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| Original Text | 日本語訳 |
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| Dark matter is expected to accumulate inside neutron stars, modifying the structure of isolated stars and influencing both the dynamics of binary mergers and the evolution of the resulting hypermassive remnants. Since differential rotation is the primary mechanism delaying the collapse of these remnants, understanding its behavior is crucial when assessing the impact of an embedded dark component. In this work, we extend the numerical code RNS to describe two gravitationally coupled fluids in differential rotation, with baryonic matter modeled by a realistic nuclear equation of state and dark matter represented as a self-interacting bosonic condensate. Within this framework, we construct equilibrium sequences for a representative differential rotation law, providing a basis to explore how dark matter may influence the global properties and rotational dynamics of binary neutron star remnants. | 暗黒物質は中性子星内部に蓄積し、孤立した星の構造を変化させ、連星合体のダイナミクスと結果として生じる超大質量残骸の進化の両方に影響を及ぼすと予想されている。 差動回転はこれらの残骸の崩壊を遅らせる主要なメカニズムであるため、埋め込まれた暗黒成分の影響を評価するには、その挙動を理解することが極めて重要である。 本研究では、数値コードRNSを拡張し、差動回転する2つの重力結合流体を記述する。 バリオン物質は現実的な原子核状態方程式でモデル化され、暗黒物質は自己相互作用するボソン凝縮体として表現される。 この枠組みの中で、代表的な差動回転法則の平衡系列を構築し、暗黒物質が連星中性子星残骸の全体的な特性と回転ダイナミクスにどのように影響するかを調査するための基礎を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We introduce conformal transformations in the synthetic setting of metric spaces and Lorentzian (pre-)length spaces. Our main focus lies on the Lorentzian case, where, motivated by the need to extend classical notions to spaces of low regularity, we provide the first consistent notion of conformal length, and analyse its fundamental properties. We prove that the conformal time separation function $τ_Ω$ (and the causal structure it induces) yields a Lorentzian pre-length structure if the original space is intrinsic and strongly causal. This allows us to construct a notion of conformal transformation between spaces within this class, yielding an equivalence relation. As applications, we show that the conformal length functional agrees with the standard conformal length of (strongly causal) spacetimes. We also prove conformal invariance of angles and causality conditions, give a characterisation of global hyperbolicity via finiteness of $τ_Ω$ for all conformal factors, and establish the behaviour of the Lorentzian Hausdorff measure defined in [MS22a] under conformal changes. Moreover, we apply the same methods to the metric case, which is of interest in its own right. This is exemplified by proving an analog of the Nomizu--Ozeki theorem for metric length spaces, which has the advantage that the resulting complete space is conformally related to the original space. | 我々は、計量空間とロレンツ型（前）長さ空間の合成設定において、共形変換を導入する。 主な焦点はロレンツ型の場合であり、古典的概念を低正則性空間に拡張する必要性から、初めて一貫した共形長の概念を提示し、その基本的性質を解析する。 共形時間分離関数$τ_Ω$（およびそれが誘導する因果構造）は、元の空間が内在的かつ強い因果性を持つ場合、ロレンツ型前長さ構造をもたらすことを証明する。 これにより、このクラス内の空間間の共形変換の概念を構築することができ、同値関係が得られる。 応用として、共形長関数が（強い因果性を持つ）時空の標準的な共形長と一致することを示す。 また、角度の共形不変性と因果律条件を証明し、すべての共形因子に対する$τ_Ω$の有限性を通して大域双曲性の特徴付けを与え、[MS22a]で定義されたローレンツ・ハウスドルフ測度の共形変化下での挙動を確立する。 さらに、同じ手法を計量の場合にも適用する。 計量の場合もそれ自体興味深い。 