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| Original Text | 日本語訳 |
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| We study black holes in shift-symmetric scalar Gauss-Bonnet gravity extended by a cubic Galileon interaction with a distinct energy scale. Introducing this hierarchy profoundly modifies the theory's phenomenology. The cubic interaction allows for smaller black holes, and can generate a screening mechanism near the horizon, making large Gauss-Bonnet couplings consistent with gravitational-wave bounds. Observable quantities such as the scalar charge, the innermost stable circular orbit, and its frequency are most affected for small black holes. The resulting multi-scale effective field theory remains technically natural and offers new avenues to probe gravity in the strong-field regime. | 我々は、明確なエネルギースケールを持つ立方ガリレオン相互作用によって拡張されたシフト対称スカラー・ガウス・ボネ重力下のブラックホールを研究する。 この階層構造の導入は、理論の現象論を大きく改変する。 立方相互作用はより小さなブラックホールを許容し、地平線近傍に遮蔽機構を生成できるため、大きなガウス・ボネ結合が重力波の限界と整合する。 スカラー電荷、最内周安定円軌道、およびその周波数といった観測量は、小さなブラックホールの場合に最も影響を受ける。 結果として得られるマルチスケール有効場理論は、技術的に自然であり、強磁場領域における重力を探査するための新たな道を開く。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the impact of shear viscosity on the propagation of primordial gravitational waves (pGW) after inflation. Without assuming a specific inflationary scenario we focus on the evolution of pGWs after they re-enter the horizon during a cosmological epoch characterized by the presence of shear viscosity. We show that shear viscosity introduces an additional damping term in the tensor equation, modifying both the transfer function and the energy density power spectrum. For a constant shear viscosity-to-Hubble ratio the transfer function acquires an extra red tilt, while a time-dependent viscosity leads to a running spectral index $Ω_\text{GW}\sim k^{n_\text{eff}(k)}$ controlled by the time evolution of the mean free path of the viscous fluid. Our analysis provides a general framework to analytically quantify how shear viscosity can alter the primordial gravitational wave background in standard and non-standard post-inflationary scenarios. As a case study we evaluate the effect of viscosity of the electron-photon-baryon plasma, on both the transfer function and the normalized energy density, finding a $k$-dependent blue tilt due to gravitational wave freeze-out from the viscous phase. This effect corresponds to a fractional difference of order $10^{-3}$. | 我々は、インフレーション後の原始重力波（pGW）の伝播に対する剪断粘性の影響を調査する。 特定のインフレーションシナリオを想定することなく、剪断粘性の存在を特徴とする宇宙論的時代に地平線に再突入した後のpGWの発展に焦点を当てる。 剪断粘性はテンソル方程式に追加の減衰項を導入し、伝達関数とエネルギー密度パワースペクトルの両方を修正することを示す。 剪断粘性対ハッブル比が一定の場合、伝達関数は余分な赤方傾斜を得るが、時間依存粘性は粘性流体の平均自由行程の時間発展によって制御される移動スペクトル指数$Ω_\text{GW}\sim k^{n_\text{eff}(k)}$をもたらす。 我々の解析は、標準的なおよび非標準的なインフレーション後シナリオにおいて、剪断粘性が原始重力波背景をどのように変化させるかを解析的に定量化する一般的な枠組みを提供する。 ケーススタディとして、電子-光子-重粒子プラズマの粘性が伝達関数と正規化エネルギー密度の両方に与える影響を評価し、粘性相からの重力波のフリーズアウトに起因するk依存の青方傾斜を見出した。 この効果は、10の-3乗オーダーの分数差に相当する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct a novel effective field theory for a compact body coupled to gravity, whose key feature is that the dynamics of gravitational perturbations is explicitly determined by known solutions in black hole perturbation theory in four dimensions. In this way, the physics of gravitational perturbations in curved space are already encoded in the effective field theory, thus bypassing the need for the higher-order calculations that constitute a major hurdle in standard approaches. Concretely, we model the compact body as a spherical shell, whose finite size regulates short-distance divergences in four dimensions and whose tidal responses are described by higher-dimensional operators. As an application, we consider scalar perturbations and derive new results for scalar Love numbers through ${\cal O} (G^9)$ for Schwarzschild black holes and for generic compact bodies. Finally, our analysis reveals an intriguing structure of the scalar black-hole Love numbers in terms of the Riemann zeta function, which we conjecture to hold to all orders. | 我々は、重力と結合したコンパクトボディに対する新たな有効場理論を構築する。 その重要な特徴は、重力摂動のダイナミクスが4次元ブラックホール摂動論の既知の解によって明示的に決定されることである。 このように、曲がった空間における重力摂動の物理は有効場理論に既にコード化されており、標準的なアプローチで大きな障害となっている高次計算の必要性を回避する。 具体的には、コンパクトボディを球殻としてモデル化し、その有限サイズが4次元における短距離発散を制御し、その潮汐応答が高次元演算子によって記述される。 応用として、我々はスカラー摂動を考慮し、シュワルツシルトブラックホールおよび一般的なコンパクトボディに対する${\cal O}(G^9)$を通じてスカラーラブ数に関する新しい結果を導出する。 最後に、我々の分析は、リーマンゼータ関数の観点からスカラーブラックホールラブ数の興味深い構造を明らかにし、それがすべての順序に当てはまると推測しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| [Abridged] The primary gravitational waves (PGWs) are generated in the early universe from the quantum vacuum during inflation. In slow roll inflation, the power spectrum (PS) of PGWs over large scales, which leave the Hubble radius during inflation, is nearly scale-invariant. However, over very small scales, which never leave the Hubble radius, the PS of PGWs behaves as k^2, where k denotes the wave number. We examine the PS of PGWs at such high wave numbers or frequencies when the PGWs are evolved post-inflation, through the epochs of radiation and matter domination. Firstly, we argue that the PS has to be regularized in order to truncate the unphysical k^2 rise at high frequencies. Assuming instantaneous transitions from inflation to the epochs of radiation and matter domination, we carry out the method of adiabatic regularization to arrive at the PS of PGWs over a wide range of frequencies. We show that the process of regularization truncates the k^2 rise and the PS of PGWs oscillates with a fixed amplitude about a vanishing mean value over small scales or, equivalently, at high frequencies. Secondly, we smooth the transition from inflation to radiation domination (to be precise, we smooth the 'effective potential' governing the equation of motion of PGWs) and examine the impact of the smoothing on the regularized PS of PGWs. With the help of a linear smoothing function, we explicitly show that the smoother transition leads to a power-law suppression in the amplitude of the oscillations (about the zero mean value) of the regularized PS of PGWs over small scales that never leave the Hubble radius during inflation. Our analysis indicates that, when transitions are involved, regularization as well as smooth transitions seem essential to ensure that the correlation functions of the PGWs in real space are well behaved. We discuss the directions in which our results need to be extended. | [要約] 初期宇宙において、インフレーション期に量子真空から一次重力波（PGW）が発生する。 