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| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate the challenges of constructing neutron star (NS) solutions in $f(\mathbb{Q})$ gravity, highlighting the importance of treating the affine connection as an active, dynamical component of the theory. We begin by clarifying under what conditions standard simplifications -- such as the coincident gauge or General Relativity (GR)-like connections -- inadvertently lead to GR behavior, even in non-trivial $f(\mathbb{Q})$ models. Building on previous work in black hole (BH) spacetimes, we adapt the formalism to NS and extend it to non-vacuum configurations. Focusing on two representative models, $f(\mathbb{Q}) = \mathbb{Q} + α\mathbb{Q}^2$ and $f(\mathbb{Q}) = \mathbb{Q}^β$, our analysis suggests that, under standard regularity assumptions, solutions with Maclaurin/Laurent-type series recover GR dynamics, pointing to more intricate structures as the likely seat of beyond-GR effects, and reflecting the constraints imposed by the connection's dynamics on the asymptotic behavior of genuinely beyond-GR solutions. We then formulate the problem as a boundary value problem (BVP) and highlight the numerical pathologies that may arise, together with possible strategies to prevent them. This work aims to provide a concrete framework for future numerical studies and outlines the theoretical consistency conditions required to construct physically meaningful beyond-GR NS solutions in $f(\mathbb{Q})$ gravity. | 我々は、$f(\mathbb{Q})$重力における中性子星（NS）解の構築における課題を調査し、アフィン接続を理論の能動的かつ動的な要素として扱うことの重要性を強調する。 まず、一致ゲージ接続や一般相対論（GR）的な接続といった標準的な単純化が、どのような条件下で、非自明な$f(\mathbb{Q})$模型においてさえも、意図せず一般相対論的な振る舞いをもたらすのかを明らかにする。 ブラックホール（BH）時空におけるこれまでの研究に基づき、我々はこの形式論をNSに適用し、非真空構成に拡張する。 2つの代表的なモデル、$f(\mathbb{Q}) = \mathbb{Q} + α\mathbb{Q}^2$と$f(\mathbb{Q}) = \mathbb{Q}^β$に焦点を当てた解析では、標準的な正則性の仮定の下で、マクローリン/ローラン型級数を持つ解が一般相対論のダイナミクスを回復し、一般相対論を超えた効果のありそうな場所としてより複雑な構造を指し示し、接続のダイナミクスによって真に一般相対論を超えた解の漸近的挙動に課される制約を反映していることが示唆されています。 次に、問題を境界値問題 (BVP) として定式化し、発生する可能性のある数値的病理と、それを防ぐための可能な戦略を明らかにします。 本研究は、将来の数値研究のための具体的な枠組みを提供することを目的とし、$f(\mathbb{Q})$重力において物理的に意味のある一般相対論を超えたNS解を構築するために必要な理論的整合性条件を概説します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the structural and dynamical consequences of introducing a distributional density profile inside a neutron star, representing a massless, topological shell located at an arbitrary radius. We incorporate this effect into the structure of neutron star and construct equilibrium sequence for several realistic equations of state. Radial stability is examined through the Sturm-Liouville formulation of the $\ell=0$ perturbation equation, supplemented with a jump condition and imprinting distinct features on the fundamental $f$-mode spectrum. We find strong, non-monotonic variations in the mode frequency relative to standard no-shell models. Using first-principles scaling relations, we estimate various gravitational wave observables such as the damping time, quality factor, luminosity and characteristic strain. These observables are then compared with the sensitivity of Advanced LIGO, and third-generation detectors such as the Einstein Telescope and Cosmic Explorer. Our results demonstrate that internal topological shells can leave potentially observable signatures in the oscillation and gravitational wave properties of neutron stars. | 任意の半径に位置する質量ゼロの位相殻を模擬した中性子星内部に分布密度プロファイルを導入した場合の構造的・動的影響を研究する。 この効果を中性子星構造に組み込み、いくつかの現実的な状態方程式の平衡系列を構築する。 $\ell=0$摂動方程式のSturm-Liouville定式化にジャンプ条件を付加し、基本$f$モードスペクトルに明確な特徴を付与することで、動径安定性を検証する。 標準的な無殻モデルと比較して、モード周波数に強い非単調な変動が見られる。 第一原理スケーリング関係を用いて、減衰時間、品質係数、光度、特性歪などの様々な重力波観測量を推定する。 これらの観測量は、Advanced LIGO、アインシュタイン望遠鏡、コズミック・エクスプローラーなどの第三世代検出器の感度と比較される。 私たちの研究結果は、内部のトポロジカルシェルが中性子星の振動と重力波の特性に潜在的に観測可能な特徴を残す可能性があることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The existence of a fundamental zero-point length, $l_0$, a minimal spacetime scale predicted by T-duality in string theory or quantum gravity theories, modifies the entropy associated with the horizon of spacetime. In the cosmological setup, this leads to correction to the Friedmann equations governing the evolution of the Universe. In this paper, we investigate the implications of zero-point length $l_0$-corrected gravity for gravitational baryogenesis and early universe thermodynamics, deriving constraints on $l_0$ from observational baryon asymmetry data. We observe that under the condition of non-equilibrium thermodynamics, $l_0$ generates $\dot{\mathcal{R}}\neq 0$ during radiation epoch, where $\mathcal{R}$ is the Ricci scalar. This yields a baryon asymmetry parameter $η\propto l_0^2 T_D^9/M_{\rm Pl}^7$. The observed baryon asymmetry $η\sim 9.9 \times 10^{-11}$ constrains $l_0 \lesssim 7.1 \times 10^{-33} m$, approximately $440$ times the Planck length. Furthermore, our analysis reveals that the zero-point length correction in the Friedmann equation, effectively slows the expansion rate at high energies, resulting in a modified time-temperature relationship where the Universe maintains higher temperatures for longer time during early epochs compared to standard cosmology. Our results establish zero-point length cosmology as a testable framework connecting quantum gravity to cosmological observables, with implications for early universe thermal history and fundamental length scales. | 弦理論や量子重力理論におけるT双対性によって予測される最小時空スケールである基本的な零点長$l_0$の存在は、時空の地平線に関連するエントロピーを修正します。 宇宙論の設定では、これは宇宙の進化を支配するフリードマン方程式の補正につながります。 本論文では、観測されたバリオン非対称性データから$l_0$への制約を導き、零点長$l_0$補正重力が重力バリオン生成と初期宇宙熱力学に与える影響を調査します。 非平衡熱力学の条件下では、放射期に$l_0$が$\dot{\mathcal{R}}\neq 0$を生成することが観察されます。 ここで、$\mathcal{R}$はリッチスカラーです。 これにより、バリオン非対称性パラメータ$η\propto l_0^2 T_D^9/M_{\rm Pl}^7$が得られます。 観測された重粒子非対称性 $η\sim 9.9 \times 10^{-11}$ は、$l_0 \lesssim 7.1 \times 10^{-33} m$ という制約を課し、これはプランク長の約 $440$ 倍に相当します。 