これは、結果として得られる完備空間が元の空間と共形関係にあるという利点を持つ、計量長空間に対する野水-尾関定理の類似を証明することで例示される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Tidal Love numbers (TLNs) characterize the response of compact objects to external tidal fields and vanish for classical Schwarzschild and Kerr black holes in general relativity. Nonvanishing TLNs therefore provide a potential observational window into new physics. In this work, we present a unified and fully analytic study of the TLNs of three representative classes of regular black holes -- the Bardeen black hole,the black hole with sub-Planckian curvature, and the black hole arising in asymptotically safe gravity -- under scalar, vector, and axial gravitational perturbations. Employing a Green's function method combined with systematic perturbative expansions, we show that TLNs of regular black holes are generically nonzero and exhibit strong model and mode dependence. In many cases, higher-order corrections develop logarithmic scale dependence, closely resembling renormalization-group running in quantum field theory and revealing a scale-dependent tidal response absent in classical black holes. Our analysis demonstrates that the internal structure of regular black holes, including de Sitter or Minkowski cores and quantum-gravity-inspired modifications, leaves distinct fingerprints in their tidal properties. These results establish TLNs as promising probes for testing regular black hole models with future gravitational-wave observations. | 潮汐ラブ数（TLN）は、コンパクト天体の外部潮汐場に対する応答を特徴づけるものであり、一般相対論における古典的なシュワルツシルトブラックホールとカーブラックホールでは消滅する。 したがって、消滅しないTLNは、新たな物理学への潜在的な観測窓となる。 本研究では、スカラー、ベクトル、および軸重力摂動下における、バーディーンブラックホール、サブプランク曲率を持つブラックホール、そして漸近安全重力下で発生するブラックホールという3つの代表的な通常ブラックホールのTLNについて、統一的かつ完全に解析的な研究を行う。 グリーン関数法と系統的摂動展開を組み合わせることで、通常ブラックホールのTLNは一般的に非ゼロであり、強いモデル依存性とモード依存性を示すことを示す。 多くの場合、高次補正は対数的なスケール依存性を示し、量子場の理論における繰り込み群の挙動に酷似し、古典ブラックホールには見られないスケール依存の潮汐応答を明らかにします。 私たちの解析は、ド・ジッター核やミンコフスキー核、量子重力に着想を得た変形を含む通常のブラックホールの内部構造が、その潮汐特性に明確な痕跡を残すことを示しています。 これらの結果は、TLNが将来の重力波観測によって通常のブラックホールモデルを検証するための有望なプローブとなることを証明しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A central open problem in nuclear physics is the determination of a physically robust equation of state (EoS) for dense nuclear matter, which directly informs our understanding of the internal composition and macroscopic properties of compact objects such as neutron stars and quark stars. Traditional efforts have relied primarily on theoretical modeling grounded in nuclear and particle physics, with subsequent validation against empirical constraints from heavy ion collisions and, increasingly, multimessenger astrophysical observations. Recent developments, however, have introduced complementary analytical strategies that merge theoretical modeling with advanced data driven methodologies. In particular, Bayesian inference, machine learning, and deep learning have emerged as powerful tools for constraining the EoS and extracting physical insight from complex observational datasets. In this work, we employ state of the art machine learning and deep learning techniques to analyze mass radius relations of compact objects with the aim of reconstructing or inferring their underlying equations of state. The analysis is based on an extensive library of physically consistent, multimodal EoSs for neutron stars and a corresponding set for quark stars, each constructed to satisfy established theoretical and observational constraints. By leveraging the predictive capacity of these computational frameworks, we demonstrate the potential of data-driven approaches to provide refined insights into the behavior of matter at supranuclear densities and to contribute to a more unified understanding of the dense matter EoS. | 原子核物理学における中心的な未解決問題は、高密度核物質の物理的にロバストな状態方程式（EoS）の決定であり、これは中性子星やクォーク星などのコンパクト天体の内部構成や巨視的特性に関する理解に直接寄与する。 