が埋め込み可能であるための必要十分条件を確立する。 任意の（必ずしも$Λ$-真空である必要はない）場の方程式を満たす時空において、まず任意の位相の場合を扱い、次に地平線が断面積を許容する場合に結果がどのように強化されるかを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Concerning the stability of two-fluid star models, we prove the rigorous equivalence of two independent determining methods for mixed stars, after a brief review of the hybrid star case. Our derivations apply to general multi-fluid cases, and here we take dark matter admixed neutron star models for example, demonstrating a stability boundary distinct from the single-fluid case. Stable configurations form a surface in the three-dimensional parameter space of (either) central pressure, mass, and radius, which yields a group containing stable mixed stars. This group includes twin stars with identical masses and radii but different interior structures. These results can help interpret compact star observations and constrain dark matter properties through astrophysics. | 二流体星モデルの安定性に関して、混成星の場合を簡単に考察した後、混合星に対する2つの独立した決定法の厳密な等価性を証明する。 我々の導出は一般的な多流体の場合に適用可能であり、ここでは暗黒物質が混在する中性子星モデルを例に挙げ、単一流体の場合とは異なる安定境界を示す。 安定配置は、中心圧力、質量、半径のいずれかの3次元パラメータ空間において面を形成し、安定な混合星を含むグループを形成する。 このグループには、質量と半径は同一だが内部構造が異なる双子星が含まれる。 これらの結果は、コンパクト星の観測結果を解釈し、天体物理学を通じて暗黒物質の特性を制限するのに役立つ可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a rigorous proof establishing the mathematical equivalence between two independent criteria for the marginal stability of multi-fluid relativistic stars: the dynamical criterion based on the vanishing of the fundamental radial pulsation mode's eigenfrequency, and the static criterion derived from the geometric alignment of mass and particle number gradients in the parameter space. Leveraging this equivalence, we introduce a powerful and computationally efficient framework as an upgraded version of the critical curve method, to systematically map the stability boundaries for multi-fluid mixed stars across the entire parameter space of central pressures. Our analysis, applied to a variety of nuclear and dark matter equations of state, reveals the existence of stable region in the observable mass-radius diagram. By resolving degeneracies with 3-dimensional Mass-Radius-Pressure diagrams, we provide a complete topological view of the ensemble. This work supplies a robust theoretical foundation for interpreting multi-messenger astronomical observations and constraining the properties of dark matter. | 我々は、多流体相対論的星の限界安定性に関する2つの独立した基準、すなわち基本的な視線脈動モードの固有振動数の消失に基づく動的基準と、パラメータ空間における質量および粒子数勾配の幾何学的配置から導かれる静的基準が数学的に同等であることを証明する厳密な証明を提示する。 この同等性を利用して、我々は臨界曲線法のアップグレード版として強力かつ計算効率の高いフレームワークを導入し、中心圧力のパラメータ空間全体にわたって多流体混合星の安定境界を体系的にマッピングする。 様々な原子核および暗黒物質の状態方程式に適用した我々の解析は、観測可能な質量半径図に安定領域が存在することを明らかにする。 3次元の質量半径圧力図で縮退を解決し、アンサンブルの完全な位相的視点を提供する。 この研究は、マルチメッセンジャー天文観測を解釈し、暗黒物質の特性を制限するための強固な理論的基礎を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, dedicated to the memory of A. Aurilia, we will review some basic features of Hawking's black hole radiation and compare them with the corresponding ones present in Bose-Einstein condensate analogue black holes. | A. Aurilia の追悼に捧げられたこの論文では、ホーキングのブラックホール放射のいくつかの基本的な特徴をレビューし、ボーズ・アインシュタイン凝縮類似ブラックホールに存在する対応する特徴と比較します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analyze the infrared structure and memory effects of a massless vector tensor theory with non minimal curvature coupling in asymptotically flat spacetimes. Using Bondi Sachs expansions, we identify the independent radiative data and derive the effective Bondi mass aspect, whose balance law receives an additional positive definite flux from the vector sector. This leads to modified displacement, spin, and center of mass memory (CM) expressions, where the gravitational contributions retain their General Relativity (GR) form and the vector field enters only through well defined flux terms. We also describe persistent vector memory effects associated with the leading angular vector mode, which are gauge invariant but do not affect the leading tidal observables. The BMS transformations act kinematically as in GR. Tensor vacua remain supertranslation degenerate, whereas the vector vacuum, defined by the vanishing vector field, is nondegenerate. All results reduce continuously to GR when the coupling is removed, isolating the precise channels through which vector curvature interactions modify the infrared dynamics. | 我々は漸近的に平坦な時空において非極小曲率結合を持つ質量ゼロのベクトルテンソル理論の赤外線構造とメモリ効果を解析する。 ボンダイ・サックス展開を用いて独立放射データを特定し、そのバランス則がベクトルセクターから追加の正定値フラックスを受け取る有効ボンダイ質量アスペクトを導く。 これは、重力寄与が一般相対論（GR）形式を維持し、ベクトル場が明確に定義されたフラックス項を通してのみ入る、修正された変位、スピン、および質量中心メモリ（CM）表現につながる。 我々はまた、ゲージ不変であるが主要な潮汐観測量に影響を与えない、主要な角ベクトルモードに関連する永続的なベクトルメモリ効果についても述べる。 BMS変換はGRの場合と同様に運動学的に作用する。 テンソル真空は超並進退のままであるが、消失するベクトル場によって定義されるベクトル真空は非退化である。 結合が除去されると、すべての結果は連続的に GR に縮小され、ベクトル曲率の相互作用が赤外線ダイナミクスを変更する正確なチャネルが分離されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Modeling how supermassive black holes co-evolve with their host galaxies is notoriously hard because the relevant physics spans nine orders of magnitude in scale-from milliparsecs to megaparsecs--making end-to-end first-principles simulation infeasible. To characterize the feedback from the small scales, existing methods employ a static subgrid scheme or one based on theoretical guesses, which usually struggle to capture the time variability and derive physically faithful results. Neural operators are a class of machine learning models that achieve significant speed-up in simulating complex dynamics. We introduce a neural-operator-based ''subgrid black hole'' that learns the small-scale local dynamics and embeds it within the direct multi-level simulations. Trained on small-domain (general relativistic) magnetohydrodynamic data, the model predicts the unresolved dynamics needed to supply boundary conditions and fluxes at coarser levels across timesteps, enabling stable long-horizon rollouts without hand-crafted closures. Thanks to the great speedup in fine-scale evolution, our approach for the first time captures intrinsic variability in accretion-driven feedback, allowing dynamic coupling between the central black hole and galaxy-scale gas. This work reframes subgrid modeling in computational astrophysics with scale separation and provides a scalable path toward data-driven closures for a broad class of systems with central accretors. | 超大質量ブラックホールがホスト銀河と共進化する様子をモデル化することは、関連する物理量がミリパーセクからメガパーセクまで9桁にも及ぶため、エンドツーエンドの第一原理シミュレーションが不可能であり、非常に困難です。 