スローロールインフレーションでは、インフレーション中にハッブル半径を超える大きなスケールでのPGWのパワースペクトル（PS）は、ほぼスケール不変である。 しかし、ハッブル半径を決して超えない非常に小さなスケールでは、PGWのPSはk^2として振る舞う。 ここで、kは波数を表す。 我々は、PGWがインフレーション後に放射と物質優勢の時代を経て進化した際の、このような高波数または高周波数でのPGWのPSを調べる。 まず、高周波数での非物理的なk^2の上昇を打ち切るために、PSを正規化する必要があると主張する。 インフレーションから放射と物質優勢の時代への瞬間遷移を仮定し、断熱正規化の方法を実行して、広範囲の周波数にわたるPGWのPSを導出する。 我々は、正則化のプロセスによってk^2の上昇が打ち切られ、PGWのPSが小さなスケール、あるいはそれと同等の高周波数において、平均値が消失する値を中心に一定の振幅で振動することを示す。 次に、インフレーションから放射支配への遷移を平滑化し（正確には、PGWの運動方程式を支配する「有効ポテンシャル」を平滑化し）、平滑化がPGWの正則化されたPSに与える影響を調べる。 線形平滑化関数を用いて、より滑らかな遷移によって、インフレーション中にハッブル半径を決して離れることのない小さなスケールにおいて、PGWの正則化されたPSの振動の振幅（平均値ゼロの周り）がべき乗則的に抑制されることを明示的に示す。 我々の解析は、遷移が関与する場合、実空間におけるPGWの相関関数の良好な挙動を保証するために、滑らかな遷移だけでなく正則化も不可欠と思われることを示している。 我々は、我々の結果を拡張する必要がある方向性について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we investigate tensor perturbations in a de Sitter background within the framework of Chern-Simons modified gravity. We introduce transverse-traceless perturbations and analyze how the Chern-Simons Cotton tensor induces parity-violating modifications to gravitational wave propagation, while the Pontryagin density vanishes at linear order. Using a mode decomposition of the scalar background field, we derive the sub- and super-horizon limits of the wave equations and uncover chiral corrections in the dispersion relations of tensor modes. The resulting birefringence exhibits both amplitude and velocity components, alternating with the phase of the scalar field. Particular solutions sourced by the scalar background show helicity-dependent amplification and a characteristic scaling of the radiated flux that reduces smoothly to the Minkowski limit. The accumulated phase difference between right- and left-handed modes grows quadratically inside the horizon and becomes frozen outside, leaving a permanent parity-violating imprint in the primordial tensor spectrum. Finally, by promoting the Chern-Simons field to a massive dark matter candidate, we demonstrate how its mass-dependent dynamics connect gravitational birefringence to axion-like dark matter phenomenology. | 本研究では、チャーン＝サイモンズ修正重力理論の枠組みにおいて、ド・ジッター背景におけるテンソル摂動を解析する。 横方向のトレースレス摂動を導入し、チャーン＝サイモンズ・コットンテンソルが重力波伝搬にパリティ非保存の修正をどのように引き起こすか、またポンチャギン密度が線形オーダーで消滅するかを解析する。 スカラー背景場のモード分解を用いて、波動方程式のサブホライズン極限とスーパーホライズン極限を導出し、テンソルモードの分散関係におけるカイラル補正を明らかにする。 結果として生じる複屈折は、スカラー場の位相と交互に変化する振幅成分と速度成分の両方を示す。 スカラー背景に起因する特異解は、ヘリシティ依存の増幅と、ミンコフスキー極限まで滑らかに減少する放射フラックスの特徴的なスケーリングを示す。 右手系と左手系モード間の累積位相差は、地平線の内側では二次関数的に増大し、外側では固定され、原始テンソルスペクトルにパリティ破れの永久的な痕跡を残す。 最後に、チャーン・サイモンズ場を質量を持つ暗黒物質の候補に昇格させることで、その質量依存ダイナミクスが重力複屈折とアクシオン型暗黒物質現象論とをどのように結びつけるかを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Naked singularities are hypothetical astrophysical entities featuring gravitational singularities without event horizons. In this study, we analyze the shadow properties of Kerr Modified Gravity (Kerr MOG) naked singularities (KMNSs). We show that the KMNS shadow can appear closed, open, or even vanish, depending on the dimensionless spin parameter a, the modified gravity parameter alpha, and the observer's inclination angle. We identify the critical conditions under which the KMNS shadow develops a gap, a unique feature not present in BH shadows. We analyze the properties of a thin accretion disk surrounding a KMNS, within the framework of MOG characterized by the parameter alpha. The study includes a detailed examination of the spacetime geometry and the equations of motion for test particles. In addition, we adopt a simplified model for the disk's radiative flux, temperature distribution, and spectral luminosity. Our analysis primarily focuses on the flux distribution of the accretion disk around KMNS with identical mass but varying spin and MOG deformation parameters. This allows us to explore how modifications in rotation and the MOG parameter alpha influence the radiative properties of the disk. Further, these observational signatures may serve as effective tools for clearly distinguishing KMNS from standard Kerr naked singularities (KNSs), where the MOG parameter alpha = 0 | 裸の特異点とは、事象の地平線を持たない重力特異点を特徴とする仮説上の天体物理学的実体である。 本研究では、カー修正重力（Kerr MOG）裸の特異点（KMNS）の影の特性を解析する。 KMNSの影は、無次元スピンパラメータa、修正重力パラメータα、および観測者の傾斜角に依存して、閉じた、開いた、あるいは消滅したように見えることを示す。 また、BHの影には見られない独特の特徴であるKMNSの影にギャップが生じる臨界条件を特定する。 パラメータαで特徴付けられるMOGの枠組みにおいて、KMNSを取り囲む薄い降着円盤の特性を解析する。 本研究では、時空幾何学と試験粒子の運動方程式の詳細な検討を行う。 さらに、円盤の放射フラックス、温度分布、およびスペクトル光度について簡略化したモデルを採用する。 我々の解析は、質量は同一だがスピンとMOG変形パラメータが異なるKMNS周囲の降着円盤のフラックス分布に主に焦点を当てている。 これにより、回転とMOGパラメータαの変化が円盤の放射特性にどのような影響を与えるかを探ることができる。 さらに、これらの観測的特徴は、KMNSを標準的なカー裸特異点（KNS）（MOGパラメータα = 0）と明確に区別するための効果的なツールとなる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate how gravitational wave (GW) observations can probe the internal physics of neutron stars by extending the Tolman-Oppenheimer-Volkoff framework to include pressure anisotropy and internal magnetic fields. Two representative magnetic field configurations, radial orientation dominated (RO) and transverse orientation dominated (TO), are implemented with strength and decay prescriptions. We found that both anisotropy and magnetic fields increase the maximum supported mass and modify the tidal deformability $Λ$, thereby imprinting measurable signatures on GW signals. For the equal mass binary ($1.2M_\odot$-$1.2M_\odot$), anisotropy neutron star with RO magnetic field yield more compact stars and a larger shift in $Λ$, allowing discrimination at signal-to-noise ratios (SNRs) as low as $\sim18$ using the O4 power spectra density. TO fields produce weaker effects and require substantially higher SNRs for detection. In conclusion, we conclude that gravitational waves are capable of probing the internal structure of neutron stars. | 我々は、トルマン・オッペンハイマー・フォルコフの枠組みを圧力異方性と内部磁場を含むように拡張することで、重力波（GW）観測が中性子星の内部物理をどのように調べることができるかを調査した。 