さらに、解析の結果、フリードマン方程式における零点長補正は、高エネルギー領域での膨張速度を実質的に低下させ、結果として、標準的な宇宙論と比較して初期宇宙において宇宙がより長い期間、より高い温度を維持するという、修正された時間と温度の関係をもたらすことが明らかになりました。 私たちの研究結果は、零点長宇宙論を量子重力と宇宙論的観測量を結びつける検証可能な枠組みとして確立し、初期宇宙の熱史や基本的な長さスケールに影響を与えるものです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| $α$-attractor models naturally appear in supergravity with hyperbolic geometry. The simplest versions of $α$-attractors, T- and E-models, originate from theories with non-singular potentials. In canonical variables, these potentials have a plateau that is approached exponentially fast at large values of the inflaton field $\varphi$. In a closely related class of polynomial $α$-attractors, or P-models, the potential is not singular, but its derivative is singular at the boundary. The resulting inflaton potential also has a plateau, but it is approached polynomially. In this paper, we will consider a more general class of potentials, which can be singular at the boundary of the moduli space, S-models. These potentials may have a short plateau, after which the potential may grow polynomially or exponentially at large values of the inflaton field. We will show that this class of models may provide a simple solution to the initial conditions problem for $α$-attractors and may account for a very broad range of possible values of $n_{s}$ matching the recent ACT, SPT, and DESI data. | $α$-アトラクターモデルは、双曲幾何学を用いた超重力理論において自然に現れる。 $α$-アトラクターの最も単純なバージョンであるTモデルとEモデルは、特異でないポテンシャルを持つ理論に由来する。 正準変数において、これらのポテンシャルはプラトーを持ち、インフレーション場$\varphi$の値が大きいと指数関数的に近づく。 密接に関連する多項式$α$-アトラクター、すなわちPモデルでは、ポテンシャルは特異ではないが、その微分は境界で特異である。 結果として得られるインフレーションポテンシャルもプラトーを持つが、多項式的に近づく。 本稿では、モジュライ空間の境界で特異となり得る、より一般的なポテンシャルのクラスであるSモデルについて考察する。 これらのポテンシャルは短いプラトーを持つ場合があり、その後、インフレーション場の値が大きいとポテンシャルは多項式的または指数関数的に増加する可能性がある。 このクラスのモデルは、$α$アトラクターの初期条件問題に対する単純な解決策を提供する可能性があり、最近のACT、SPT、およびDESIデータに一致する非常に広い範囲の$n_{s}$の可能な値を説明できる可能性があることを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational-wave data analysis relies on accurate and efficient methods to extract physical information from noisy detector signals, yet the increasing rate and complexity of observations represent a growing challenge. Deep learning provides a powerful alternative to traditional inference, but existing neural models typically lack the flexibility to handle variations in data analysis settings. Such variations accommodate imperfect observations or are required for specialized tests, and could include changes in detector configurations, overall frequency ranges, or localized cuts. We introduce a flexible transformer-based architecture paired with a training strategy that enables adaptation to diverse analysis settings at inference time. Applied to parameter estimation, we demonstrate that a single flexible model -- called Dingo-T1 -- can (i) analyze 48 gravitational-wave events from the third LIGO-Virgo-KAGRA Observing Run under a wide range of analysis configurations, (ii) enable systematic studies of how detector and frequency configurations impact inferred posteriors, and (iii) perform inspiral-merger-ringdown consistency tests probing general relativity. Dingo-T1 also improves median sample efficiency on real events from a baseline of 1.4% to 4.2%. Our approach thus demonstrates flexible and scalable inference with a principled framework for handling missing or incomplete data -- key capabilities for current and next-generation observatories. | 重力波データ解析は、ノイズの多い検出器信号から物理情報を抽出する正確かつ効率的な手法に依存していますが、観測頻度と複雑性の増加は、ますます大きな課題となっています。 ディープラーニングは従来の推論に代わる強力な代替手段を提供しますが、既存のニューラルモデルは、一般的に、データ分析設定の変動に対応できる柔軟性に欠けています。 このような変動は、不完全な観測に対応したり、特殊なテストに必要となるものであり、検出器構成、全体的な周波数範囲、または局所的なカットの変更などが含まれる可能性があります。 本研究では、推論時に多様な解析設定への適応を可能にするトレーニング戦略と組み合わせた、柔軟なトランスフォーマーベースのアーキテクチャを紹介します。 パラメータ推定に適用することで、Dingo-T1と呼ばれる単一の柔軟なモデルが、(i) LIGO-Virgo-KAGRA観測第3回実行における48件の重力波イベントを幅広い解析設定で解析し、(ii) 検出器と周波数構成が推論された事後分布にどのように影響するかを体系的に研究し、(iii) 一般相対論を検証するインスパイラル・マージャー・リングダウン整合性検定を実行できることを実証します。 Dingo-T1は、実イベントにおけるサンプル効率の中央値をベースラインの1.4%から4.2%に向上させました。 このように、私たちのアプローチは、欠損データや不完全なデータを処理するための原理的なフレームワークを備えた、柔軟かつスケーラブルな推論を実証しており、これは現在および次世代の観測所にとって重要な機能です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational lensing in the wave-optics regime imprints characteristic frequency-dependent amplitude and phase modulations on gravitational-wave (GW) signals, yet to be detected by ground-based interferometers. Similar modulations may also arise from orbital eccentricity, raising the possibility of degeneracies that could lead to false microlensing claims. We investigate the extent to which eccentric binary black hole (BBH) signals can mimic microlensing signatures produced by an isolated point-mass lens. With a simulated population of eccentric signals using numerical relativity simulations and \texttt{TEOBResumS-Dalí} waveform model, we perform a Bayesian model-comparison study, supported by a complementary \textit{mismatch} analysis. We find a strong degeneracy for high eccentricities, low total masses, and high signal-to-noise ratios (SNRs): under these conditions, quasicircular microlensed model can be strongly favored over quasicircular unlensed model, even when the true signal is unlensed. For moderate SNRs ($\sim 30$), binaries with $M_\mathrm{tot}\lesssim 100\,M_\odot$ and eccentricity $e \gtrsim 0.4$ are particularly susceptible to misclassifications. In such cases, inferred microlens parameters exhibit well-constrained posteriors despite being unphysical. Crucially, the degeneracy is completely removed when the recovery uses waveform models that incorporate eccentricity, which overwhelmingly favors the eccentric hypothesis over microlensing. Our results demonstrate that any event exhibiting strong Bayesian evidence for microlensing should also be analyzed with eccentric waveform models and vice-versa to avoid false positives and biased astrophysical inference. This work contributes to developing robust strategies for interpreting signals in the era of precision GW astronomy. | 波動光学領域における重力レンズ効果は、地上の干渉計ではまだ検出されていない、重力波（GW）信号に特徴的な周波数依存の振幅および位相変調を刻み込む。 