小規模スケールからのフィードバックを特徴付けるために、既存の手法では静的なサブグリッドスキーム、あるいは理論的な推測に基づくスキームが用いられますが、これらの手法では時間変動を捉え、物理的に忠実な結果を導き出すことが困難です。 ニューラル演算子は、複雑なダイナミクスのシミュレーションを大幅に高速化する機械学習モデルの一種です。 本研究では、小規模スケールの局所ダイナミクスを学習し、それを直接的なマルチレベルシミュレーションに組み込む、ニューラル演算子ベースの「サブグリッドブラックホール」を紹介します。 小領域（一般相対論的）磁気流体力学データを用いて訓練された本モデルは、タイムステップ全体にわたってより粗いレベルで境界条件とフラックスを供給するために必要な未解決のダイナミクスを予測し、手作業による閉包処理なしに長期にわたる安定したロールアウトを可能にします。 微細スケール進化の大幅な高速化により、本アプローチは初めて降着駆動フィードバックにおける固有の変動性を捉え、中心ブラックホールと銀河スケールのガス間の動的結合を可能にします。 本研究は、スケール分離を考慮した計算天体物理学におけるサブグリッドモデリングを再構築し、中心集積体を持つ幅広いシステムに対してデータ駆動型の閉包処理へのスケーラブルな道筋を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We explore an unusual symmetry in a field theory on a specific (1+1)-dimensional curved spacetime, which has an interesting interpretation as an approximate asymptotic Weyl symmetry. Unlike the conventional Weyl symmetry, the boundary term under the variation plays a crucial role in understanding for its anomaly. After converting a two-dimensional field theory on curved spacetime to an inhomogeneous field theory, we obtain the vacuum expectation value of the energy-momentum tensor. Then, we show the existence of an Unruh-like effect in the bubble wall expansion at the zero temperature. | 特定の(1+1)次元曲がった時空上の場の理論における特異な対称性について考察する。 これは近似的な漸近的ワイル対称性として興味深い解釈を与える。 従来のワイル対称性とは異なり、変分法の下での境界項は、その異常性を理解する上で重要な役割を果たす。 曲がった時空上の2次元場の理論を非均質場の理論に変換した後、エネルギー運動量テンソルの真空期待値を得る。 そして、零温度における泡壁膨張においてウンルー効果のような効果が存在することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Spacetime singularities pose a fundamental challenge to classical and quantum gravity. We develop a mathematically consistent framework for signature-changing black holes by revisiting the $(2+1)$-dimensional BTZ metric, which undergoes a Lorentzian-to-Euclidean transition at the horizon. We identify and resolve a critical inconsistency in previous regularization schemes concerning second-order distributional terms $\varepsilon''(r)$, introducing a \emph{modified Hadamard regularization} that is rigorously defined within distribution theory. This yields a vacuum solution without surface layers or impulsive waves. Geodesic analysis shows that infalling observers require infinite proper time to reach the horizon, and curvature remains finite everywhere. Furthermore, we establish the physical viability of the solution by proving its linear stability, demonstrating consistent quantum scalar field propagation across the horizon, and reinterpreting the $r=0$ singularity as a removable topological boundary. Our work places signature change and the associated \emph{atemporality} on a solid foundation as a robust mechanism for singularity resolution. | 時空特異点は、古典重力および量子重力にとって根本的な課題を提起する。 我々は、地平線においてロレンツ型からユークリッド型への転移を起こす$(2+1)$次元BTZ計量を再検討することにより、シグネチャ変化ブラックホールに対する数学的に整合した枠組みを構築する。 我々は、分布理論において厳密に定義された\emph{修正アダマール正則化}を導入することで、従来の正則化スキームにおける2次分布項$\epsilon''(r)$に関する重大な矛盾を特定し、解決する。 これにより、表面層や衝撃波のない真空解が得られる。 測地線解析により、落下する観測者が地平線に到達するまでに無限の固有時間を要すること、そして曲率はあらゆる場所で有限であることが示される。 さらに、線形安定性を証明し、地平線を横切る一貫した量子スカラー場の伝播を実証し、$r=0$特異点を除去可能な位相境界として再解釈することにより、この解の物理的実現可能性を確立する。 私たちの研究は、シグネチャの変化とそれに伴う\emph{非時間性}を、特異点解決のための堅牢なメカニズムとして確固たる基盤の上に置きます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Binary black hole hyperbolic encounters represent a dynamical interaction in which two black holes undergo a close fly-by, emitting gravitational-wave bremsstrahlung in the form of a short-duration, single-cycle transient. These events are expected to occur in dense stellar environments such as globular clusters and both active and quiescent galactic nuclei. In this work, we constrain the detection sensitivity for hyperbolic encounters of black hole pairs with a range of asymmetric masses. We employ BayesWave, a wavelet-based morphology-independent algorithm to characterize hyperbolic encounter waveforms in simulated detector noise; for this study, we explore the use of exponential shapelets. We find that a typical hyperbolic orbit with total mass $20 M_{\odot}$ can be detected up to distance $d_L \sim 40 - 200$ Mpc, and we forecast the possibility of detection by ground-based current and future gravitational wave interferometers. | 連星ブラックホールの双曲面遭遇は、2つのブラックホールが接近して通過し、短時間の単一サイクル過渡現象として重力波制動放射を放出する力学的な相互作用である。 これらの事象は、球状星団や活動銀河核、静止銀河核などの高密度恒星環境で発生すると予想されている。 本研究では、様々な非対称質量を持つブラックホール対の双曲面遭遇の検出感度を制約する。 模擬検出器ノイズにおける双曲面遭遇波形を特徴付けるために、ウェーブレットベースの形態非依存アルゴリズムであるBayesWaveを用いる。 本研究では、指数関数的なシェープレットの使用を検討する。 