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| Original Text | 日本語訳 |
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| Features of the black hole interior can be extracted from the analytic structure of boundary correlation functions. Working in the geodesic approximation, we find analytic continuations that probe the interior of rotating and charged black holes. These generate contributions from timelike geodesics that thread the interior and emerge in a future universe. We implement these continuations on the momentum space two-point function and exemplify this in several black hole backgrounds. We also identify position space analytic continuations achieving the same task that incorporate different continued momentum space correlators. These correspond to non-perturbative corrections to the WKB approximation. We demonstrate this explicitly in the rotating BTZ black hole by showing that the interior geodesics contribute to the continued position space correlator and motivate a picture for how these contributions arise in higher dimensions. For AdS Schwarzschild, we identify the analytically continued solution that captures the bouncing geodesic. We discuss the possibility of using these continuations to probe the instability of inner horizons from the boundary. | ブラックホール内部の特徴は、境界相関関数の解析的構造から抽出できる。 測地線近似を用いて、回転する荷電ブラックホールの内部を調べる解析接続を見出す。 これらの接続は、内部を貫き未来の宇宙に出現する時間的測地線からの寄与を生成する。 我々はこれらの接続を運動量空間2点関数に実装し、いくつかのブラックホール背景でこれを例示する。 また、異なる連続運動量空間相関子を組み込むことで、同じタスクを達成する位置空間解析接続も特定する。 これらは、WKB近似に対する非摂動的な補正に対応する。 我々は、回転するBTZブラックホールにおいて、内部測地線が連続位置空間相関子に寄与することを示すことでこれを明示的に実証し、これらの寄与が高次元でどのように生じるかについての描像を導き出す。 AdSシュワルツシルトについては、バウンシング測地線を捉える解析接続解を特定する。 これらの接続を用いて、境界から内部地平線の不安定性を調べる可能性について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A nontrivial peculiarity of general relativity is that when the horizon region of black holes is rendered harmless, the exterior doubles, resulting in a causally disconnected parallel universe. This intricacy plays a central role in 't Hooft's unitarity arguments, emphasising an exact identification between the physical universe and its duplicate on the other side of the horizon. However, it leads to another tension in the form of a factor of two correction in Hawking's temperature. This discrepancy is concerning because the Rindler temperature is universal and complies with the Bekenstein-Hawking entropy. We demonstrate that the mismatch in the Boltzmann factor gets fixed if the state that forms the corresponding density matrix adopts a generalised thermofield double structure. That leaves room for some interesting discussion. | 一般相対性理論の重要な特異性は、ブラックホールの地平線領域が無害になると、その外部が二重になり、因果的に分断された並行宇宙が生じることである。 この複雑さは、トホーフトのユニタリー性に関する議論において中心的な役割を果たし、物理的宇宙と地平線の反対側にあるその複製との正確な同一性を強調している。 しかし、これはホーキング温度の2倍の補正という形で、別の緊張関係につながる。 リンドラー温度は普遍的であり、ベッケンシュタイン-ホーキングエントロピーに従うため、この矛盾は懸念される。 我々は、対応する密度行列を形成する状態が一般化熱場二重構造を採用すれば、ボルツマン因子の不一致が修正されることを示す。 これは興味深い議論の余地を残す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Sequential Monte Carlo (SMC) methods have recently been applied to gravitational-wave inference as a powerful alternative to standard sampling techniques, such as Nested Sampling. At the same time, gradient-based Markov Chain Monte Carlo algorithms, most notably the No-U-Turn Sampler (NUTS), provide an efficient way to explore high-dimensional parameter spaces. In this work we present SHARPy, a Bayesian inference framework that combines the parallelism and evidence-estimation capabilities of SMC with the state-of-the-art sampling performance of NUTS. Moreover, SHARPy exploits the local geometric structure of the posterior to further improve efficiency. Built on JAX and accelerated on GPUs, SHARPy performs gravitational-wave inference on binary black-hole events in around ten minutes, yielding posterior samples and Bayesian evidence estimates that are consistent with those obtained through Nested Sampling. This work sets a new milestone in GW inference with likelihood-based methods and paves the way for model comparison tasks to be accomplished in minutes. | 逐次モンテカルロ法（SMC）は、最近、ネストサンプリングなどの標準的なサンプリング手法の強力な代替手段として重力波推論に適用されています。 