従来の研究は、主に原子核物理学および素粒子物理学に基づく理論モデリングと、それに続く重イオン衝突や、近年増加しているマルチメッセンジャー天体物理学観測による経験的制約に対する検証に依存してきた。 しかしながら、近年の開発により、理論モデリングと高度なデータ駆動型手法を融合した補完的な解析戦略が導入されている。 特に、ベイズ推論、機械学習、深層学習は、EoSを制約し、複雑な観測データセットから物理的な洞察を引き出す強力なツールとして登場している。 本研究では、最先端の機械学習および深層学習技術を用いてコンパクト天体の質量半径関係を解析し、その基礎となる状態方程式を再構築または推論することを目指す。 この解析は、中性子星の物理的に整合したマルチモーダルなEoSと、それに対応するクォーク星のEoSの広範なライブラリに基づいています。 これらのライブラリは、それぞれ既存の理論的および観測的制約を満たすように構築されています。 これらの計算フレームワークの予測能力を活用することで、データ駆動型アプローチが超核密度における物質の挙動に関する精緻な洞察を提供し、高密度物質のEoSに関するより統一的な理解に貢献する可能性を実証します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Using late-Universe observations, we demonstrate that freeing dark energy and dark matter equations of state (EoS) dramatically alters the inferred strength and direction of their interactions. When dark sector EoS are fixed to $w_{\mathrm{de}}=-1$ and $w_{\mathrm{dm}}=0$, the data consistently favor an energy transfer from dark energy to dark matter across various interaction forms. This apparent evidence, however, proves highly sensitive to the EoS assumptions: treating $w_{\mathrm{de}}$ as a free parameter substantially weakens the evidence for interaction, with its value converging to the quintessence regime ($w_{\mathrm{de}}>-1$). In contrast, freeing $w_{\mathrm{dm}}$ maintains a preference for interaction, revealing a correlation where positive $w_{\mathrm{dm}}$ is associated with energy transfer from dark energy to dark matter, and negative $w_{\mathrm{dm}}$ with energy transfer from dark matter to dark energy. These findings caution against the simplistic assumption of $Λ$CDM EoS values when attempting to detect a possible interaction. Despite these fundamental degeneracies, model comparison using the Akaike and Deviance information criteria shows that all of the tested interacting dark energy scenarios receive substantial support over the $Λ$CDM model. | 後期宇宙観測を用いて、ダークエネルギーとダークマターの状態方程式（EoS）を解放すると、それらの相互作用の推定強度と方向が劇的に変化することを示す。 ダークセクターのEoSを$w_{\mathrm{de}}=-1$および$w_{\mathrm{dm}}=0$に固定すると、データは様々な相互作用形態において一貫してダークエネルギーからダークマターへのエネルギー移動を支持する。 しかし、この見かけ上の証拠はEoSの仮定に非常に敏感であることが判明した。 $w_{\mathrm{de}}$を自由パラメータとして扱うと、相互作用の証拠は大幅に弱まり、その値はクインテッセンス領域（$w_{\mathrm{de}}>-1$）に収束する。 対照的に、$w_{\mathrm{dm}}$を解放しても相互作用への優先性は維持され、正の$w_{\mathrm{dm}}$は暗黒エネルギーから暗黒物質へのエネルギー転移と関連し、負の$w_{\mathrm{dm}}$は暗黒物質から暗黒エネルギーへのエネルギー転移と関連するという相関関係が明らかになった。 これらの知見は、相互作用の可能性を検出しようとする際に、$Λ$CDM EoS値を単純に仮定することに対して警告を発している。 これらの根本的な退化にもかかわらず、赤池情報量基準と逸脱情報量基準を用いたモデル比較は、検証された相互作用する暗黒エネルギーシナリオのすべてが、$Λ$CDMモデルよりも大きな支持を得ていることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recently, references [1,2] found that the repetitive Penrose process cannot extract all the extractable rotational energy of a Kerr black hole, and reference [3] found that the repetitive electric Penrose process cannot extract all the electrical energy of a Reissner-Nordström (RN) black hole. This suggests that a law analogous to the third law of thermodynamics exists for the repetitive Penrose process. In this paper, we intend to study the repetitive Penrose process in the Kerr-de Sitter (Kerr-dS) black hole. We will explore influences of the cosmological parameter on the repetitive Penrose process. The results show that, in addition to a similar third law of thermodynamics, the Kerr-dS black hole yields a higher energy return on investment (EROI) and single-extraction energy capability compared to the Kerr