全質量が $20 M_{\odot}$ の典型的な双曲線軌道が距離 $d_L \sim 40 - 200$ Mpc まで検出できることがわかり、地上の現在および将来の重力波干渉計によって検出される可能性を予測しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the accretion of cosmic dark fluids, responsible for driving the accelerated expansion of the universe, onto cosmologically coupled black holes. More specifically, we focus on the accretion of the Generalized Chaplygin Gas (GCG). To incorporate the global features of the GCG into this analysis, we employ the McVittie metric, which describes a black hole embedded in an expanding cosmological background. Within this framework, accretion is studied while consistently accounting for the backreaction on the metric components. Using a perturbative approach, we derive an expression for the effective black hole mass and for the evolution of both the black hole and cosmological apparent horizons under accretion. The analysis is performed in two distinct cosmological regimes: first, a matter-dominated era, and subsequently, a de Sitter era. In both cases, it is possible to determine analytically the instant in which accretion begins. For the matter-dominated era, the analytical expression shows that the greater the amount of matter available for accretion, the longer the accretion takes to start. | 我々は、宇宙の加速膨張の原因である宇宙暗黒流体の、宇宙論的に結合したブラックホールへの降着を研究する。 より具体的には、一般化チャプリギンガス（GCG）の降着に焦点を当てる。 GCGの全体的特徴をこの解析に組み込むため、膨張する宇宙背景中に埋め込まれたブラックホールを記述するマクヴィティ計量を用いる。 この枠組みの中で、計量成分への反作用を整合的に考慮しながら、降着を研究する。 摂動論的アプローチを用いて、有効ブラックホール質量と、降着下におけるブラックホールと宇宙論的見かけの地平線の進化を表す式を導出する。 解析は、まず物質優勢時代、次にド・ジッター時代という、2つの異なる宇宙論的領域で行われる。 どちらの場合も、降着が始まる瞬間を解析的に決定することが可能である。 物質が優勢な時代については、解析式によれば、集積に利用できる物質の量が多いほど、集積が始まるまでの時間が長くなることがわかります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Quantum gravity effects are expected to resolve the black hole singularity and the effects may deform the region near but outside the horizon. Applying AdS/CFT correspondence, we see their signatures from the viewpoint of dual conformal field theory. As a regularized geometry, we consider AdS gravastar constructed by gluing AdS-Schwarzschild and de Sitter spacetime. The retarded Green functions of dual conformal field theory have bulk-cone singularities associated with null trajectories in the bulk and we obtain the singularities specific to a horizon-less geometry. We also observe echoes coming from waves reflected behind the photon sphere. The existence of echoes implies the modification of geometry inside the photon sphere. | 量子重力効果はブラックホール特異点を解決すると期待されており、その効果は地平線近傍の領域を変形させる可能性がある。 AdS/CFT対応を適用し、双対共形場理論の観点からその特徴を考察する。 正規化された幾何学として、AdS-シュワルツシルト時空とド・ジッター時空を接着して構築されたAdSグラバスターを考える。 双対共形場理論の遅延グリーン関数は、バルク内のヌル軌道に関連するバルク円錐特異点を持ち、地平線のない幾何学に特有の特異点を得る。 また、光子球の背後で反射された波からのエコーも観測する。 エコーの存在は、光子球内部の幾何学の変化を意味する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the current study, we have reconstructed variable modified Chaplygin gas in the Barrow holographic dark energy framework motivated by many recent studies. We have validated the generalized second law of thermodynamics for the reconstructed model. The permissible values of the reconstructed model have been determined by the recent astrophysical and cosmological observational data. The Hubble parameter is presented in terms of the observable parameters and redshift $z$ and other model parameters. From the Stern data set and joint data set of Stern with BAO and CMB observations, the bounds of the model parameters $(B_{0}, Ω_{bhd0})$ are obtained by the $χ^{2}$ minimization procedure. The best-fit value of the distance modulus $μ(z)$ against redshift $z$ is obtained for the reconstructed model and it is consistent with the SNe Ia union2 sample data. | 本研究では、近年の多くの研究を参考に、バローホログラフィックダークエネルギーの枠組みにおいて、可変修正チャプリギンガスを再構成した。 再構成モデルに対して、一般化熱力学第二法則を検証した。 再構成モデルの許容値は、最近の天体物理学および宇宙論の観測データによって決定された。 ハッブルパラメータは、観測可能なパラメータと赤方偏移$z$およびその他のモデルパラメータによって表される。 シュテルンデータセットおよびシュテルンとBAOおよびCMB観測との共同データセットから、モデルパラメータ$(B_{0}, Ω_{bhd0})$の境界は、$χ^{2}$最小化手順によって得られる。 再構成モデルに対して、赤方偏移$z$に対する距離係数$μ(z)$の最適値が得られ、これはSN Ia union2サンプルデータと一致する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| While the Kiselev black hole solution does not describe a perfect fluid quintessence, it is possible that dark energy fluid is not isotropic, and so one may hope that the solution may still describe at least locally a black hole embedded in such a dark energy fluid environment. Taking into account that the accelerated expansion of the Universe is caused by a dynamical dark energy fluid, and the actual underlying cosmological constant is negative as has been sometimes suggested, we show that the Kiselev solution is untenable as it is unstable against brane nucleation instability. | キセレフのブラックホール解は完全な流体の真髄を記述するものではないが、ダークエネルギー流体が等方性ではない可能性があり、したがって、少なくとも局所的には、そのようなダークエネルギー流体環境に埋め込まれたブラックホールをこの解が記述できる可能性が期待される。 宇宙の加速膨張が動的ダークエネルギー流体によって引き起こされ、実際の根底にある宇宙定数は時折示唆されているように負であることを考慮すると、キセレフの解はブレーン核形成不安定性に対して不安定であるため、支持できないことを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Based on two distinct thick accretion flow disk models, such as a phenomenological RIAF-like model and an analytical Hou disk model, we investigate the impact of relevant parameters on the visual characteristics of the Schwarzschild black hole (BH) surrounded by perfect fluid dark matter (PFDM). We impose a general relativistic radiative transfer equation to determine the synchrotron emission from thermal electrons and generate horizon-scale images. In the RIAF-like model, we notice that the corresponding photon ring and central dark region are expanded with the aid of the PFDM parameter $η$, with brightness asymmetries originating at higher inclination angles and closely tied to flow dynamics and emission anisotropy. The fundamental difference between isotropic and anisotropic radiation is that anisotropy introduces vertical distortions in the higher-order images, resulting in an elliptical appearance. For the Hou disk model, the observed images produce narrower rings and dark interiors, while polarization patterns trace the brightness distribution and changes with the variations of the inclination angle and PFDM parameter $η$, which reflects the spacetime signature. All these results indicate that the observed intensity and polarization characteristics in the framework of thick disk models may serve as valuable probes of underlying spacetime geometry and the accretion-dynamics close to the horizon. | 現象論的なRIAF型モデルと解析的なHouディスクモデルといった2つの異なる厚い降着フローディスクモデルに基づき、完全流体暗黒物質（PFDM）に囲まれたシュワルツシルトブラックホール（BH）の視覚特性に対する関連パラメータの影響を調査します。 