同様の変調は軌道離心率によっても発生する可能性があり、マイクロレンズ効果の誤った主張につながる可能性のある縮退の可能性を高める。 本研究では、離心率の高い連星ブラックホール（BBH）信号が、孤立した質点レンズによって生成されるマイクロレンズ効果の特徴をどの程度模倣できるかを調査する。 数値相対論シミュレーションと\texttt{TEOBResumS-Dalí}波形モデルを用いてシミュレートされた離心率の高い信号の集団を用いて、補完的な\textit{ミスマッチ}分析に基づくベイズモデル比較研究を行う。 離心率が高く、総質量が低く、信号対雑音比（SNR）が高い場合、強い退化が見られることが分かりました。 これらの条件下では、真の信号が非レンズ効果であっても、準円形マイクロレンズモデルが準円形非レンズモデルよりも強く有利になる可能性があります。 中程度のSNR（$\sim 30$）の場合、$M_\mathrm{tot}\lesssim 100\,M_\odot$で離心率$e \gtrsim 0.4$の連星は、特に誤分類の影響を受けやすくなります。 このような場合、推定されたマイクロレンズパラメータは非物理的であるにもかかわらず、十分に制約された事後分布を示します。 重要なのは、復元に離心率を考慮した波形モデルを使用すると、退化が完全に解消され、マイクロレンズ効果よりも離心率仮説が圧倒的に有利になることです。 私たちの研究結果は、マイクロレンズ効果の強いベイズ的証拠を示すイベントは、誤検出や偏りのある天体物理学的推論を避けるために、偏心波形モデルを用いて解析する必要があり、その逆も同様であることを示しています。 本研究は、精密重力波天文学の時代における信号解釈のための堅牢な戦略の開発に貢献します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the orbital dynamics and gravitational-wave signatures of extreme mass-ratio inspirals (EMRIs) in the spacetime of a Kerr black hole immersed in an asymptotically uniform magnetic field, described by the exact Kerr--Bertotti--Robinson (Kerr--BR) solution~\cite{Podolsky:2025tle}. In contrast to the widely used Kerr--Melvin metric, the Kerr--BR spacetime is of algebraic type~D, admits a clear asymptotic structure, and allows for a systematic analytic treatment of geodesics. By analyzing the innermost stable circular orbit (ISCO), we find that the external magnetic field consistently pushes the ISCO to larger radii \(r_{\rm ISCO}\) for all spin configurations considered. Counterintuitively, despite this outward radial shift, the ISCO orbital frequency \(Ω_{\rm ISCO}\) increases monotonically with the magnetic-field strength, leading to a robust ``blue-shift'' of the gravitational-wave cutoff frequency. We further show that retrograde orbits are significantly more sensitive to magnetic fields than prograde orbits, and identify a frequency crossover phenomenon in which magnetic corrections can invert the usual spin--frequency hierarchy at the ISCO. Finally, employing a semi-analytic adiabatic evolution scheme driven by exact geodesic relations and a leading-order quadrupole flux, we generate inspiral waveforms and quantify the substantial dephasing induced by the magnetic field. Our results indicate that large-scale magnetic environments can leave observable imprints in EMRI signals for future space-based detectors such as LISA, TianQin, and Taiji, and that neglecting such effects in waveform models may introduce non-negligible biases in parameter estimation, particularly for the black-hole spin. | 我々は、厳密なKerr-Bertotti-Robinson (Kerr-BR)解~\cite{Podolsky:2025tle}によって記述される漸近的に均一な磁場中に置かれたKerrブラックホールの時空における極限質量比インスパイラル(EMRI)の軌道ダイナミクスと重力波特性を調査する。 広く用いられているKerr-Melvin計量とは対照的に、Kerr-BR時空は代数型~Dであり、明確な漸近構造を許容し、測地線の体系的な解析的取り扱いを可能にする。 最内安定円軌道(ISCO)を解析することにより、検討するすべてのスピン構成において、外部磁場がISCOを一貫してより大きな半径\(r_{\rm ISCO}\)へと押しやることがわかる。 直感に反して、この外向きの放射状シフトにもかかわらず、ISCO軌道周波数 \(Ω_{\rm ISCO}\) は磁場強度とともに単調に増加し、重力波遮断周波数の「青方偏移」が顕著に現れる。 さらに、逆行軌道は順行軌道よりも磁場の影響を著しく受けやすいことを示し、磁気補正によってISCOにおける通常のスピン-周波数階層が反転する周波数クロスオーバー現象を特定する。 最後に、正確な測地線関係と主要次数四重極磁束に基づく半解析的断熱発展スキームを用いて、インスパイラル波形を生成し、磁場によって引き起こされる大きな位相ずれを定量化する。 私たちの研究結果は、大規模な磁気環境が、LISA、TianQin、Taijiなどの将来の宇宙ベースの検出器のEMRI信号に観測可能な痕跡を残す可能性があり、波形モデルでそのような効果を無視すると、特にブラックホールのスピンのパラメータ推定に無視できないバイアスが生じる可能性があることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This work investigates a cosmological model featuring an interaction between dark energy and dark matter, where the dark energy component is described by the Generalized Chaplygin-Jacobi gas (GCJG). In this study, we establish a system in which the GCJG and a pressureless dark matter fluid exchange energy via a linear interaction term, $Q \propto ρ_x$, being $ρ_{x}$ the dark energy density. By solving the conservation equations, we derive analytical expressions for the evolution of the dark energy and dark matter densities. The thermodynamic properties of this interacting system are then thoroughly analyzed. The thermodynamic analysis reveals that both dark components maintain positive temperatures, ensuring stability. Notably, the dark energy component transitions to a phantom regime in the past, a feature of interest for recent cosmological observations, without violating thermodynamic principles. The total entropy production is shown to be in agreement with the second law of thermodynamics. Furthermore, an analysis of the specific heats suggests that while the dark matter sector remains thermodynamically stable, the dark energy sector undergoes a late-time phase transition, consistent with its entering into the phantom domain at effective level. | 本研究では、ダークエネルギーとダークマターの相互作用を特徴とする宇宙論モデルを調査します。 このモデルでは、ダークエネルギー成分は一般化チャプリギン・ヤコビ気体 (GCJG) で記述されます。 この研究では、GCJG と圧力のないダークマター流体が線形相互作用項 $Q \propto ρ_x$ ($ρ_{x}$ はダークエネルギー密度) を介してエネルギーを交換するシステムを確立します。 保存方程式を解くことで、ダークエネルギー密度とダークマター密度の変化に関する解析的表現を導出します。 次に、この相互作用システムの熱力学的特性を徹底的に分析します。 熱力学的分析により、両方のダークコンポーネントが正の温度を維持し、安定性を確保していることが明らかになりました。 特に、ダークエネルギー成分は過去にファントム領域に遷移しており、これは最近の宇宙論的観測で興味深い特徴ですが、熱力学の原理に違反していません。 全エントロピー生成は熱力学の第二法則と一致することが示されています。 