2つの代表的な磁場構成、動径方向優位（RO）および横方向優位（TO）が、強度および崩壊規定を用いて実装された。 異方性と磁場の両方が最大支持質量を増加させ、潮汐変形能 $Λ$ を変化させ、それによって重力波信号に測定可能なシグネチャを刻み込むことがわかった。 等質量連星（$1.2M_\odot$-$1.2M_\odot$）の場合、RO磁場を持つ異方性中性子星はよりコンパクトな星とより大きな$Λ$シフトをもたらし、O4パワースペクトル密度を用いて$\sim18$という低い信号対雑音比（SNR）での識別を可能にする。 TO磁場はより弱い効果を生み出すため、検出には大幅に高いSNRが必要となる。 結論として、重力波は中性子星の内部構造を調べることができると結論付けています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| There is tentative evidence for a mismatch between the rest frames of matter and the cosmic microwave background, the "quasar dipole anomaly". We consider such a dipole in tilted anisotropic models, for a range of scenarios and sources: spatial curvature, cosmic heat flux, large scale electromagnetic fields and a Khronon field. Crucially, we determine the ancillary effects on other cosmological observables in each of these models and we show that, apart from the case of the Khronon field, it is unlikely that one can obtain a dipole with the amplitude that is being observed unless one considers additional exotica. | 物質の静止系と宇宙マイクロ波背景放射の間に不一致があるという暫定的な証拠、「クエーサー双極子異常」が存在する。 我々は、傾斜した異方性モデルにおいて、空間曲率、宇宙熱流束、大規模電磁場、クロノン場といった様々なシナリオと発生源について、このような双極子を考察する。 特に重要なのは、これらの各モデルにおける他の宇宙論的観測量への付随的影響を決定し、クロノン場の場合を除いて、追加のエキゾチックな要因を考慮しない限り、観測されているような振幅の双極子を得ることは不可能であることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In order to explain the late-time acceleration of the Universe, we present a reconstructed version of the $f(Q)$ gravity theory in this work, which is inspired by the integrating the fractional holographic dark energy with the Hubble horizon as the infrared cutoff. This reconstructed $f(Q)$ gravity model shows a geometrically motivated dark energy component and naturally recovers General Relativity in the appropriate limit. The free parameters of the model are constrained using the latest DESI BAO data, previous BAO compilations (P-BAO), and cosmic chronometer (CC) datasets through a Markov Chain Monte Carlo (MCMC) analysis. The reconstructed Hubble parameter $H(z)$ exhibits excellent consistency with observational data, with high values of $R^2$ and low values of $χ^2_{\min}$, AIC, and BIC, confirming the model's strong statistical performance relative to $Λ$CDM. With current $q(0) \in [-0.40, -0.32]$ and a transition redshift $z_{\text{tr}} \sim 0.56$--$0.72$, the dynamical diagnostics show a smooth transition from a decelerated to an accelerated phase. While the $Om(z)$ diagnostic exhibits a negative slope, indicating that the model is not $Λ$CDM, the effective equation-of-state parameter $ω_{\text{eff}}(z)$ stays within the quintessence regime ($-1 < ω_{\text{eff}} < -1/3$). The analysis of classical energy conditions shows that the WEC, DEC, and NEC are satisfied throughout the cosmic evolution, with a violation of the SEC at lower-redshift, which is consistent with late-time acceleration. Linear homogeneous perturbation analysis further confirms the model's dynamical stability. Conclusively, the FHDE-inspired reconstructed $f(Q)$ gravity provides a stable, observationally compatible, and geometrically motivated alternative to $Λ$CDM, that successfully describes the late-time cosmic acceleration within the symmetric teleparallel framework. | 宇宙の後期加速を説明するために、本研究では、分数ホログラフィックダークエネルギーをハッブルの地平線を赤外線カットオフとして積分することに着想を得た、再構成された$f(Q)$重力理論を提示する。 この再構成された$f(Q)$重力モデルは、幾何学的に動機付けられたダークエネルギー成分を示し、適切な極限で一般相対性理論を自然に回復する。 モデルの自由パラメータは、最新のDESI BAOデータ、以前のBAOコンパイル（P-BAO）、および宇宙クロノメータ（CC）データセットを用いて、マルコフ連鎖モンテカルロ（MCMC）分析によって制約される。 再構成されたハッブルパラメータ$H(z)$は、高い$R^2$値と低い$χ^2_{\min}$、AIC、およびBIC値という観測データとの優れた整合性を示し、モデルの$Λ$CDMに対する強力な統計性能を裏付けている。 現在の$q(0) \in [-0.40, -0.32]$と遷移赤方偏移$z_{\text{tr}} \sim 0.56$--$0.72$の場合、動的診断は減速段階から加速段階へのスムーズな遷移を示しています。 $Om(z)$診断は負の傾きを示し、モデルが$Λ$CDMではないことを示していますが、有効状態方程式パラメータ$ω_{\text{eff}}(z)$はクインテッセンス領域（$-1 < ω_{\text{eff}} < -1/3$）内にとどまります。 古典エネルギー条件の解析は、WEC、DEC、およびNECが宇宙進化を通じて満たされ、低赤方偏移でSECに違反していることを示しており、これは後期加速と一致しています。 線形同次摂動解析は、モデルの動的安定性をさらに確認しています。 結論として、FHDEにヒントを得た再構成された$f(Q)$重力は、対称テレパラレルフレームワーク内で後期宇宙加速をうまく記述する、安定した、観測的に互換性のある、幾何学的に動機付けられた$Λ$CDMの代替手段を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Motivated by integrating the dilaton field (as a UV correction) with dRGT-like massive gravity (as an IR correction) into Einstein gravity, we investigate the thermodynamic and optical properties of black holes within this gravitational framework. We begin by reviewing the black hole solutions in Maxwell-dilaton-dRGT-like massive gravity, followed by an analysis of how various parameters influence on the asymptotical behavior of the spacetime and the event horizon of these black holes. In the subsequent section, we examine the conserved and thermodynamic quantities associated with these black holes, paying particular attention to the effects of parameters like $β$, $α$, and the massive parameters ($η_{1}$ and $η_{2}$) on their local stability by simultaneously evaluating the heat capacity and temperature. We also adopt an alternative method to study phase transitions using geometrothermodynamics. Furthermore, we explore how the parameters of Maxwell-dilaton-dRGT-like massive gravity impacts the optical characteristics and radiative behavior of black holes. In particular, we analyze the effects of the dilaton coupling constant ($α$), charge ($q$), the massive gravity parameter ($η_1$), and the graviton mass ($m_g$) on the radius of the photon sphere and the resulting black hole shadow. Moreover, the theoretical shadow radius is compared to the observational data from $Sgr A^*$. Additionally, we investigate the energy emission rate of these black holes, revealing that these parameters substantially influence the emission peak. | ディラトン場（UV補正）とdRGT型大質量重力（IR補正）をアインシュタイン重力に統合することを動機として、この重力枠組みにおけるブラックホールの熱力学的および光学的特性を調査する。 