一般相対論的放射伝達方程式を適用して、熱電子からのシンクロトロン放射を決定し、地平線規模の画像を生成します。 RIAF型モデルでは、対応する光子リングと中心の暗部領域がPFDMパラメータ$η$の助けを借りて拡大され、輝度の非対称性はより高い傾斜角で発生し、流れのダイナミクスと放射の異方性と密接に関係していることが分かります。 等方放射と異方放射の基本的な違いは、異方性によって高次画像に垂直方向の歪みが生じ、楕円形の外観になることです。 Houディスクモデルでは、観測画像ではリングが狭くなり、内部は暗くなる一方、偏光パターンは輝度分布を描き、傾斜角とPFDMパラメータ$η$の変化に応じて変化し、時空特性を反映している。 これらの結果はすべて、厚いディスクモデルの枠組みにおいて観測された強度と偏光特性が、地平線近くの時空構造と降着ダイナミクスを理解するための貴重なプローブとなり得ることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A future measurement of Lense-Thirring (LT) precession using a binary radio pulsar is expected to yield the pulsar's moment of inertia ($I_{\rm p}$). However, most of the known pulsar-binary systems expected to provide this opportunity will exhibit linear variations in the orbital elements due to LT precession that are difficult to separate from variations induced by other mechanisms. In this work, we demonstrate that the pulsar-timing signature of LT precession for an arbitrary orbital orientation produces nonlinear orbital variations; if detected, these nonlinear variations provide a means to constrain $I_{\rm p}$ without the need for timing-independent measurements of orbital geometry or distance. We show through simulations that these signatures are indeed detectable in pulsar-binary systems with an appropriate combination of timing precision and orbital geometry. Our simulations also show that nonlinear orbital variations from LT precession are expected to be detectable in PSR J1757$-$1854 after only 15 yr of dedicated timing. | 将来、連星電波パルサーを用いたレンズ・サーリング（LT）歳差運動の測定により、パルサーの慣性モーメント（$I_{\rm p}$）が得られると期待されている。 しかし、この測定機会を提供すると期待される既知のパルサー連星系のほとんどは、LT歳差運動による軌道要素の線形変動を示し、これは他のメカニズムによって引き起こされる変動と区別することが困難である。 本研究では、任意の軌道方向におけるLT歳差運動のパルサータイミングシグネチャが非線形軌道変動を生成することを示す。 もし検出されれば、これらの非線形変動は、軌道形状や距離のタイミングに依存しない測定を必要とせずに、$I_{\rm p}$を制限する手段となる。 シミュレーションにより、これらのシグネチャは、タイミング精度と軌道形状の適切な組み合わせを持つパルサー連星系で実際に検出可能であることを示す。 私たちのシミュレーションでは、LT歳差運動による非線形軌道変動が、PSR J1757$-$1854でわずか15年間の専用タイミングの後に検出可能であることが示されています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Within Einstein-Dirac-Maxwell theory, we consider a wormhole solution supported by a complex non-phantom spinor field with a bare mass of the order of the Planck mass (which provides a nontrivial spacetime topology and an intrinsic angular momentum), an electric field (which provides a charge of the system), and a magnetic field. This solution describes an asymmetric wormhole connecting two different asymptotically flat spacetimes (two universes) in which there are in general different observed masses and charges. It is shown that, by suitably adjusting the values of free system parameters, at one end of the wormhole, one can obtain the values of the observed mass and charge typical of the Standard Model particles, whereas at the other end of the wormhole these physical quantities acquire the Planck values. Such a configuration incarnates Wheeler's idea of ``mass without mass'' and ``charge without charge'', and can be thought of as a model of a classical charge possessing a spin. | アインシュタイン-ディラック-マクスウェル理論において、プランク質量程度の裸質量（非自明な時空トポロジーと固有角運動量を与える）、電場（系の電荷を与える）、そして磁場を持つ、複雑な非ファントムスピノル場によって支えられたワームホール解を考察する。 この解は、一般に異なる質量と電荷が観測される2つの異なる漸近平坦時空（2つの宇宙）を接続する非対称ワームホールを記述する。 自由系パラメータの値を適切に調整することで、ワームホールの一端では標準模型の粒子に典型的な観測質量と電荷の値が得られ、ワームホールの他端ではこれらの物理量がプランク値となることが示される。 このような構成は、ホイーラーの「質量のない質量」と「電荷のない電荷」という概念を具体化したものであり、スピンを持つ古典電荷のモデルとして考えることができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the scattering of boson-star binaries, taking into account three effects: point-mass gravitational, tidal, and short-range scalar-field interactions. We compare analytic results to the scattering angle extracted from four sequences of numerical-relativity simulations at fixed energy and varying impact parameter. The very good agreement exhibits the attractive (repulsive) effect of in-phase (out-of-phase) binaries, wich dominates at small impact parameters. We thus obtain the first effective-one-body potential, central for the construction of analytic gravitational-wave templates. | ボソン-星連星の散乱を、質量点重力相互作用、潮汐相互作用、短距離スカラー場相互作用という3つの効果を考慮して研究する。 解析結果を、エネルギーを固定し衝突パラメータを変化させた数値相対論シミュレーション4系列から得られた散乱角と比較する。 非常に良好な一致は、同位相（異位相）連星の引力（斥力）効果を示しており、この効果は衝突パラメータが小さい場合に支配的となる。 こうして、解析的重力波テンプレートの構築に中心的な役割を果たす、初の有効一体ポテンシャルを得ることができた。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We revisit an analytical approximation scheme for computing nonlinearity ratios involving quadratic quasinormal modes (QQNMs). We compute these ratios for the general case when the QQNM is not one of the linear QNMs, for the $(l,m)$ channel $(2,2) \times (2,2) \to (4,4)$. We find an excellent match with numerical simulations. We also discuss where and why the method can fail, for example, for the channel $(2,0) \times (2,0) \to (2,0)$ where we can only get crude estimates for the nonlinearity ratio. Motivated by recent studies on nonlinear ringdown at the horizon, we also compute the nonlinearity ratios at the horizon. We find that the ratio both at the horizon and infinity is insensitive to different choices of regularization of the source term in the second order perturbations. We also discuss amplitudes of QQNMs sourced by linear overtones. Finally, we discuss the issues that must be resolved within this method to do precision analysis of nonlinear ringdown. | 我々は、2次準正規モード（QQNM）を含む非線形比を計算するための解析的近似スキームを再検討する。 