さらに、比熱の分析により、暗黒物質セクターは熱力学的に安定している一方、暗黒エネルギーセクターは後期相転移を起こし、有効レベルでファントム領域に入ることが示唆されています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Modified Newtonian Dynamics (MOND) is a framework of theories that adjust Newton's laws of gravity to explain effects such as galactic rotation anomalies, offering an alternative to dark matter. This essay examines the justification of MOND by assessing its inter-theoretical relationship to established theories across relevant scales, in particular its connection to Newtonian gravitation. We argue that MOND fails a key condition for a theory's justification--what we call 'reduction-wise justification'--since it does not adequately reduce to Newtonian gravity in a fully non-arbitrary way. More precisely, despite satisfying the standard formal criteria for successful limiting reduction, MOND does not properly reduce to Newtonian gravitation because of (i) the absence of a fundamental theoretical framework to justify the interpolating function introduced in MOND and (ii) the lack of a unified mathematical structure working across all scales, independent of Newtonian theory. Hence, the case study of MOND provides crucial results for the general debate on inter-theoretic reduction in science: MOND's failure as a case of reduction highlights important limitations in standard accounts of limiting reduction. We respond by proposing a more refined framework for limiting reduction that introduces two additional criteria to better distinguish successful from pathological reductions. More broadly, this case illustrates how analysing reduction-wise justification can serve as a powerful tool for evaluating the validity of novel theories that are not yet empirically established. | 修正ニュートン力学（MOND）は、ニュートンの重力法則を調整することで銀河回転異常などの効果を説明する理論体系であり、暗黒物質に代わる理論体系である。 本稿では、MONDの正当性を、関連するスケールにおける既存理論との理論間関係、特にニュートン重力との関連性を評価することで検証する。 MONDは、ニュートン重力に完全に非恣意的な方法で適切に還元できないため、理論の正当性に関する重要な条件、いわゆる「還元的正当性」を満たしていないと我々は主張する。 より正確には、MONDは、限定還元を成功させるための標準的な形式基準を満たしているにもかかわらず、(i) MONDで導入された補間関数を正当化する基礎的な理論的枠組みが欠如していること、および(ii) ニュートン理論に依存しない、あらゆるスケールで機能する統一的な数学的構造が欠如していることから、ニュートン重力に適切に還元できない。 したがって、MONDの事例研究は、科学における理論間還元に関する一般的な議論にとって極めて重要な結果をもたらす。 還元の事例としてのMONDの失敗は、限定還元に関する標準的な説明の重要な限界を浮き彫りにする。 我々はこれに対し、限定還元のためのより洗練された枠組みを提案し、成功した還元と病的な還元をより適切に区別するための2つの追加基準を導入する。 より広く言えば、この事例は、還元ごとの正当化を分析することが、まだ経験的に確立されていない新しい理論の妥当性を評価するための強力なツールとなり得ることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the framework of $F(\mathcal{R},\tilde{\mathcal{R}})$ Einstein-Cartan gravity with an action depending both of the Ricci scalar and the so-called Holst-invariant curvature we consider models that include cubic terms of the latter in the action and study their inflationary behavior. These terms can have a considerable effect either positive or negative in relation to the agreement with present observational data, depending on parameters. In parameter regions where the quadratic models fail to produce results consistent with observational data, the presence of these additional cubic terms can lead to compatible predictions. | リッチスカラーといわゆるホルスト不変曲率の両方に依存する作用を持つ$F(\mathcal{R},\tilde{\mathcal{R}})$アインシュタイン-カルタン重力の枠組みにおいて、作用に後者の3次項を含むモデルを考察し、そのインフレーション挙動を研究する。 これらの項は、パラメータに依存して、現在の観測データとの一致度に正または負の大きな影響を及ぼす可能性がある。 2次モデルが観測データと整合する結果を生成できないパラメータ領域では、これらの追加の3次項の存在が、整合した予測につながる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Gibbons-Werner (GW) method provides a geometric framework for calculating the deflection angle of particles in curved spacetimes, and numerous extensions based on the original version have been developed in recent years to expand its applicability. Most existing studies, however, are restricted to unbound orbits. The finite-distance deflection angle, which assumes both the source and observer to be located at finite distances, motivates us to investigate the bending of bound orbits. In this work, we broaden the GW method to bound orbits of massive particles in stationary axisymmetric (SAS) spacetimes, following our previous extension in static spherically symmetric (SSS) backgrounds [Huang et al., Phys. Rev. D 107, 104046 (2023)]. By employing our generalized GW method for SAS spacetimes [Huang et al., J. Cosmol. Astropart. Phys. 01(2024)013], (a) We obtain a formula for the deflection angle of bound massive particles in SAS spacetimes by dividing bound orbits that azimuthally overlap with themselves into multiple non-overlapping segments. This division enables the application of the GW method -- originally developed for unbound orbits -- to each segment in a consistent manner. (b) We overcome the limitation associated with the loss of positive definiteness of the Jacobi-Maupertuis Randers-Finsler (JMRF) metric, which occurs because bound massive particles have energies below unity. To show the practical implementation of our approach, we carry out the calculation in Kerr spacetime and obtain the deflection angle between two arbitrary points along the bound orbit of massive particles. | ギボンズ-ワーナー (GW) 法は、曲がった時空における粒子の偏向角を計算する幾何学的枠組みを提供し、その適用範囲を広げるために近年、オリジナル版に基づいた数多くの拡張が開発されてきた。 しかし、既存の研究のほとんどは、非束縛軌道に限定されている。 有限距離偏向角は、発生源と観測者の両方が有限距離にあると仮定しており、これが束縛軌道の曲がりを調査する動機となっている。 本研究では、静的球対称 (SSS) 背景への以前の拡張 [Huang et al., Phys. Rev. D 107, 104046 (2023)] に倣い、静止軸対称 (SAS) 時空における質量をもつ粒子の束縛軌道に GW 法を拡張する。 SAS 時空に一般化した GW 法 [Huang et al., J. Cosmol. Astropart. Phys. 01(2024)013]、(a) SAS時空における束縛質量粒子の偏向角の公式を、方位角的に重なり合う束縛軌道を複数の重なり合わないセグメントに分割することで得る。 この分割により、元々束縛されていない軌道のために開発されたGW法を各セグメントに一貫して適用することが可能になる。 (b) 束縛質量粒子のエネルギーが1未満であるために生じる、ヤコビ・モーペルテュイ・ランダース・フィンスラー（JMRF）計量の正定値性の喪失に伴う制限を克服する。 この手法の実際的な実装を示すために、カー時空で計算を行い、質量粒子の束縛軌道に沿った任意の2点間の偏向角を求める。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a fully gauge-invariant and rigorously derived framework for computing the cumulative decoherence of gravitational waves (GWs) propagating through a stochastic quantum spacetime. Working directly with the Riemann-tensor two-point function and exploiting the extreme adiabaticity of cosmological GW propagation, we show that phase diffusion, rather than amplitude attenuation or mode mixing, is the unique leading-order imprint of microscopic curvature fluctuations. Our main theoretical result is a universality theorem: for any quantum-gravity model whose curvature fluctuations possess a finite correlation length, the accumulated phase variance grows linearly with distance, independent of the underlying microphysics. This diffusive scaling contrasts sharply with coherent astrophysical effects and with nonlocal models. The frequency exponent therefore becomes a clean spectral discriminator, separating string-foam recoil, holographic or scale-invariant noise, and causal-set discreteness. We obtain these results from first principles by evaluating the projected Riemann correlator along null geodesics and determining the exact conditions under which deviations from universality can arise. Finally, we outline a hierarchical Bayesian strategy for measuring this effect with LIGO, LISA, and Pulsar Timing Arrays. Although standard Planck-scale fluctuations remain far below current sensitivity, this framework provides a sharp and falsifiable test of exotic quantum-spacetime scenarios, particularly those with macroscopic correlation lengths or strong energy dependence. | 確率的量子時空を伝播する重力波（GW）の累積デコヒーレンスを計算するための、完全にゲージ不変で厳密に導出された枠組みを開発する。 