black hole. Specifically, the larger the cosmological parameter, the stronger the EROI and the single-extraction energy capability. Furthermore, we also find that at a lower decay radius, the Kerr black hole exhibits a higher energy utilization efficiency (EUE) and more extracted energy after the repetitive Penrose process is completed. However, at a higher decay radius, the situation is reversed, i.e., the Kerr-dS black hole exhibits a higher EUE and more extracted energy, which is due to the existence of stopping condition of the iteration. | 最近、文献 [1,2] では、反復ペンローズ過程ではカーブラックホールの抽出可能な回転エネルギーをすべて抽出できないことがわかっており、文献 [3] では、反復電気ペンローズ過程ではライスナー・ノルドストローム (RN) ブラックホールの電気エネルギーをすべて抽出できないことがわかっています。 これは、熱力学の第 3 法則に類似した法則が反復ペンローズ過程に存在することを示唆しています。 この論文では、カー・ド・ジッター (Kerr-dS) ブラックホールにおける反復ペンローズ過程を研究します。 反復ペンローズ過程に対する宇宙論パラメータの影響を探ります。 結果は、同様の熱力学の第 3 法則に加えて、Kerr-dS ブラックホールはカーブラックホールと比較して高いエネルギー投資収益率 (EROI) と単一抽出エネルギー能力を生み出すことを示しています。 具体的には、宇宙論パラメータが大きいほど、EROI と単一抽出エネルギー能力が強くなります。 さらに、崩壊半径が小さい場合、カーブラックホールはエネルギー利用効率（EUE）が高く、反復ペンローズ過程の完了後に抽出されるエネルギー量が多いこともわかりました。 しかし、崩壊半径が大きい場合、状況は逆転し、反復の停止条件の存在により、カーdSブラックホールはより高いEUEとより多くのエネルギー抽出を示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A novel, conservative discontinuous Galerkin algorithm is presented for particle kinetics on manifolds. The motion of particles on the manifold is represented using using both canonical and non-canonical Hamiltonian formulations. Our schemes apply to either formulations, but the canonical formulation results in a particularly efficient scheme that also conserves particle density and energy exactly. The collisionless update is coupled to a Bhatnagar-Gross-Krook (BGK) collision operator that provides a simplified model for relaxation to local thermodynamic equilibrium. An iterative scheme is constructed to ensure collisional invariants (density, momentum and energy) are preserved numerically. Rotation of the manifold is incorporated by modifying the Hamiltonian while ensuring a canonical formulation. Several test problems, including a kinetic version of the classical Sod-shock problem, Kelvin-Helmholtz instability on the surfaces of a sphere and a paraboloid, with and without rotations, is presented. A prospectus for further development of this approach to simulation of kinetic theory in general relativity is presented. | 多様体上の粒子運動論のための、新しい保存的不連続ガラーキンアルゴリズムが提示される。 多様体上の粒子の運動は、正準ハミルトニアン定式化と非正準ハミルトニアン定式化の両方を用いて表現される。 我々の方式はどちらの定式化にも適用できるが、正準定式化は粒子密度とエネルギーも正確に保存する特に効率的な方式となる。 衝突なしの更新は、局所熱力学的平衡への緩和のための簡略化モデルを提供するBhatnagar-Gross-Krook (BGK) 衝突演算子と結合される。 衝突不変量 (密度、運動量、エネルギー) が数値的に保存されることを保証する反復スキームが構築される。 多様体の回転は、正準定式化を保証しながらハミルトニアンを修正することによって組み込まれる。 古典的なソッドショック問題の運動論的バージョン、回転の有無による球面および放物面表面上のケルビン-ヘルムホルツ不安定性など、いくつかのテスト問題が提示される。 一般相対性理論における運動論のシミュレーションに対するこのアプローチのさらなる開発の見通しを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It has recently been argued that extremal black holes can act as amplifiers of new physics, due to horizon instabilities that enhance the effects of ultraviolet corrections. In this paper, we revisit some of these claims and investigate the viability of a class of non-spherical extremal black holes. In particular, we revisit the regularity of perturbed extremal Reissner--Nordström AdS black holes showing that, while some certain components of the scalar stress energy tensor diverge, the backreaction remains finite. We also study geodesic completeness, identifying a simple geometric constraint which, if satisfied, ensures that null geodesics cross the horizon smoothly. This analysis suggests the existence of a broad class of spacetimes with regular non-spherical horizons. | 近年、極限ブラックホールは地平線の不安定性によって紫外線補正効果を増強するため、新たな物理現象の増幅器として作用する可能性があると主張されている。 