QQNMが線形QNMの1つではない一般的なケース、すなわち$(l,m)$チャネル$(2,2) \times (2,2) \to (4,4)$について、これらの比を計算する。 数値シミュレーションと非常によく一致することがわかった。 また、例えば、非線形比の大まかな推定値しか得られないチャネル$(2,0) \times (2,0) \to (2,0)$の場合など、この方法が失敗する可能性のある場所と理由についても議論する。 地平線における非線形リングダウンに関する最近の研究に着目し、地平線における非線形比も計算する。 地平線と無限遠の両方における比は、2次摂動におけるソース項の正則化の異なる選択には鈍感であることがわかった。 また、線形倍音をソースとするQQNMの振幅についても議論する。 最後に、非線形リングダウンの精密解析を行うためにこの方法で解決しなければならない問題について説明します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this short note we study Born-Infeld Inspired Gravity together with an action functional for ideal fluid. We obtain corresponding equations of motion and also determine canonical form of this action. | この短い論文では、ボルン＝インフェルトの重力と理想流体の作用関数について考察する。 対応する運動方程式を得るとともに、この作用の標準形を決定する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Modified dispersion relations (MDRs) arise in many quantum-gravity approaches, often in non-polynomial or non-analytic form beyond the reach of effective field theory (EFT). Logarithmic, exponential and trigonometric MDRs appear in causal set theory, nonlocal gravity and $κ$-Poincaré models, while Loop Quantum Gravity (LQG) yields polymeric (sine), holonomy, inverse-triad and semiclassical corrections. Using the geometric framework of Ref.~\cite{GRP}, we analyse the intrinsic curvature of the associated energy--momentum surfaces, where negative curvature ensures hyperbolic and stable propagation, and curvature sign changes or critical points indicate kinematical instabilities or new invariant scales. We apply this method exhaustively to all major MDRs derived in LQG and find that they remain strictly hyperbolic in the entire phenomenologically relevant regime, with no elliptic patches or critical branching. The same framework provides universal constraints on representative logarithmic, exponential and trigonometric MDRs beyond EFT. Thus, geometric criteria yield a unified and coordinate-independent assessment of stability, thresholds and invariant scales, and demonstrate the robustness of MDRs emerging from LQG. | 修正分散関係（MDR）は多くの量子重力理論において出現し、多くの場合、有効場理論（EFT）の適用範囲を超えた非多項式的または非解析的な形で現れる。 対数関数、指数関数、三角関数のMDRは因果集合論、非局所重力、κ-ポアンカレ模型に現れ、ループ量子重力（LQG）はポリマー（正弦）、ホロノミー、逆トライアド、半古典的補正をもたらす。 Ref.~\cite{GRP}の幾何学的枠組みを用いて、関連するエネルギー-運動量面の固有曲率を解析する。 負の曲率は双曲的で安定した伝播を保証し、曲率の符号変化または臨界点は運動学的不安定性または新しい不変スケールを示す。 この手法をLQGで導出される主要なMDRすべてに網羅的に適用した結果、それらは現象論的に関連する領域全体において厳密に双曲型であり、楕円パッチや臨界分岐は見られないことがわかった。 同じ枠組みは、EFTを超える代表的な対数型、指数型、三角型MDRにも普遍的な制約を与える。 このように、幾何学的基準は、安定性、閾値、不変スケールについて統一的かつ座標に依存しない評価を可能にし、LQGから導出されるMDRの堅牢性を実証する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Fermions are coupled to the Einstein-Cartan system in the canonical formulation, including the cosmological, the Barbero-Immirzi, and the non-minimal coupling constants. The resulting ten first-class constraints generate gauge transformations that are on-shell equivalent to spacetime diffeomorphisms and SL(2,C) transformations. The gravitational second-class constraints receive fermionic contributions, which can be implemented by use of Dirac brackets or by solving them directly. Furthermore, we identify new fermionic (second-class) constraints that are necessary to recover the Dirac-fermion theory by relating the momenta to the configuration variables on dynamical solutions; this fermionic phase-space reduction is accomplished by use of corresponding Dirac brackets. The theory remains well-defined off the second-class constraint surfaces with ten additional degrees of freedom - six of which are gravitational and the remaining four are fermionic. Discrete (CPT) symmetries as well as implications for canonical quantization and modified theories of gravity with fermions are discussed. | フェルミオンは、宇宙論的、バルベロ・イミルジ的、および非極小結合定数を含む標準的な定式化においてアインシュタイン・カルタン系に結合されている。 結果として生じる10個の第一種拘束条件は、オンシェルで時空微分同相写像およびSL(2,C)変換と等価なゲージ変換を生成する。 重力の第二種拘束条件はフェルミオンの寄与を受け、これはディラック括弧の使用または直接解くことで実装できる。 さらに、運動量を動的解の配置変数に関連付けることでディラック・フェルミオン理論を復元するために必要な、新しいフェルミオン（第二種）拘束条件を特定する。 このフェルミオン位相空間縮小は、対応するディラック括弧の使用によって達成される。 理論は、10個の追加自由度（そのうち6つは重力自由度、残りの4つはフェルミオン自由度）を持つ第二種拘束条件面から外れても明確に定義されている。 離散的 (CPT) 対称性、および正準量子化とフェルミオンによる重力の修正理論への影響について説明します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct a new non-singular cosmological model matched to a Minkowski-core regular black hole by means of a modified Oppenheimer--Snyder framework. Its dynamics is studied in both dust-only and scalar-field scenarios, and compared with that of two other non-singular models as well as the classical standard cosmology. The results show that, although all three non-singular cosmologies share identical late-time behavior and allow for a natural embedding of inflation in the scalar-field setting, they exhibit qualitatively distinct non-singular features at very early times. In particular, the new cosmology approaches Minkowski spacetime in the limits of both the infinite past and the infinite future, thereby manifesting an intriguing symmetry between the two asymptotic regimes. | 我々は、修正されたオッペンハイマー-スナイダー枠組みを用いて、ミンコフスキー核正則ブラックホールに適合する新たな非特異宇宙論モデルを構築する。 そのダイナミクスをダストのみのシナリオとスカラー場のシナリオの両方で研究し、他の2つの非特異モデルおよび古典的な標準宇宙論と比較する。 結果は、3つの非特異宇宙論はすべて同一の後期挙動を共有し、スカラー場設定においてインフレーションの自然な埋め込みを可能にするものの、非常に初期の時間においては質的に異なる非特異特徴を示すことを示した。 