リーマンテンソルの2点関数を直接扱い、宇宙論的重力伝播の極端な断熱性を利用することで、振幅減衰やモード混合ではなく、位相拡散が微視的曲率変動の唯一の主要次痕跡であることを示す。 我々の主要な理論的結果は普遍性定理である。 すなわち、曲率変動が有限の相関長を持つ任意の量子重力モデルにおいて、累積位相分散は基礎となる微視的物理学とは無関係に、距離とともに線形に増加する。 この拡散的スケーリングは、コヒーレントな天体物理学的効果や非局所的モデルとは著しく対照的である。 したがって、周波数指数は明確なスペクトル識別器となり、弦フォーム反跳、ホログラフィックまたはスケール不変なノイズ、そして因果集合の離散性を分離する。 これらの結果は、ヌル測地線に沿って投影されたリーマン相関関数を評価し、普遍性からの逸脱が生じ得る正確な条件を決定することにより、第一原理から得られたものである。 最後に、LIGO、LISA、およびパルサー・タイミング・アレイを用いてこの効果を測定するための階層的ベイズ戦略を概説する。 標準的なプランクスケールの揺らぎは現在の感度をはるかに下回っているものの、この枠組みは、特に巨視的な相関長や強いエネルギー依存性を持つエキゾチックな量子時空シナリオに対する、明確かつ反証可能な検証を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the axial electromagnetic quasinormal modes of a static, asymptotically Anti--de Sitter (AdS) black hole sourced by a nonlinear electrodynamics model of Plebański type. Starting from the master equation governing axial perturbations, we impose ingoing boundary conditions at the event horizon and normalizable (Dirichlet) behavior at the AdS boundary. Following the approach of Jansen, we recast the radial equation into a linear generalized eigenvalue problem by using an ingoing Eddington--Finkelstein formulation, compactifying the radial domain, and regularizing the asymptotic coefficients. The resulting problem is solved using a Chebyshev--Lobatto pseudospectral discretization. We compute the fundamental quasinormal mode frequencies for both the purely electric ($Q_m=0$) and purely magnetic ($Q_e=0$) sectors, emphasizing the role of the nonlinearity parameter $β$ and the effective charge magnitude $Q$. Our results show that increasing either $β$ or $Q$ raises both the oscillation frequency $ω_R$ and the damping rate $-ω_I$, leading to faster but more rapidly decaying ringdown profiles. Nonlinear electrodynamics breaks the isospectrality between electric and magnetic configurations: magnetic modes are systematically less oscillatory and more weakly damped than their electric counterparts. For sufficiently large $β$ and small $Q_m$, the fundamental mode becomes purely imaginary ($ω_R \approx 0$), in agreement with the absence of a trapping potential barrier in this regime. These findings reveal qualitative signatures of nonlinear electromagnetic effects on black hole perturbations and may have implications for high-field or high-charge astrophysical environments. | 我々は、プレバンスキー型の非線形電気力学モデルを源とする静的で漸近的に反ド・ジッター（AdS）ブラックホールの軸方向電磁準正規モードを調べる。 軸方向摂動を支配するマスター方程式から始めて、事象の地平線での入力境界条件とAdS境界で正規化可能な（ディリクレ）挙動を課す。 Jansenの手法に従い、入力エディントン-フィンケルシュタイン定式化、動径領域をコンパクト化、漸近係数の正則化を用いて、動径方程式を線形一般化固有値問題に書き直す。 結果として得られる問題は、チェビシェフ-ロバット擬スペクトル離散化を用いて解く。 我々は、純粋に電気的なセクター（$Q_m=0$）と純粋に磁気的なセクター（$Q_e=0$）の両方について、非線形パラメータ$β$と有効電荷量$Q$の役割を強調しながら、基本的な準正規モード周波数を計算する。 我々の研究結果は、$β$または$Q$のいずれかを増加させると、振動周波数$ω_R$と減衰率$-ω_I$の両方が上昇し、リングダウンプロファイルはより高速になるが、減衰もより急速に進むことを示している。 非線形電気力学は、電気構成と磁気構成の間の等スペクトル性を破る。 すなわち、磁気モードは電気構成よりも系統的に振動性が低く、減衰もより弱い。 十分に大きな$β$と小さな$Q_m$の場合、基本モードは純虚数（$ω_R \approx 0$）となり、この領域ではトラップポテンシャル障壁が存在しないという状況と一致する。 これらの発見は、ブラックホール摂動に対する非線形電磁気効果の定性的な特徴を明らかにしており、高磁場または高電荷の天体物理学的環境に影響を与える可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent observations show a persistent tension in the Hubble constant $H_0$, suggesting an incomplete understanding of cosmic expansion and local dynamics. Using the Cosmicflows-4 catalogue, we mapped the angular and radial variations of $H_0$ in radial shells with a distance modulus $μ\in [29,36]$ (approximately corresponding to $[20,100]$ $h^{-1}$ Mpc) and equal-area sky patches, applied adaptive weighing, and fitted spherical harmonics up to the octupole. Our results reveal a clear, distance-decreasing dipole that remains coherent across shells, with subdominant higher-order multipoles, and the octupole fit capturing the main anisotropic features except in sparsely sampled or SDSS-dominated shells. The direction and amplitude of the dipole depend on whether the observed radial recessional velocities are corrected for peculiar velocities or not. If the correction is not applied, the dipole aligns with the major gravitational structures in the local universe. If it is applied, a global dipole still seems to be present, but the signal is much weaker and with much lower statistical significance. This decrease in the amplitude of the dipole supports the idea of a differential expansion rate in our universe, but does not clarify whether the origin is astrophysical or cosmological. Finally, we verify that, while this anisotropy could influence local measurements of the Hubble constant, its effect on the large-scale Hubble tension appears to be limited, as the distribution of galaxies hosting SNeIa, both used as calibrators to constrain $H_0$ and in the Hubble-flow, does not show a strong correlation with the dipole signal. | 最近の観測ではハッブル定数$H_0$に持続的な張力があることが示されており、宇宙の膨張と局所的なダイナミクスの理解が不完全であることを示唆している。 Cosmicflows-4カタログを用いて、距離係数$μ\in [29,36]$（およそ$[20,100]$ $h^{-1}$ Mpcに相当）と等面積スカイパッチを持つ放射状シェルにおける$H_0$の角度および動径方向の変化をマッピングし、適応型重み付けを適用し、球面調和関数を八極子までフィッティングした。 その結果、シェル間でコヒーレントな、距離が減少する明確な双極子と、それより優勢な高次多重極子、そして疎にサンプリングされたシェルやSDSSが優勢なシェルを除いて主要な異方性特徴を捉える八極子フィッティングが明らかになった。 双極子の方向と振幅は、観測された放射状後退速度が特異速度に対して補正されているかどうかに依存する。 