まず、マクスウェル-ディラトン-dRGT型大質量重力におけるブラックホール解を概観し、次に様々なパラメータがこれらのブラックホールの時空と事象の地平線の漸近的挙動にどのように影響するかを解析する。 続く節では、これらのブラックホールに関連する保存量と熱力学的量を考察する。 特に、熱容量と温度を同時に評価することにより、$β$、$α$、および大質量パラメータ（$η_{1}$および$η_{2}$）などのパラメータがブラックホールの局所安定性に及ぼす影響に注目する。 また、幾何学熱力学を用いて相転移を研究するための代替手法も採用する。 さらに、マクスウェル-ディラトン-dRGT型大質量重力のパラメータがブラックホールの光学特性と放射挙動にどのように影響するかを調査する。 特に、ディラトン結合定数（$α$）、電荷（$q$）、質量を持つ重力パラメータ（$η_1$）、そして重力子質量（$m_g$）が光子球の半径と、その結果生じるブラックホールシャドウに与える影響を解析する。 さらに、理論的なシャドウ半径を$Sgr A^*$の観測データと比較する。 さらに、これらのブラックホールからのエネルギー放出率を調査した結果、これらのパラメータが放出ピークに大きな影響を与えることが明らかになった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Large-scale simulations of celestial systems are based on approximations or modifications of classical dynamics. The approximations are with ``particle-mesh'' (PM) substitutions of the attractions from objects far away, or one modify the Newtonian accelerations (MOND) or the gravities (MOGA). The PM approximation and MOND modification of classical dynamics break the invariances of classical dynamics. The simple three-body system (TBS) is the simplest system to test the approximations and modifications of celestial dynamics, and it is easy to implement on a computer. Simulations of the TBS show that the PM approximation and MOND destabilize TBS. In contrast, the MOGA modification of gravity by replacing Newton's inverse square attraction with an inverse attraction for far-away interactions stabilizes the system. The PM approximation and the MOND modification of classical dynamics do not preserve the momentum and angular momentum of a conservative system exactly, and PM does not obey Newton's third law. Although the errors and shortcomings of these PM approximations and MOND modifications are small, they cause the instability of the regular dynamics. | 天体系の大規模シミュレーションは、古典力学の近似または修正に基づいています。 近似は、遠方物体からの引力を「粒子メッシュ」（PM）で置き換えるか、ニュートン力学の加速度（MOND）または重力（MOGA）を修正することで行われます。 古典力学のPM近似とMOND修正は、古典力学の不変性を破ります。 単純三体系（TBS）は、天体力学の近似と修正をテストするための最も単純な系であり、コンピュータ上で容易に実装できます。 TBSのシミュレーションは、PM近似とMONDがTBSを不安定化させることを示しています。 対照的に、ニュートン力学の逆二乗引力を遠方相互作用の逆引力に置き換えるMOGA重力修正は、系を安定化させます。 古典力学におけるPM近似とMOND修正は、保存系の運動量と角運動量を正確には保存せず、またPMはニュートンの第三法則に従わない。 これらのPM近似とMOND修正の誤差と欠点は小さいものの、通常の力学の不安定性を引き起こす。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Black-hole spectroscopy has emerged as a powerful probe of strong-field gravity in the era of gravitational-wave astronomy. In this context, many current tests of modified or extended gravity are implemented by searching for predicted signatures modeled as perturbative corrections to general-relativistic waveforms; however, this approach may introduce model-dependent systematics and limit applicability to broader classes of theories. To complement such methods, we develop a theory-agnostic hierarchical Bayesian framework that connects ringdown observations -- modeled as damped sinusoids -- directly with theoretical quasinormal mode spectra, performing the comparison at the spectral level rather than through theory-specific waveform matching. The framework incorporates a soft-truncation module to account for the finite domain of validity in the theory's parameter space and is equipped with quantitative diagnostics that identify stable analysis time windows. As an illustrative application, we implement the framework within Einstein-dilaton-Gauss-Bonnet gravity and apply it to the gravitational-wave event GW250114, finding that the resulting posterior for the dimensionless coupling $ζ$ is robust against prior assumptions yet remains only weakly informative over the range considered in this work. We further perform controlled ringdown injection studies across different values of $ζ$, confirming that nonzero couplings can be recovered while also indicating a potential systematic effect: Kerr-based priors in the $ζ$ inference may partially absorb spectral deviations arising in alternative theories of gravity. This work establishes a transparent and extensible foundation for future strong-field gravity tests, naturally compatible with the growing precision and modal resolution of next-generation gravitational-wave detectors. | ブラックホール分光法は、重力波天文学の時代に強磁場重力の強力な探査手段として登場した。 この文脈において、修正重力あるいは拡張重力の現在の多くの検証は、一般相対論的波形に対する摂動補正としてモデル化された予測シグネチャを探索することによって実施されている。 しかし、このアプローチはモデル依存の系統性を導入し、より広範な理論クラスへの適用性を制限する可能性がある。 このような方法を補完するために、我々は理論に依存しない階層的ベイズ枠組みを開発し、減衰正弦波としてモデル化されたリングダウン観測を理論上の準正規モードスペクトルと直接結び付け、理論固有の波形マッチングではなくスペクトルレベルで比較を行う。 この枠組みは、理論のパラメータ空間における有限の有効領域を考慮するためのソフトトランケーションモジュールを組み込んでおり、安定した解析時間ウィンドウを識別する定量的診断機能を備えている。 応用例として、我々はこの枠組みをアインシュタイン-ディラトン-ガウス-ボネ重力理論に実装し、重力波イベントGW250114に適用した。 その結果、無次元結合$ζ$の事後分布は事前仮定に対してロバストであるものの、本研究で検討した範囲では弱い情報しか得られないことがわかった。 さらに、制御されたリングダウン注入研究を異なる$ζ$の値にわたって実施し、非ゼロ結合を復元できることを確認するとともに、潜在的な系統的効果も示唆した。 すなわち、$ζ$推論におけるカーベースの事前分布は、代替重力理論で生じるスペクトル偏差を部分的に吸収する可能性がある。 