本論文では、これらの主張のいくつかを再検討し、非球面極限ブラックホールのクラスの実現可能性を検証する。 特に、摂動を受けた極限ライスナー-ノルドストロームAdSブラックホールの正則性を再検討し、スカラー応力エネルギーテンソルの特定の成分が発散する一方で、反作用は有限のままであることを示す。 また、測地線完全性についても考察し、満たされるならばヌル測地線が地平線を滑らかに横切ることを保証する単純な幾何学的制約を特定する。 この解析は、規則的な非球面地平線を持つ広範な時空クラスの存在を示唆する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The ringdown phase of a binary black-hole merger provides a clean probe of strong-field gravity, as it can be modeled with minimal assumptions. The quasi-normal-mode frequencies encode the mass and spin of the Kerr black-hole remnant, while the mode excitation depends on the progenitor binary. In this paper, we implement a recently developed amplitude model that captures spin precession in a simulation-based inference pipeline that specifically targets ringdown signals. We present a critical re-analysis of GW190521 -- a short-duration, merger-dominated event with conflicting interpretations. Spin-aligned and precessing analyses at two ringdown start times show that precession induces modest but systematic shifts in inferred parameters and subdominant mode amplitudes, although such ringdown-only analyses provide no strong evidence for precession. Our results demonstrate the feasibility of physics-informed precessing ringdown modelling, paving the way for the identification of spin precession in gravitational-wave events using solely their ringdown stages, where waveform systematics are expected to be substantially less prominent. | 連星ブラックホール合体のリングダウン段階は、最小限の仮定でモデル化できるため、強磁場重力の明確なプローブとなる。 準通常モード周波数はカーブラックホール残骸の質量とスピンをエンコードし、モード励起は元となる連星に依存する。 本論文では、リングダウン信号を特にターゲットとするシミュレーションベースの推論パイプラインでスピン歳差運動を捉える、最近開発された振幅モデルを実装する。 我々は、相反する解釈がある、短期間で合体主体のイベントである GW190521 の批判的な再解析を提示する。 2つのリングダウン開始時刻におけるスピン整列および歳差運動の解析は、歳差運動が推定パラメータと準支配モード振幅にわずかだが系統的なシフトを引き起こすことを示しているが、このようなリングダウンのみの解析は歳差運動の強力な証拠を提供しない。 私たちの研究結果は、物理学に基づいた歳差リングダウンモデリングの実現可能性を実証し、波形の系統性が著しく低下すると予想されるリングダウン段階のみを使用して重力波イベントにおけるスピン歳差運動を識別する道を開くものです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The cosmological evolution of a scalar field is shaped by Hubble damping. Any non-gravitational couplings of the scalar with the primordial thermal bath generically contribute additional damping. Although rarely considered, such thermal damping could be the dominant dissipative effect. We derive approximate but highly general thermal-damping rates of scalar fields that modulate the masses of thermally populated particles. We extend previous results to cover cases of particular phenomenological interest where the scalar background oscillates sinusoidally but not necessarily slowly compared to the thermalization rates of the primordial bath. Based on these results, we estimate the thermal damping of scalars coupled to neutrinos linearly, to gluons quadratically, and to WIMPs linearly, and demonstrate its importance in certain parameter space of these models. We also estimate the thermal damping rates in models of QCD axion. | スカラー場の宇宙進化はハッブル減衰によって形作られる。 スカラー場と原始熱浴との非重力結合は一般に付加的な減衰に寄与する。 めったに考慮されないが、このような熱減衰は支配的な散逸効果である可能性がある。 我々は、熱的に占有された粒子の質量を変調するスカラー場の近似的ではあるが極めて一般的な熱減衰率を導出する。 我々は、スカラー背景が正弦波状に振動するが、原始熱浴の熱化率と比較して必ずしも遅くない、特に現象的に興味深いケースをカバーするために以前の結果を拡張する。 これらの結果に基づき、ニュートリノに線形に、グルーオンに二次関数的に、WIMPに線形に結合したスカラーの熱減衰を推定し、これらのモデルの特定のパラメータ空間におけるその重要性を示す。 また、QCDアクシオンのモデルにおける熱減衰率も推定する。 |