補正を適用しない場合、双極子は局所宇宙の主要な重力構造と一致する。 補正を適用した場合、グローバルな双極子は依然として存在するように見えるが、信号ははるかに弱くなり、統計的有意性もはるかに低くなる。 この双極子の振幅の減少は、宇宙における差分膨張率の考えを支持するが、その起源が天体物理学的なものか宇宙論的なものかは明らかにしない。 最後に、この異方性はハッブル定数の局所的な測定に影響を与える可能性があるものの、大規模なハッブル張力への影響は限定的であるように見えることを検証する。 これは、$H_0$を制限するための較正値として、またハッブルフローにおいて使用されるSNeIaをホストする銀河の分布が、双極子信号と強い相関を示さないためである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We compute the tidal Love numbers for a particular axially symmetric configuration of extremal Reissner-Nordstrom geometry. By exactly solving the non-linear Einstein equations, we investigate the tidal response of extremal Reissner-Nordstrom black holes in four-dimensional spacetimes under external gravitational fields. We show that, for the specific geometry considered, the static tidal Love number remains finite and non-vanishing to all orders in the external tidal field. By contrast, we verify that the Love number of an isolated extremal Reissner-Nordstrom black hole remains zero, in agreement with previous expectations. Furthermore, we explicitly calculate the Zerilli-Moncrief master functions and match them with the effective field theory description. | 特定の軸対称構成の極限ライスナー・ノルドストローム幾何学における潮汐ラブ数を計算する。 非線形アインシュタイン方程式を厳密に解くことで、外部重力場下にある4次元時空における極限ライスナー・ノルドストロームブラックホールの潮汐応答を調べる。 検討した特定の幾何学において、静的潮汐ラブ数は有限であり、外部潮汐場のあらゆる次数に対してゼロにならないことを示す。 対照的に、孤立した極限ライスナー・ノルドストロームブラックホールのラブ数はゼロのままであり、これは以前の予想と一致する。 さらに、ゼリリ・モンクリーフのマスター関数を明示的に計算し、有効場理論の記述と整合させる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we develop a new relativistic model for a charged anisotropic compact star in the framework of modified symmetric teleparallel gravity, namely $f(Q)$-Euler-Heisenberg gravity. By employing the MIT bag model equation of state, we establish a relation between the metric potentials, leading to an exact solution of the field equations for an anisotropic fluid configuration coupled with a non-linear electromagnetic source. The interior spacetime is smoothly matched with the exterior geometry calculated from the theoretical setup of $f(Q)$-Euler-Heisenberg gravity using the Darmois-Israel junction conditions, ensuring the continuity of the metric functions and their derivatives at the stellar boundary. The physical viability of the model is examined through regularity, energy, and causality conditions, all of which are satisfied throughout the stellar interior. The study highlights how the pressure anisotropy, the propagation speeds of sound, and the Tolman-Oppenheimer-Volkoff balance condition are interconnected, showing that the star remains in mechanical equilibrium only when the gravitational, hydrostatic, electric, and anisotropic contributions counterbalance one another appropriately. The dynamical stability of the configuration is further supported by the requirement $Γ> \tfrac{4}{3}$ for the adiabatic index, indicating resilience against small radial perturbations. The plots of compactness, surface redshift, and the mass--radius profiles confirm that all physical quantities behave regularly and vary smoothly throughout the stellar interior. We graphically plotted the mass-radius curves. | 本研究では、修正対称テレパラレル重力の枠組みの中で、荷電異方性コンパクト星の新しい相対論的モデル、すなわち$f(Q)$-オイラー-ハイゼンベルク重力モデルを開発する。 MITバッグモデルの状態方程式を用いることで、計量ポテンシャル間の関係を確立し、非線形電磁波源と結合した異方性流体構成の場の方程式の厳密解を導く。 内部時空は、ダルモワ-イスラエル接合条件を用いた$f(Q)$-オイラー-ハイゼンベルク重力の理論的設定から計算された外部幾何学と滑らかに整合し、計量関数とその導関数の恒星境界における連続性を保証する。 モデルの物理的実現可能性は、恒星内部全体で満たされる正則性、エネルギー、および因果律の条件を通して検証される。 本研究は、圧力異方性、音速伝播速度、そしてトルマン・オッペンハイマー・フォルコフ平衡条件がどのように相互に関連しているかを浮き彫りにし、重力、静水力、電気、そして異方性の寄与が適切に釣り合った場合にのみ恒星が力学的平衡状態を維持することを示しています。 この構成の動的安定性は、断熱指数の要件 $Γ> \tfrac{4}{3}$ によってさらに裏付けられており、これは小さな半径方向の摂動に対する耐性を示しています。 コンパクトネス、表面赤方偏移、そして質量-半径プロファイルのプロットは、すべての物理量が恒星内部全体で規則的に振る舞い、滑らかに変化することを裏付けています。 質量-半径曲線をグラフにプロットしました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The leading corrections to General Relativity can be parametrized by higher-derivative interactions in a low-energy effective field theory, in a way that is general and agnostic to the precise UV completion of gravity. Using pseudospectral methods, we compute the leading-order corrections to the Kerr metric across the entire range of sub-extremal values of spin and analyse their impact on physical quantities. We find that near-extremal black holes are most affected by the higher-derivative corrections, making them especially sensitive probes of new physics. A dataset of solutions and the code used to produce them are publicly available. | 一般相対論に対する主要な補正は、低エネルギー有効場の理論における高階微分相互作用によってパラメータ化することができ、これは一般性があり、重力の精密な紫外完成に依存しない。 擬スペクトル法を用いて、スピンのサブ極値の全範囲にわたってカー計量の主要次補正を計算し、それらが物理量に与える影響を解析した。 その結果、近極値ブラックホールは高階微分補正の影響を最も受け、新物理の特に高感度な探査機となることがわかった。 解のデータセットと、それらを生成するのに使用されたコードは公開されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The formation channels of binary neutron stars (BNSs) remain uncertain. The detection of GW190425 by LIGO/Virgo/KAGRA (LVK) suggests a subpopulation of massive BNSs, possibly formed through unstable "case BB" mass transfer with short merger delays. We investigate whether next-generation detectors such as the Einstein Telescope (ET) can identify and characterise such subpopulations. Using the latest LVK constraints on the BNS merger rate, we generate mock ET catalogues containing a mixture of light and heavy subpopulations. The redshift distribution of each subpopulation is modeled as the convolution of the cosmic star formation rate with a time-delay distribution: heavy BNSs have fixed short delays, while light BNSs follow power-law delays with indices -0.5,-1,-1.5. Hierarchical Bayesian analyses are then performed on catalogues of 100-5,000 events. With hundreds of detections from ET, we will be able to establish that the total mass distribution is bimodal. A few thousand events are sufficient to disentangle the redshift distributions of the two subpopulations for moderate time-delay indices (-0.5 or -1). For steeper indices (-1.5), the differences are more subtle, requiring larger catalogues, beyond what we could explore given our computational resources. Next-generation detectors should enable the detection of multiple BNS subpopulations and their redshift evolution, providing valuable insight into their formation pathways. | 連星中性子星（BNS）の形成経路は未だ解明されていない。 