本研究は、将来の強場重力試験のための透明かつ拡張可能な基盤を確立するものであり、次世代重力波検出器の精度とモード分解能の向上と自然に両立する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We obtain relativistic solutions of spherically symmetric accretion by a dynamical analysis of a generalised Hamiltonian for higher-dimensional Reissner-Nordström (RN) Black Hole (BH). We consider two different fluids namely, an isotropic fluid and a non-linear polytropic fluid to analyse the critical points in a higher-dimensional RN BH. The flow dynamics of the fluids are studied in different spacetime dimensions in the framework of Hamiltonian formalism. The isotropic fluid is found to have both transonic and non-transonic flow behaviour, but in the case of polytropic fluid, the flow behaviour is found to exhibit only non-transonic flow, determined by a critical point that is related to the local sound speed. The critical radius is found to change with the spacetime dimensions. Starting from the usual four dimensions it is noted that as the dimension increases the critical radius decreases, attains a minimum at a specific dimension ($D>4$) and thereafter increases again. The mass accretion rate for isotropic fluid is determined using Hamiltonian formalism. The maximum mass accretion rate for RN BH with different equations of state parameters is studied in addition to spacetime dimensions. The flow behaviour and mass accretion rate for a change in BH charge is also studied analytically. It is noted that the maximum mass accretion rate in a higher-dimensional Schwarzschild BH is the lowest, which however, increases with the increase in charge parameter in a higher-dimensional RN BH. | 高次元ライスナー・ノルドストローム（RN）ブラックホール（BH）に対する一般化ハミルトニアンの動力学解析により、球対称降着の相対論的解を得る。 高次元RN BHにおける臨界点を解析するため、等方性流体と非線形ポリトロープ流体という2種類の流体を考察する。 ハミルトニアン形式の枠組みにおいて、異なる時空次元における流体の流動ダイナミクスを解析する。 等方性流体は遷音速および非遷音速流動挙動を示すが、ポリトロープ流体の場合は、局所音速に関連する臨界点によって決定される非遷音速流動挙動のみを示すことがわかった。 臨界半径は時空次元によって変化する。 通常の4次元から始めて、次元が増加するにつれて臨界半径は減少し、特定の次元（$D>4$）で最小値に達し、その後再び増加することがわかる。 等方性流体の質量増加率はハミルトン形式を用いて決定される。 異なる状態方程式パラメータを持つRN BHの最大質量増加率は、時空次元に加えて研究される。 また、BH電荷の変化に対する流れの挙動と質量増加率も解析的に研究される。 高次元シュワルツシルトBHの最大質量増加率は最も低いが、高次元RN BHでは電荷パラメータの増加とともに増加することが注目される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The reduction of dynamical systems which are invariant under changes of global scale is well-understood, for classical theories of particles, and fields. The excision of the superfluous degree of freedom describing such a scale leads to a dynamically-equivalent theory, which is frictional in nature. In this article, we extend the formalism to physical models, of both particles and fields, described by singular Lagrangians. Our treatment of classical field theory is based on the manifestly covariant Hamilton De-Donder Weyl formalism, in which the Lagrangian density is introduced as a bundle morphism on the pre-multisymplectic velocity phase space $J^1E$. The results obtained are subsequently applied to a number of physically-motivated examples, as well as a discussion presented on the implications of our work for classical General Relativity. | 粒子や場の古典理論においては、大域的スケールの変化に対して不変な力学系の縮退はよく理解されている。 そのようなスケールを記述する余分な自由度を除去すると、摩擦の性質を持つ力学的に等価な理論が得られる。 本稿では、この形式論を、特異ラグランジアンで記述される粒子と場の物理モデルに拡張する。 古典場の理論に対する我々の扱いは、ラグランジアン密度が多重シンプレクティック以前の速度位相空間$J^1E$上の束射として導入される、顕在共変なハミルトン・ド・ドンダー・ワイル形式論に基づいている。 得られた結果は、その後、物理的に動機付けられたいくつかの例に適用され、また、我々の研究が古典一般相対論に及ぼす影響についても議論される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| By solving a nonlinear Klein-Gordon equation in Kerr geometry, we uncover new phenomena and key characteristics of quantized vortices in quantum fluids near a Kerr black hole. The formation of these vortices induces rotational or turbulent flows, which profoundly alter the fluid properties and revise those dark matter models describing axion condensates, ultralight boson clouds, and other scalar fields in the vicinity of spinning black holes. As macroscopic, quantum, and topological defects, these vortices can stably orbit the black hole over extended periods, establishing their viability as novel probes for investigating black hole physics. For instance, we calculate the angular velocities of orbiting vortices to quantitatively characterize the frame-dragging effect, a classic prediction of general relativity. Additionally, we observe that relatively large vortices are accreted onto the black hole, wrapping around it while undergoing splitting and reconnecting processes. In quantum fluids with high vortex densities, turbulent flows emerge, accompanied by the formation of a vortex boundary layer near the event horizon. Beyond the ergosphere, we find vortex emissions and energetic outbursts, which may provide crucial insights into analogous astrophysical events recently discovered by the XRISM satellite. | カー幾何学における非線形クライン・ゴルドン方程式を解くことで、カーブラックホール近傍の量子流体における量子化渦の新しい現象と重要な特性を明らかにした。 これらの渦の形成は回転流または乱流を引き起こし、流体特性を根本的に変化させ、回転ブラックホール近傍のアクシオン凝縮、超軽量ボソン雲、その他のスカラー場を記述する暗黒物質モデルを改訂する。 これらの渦は、巨視的、量子的、および位相的な欠陥として、長期間にわたってブラックホールを安定して周回することができるため、ブラックホール物理を調査するための新たなプローブとしての可能性を確立した。 例えば、周回渦の角速度を計算することで、一般相対性理論の古典的な予測であるフレームドラッグ効果を定量的に特徴付けた。 さらに、比較的大きな渦がブラックホールに集積し、分裂と再結合の過程を経てブラックホールを包み込む様子を観測した。 高密度の渦を持つ量子流体では、乱流が発生し、事象の地平線付近に渦境界層が形成されます。 エルゴスフィアの外側では、渦放出と高エネルギーの爆発が観測されており、これらはXRISM衛星によって最近発見された類似の天体物理学的現象への重要な知見をもたらす可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Covariant $f(Q)$ gravity is a viable extension of General Relativity, however its strong-field predictions remain largely untested. Using the static, spherically symmetric black-hole solutions of the theory, we confront it with the most stringent probes available: black-hole shadows, Event Horizon Telescope (EHT) measurements, S2-star precession, and strong gravitational lensing. We show that the two admissible solution branches behave very differently: Case~I produces negligible deviations from Schwarzschild solution, whereas Case~II yields significant, potentially observable corrections to the photon sphere and shadow size. From the EHT shadow diameters of M87* and Sgr~A*, we obtain tight bounds, which are further strengthened by strong-lensing coefficients. These results provide the sharpest strong-field constraints on covariant $f(Q)$ gravity to date, and point toward future tests using next-generation horizon-scale imaging and precision Galactic-center astrometry. | 共変$f(Q)$重力は一般相対性理論の実現可能な拡張であるが、その強磁場予測は未だほとんど検証されていない。 この理論の静的かつ球対称なブラックホール解を用いて、我々は利用可能な最も厳格なプローブ、すなわちブラックホールシャドウ、イベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）測定、S2星歳差運動、そして強い重力レンズ効果をブラックホール解と比較する。 2つの許容可能な解の分岐は大きく異なる挙動を示すことを示す。 ケースIではシュワルツシルト解からの偏差は無視できる程度であるのに対し、ケースIIでは光子球とシャドウサイズに有意で潜在的に観測可能な補正が生じる。 M87*とSgr~A*のEHTシャドウ直径から厳密な境界値が得られ、これは強いレンズ効果係数によってさらに強化される。 