特に、この新たな宇宙論は無限過去と無限未来の両方の極限においてミンコフスキー時空に接近し、それによって2つの漸近領域の間に興味深い対称性を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Horizon-scale images of black holes provide a potential probe of fundamental physics, including tests of gravity and black hole hair. To assess the impact of scalar hair on accretion-flow imaging self-consistently, we construct an analytical model of a geometrically thick, magnetized disk around a rotating hairy black hole in Horndeski theory and analyze its 230 GHz image morphology. We find that scalar hair modestly alters the inflow and magnetic-field structure but strengthens gravitational redshift, markedly reducing the total flux and lensed ring brightness through relativistic transfer and spectral-shift effects. Moreover, we highlight a previously unexplored channel: the maximum interferometric diameter of the first photon ring responds strongly to the hair parameter but shows little dependence on accretion-flow details, making it a promising observable for constraining black-hole hair with future space-based interferometry. | ブラックホールの地平線規模の画像は、重力やブラックホールヘアーの検証を含む基礎物理学の潜在的な調査材料となる。 スカラーヘアーが降着流画像化に与える影響を自己無撞着に評価するため、我々はホーンデスキー理論において回転するブラックホールヘアーの周囲の幾何学的に厚い磁化円盤の解析モデルを構築し、その 230 GHz 画像の形態を解析した。 その結果、スカラーヘアーは流入量と磁場構造をわずかに変化させるものの、重力赤方偏移を強め、相対論的移行とスペクトルシフト効果によって全フラックスとレンズリングの明るさを著しく減少させることがわかった。 さらに、これまで未踏のチャネルを明らかにする。 すなわち、第一光子リングの最大干渉径はヘアーパラメータに強く応答するが、降着流の詳細にはほとんど依存しないことである。 これは、将来の宇宙ベースの干渉計でブラックホールヘアーを制限するための有望な観測量となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The purpose of this article is to compute the asymptotic charges of a vacuum solution to the Einstein field equations describing a naked singularity with a non-vanishing quadrupole moment, known in the literature as the Zipoy-Voorhees spacetime (q-metric). In addition to the well-known asymptotic quantities such as the Bondi-Sachs energy-momentum, the BMS charges and NP constants of this spacetime are computed. Explicit calculations of the latter are relatively scarce in the literature. Moreover, it has been proven that the NP constants of asymptotically flat, stationary, vacuum, and algebraically special spacetimes vanish (for instance, those of the Kerr spacetime). A by-product of the present analysis is to show that the algebraically special condition in the aforementioned result appears to be crucial, since the q-metric provides a counterexample to the conjecture that all asymptotically flat, stationary, vacuum, and asymptotically algebraically special spacetimes (a weaker version of the algebraically special condition) have vanishing NP constants. | 本論文の目的は、文献ではジポイ・ボーヒーズ時空（q計量）として知られる、ゼロではない四重極モーメントを持つ裸の特異点を記述するアインシュタイン場の方程式の真空解の漸近電荷を計算することである。 ボンダイ・サックスエネルギー運動量などのよく知られた漸近量に加えて、この時空のBMS電荷とNP定数を計算する。 後者の明示的な計算は文献において比較的少ない。 さらに、漸近的に平坦な時空、定常な時空、真空時空、および代数的に特殊な時空ではNP定数がゼロになることが証明されている（例えば、カー時空のNP定数）。 本分析の副産物は、q 計量が、漸近的に平坦で、定常で、真空で、漸近的に代数的に特殊な時空すべて (代数的に特殊な条件の弱いバージョン) は NP 定数が消えるという予想に対する反例を提供するため、前述の結果における代数的に特殊な条件が重要であるように見えることを示すことです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Whilst most of the binary configurations in modified theories of gravity are studied under quasi-circular orbit limit, eccentricity effects could play a significant role in future gravitational wave detections. We derive the gravitational radiation-reaction force for nonspinning eccentric orbits within the effective-one-body (EOB) description for the massless scalar-tensor theories up to 1.5 post-Newtonian (PN) order. The effects in such theories start at $1/c^3$ and interestingly, the 1.5PN order effect is due to the radiation reaction square effects which is a conservative effect. The results derived here can be implemented in the quasi-circular EOB-based waveform models to construct waveform templates for generic orbit binaries within massless scalar-tensor theories of gravity. | 修正重力理論における連星構成のほとんどは準円軌道極限の下で研究されているが、離心率効果は将来の重力波検出において重要な役割を果たす可能性がある。 我々は、質量ゼロのスカラーテンソル理論において、有効一体（EOB）記述の下で、1.5ポストニュートン（PN）オーダーまでの非自転離心軌道に対する重力放射反作用力を導出した。 このような理論における効果は$1/c^3$から始まり、興味深いことに、1.5PNオーダーの効果は、保存効果である放射反作用の2乗効果によるものである。 ここで導出された結果は、準円EOBベースの波形モデルに実装することで、質量ゼロのスカラーテンソル重力理論における一般的な軌道連星の波形テンプレートを構築することができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigated the shadow and optical appearance of Bardeen black hole (BH) immersed in perfect-fluid dark matter (PFDM). Using the EHT data, we find that the DM parameter is restricted to a narrow allowed range, confined to values of $\mathcal{O}(10^{-1}-10^{-2})$. Additionally, we observed that increasing the DM parameter substantially enlarges the photon sphere, the critical impact parameter, and thus the shadow radius, whereas the magnetic charge $g$ produces only negligible corrections. The DM component also modifies the optical appearance of the accretion disk: higher $b$ systematically suppresses the observed radiation intensity and reduces image brightness, while changes in $g$ yield only marginal effects. Subsequently, using the Novikov-Thorne thin disk model, we analyze primary and secondary images, observed flux, and redshift patterns, showing that PFDM noticeably alters image size and brightness whereas magnetic charge has a negligible influence. No blueshifted regions appear in any configuration. These results highlight several promising observational signatures for testing DM environments and nonlinear electrodynamic effects around BHs. | 我々は、完全流体暗黒物質（PFDM）に浸されたバーディーンブラックホール（BH）の影と光学的外観を調査した。 EHTデータを用いて、DMパラメータは狭い許容範囲、すなわち$\mathcal{O}(10^{-1}-10^{-2})$の値に制限されることを発見した。 さらに、DMパラメータの増加は、光子球（臨界影響パラメータ）と影の半径を大幅に拡大する一方で、磁荷$g$による補正は無視できるほど小さいことを観測した。 DM成分は降着円盤の光学的外観も変化させる。 $b$の上昇は観測される放射強度を系統的に抑制し、像の明るさを低下させるが、$g$の変化はわずかな影響しか与えない。 続いて、ノビコフ・ソーン薄円盤モデルを用いて、一次画像と二次画像、観測されたフラックス、および赤方偏移パターンを解析し、PFDMは像の大きさと明るさを顕著に変化させるが、磁荷は影響が無視できるほど小さいことを示した。 いずれの構成でも青方偏移領域は現れません。 