LIGO/Virgo/KAGRA（LVK）によるGW190425の検出は、質量の大きいBNSの亜集団の存在を示唆する。 これらの亜集団は、短い合体遅延を伴う不安定な「ケースBB」の質量移動によって形成された可能性がある。 我々は、アインシュタイン望遠鏡（ET）のような次世代検出器が、このような亜集団を識別し、特徴づけることができるかどうかを調査する。 BNS合体速度に関する最新のLVK制約を用いて、軽い亜集団と重い亜集団が混在するET模擬カタログを作成する。 各亜集団の赤方偏移分布は、宇宙の星形成速度と時間遅延分布の畳み込みとしてモデル化される。 重いBNSは一定の短い遅延を持つが、軽いBNSは指数-0.5、-1、-1.5のべき乗則に従う遅延を持つ。 次に、100～5,000イベントのカタログに対して階層的ベイズ解析を行う。 ETからの数百回の検出により、総質量分布が二峰性であることを立証できるでしょう。 中程度の時間遅延指数（-0.5または-1）の場合、2つの亜集団の赤方偏移分布を分離するには、数千イベントで十分です。 より急峻な指数（-1.5）の場合、違いはより微妙で、より大規模なカタログが必要となり、現在の計算資源では探査不可能です。 次世代検出器は、複数のBNS亜集団とその赤方偏移の進化を検出し、それらの形成経路に関する貴重な知見をもたらすはずです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work I use a frequency-domain Regge-Wheeler-Zerilli approach to compute the gravitational wave energy radiated by a compact body moving along a hyperbolic or parabolic geodesic of a Schwarzschild black hole. I compare my results with the latest post-Minkowskian (PM) calculations for the radiated energy and find agreement for hyperbolic orbits with large impact parameters and characterized by a velocity at infinity, $v_\infty$, as large as $v_\infty/c=0.7$. I also find agreement between my results and the leading-order PM expansion for the radiation absorbed by the black hole. I make further comparisons with post-Newtonian (PN) theory and show the effectiveness of a simple PN-PM hybrid model. Finally, I make a first comparison of the radiated energy between self-force and numerical relativity. | 本研究では、周波数領域Regge-Wheeler-Zerilli法を用いて、シュワルツシルトブラックホールの双曲測地線または放物線測地線に沿って移動するコンパクトボディから放射される重力波エネルギーを計算する。 この結果を最新のポストミンコフスキー（PM）理論による放射エネルギー計算と比較し、大きな衝突パラメータを持ち、無限遠における速度$v_\infty$が最大$v_\infty/c=0.7$である双曲軌道で一致することを明らかにした。 また、ブラックホールに吸収される放射についても、この結果と主要次PM展開が一致することを明らかにした。 さらに、ポストニュートン（PN）理論との比較を行い、単純なPN-PMハイブリッドモデルの有効性を示す。 最後に、自己力と数値相対論における放射エネルギーについて、初めて比較を行う。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct a manifest gauge invariant renormalization framework by first introducing a perturbative BRST Feynman graph complex and then combining it with Connes--Kreimer renormalization theory: To this end, we first formalize the cancellation identities of 't Hooft (1971), which were used to prove the absence of gauge anomalies in Quantum Yang--Mills theories. Specifically, we start with some reasonable axioms of (generalized) gauge theories and then present the most general version of cancellation identities ensuring transversality. Then, we construct a perturbative BRST Feynman graph complex, whose cohomology groups consist of transversal invariant linear combinations of Feynman graphs. We prove that the cohomology groups are zero in odd degree and generated by connected combinatorial Green's functions in even degree, with a corresponding number of external ghost edges. Ultimately, we then formulate the renormalization Hopf algebra on these cohomology groups, which directly links to Hopf subalgebras for multiplicative renormalization. Finally, we exemplify the developed theory with Quantum Yang--Mills theory and (effective) Quantum General Relativity. | 我々は、まず摂動的な BRST ファインマン グラフ複合体を導入し、次にそれを Connes-Kreimer 繰り込み理論と組み合わせることで、明示的なゲージ不変繰り込みフレームワークを構築します。 このために、まず、量子ヤン-ミルズ理論でゲージ異常が存在しないことを証明するために使用された 't Hooft (1971) のキャンセル恒等式を形式化します。 具体的には、(一般化) ゲージ理論のいくつかの妥当な公理から始めて、横断性を保証するキャンセル恒等式の最も一般的なバージョンを提示します。 次に、コホモロジー グループがファインマン グラフの横断不変線形結合で構成される、摂動的な BRST ファインマン グラフ複合体を構築します。 コホモロジー グループが奇数次でゼロであり、偶数次で接続された組み合わせグリーン関数によって生成され、対応する数の外部ゴースト エッジがあることが証明されます。 最終的に、これらのコホモロジー群上の繰り込みホップ代数を定式化し、これは乗法繰り込みホップ部分代数に直接結びつく。 最後に、量子ヤン＝ミルズ理論と（有効）量子一般相対論を用いて、展開された理論の例を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We address a long-standing misperception on the gravitational ``arrow of time'', a proposal by Penrose (also known as the ``Weyl-curvature hypothesis") that associates structure formation along timelike directions in which Weyl-curvature scalars become dominant over Ricci scalars. A counterexample of this hypothesis was found by Bonnor on a class of exact solutions describing heat conducting spheres collapsing in a Vaidya background. We show that this result does not hold in the same class of solutions considered as physically viable near FLRW cosmological models, with the heat conduction vector interpreted as a peculiar velocity field. We also discuss the similarities and differences between the gravitational ``arrow of time'' and the gravitational entropy formalism of Clifton, Ellis and Tavakol. | 我々は、ペンローズによる重力の「時間の矢」（「ワイル曲率仮説」としても知られる）に関する長年の誤解に対処する。 これは、ワイル曲率スカラーがリッチスカラーよりも優勢になる時間的方向に沿った構造形成を関連付けるものである。 この仮説の反例は、ボナーによって、ヴァイディア背景で崩壊する熱伝導球を記述する厳密解のクラスで見出された。 我々は、この結果が、熱伝導ベクトルを特異速度場として解釈するFLRW宇宙論モデルの近くで物理的に実行可能と考えられている同じクラスの解では成立しないことを示す。 