これらの結果は、これまでで最も明確な共変 $f(Q)$ 重力に対する強い場の制約を提供し、次世代の地平線規模の画像化と精密な銀河中心天体測定法を使用した将来のテストへの道を示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Numerical simulation of the spherically symmetric Einstein--Euler (EE) system faces severe challenges due to the stringent physical admissibility constraints of relativistic fluids and the geometric singularities inherent in metric evolution. This paper proposes a high-order Constraint-Preserving (CP) compact Oscillation-Eliminating Discontinuous Galerkin (cOEDG) method specifically tailored to address these difficulties. The method integrates a scale-invariant oscillation-eliminating mechanism [M. Peng, Z. Sun, K. Wu, Math. Comp., 94: 1147--1198, 2025] into a compact Runge--Kutta DG framework. By characterizing the convex invariant region of the hydrodynamic subsystem with general barotropic equations of state, we prove that the proposed scheme preserves physical realizability (specifically, positive density and subluminal velocity) directly in terms of conservative variables, thereby eliminating the need for complex primitive-variable checks. To ensure the geometric validity of the spacetime, we introduce a bijective transformation of the metric potentials. Rather than evolving the constrained metric components directly, the scheme advances unconstrained auxiliary variables whose inverse mapping automatically enforces strict positivity and asymptotic bounds without any limiters. Combined with a compatible high-order boundary treatment, the resulting CPcOEDG method exhibits robust stability and design-order accuracy in capturing strong gravity-fluid interactions, as demonstrated by simulations of black hole accretion and relativistic shock waves. | 球対称アインシュタイン-オイラー（EE）系の数値シミュレーションは、相対論的流体の厳格な物理的許容制約と計量発展に内在する幾何学的特異性のために、深刻な課題に直面している。 本論文では、これらの困難に対処するために特別に設計された高次制約保存（CP）コンパクト振動除去不連続ガラーキン（cOEDG）法を提案する。 この法は、スケール不変振動除去メカニズム[M. Peng, Z. Sun, K. Wu, Math. Comp., 94: 1147--1198, 2025]をコンパクトルンゲ-クッタDGフレームワークに統合する。 流体力学サブシステムの凸不変領域を一般順圧状態方程式で特徴付けることにより、提案方式が物理的実現可能性（具体的には、正の密度と亜光速）を保存変数によって直接保存し、複雑な基本変数チェックの必要性を排除することを証明します。 時空の幾何学的妥当性を保証するために、計量ポテンシャルの全単射変換を導入します。 制約付き計量成分を直接展開するのではなく、この方式では、逆写像によって自動的に厳密な正値性および漸近境界を制限なしに強制する制約なしの補助変数を展開します。 互換性のある高次境界処理と組み合わせることで、結果として得られる CPcOEDG 法は、ブラックホール降着と相対論的衝撃波のシミュレーションで実証されているように、強い重力流体相互作用を捉える際に堅牢な安定性と設計オーダーの精度を示します。 |
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| We study the motion of a charged test particle in the spacetime with a spherically symmetric black hole which is immersed in a monopole magnetic field. We show that the radial motion of the charged test particle is governed by completely the same equation as that in the case of no magnetic field. This result implies that the black hole will acquire the electric charge if it is surrounded by the collisionless plasma composed of protons and electrons which obey the Maxwell velocity distribution. The drastically different situation appears in the tangential motions of charged test particles due to the magnetic field. The trajectory of a charged test particle in the black hole with the magnetic field of the order of 10 Gauss near the black hole, is confined on a very thin cone as long as the specific angular momentum of the particle is not much larger than the gravitational radius of the black hole times the speed of light. This result leads to a possibility that a plasma lump can hover over the black hole and is very hot, in the monopole magnetic field. | 球対称ブラックホールを単極磁場中に置いた場合の時空における荷電試験粒子の運動を研究する。 荷電試験粒子の動径方向の運動は、磁場がない場合と全く同じ方程式に従うことを示す。 この結果は、ブラックホールが、マクスウェル速度分布に従う陽子と電子からなる無衝突プラズマに囲まれている場合、電荷を獲得することを示唆している。 荷電試験粒子の接線方向の運動には、磁場の影響により劇的に異なる状況が現れる。 ブラックホール近傍に10ガウス程度の磁場がある場合、ブラックホール内の荷電試験粒子の軌道は、粒子の比角運動量がブラックホールの重力半径×光速よりも大幅に大きくない限り、非常に細い円錐上に限定される。 この結果は、単極磁場中では、プラズマ塊がブラックホール上空に漂い、非常に高温になる可能性があることを示唆する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper presents an analysis of noise transients observed in LIGO data during the first part of the fourth observing run, using the unsupervised machine learning technique t-distributed Stochastic Neighbor Embedding (t-SNE) to examine the behavior of glitch groups. Based on the t-SNE output, we apply Agglomerative Clustering in combination with the Silhouette Score to determine the optimal number of groups. We then track these groups over time and investigate correlations between their occurrence and environmental or instrumental conditions. At the Livingston observatory, the most common glitches during O4a were seasonal and associated with ground motion, whereas at Hanford, the most prevalent glitches were related to instrumental conditions. | 本論文では、LIGOデータで観測された4回目の観測ランの前半におけるノイズトランジェントの分析結果を提示する。 教師なし機械学習手法であるt分布確率的近傍埋め込み（t-SNE）を用いて、グリッチグループの挙動を検証する。 t-SNEの出力に基づき、凝集型クラスタリングとシルエットスコアを組み合わせ、最適なグループ数を決定する。 次に、これらのグループを経時的に追跡し、その発生と環境条件または機器条件との相関関係を調査する。 リビングストン観測所では、O4a期間中に最も多く発生したグリッチは季節性があり、地盤変動に関連するものであったが、ハンフォード観測所では、機器条件に関連するものが最も多かった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Can the thermodynamic arrow of time in a single universe be reversed, even temporarily, within semiclassical gravity without invoking additional universes or branches? We address this question in a single, connected spacetime where quantum field theory is coupled to classical general relativity, and where black holes, traversable wormholes, and time-symmetric or retrocausal formulations of quantum mechanics might naively appear to open channels for entropy export or cancellation. After distinguishing fine-grained, coarse-grained, and generalized gravitational entropy, and formulating a cosmological coarse-grained entropy, we treat black hole evaporation, wormholes constrained by quantum energy inequalities, and two-time boundary-value frameworks (including absorber-type and two-state-vector formalisms) within a common information-theoretic language. We then introduce a "Global Entropy Transport" (GET) framework and derive a sectoral inequality that bounds the net decrease of matter-plus-radiation entropy in terms of changes in horizon area and correlation (mutual-information) terms, assuming the generalized second law and modern focusing and energy conditions. Within this framework, black holes, wormholes, and retrocausal protocols can at most redistribute entropy among matter, radiation, and gravitational sectors and reshape the local pattern of entropy production. They do not, under current semiclassical, holographic, and statistical-mechanical constraints, permit a genuine reversal of the universal thermodynamic arrow in a single connected universe. | 単一宇宙における熱力学的時間の矢は、半古典的重力理論の範囲内で、たとえ一時的にでも、追加の宇宙や分岐を必要とせずに逆転させることができるだろうか？