これらの結果は、DM環境とBH周辺の非線形電気力学的効果を検証するための有望な観測シグネチャーをいくつか浮き彫りにしています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Elliptic de Sitter (dS) spacetime dS$/\mathbb{Z}_2$ is a non-time-orientable spacetime obtained by imposing an antipodal identification to global dS. Unlike QFT on global dS, whose vacuum state can be prepared by a no-boundary Euclidean path integral, the Euclidean elliptic dS does not define a wavefunction in the usual sense. We propose instead that the path integral on the Euclidean elliptic dS defines a no-boundary density matrix. As an explicit example, we study the free Dirac fermion CFT in two-dimensional elliptic dS and analytically compute the von Neumann and the Rényi entropies of this density matrix. The calculation reduces to correlation functions of vertex operators on non-orientable surfaces. As a by-product, we compute the time evolution of entanglement entropy following a crosscap quench in free Dirac fermion CFT. We also comment on a striking feature of free QFT in elliptic dS: its global Hilbert space is one-dimensional, wheres the Hilbert space associated to each observer is a nontrivial Fock space. | 楕円ド・ジッター (dS) 時空 dS$/\mathbb{Z}_2$ は、大域 dS に対蹠的同一視を課すことで得られる、時間的に向きが定まらない時空である。 大域 dS 上の QFT ではその真空状態を境界のないユークリッド経路積分で準備できるが、それとは異なり、ユークリッド楕円 dS は通常の意味での波動関数を定義しない。 その代わりに、我々はユークリッド楕円 dS 上の経路積分が境界のない密度行列を定義することを提案する。 具体的な例として、2 次元楕円 dS における自由ディラック電子 CFT を調べ、この密度行列のフォン・ノイマン エントロピーとレーニ エントロピーを解析的に計算する。 この計算は、向きが定まらない面上の頂点演算子の相関関数に帰着する。 副産物として、自由ディラック電子 CFT におけるクロスキャップ クエンチ後のエンタングルメント エントロピーの時間発展を計算する。 また、楕円 dS における自由 QFT の顕著な特徴についても説明します。 そのグローバル ヒルベルト空間は 1 次元であり、各観測者に関連付けられたヒルベルト空間は非自明なフォック空間です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We introduce a minimal Dark Standard Model (DSM) consisting of a single spin-0 particle with dark $U(1)$ gauge symmetry, and completely decoupled from the visible sector. Characterized only by the scalar mass $μ$ and the dark charge $q$, this framework naturally gives rise to a rich phenomenology, including stable solitonic configurations that behave as dark "mini-MACHOs". We numerically build and evolve these gauged scalar-field solitons, derive their mass-radius relations, and identify a critical charge beyond which no gravitationally bound configurations exist. By combining these results with microlensing surveys that exclude compact objects heavier than the asteroid-mass scale ($M\lesssim 10^{-11}M_\odot$), we obtain the constraint $μ\gtrsim 10\,\rm eV$ for viable configurations, depending on $q$. Our results represent a step forward in showing that purely gravitational observations can constrain the internal parameters of a dark gauge sector, and provide a framework for exploring broader DSM scenarios through future probes such as gravitational wave detections. | 我々は、暗黒$U(1)$ゲージ対称性を持ち、可視領域から完全に分離した単一のスピン0粒子からなる極小ダーク標準模型（DSM）を導入する。 スカラー質量$μ$と暗黒電荷$q$のみで特徴付けられるこの枠組みは、暗黒「ミニMACHO」として振る舞う安定なソリトン構成を含む、豊富な現象論を自然に生み出す。 我々はこれらのゲージ付きスカラー場ソリトンを数値的に構築・発展させ、それらの質量-半径関係を導出し、それを超えると重力的に束縛された構成が存在しない臨界電荷を特定する。 これらの結果を、小惑星質量スケール（$M\lesssim 10^{-11}M_\odot$）よりも重いコンパクト天体を除外したマイクロレンズサーベイと組み合わせることで、$q$に依存して、実行可能な構成に対して$μ\gtrsim 10\,\rm eV$という制約を得る。 私たちの研究結果は、純粋に重力の観測によってダークゲージセクターの内部パラメータを制限できることを示す一歩前進であり、重力波検出などの将来の探査を通じてより広範な DSM シナリオを調査するための枠組みを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The recent data release DR2 from the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) has reinforced compelling evidence supporting the dynamical nature of dark energy. In this respect, we here explore a two-scalar field cosmological model, dubbed Chiral-Quintom paradigm, that allows for a unified description of early- and late-time cosmic accelerations, namely inflation and dark energy, respectively. Moreover, we show that it provides a mechanism to cross the phantom divide without instabilities. To do so, we first focus on scenarios where the scalar fields evolve under an exponential potential, leading to distinct cosmological behaviors, including tracking solutions and slow-roll or hyperbolic inflation. Afterwards, by considering a nonlinear potential and a mixing in the kinetic sector, we show that the model can also describe the matter-dominated era, offering a potential unification of the dark sector. Accordingly, we place bounds on this double-field paradigm by employing recent low-redshift observational data, including supernovae from the Pantheon+ and Union3.0 compilations, observational Hubble parameter measurements, and baryon acoustic oscillation data from the latest DESI release. By means of the Akaike information criterion, the standard $Λ$CDM scenario and the $w_0w_a$CDM model are thus compared with the Chiral-Quintom approach, showing that, in principle, multiple-field dynamics does not seem to be ruled out, ultimately providing a flexible framework for describing late-time dynamics. | ダークエネルギー分光装置（DESI）から最近発表されたデータDR2は、ダークエネルギーの動的性質を裏付ける説得力のある証拠を強化した。 この点で、我々は本稿でカイラル・クイントム・パラダイムと名付けられた2スカラー場宇宙論モデルを探求する。 このモデルは、初期宇宙加速、すなわちインフレーションと後期宇宙加速、すなわちダークエネルギーの統一的な記述を可能にする。 さらに、このモデルが不安定性なしにファントム・ディバイドを越えるメカニズムを提供することを示す。 そのためにまず、スカラー場が指数関数的ポテンシャルの下で発展し、追跡解やスローロールあるいは双曲型インフレーションなどの異なる宇宙論的挙動をもたらすシナリオに焦点を当てる。 その後、非線形ポテンシャルと運動セクターにおける混合を考慮することで、このモデルが物質優勢時代も記述できることを示す。 これは、ダークセクターの潜在的な統一の可能性を示唆する。 したがって、我々はPantheon+およびUnion3.0コンピレーションからの超新星、ハッブルパラメータの観測的測定、そして最新のDESIリリースからの重粒子音響振動データを含む最近の低赤方偏移観測データを用いて、この二重場パラダイムに境界を設定する。 