また、重力の「時間の矢」とクリフトン、エリス、タバコルの重力エントロピー形式主義との類似点と相違点についても議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| High-energy astrophysical sources such as active galactic nuclei, quasars, X-ray binaries, and gamma-ray bursts are powered by mechanisms that convert gravitational or rotational energy into radiation, jets, and relativistic outflows. Understanding the physics of these processes remains a major challenge. Black holes have traditionally served as the central engines behind such phenomena, with well established energy extraction mechanisms including the Penrose process, the Blandford-Znajek process, and the Banados-Silk-West mechanism. However, studies in general relativity indicate that, under certain conditions, gravitational collapse may lead to the formation of naked singularities or other horizonless compact objects, which could in principle allow more efficient energy extraction than classical black holes. This brief review summarizes recent progress on energy extraction mechanisms in naked singularity spacetimes. We examine the roles of rotation, electromagnetic fields, and particle interactions in shaping extraction efficiency and dynamics. Particular attention is given to negative energy orbits and ergoregion physics, which enable Penrose type and magnetic Penrose mechanisms without an event horizon. We also discuss collisional Penrose processes and particle acceleration near the singularity, emphasizing their potential astrophysical implications. By comparing extraction efficiencies and physical conditions in black holes and naked singularities, we highlight how the absence of a horizon fundamentally alters the dynamics of energy release. These results suggest that naked singularities may serve as natural laboratories for strong field gravity and as alternative engines for high-energy astrophysical phenomena in the era of multi-messenger observations. | 活動銀河核、クエーサー、X線連星、ガンマ線バーストといった高エネルギー天体源は、重力エネルギーまたは回転エネルギーを放射線、ジェット、そして相対論的アウトフローに変換するメカニズムによって駆動されている。 これらのプロセスの物理的解明は依然として大きな課題である。 ブラックホールは伝統的にこうした現象の中心的なエンジンとして機能し、ペンローズ過程、ブランドフォード・ズナイエク過程、バナドス・シルク・ウェスト機構といった確立されたエネルギー抽出メカニズムを備えている。 しかし、一般相対性理論の研究は、特定の条件下では重力崩壊によって裸の特異点やその他の地平線のないコンパクト天体が形成され、原理的には古典的なブラックホールよりも効率的なエネルギー抽出が可能になることを示唆している。 本稿では、裸の特異点時空におけるエネルギー抽出メカニズムに関する最近の進展を概説する。 回転、電磁場、そして粒子相互作用がエネルギー抽出効率とダイナミクスの形成に果たす役割を検証する。 特に、事象の地平線を伴わないペンローズ型および磁気ペンローズ機構を可能にする負エネルギー軌道とエルゴ領域物理に注目する。 また、特異点近傍における衝突ペンローズ過程と粒子加速についても考察し、それらの潜在的な天体物理学的意味合いを強調する。 ブラックホールと裸の特異点における抽出効率と物理的条件を比較することで、地平線の欠如がエネルギー放出のダイナミクスを根本的に変化させる様子を明らかにする。 これらの結果は、裸の特異点が強い重力場の天然の実験室として、またマルチメッセンジャー観測の時代における高エネルギー天体現象の代替エンジンとして機能する可能性を示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that the solution of the information paradox in Jackiw-Teitelboim gravity - manifested as a linear growth (ramp) followed by saturation (plateau) of matter correlators after an initial decay - is fully encoded in the next-to-leading-order steepest-descent approximation of the gravitational path integral. The correlators exhibiting this ramp-plateau behavior are those entangling the two sides of the eternal black hole, while those on the same side only show an exponential decay. This seems to imply that the information flows across the separate universes that are causally disconnected by the black hole horizon. Finally, we show that the dip-time, defined as the minimum of the correlator, grows inversely with the black hole temperature, as predicted by the holographic dual theory. | ジャッキーウ・タイテルボイム重力における情報パラドックスの解決（物質相関関数の線形増加（ランプ）とそれに続く初期減衰後の飽和（プラトー）として現れる）は、重力経路積分の次数最急降下近似に完全にエンコードされていることを示す。 このランプ-プラトー挙動を示す相関関数は、永遠のブラックホールの両側を絡み合わせる相関関数であり、同じ側にある相関関数は指数関数的な減衰のみを示す。 これは、ブラックホールの地平線によって因果的に分断された別々の宇宙を情報が流れていることを示唆していると思われる。 最後に、相関関数の最小値として定義されるディップタイムが、ホログラフィック双対理論によって予測されるように、ブラックホールの温度に反比例して増加することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose an exceptional-point (EP) framework for black-hole ringdown beyond the standard quasinormal-mode (QNM) paradigm. It provides a first-principles characterization of the resonance associated with avoided crossings near EPs, an effect that conventional QNM analysis cannot fully capture. Employing a phenomenological environmental black-hole model with the hyperboloidal framework, we identify near-coalescence of both QNM eigenvalues and eigenfunctions, and directly demonstrate that the resonance produces enhanced mode contributions in the time domain, resulting in characteristic departures from exponentially damped oscillations. Our formulation further reveals that the EP frequency, given by the averaged value of the resonant modes, emerges as the physically relevant observable in the near-EP regime, and offers a robust foundation for modeling and extracting resonant ringdown signals. | 我々は、標準的な準正規モード（QNM）パラダイムを超える、ブラックホールリングダウンの例外点（EP）フレームワークを提案する。 これは、従来のQNM解析では十分に捉えられない、EP近傍の回避交差に関連する共鳴現象の第一原理的な特性評価を提供する。 双曲面フレームワークを用いた現象論的環境ブラックホールモデルを用いることで、QNM固有値と固有関数の近傍合体を特定し、共鳴が時間領域におけるモード寄与の増大をもたらし、指数関数的に減衰する振動からの特徴的な逸脱をもたらすことを直接的に実証する。 さらに、我々の定式化は、共鳴モードの平均値によって与えられるEP周波数が、近傍EP領域において物理的に関連する観測量として現れることを明らかにし、共鳴リングダウン信号のモデル化と抽出のための堅牢な基盤を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We discuss Euclidean geometries in AdS$_3$ whose Lorentzian slicing gives rise to closed baby universes with a spatial geometry given by genus $g\geq 2$ surfaces. Our setup only involves a two-dimensional holographic CFT defined on a higher genus Riemann surface and thus provides a well-posed alternative to shell states whose microscopic duals are less well understood. We find that geometries giving rise to baby universes are always subdominant. It follows that the baby universe does not provide a semi-classical description of the state since it is encoded in an exponentially suppressed part of the wave function. We then apply a prescription developed in \cite{Belin:2025wju} to make the baby universe geometry the leading saddle. In the process, the CFT state becomes mixed, in agreement with the qualitative gravitational picture. We show that the fluctuations in the baby universe are small, even at fixed central charge, making the geometry reliable in the semi-classical limit. Finally, we discuss the interpretation of this mixed state in pure gravity from the perspective of the Virasoro TQFT. | 我々はAdS$_3$におけるユークリッド幾何学について議論する。 この幾何学のローレンツスライスにより、種数$g\geq 2$面で与えられる空間幾何学を持つ閉じたベビー宇宙が生じる。 我々のセットアップは、高種数リーマン面上に定義された2次元ホログラフィックCFTのみを含むため、微視的双対があまりよく理解されていない殻状態に対する適切な代替案となる。 ベビー宇宙が生じる幾何学は常に劣勢であることがわかった。 したがって、ベビー宇宙は波動関数の指数関数的に抑制された部分にエンコードされているため、状態の半古典的な記述を提供しない。 次に、\cite{Belin:2025wju}で開発された処方を適用し、ベビー宇宙の幾何学をリーディングサドルにする。 その過程で、CFT状態は混合状態となり、定性的な重力描像と一致する。 ベビー宇宙の揺らぎは、中心電荷を固定した場合でも小さく、半古典的な極限において幾何学が信頼できることを示す。 最後に、純粋重力におけるこの混合状態の解釈について、Virasoro TQFT の観点から議論します。 |