我々はこの問題を、量子場理論が古典的一般相対論と結合し、ブラックホール、通過可能なワームホール、そして量子力学の時間対称性あるいは逆因果的な定式化が、素朴にエントロピーの輸出または相殺のための経路を開くように見える、単一の連結された時空において考察する。 細粒度、粗粒度、一般化重力エントロピーを区別し、宇宙論的粗粒度エントロピーを定式化した後、ブラックホール蒸発、量子エネルギー不等式によって制約されるワームホール、そして2時間境界値枠組み（吸収体型および2状態ベクトル形式を含む）を共通の情報理論言語で扱う。 次に、「グローバルエントロピー輸送」（GET）の枠組みを導入し、一般化された第二法則と現代の集束およびエネルギー条件を仮定し、地平線面積と相関（相互情報量）項の変化に関して、物質と放射のエントロピーの純減少を制限するセクター不等式を導出する。 この枠組みにおいて、ブラックホール、ワームホール、そして逆因果プロトコルは、せいぜい物質、放射、重力セクター間でエントロピーを再分配し、エントロピー生成の局所的なパターンを再形成することしかできない。 これらは、現在の半古典的、ホログラフィック、そして統計力学的制約の下では、単一の連結宇宙において、普遍的な熱力学矢印の真の反転を許さない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The effective field theory (EFT) of dark energy provides a model-independent framework for studying cosmology within scalar-tensor theories. In this work, we explore how the time evolution of the cosmological background, inferred from cosmic chronometer measurements of the Hubble parameter, can be used to reconstruct the relevant EFT functions. Our approach enables the direct determination of these EFT functions from observational data without assuming any specific cosmological model. This makes it possible to test the background evolution of a wide range of dark energy models, including the $Λ$CDM model. We further demonstrate how the reconstructed EFT functions can be applied to constrain concrete theories, such as the quintessence model. | ダークエネルギーの有効場理論（EFT）は、スカラー-テンソル理論を用いて宇宙論を研究するための、モデル非依存の枠組みを提供する。 本研究では、ハッブルパラメータの宇宙クロノメータ測定から推定される宇宙論的背景の時間発展を用いて、関連するEFT関数を再構成する方法を探求する。 本アプローチは、特定の宇宙論モデルを仮定することなく、観測データからこれらのEFT関数を直接決定することを可能にする。 これにより、$Λ$CDMモデルを含む幅広いダークエネルギーモデルの背景発展を検証することが可能になる。 さらに、再構成されたEFT関数が、クインテッセンスモデルなどの具体的な理論を制約するためにどのように適用できるかを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Many of the numbers appearing in the laws of physics, such as the strength of electromagnetism or the masses of elementary particles, must lie in precise ranges for stars, planets, and chemistry to exist. Why the universe has such these values is one of the deepest questions in science. Here we propose that these constants arise from quantum mechanics itself. By enlarging the configuration space of quantum cosmology, we treat the constants of nature as part of the wavefunction of the universe. The universal wavefunction contains support for many possible sets of constants, and early-universe processes cause these possibilities to decohere into distinct classical universes. Our universe is one such branch, compatible with complexity and life. We defined the Grand Hilbert Space as the direct sum of U-sectors, each representing a distinct set of physical laws. We derived the Meta-Wheeler--DeWitt equation, which governs the dynamics of the theory parameters. We showed that in the Planck era, the kinetic terms for these parameters are active, creating a state of primordial coherence where the laws of physics effectively fluctuate. This formalism offers a quantitative tool for high-energy physics. We proposed that the total integrated amplitude over theory space serves as a Bayesian evidence metric, allowing for the statistical comparison of rival microscopic theories based on their fertility in generating habitable sectors. Finally, this work makes a specific, falsifiable prediction: there will never be a successful, purely mathematical derivation of the Standard Model parameters. | 電磁気の強さや素粒子の質量など、物理法則に現れる数値の多くは、恒星、惑星、そして化学反応が存在するためには、正確な範囲内に収まっている必要があります。 なぜ宇宙がそのような値を持つのかは、科学における最も深遠な問いの一つです。 本稿では、これらの定数が量子力学そのものに由来するのではないかと提唱します。 量子宇宙論の配位空間を拡大することで、自然界の定数を宇宙の波動関数の一部として扱います。 普遍的な波動関数は、多くの定数の可能な集合を包含しており、初期宇宙のプロセスによって、これらの可能性はデコヒーレンスし、異なる古典宇宙へと分離します。 私たちの宇宙は、複雑性と生命が共存するそのような宇宙の枝の一つです。 私たちは、それぞれが異なる物理法則を表すUセクターの直和として、大ヒルベルト空間を定義しました。 そして、理論パラメータのダイナミクスを支配するメタ・ウィーラー・デウィット方程式を導出しました。 プランク時代において、これらのパラメータの運動項が活性化し、物理法則が実質的に揺らぐ原始的コヒーレンス状態を作り出すことを我々は示した。 この形式論は、高エネルギー物理学のための定量的なツールを提供する。 我々は、理論空間における全積分振幅がベイズ的証拠指標として機能し、ハビタブルセクター生成の容易さに基づいて、競合する微視的理論の統計的比較を可能にすることを提案した。 最後に、本研究は具体的かつ反証可能な予測を立てる。 すなわち、標準模型のパラメータを純粋に数学的に導出することは決して成功しないということである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Conformal interfaces gluing a pair of two-dimensional conformal field theories enjoy a large degree of universality in terms of the coefficients of reflection and transmission of energy, that describe the scattering of conformal matter at the interface. In this article, we study these coefficients beyond conformality, by gluing a pair of $T\bar T$-deformed 2D CFTs across an interface, which requires the condition $c_L μ_L = c_R μ_R $ to be obeyed. We show that, at least when the interface admits a holographic description, the $T\bar T$ deformation of the CFTs can be extended to the interface. We propose a generalization of the linear matching condition in the universal sector of the undeformed ICFT to a non-linear one, which is captured by a universal antisymmetric \emph{transmission function} of the incoming fluxes. We employ the flow equations of the $T\bar T$-deformed CFTs to compute this function in two special classes of states, namely the non-equilibrium steady state (NESS) and scattering state. We show that the results can also be reproduced using holographic techniques in the bulk dual of these states. | 2次元共形場理論のペアを接着する共形界面は、界面における共形物質の散乱を記述するエネルギーの反射係数と透過係数に関して、高い普遍性を持っています。 