赤池情報量基準を用いて、標準的な$Λ$CDMシナリオと$w_0w_a$CDMモデルをカイラル-クイントムアプローチと比較することにより、原理的には多場ダイナミクスが排除されない可能性があることを示し、最終的には後期ダイナミクスを記述するための柔軟な枠組みを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the stability of $d$-dimensional ($d=3,4,5$) de Sitter and Minkowski spacetimes within the framework of semiclassical gravity sourced by a strongly coupled quantum field with a gravity dual. Our stability results are derived from a careful analysis of the $d$-dimensional Lichnerowicz equation with mass-squared $m^2$ and of semiclassical equations involving the dimensionless parameter $γ_d$. For $d=3$, we find that Minkowski spacetime is always unstable against perturbations, whereas de Sitter spacetime becomes stable when a dimensionless parameter $γ_3$ exceeds a critical value. In $d=4$, both de Sitter and Minkowski spacetimes become unstable when the parameter $γ_4$ exceeds its critical value. In contrast, in $d=5$, de Sitter and Minkowski spacetimes remain stable for almost all values of the parameter $γ_5$, except for a regime in which higher-curvature corrections become comparable to the Einstein tensor. | 我々は、重力双対を持つ強結合量子場を源とする半古典重力の枠組みにおいて、d次元（d=3,4,5）のド・ジッター時空とミンコフスキー時空の安定性を研究する。 我々の安定性の結果は、質量平方m^2を含むd次元リヒネロヴィチ方程式と、無次元パラメータγ_dを含む半古典方程式の綿密な解析から導かれる。 d=3の場合、ミンコフスキー時空は摂動に対して常に不安定であるのに対し、ド・ジッター時空は無次元パラメータγ_3が臨界値を超えると安定となる。 d=4の場合、パラメータγ_4が臨界値を超えると、ド・ジッター時空とミンコフスキー時空の両方が不安定となる。 対照的に、$d=5$ では、高曲率補正がアインシュタインテンソルに匹敵するようになる領域を除いて、ド・ジッター時空とミンコフスキー時空はパラメータ $γ_5$ のほぼすべての値に対して安定のままです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We provide a rigorous proof for the existence of homogeneous, isotropic and globally singularity-free cosmological solutions in Einstein-dilaton-Gauss-Bonnet (EdGB) gravity with exponential coupling. While numerical studies suggested such solutions exist, a formal proof remained elusive. By employing a novel ``power identity method'' and overcoming significant challenges posed by the strong nonlinearities of the exponential coupling, which are not present in the quadratic coupling analyzed in our companion paper \cite{he2025proofssingularityfreesolutionsscalarization}, we establish a FLRW solution valid for all time $t\in(-\infty,+\infty)$, where the Hubble parameter remains positive and vanishes asymptotically, while the scalar field evolves monotonically. This result align with numerical simulations and offer a firm mathematical foundation for singularity-free cosmology in a string-inspired setting. | 指数関数的結合を持つアインシュタイン・ディラトン・ガウス・ボネ（EdGB）重力場において、均質、等方性、かつ大域的に特異点のない宇宙論的解の存在を厳密に証明する。 数値解析ではそのような解の存在が示唆されていたものの、正式な証明は未だ得られていない。 新たな「べき乗恒等法」を用い、指数関数的結合の強い非線形性によって生じる重大な課題（関連論文\cite{he2025proofssingularityfreesolutionsscalarization}で解析した二次結合には存在しない）を克服することで、ハッブルパラメータが正のまま漸近的に消滅し、スカラー場が単調に発展する、時間$t\in(-\infty,+\infty)$全体にわたって有効なFLRW解を確立する。 この結果は数値シミュレーションと一致し、弦理論に着想を得た設定における特異点のない宇宙論の確固たる数学的基盤を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We obtain closed-form expressions for the $ST^nS$ modular kernels of non-rational Virasoro CFTs and use them to construct fully analytic modular-bootstrap functionals. At rational width $τ$, the Mordell integrals in these kernels reduce to finite quadratic Gauss sums of $\operatorname{sech}/\sec$ profiles with explicit Weil phases, furnishing a canonical finite-dimensional real basis for spectral kernels. From this basis we build finite-support "window" functionals with $Φ(0)=1$ and $Φ(p)>0$ on a prescribed low-momentum interval. Applied to the scalar channel of the $ST^1S$ kernel, these functionals yield a rigorous analytic bound on the spinless gap. As a second application we prove an analytic no-go theorem for pure AdS$_3$ gravity: no compact, unitary, Virasoro-only CFT$_2$ can have a primary gap above $Δ_{\rm BTZ}=(c-1)/12$, because a strictly positive "Mordell surplus" in the odd-spin $ST$ kernel forces an odd-spin primary below $Δ_{\rm BTZ}$. | 非有理Virasoro CFTの$ST^nS$モジュラーカーネルの閉形式表現を得て、それらを用いて完全に解析的なモジュラーブートストラップ汎関数を構築する。 有理幅$τ$において、これらのカーネルのモーデル積分は、明示的なWeil位相を持つ$\operatorname{sech}/\sec$プロファイルの有限二次ガウス和に帰着し、スペクトルカーネルの標準的な有限次元実基底を与える。 この基底から、所定の低運動量区間において$Φ(0)=1$かつ$Φ(p)>0$を満たす有限サポート「ウィンドウ」汎関数を構築する。 これらの汎関数を$ST^1S$カーネルのスカラーチャネルに適用すると、スピンレスギャップの厳密な解析的境界が得られる。 2 番目の応用として、純粋な AdS$_3$ 重力に対する解析的 no-go 定理を証明します。 つまり、奇スピン $ST$ カーネルの厳密に正の「Mordell 余剰」により、奇スピン プライマリが $Δ_{\rm BTZ}$ 未満に強制されるため、コンパクトでユニタリーな Virasoro のみの CFT$_2$ は $Δ_{\rm BTZ}=(c-1)/12$ を超えるプライマリ ギャップを持つことはできません。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show how a mass term for gravitational axions (''gravi-axions'') with a Chern-Simons coupling to gravity can naturally arise due to non-perturbative contributions from Euclidean wormholes, breaking the continuous shift symmetry of the standard theory. The induced mass can be generated in a cosmologically relevant range to be the dark matter or dark energy of the universe for a reasonable and well-motivated range of the symmetry breaking scale. Upon generating the gravi-axion mass term, we discuss the cosmology of the theory. We find that the gravi-axion can be produced to be the dominant dark matter component via misalignment or gravitational particle production, and that in a different regime, the gravi-axion can act as dynamical dark energy. We discuss gravi-axion decay into gravitons as a potential observational window for this theory. Finally, we find that, for late-time, astrophysical compact objects, cosmologically relevant gravi-axions behave as minimally-coupled, massive scalar fields. | 重力とチャーン・サイモンズ結合する重力アクシオン（「重力アクシオン」）の質量項が、ユークリッドワームホールからの非摂動的な寄与によって自然に生じ、標準理論の連続シフト対称性を破る仕組みを示す。 誘起された質量は、対称性の破れのスケールの妥当かつ十分に根拠のある範囲において、宇宙論的に関連する範囲で生成され、宇宙の暗黒物質または暗黒エネルギーとなる可能性がある。 重力アクシオン質量項の生成に際し、理論の宇宙論について議論する。 重力アクシオンは、ミスアラインメントまたは重力粒子生成によって生成され、支配的な暗黒物質成分となる可能性があること、また、異なる領域では、重力アクシオンが動的暗黒エネルギーとして作用する可能性があることがわかった。 この理論の潜在的な観測の窓として、重力アクシオンの重力子への崩壊について議論する。 最後に、後期の天体物理学的コンパクトオブジェクトの場合、宇宙論的に関連する重力アクシオンは、最小限に結合した大質量スカラー場として振舞うことが分かりました。 |