この記事では、$T\bar T$変形された2D CFTのペアを界面を挟んで接着することにより、共形性を超えたこれらの係数を調べます。 この接着には、条件$c_L μ_L = c_R μ_R $が遵守される必要があります。 少なくとも界面がホログラフィック記述を許容する場合、CFTの$T\bar T$変形を界面に拡張できることを示します。 変形されていないICFTの普遍セクターにおける線形マッチング条件を、入射フラックスの普遍的な反対称\emph{透過関数}によって表現される非線形マッチング条件に一般化することを提案します。 我々は$T\bar T$変形CFTのフロー方程式を用いて、非平衡定常状態（NESS）と散乱状態という2つの特殊な状態クラスにおけるこの関数を計算する。 これらの状態のバルク双対においても、ホログラフィック手法を用いて結果を再現できることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the equation of motion of the Euclidean IKKT matrix model, and realize a new type of classical saddle that only exists in $N\rightarrow\infty$ limit. Under the assumption that the matrices are the generators of $\mathfrak{so}(n,m)$, we identify a unique solution, that is, $\mathfrak{so}(1,3)$. Even though it has $6$ generators and thus $6$ non-zero matrices, they are not independent due to the $2$ Casimir constraints in $\mathfrak{so}(1,3)$. Exploiting the Lie-algebraic structure and the Casimir constraints, we derive the effective metric that a test probe propagates on. The resulting effective metric exhibits an $SO(3)$ symmetry, matching the spatial symmetry of our universe. | ユークリッドIKKT行列モデルの運動方程式を研究し、$N\rightarrow\infty$極限においてのみ存在する新しいタイプの古典的鞍点を実現する。 行列が$\mathfrak{so}(n,m)$の生成元であるという仮定の下、唯一の解、すなわち$\mathfrak{so}(1,3)$を特定する。 $\mathfrak{so}(1,3)$には$6$個の生成元、つまり$6$個の非零行列が存在するが、$\mathfrak{so}(1,3)$には$2$個のカシミール制約があるため、それらは独立ではない。 リー代数構造とカシミール制約を利用して、テストプローブが伝播する有効計量を導出する。 結果として得られる有効計量は$SO(3)$対称性を示し、これは我々の宇宙の空間対称性と一致する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study, for the first time, the evolution of a scalar cloud bound to an evaporating black hole. Our simulations of the associated Schrödinger-Poisson system for non-relativistic and spherically symmetric clouds reveal that a scalar cloud may (partially) survive as a self-gravitating boson star if the black hole evaporates adiabatically until its mass becomes less than one half of the cloud's mass. This yields a novel mechanism for boson star formation and shows that, as previously conjectured, bosonic dark matter production by light primordial black holes may result in micro-boson stars with very large occupation numbers, greatly enhancing their potential detectability even for very weakly interacting dark matter particles. | 我々は、蒸発するブラックホールに束縛されたスカラー雲の進化を初めて研究した。 非相対論的かつ球対称な雲に対するシュレーディンガー・ポアソン系のシミュレーションにより、ブラックホールが断熱蒸発し、その質量が雲の質量の半分未満になった場合、スカラー雲は（部分的に）自己重力ボソン星として存続する可能性があることがわかった。 これはボソン星形成の新たなメカニズムを示唆するものであり、これまで推測されていたように、軽い原始ブラックホールによるボソン暗黒物質生成が、非常に大きな占有数を持つマイクロボソン星をもたらし、非常に弱い相互作用をする暗黒物質粒子であっても、その潜在的な検出可能性を大幅に高める可能性があることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the differences between several proposed formation scenarios for binary black holes (BBHs), including isolated stellar evolution, dynamical assembly in dense clusters and AGN disks, and primordial BHs. Our approach exploits the predicted spin features of each formation channel, and adopts parameterized models of the predicted correlations between the spin magnitudes (and orientations) and mass, inspired by first principles. Using hierarchical Bayesian inference on the recent GWTC-4.0 dataset, we compare these features across all models and assess how well each scenario explains the data. We find that the data strongly favor the presence of a positive correlation between mass and spin magnitude, in agreement with previous studies. Furthermore, the hierarchical scenario provides a better fit to the observations, due to the inclusion of second-generation mergers leading to higher spins at larger masses. The current dataset is not informative enough about spin orientation: the cluster (random orientations) and AGN (aligned orientations) scenarios have comparable Bayesian evidence. Finally, the mass-spin correlation predicted by the primordial scenario gives a poor fit to the data, and this scenario can only account for a subset of the observed events. | 我々は、連星ブラックホール（BBH）の形成シナリオとして提案されている、孤立恒星進化、高密度銀河団およびAGNディスクにおける動的形成、そして原始BHといった複数のシナリオの違いを調査する。 本研究では、各形成経路の予測スピン特性を活用し、第一原理に着想を得た、スピンの大きさ（および向き）と質量の相関関係を予測するパラメータ化モデルを採用する。 最新のGWTC-4.0データセットを用いて階層的ベイズ推論を行い、これらの特性を全てのモデル間で比較し、各シナリオがデータをどの程度適切に説明できるかを評価する。 その結果、データは質量とスピンの大きさの間に正の相関関係があることを強く示唆しており、これは先行研究と一致している。 さらに、階層的シナリオは、質量が大きいほどスピンが高くなる第二世代の合体も含んでいるため、観測結果との適合性が高い。 現在のデータセットはスピンの向きに関する情報が十分ではない。 クラスター（ランダムな向き）シナリオとAGN（整列した向き）シナリオは、同等のベイズ的証拠を有している。 最後に、原始シナリオによって予測される質量とスピンの相関はデータに適合しておらず、このシナリオは観測されたイベントのサブセットのみを説明できます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| As a contribution towards quantizing three-dimensional gravity, we show at the classical level that Euclidean three-dimensional Einstein gravity with a negative cosmological constant is uplifted to the $SU(2)$-invariant sector of Kodaira-Spencer gravity on a Calabi-Yau three-fold. Kodaira-Spencer gravity appears in the target space description of the B-model topological string theory and describes deformations of a complex structure. We prove that given a reference solution of Einstein gravity in the first-order formulation, a second off-shell configuration uplifts to a unique complex structure deformation in six dimensions. If the configuration satisfies Einstein's equations, the complex structure deformation is integrable, i.e. a solution of Kodaira-Spencer gravity. We demonstrate the uplift explicitly for Bañados solutions. Our construction embeds three-dimensional gravity into topological string theory and AdS$_3$/CFT$_2$ duality into twisted holography. | 3次元重力の量子化への貢献として、負の宇宙定数を持つユークリッド3次元アインシュタイン重力が、カラビ・ヤウ三次元多様体上の小平・スペンサー重力の$SU(2)$不変セクターに持ち上げられることを古典レベルで示す。 小平・スペンサー重力は、Bモデルの位相弦理論の標的空間記述に現れ、複素構造の変形を記述する。 1次の定式化におけるアインシュタイン重力の参照解が与えられると、2番目のオフシェル構成が6次元の唯一の複素構造変形に持ち上げられることを証明する。 構成がアインシュタイン方程式を満たす場合、複素構造変形は積分可能、すなわち小平・スペンサー重力の解となる。 この持ち上げをバニャス解に対して明示的に示す。 我々の構成は、3次元重力を位相弦理論に、AdS$_3$/CFT$_2$双対性をツイストホログラフィーに埋め込む。 |