同時に、勾配ベースのマルコフ連鎖モンテカルロアルゴリズム、最も有名なのはNo-U-Turn Sampler（NUTS）です。 これは、高次元パラメータ空間を探索する効率的な方法を提供します。 本研究では、SMCの並列処理と証拠推定機能とNUTSの最先端のサンプリング性能を組み合わせたベイズ推論フレームワーク、SHARPyを紹介します。 さらに、SHARPyは事後分布の局所的な幾何学的構造を利用して効率をさらに向上させます。 JAX上に構築され、GPUで加速されたSHARPyは、約10分で連星ブラックホールイベントの重力波推論を実行し、ネストサンプリングで得られたものと一致する事後サンプルとベイズ証拠推定値を生成します。 この研究は、尤度ベースの方法による GW 推論における新たなマイルストーンを設定し、モデル比較タスクを数分で完了する道を開きます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the late-time cosmological dynamics of a two-field dark energy model consisting of a canonical quintessence scalar field and a phantom scalar field in a spatially flat FLRW universe. The fields are minimally coupled to gravity and uncoupled at the level of the potential, with the quintessence sector governed by an exponential potential and the phantom sector by an inverse power-law potential. By reformulating the background equations as a five-dimensional autonomous dynamical system, we identify and analyze the fixed points and their stability properties, revealing stable late-time attractors corresponding to phantom-dominated accelerated expansion. We confront the model with observations through a Bayesian parameter estimation performed using the \textsc{Cobaya} framework, employing several combinations of recent cosmological data sets, including Pantheon+ supernovae, compressed cosmic microwave background distance priors, DESI DR2 baryon acoustic oscillation measurements, and DES Year-5 supernova data. The observational constraints favor a dynamical dark energy sector moderately and are consistent with deviations from a cosmological constant at the present epoch. The regions of parameter space preferred by the data are compatible with the stable accelerating solutions identified in the dynamical analysis, establishing a direct connection between phase-space stability and observational viability. A notable feature of the model is that the effective dark energy equation of state undergoes phantom divide crossing in a gradual and asymptotic manner, rather than as a sharp transition. | 我々は、空間的に平坦なFLRW宇宙における標準的なクインテッセンススカラー場とファントムスカラー場からなる2場ダークエネルギーモデルの晩期宇宙論ダイナミクスを研究する。 これらの場は重力とは最小限に結合し、ポテンシャルレベルでは分離しており、クインテッセンスセクターは指数ポテンシャル、ファントムセクターは逆べき乗ポテンシャルによって支配されている。 背景方程式を5次元自律力学系として再定式化することで、固定点とその安定性特性を特定・解析し、ファントム優勢の加速膨張に対応する安定した晩期アトラクターを明らかにする。 我々は、Pantheon+超新星、圧縮宇宙マイクロ波背景距離事前分布、DESI DR2重粒子音響振動測定、DES Year-5超新星データなど、最近の宇宙論データセットのいくつかの組み合わせを採用し、\textsc{Cobaya}フレームワークを用いてベイズパラメータ推定を行い、観測結果とモデルを比較する。 観測的制約は、ダークエネルギーの動的セクターを中程度に支持しており、現時点における宇宙定数からの偏差と整合している。 データが好むパラメータ空間領域は、力学解析で特定された安定な加速解と整合しており、位相空間の安定性と観測的実現可能性との間に直接的な関係を確立している。 このモデルの注目すべき特徴は、有効ダークエネルギー状態方程式が、急激な遷移ではなく、緩やかかつ漸近的にファントム・ディバイド・クロッシングを経ることである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The no-short hair theorem for static spherically symmetric black holes in general theory of relativity asserts that if a black hole has hair, that hair must extend beyond the lowest photon sphere radius of the black hole. This report generalizes the theorem to various extra-dimensional cases of black holes and wormholes in post-Einstein gravity and shows how the observational satisfaction of the no-short hair theorem may lead to a probe for the existence of extra-dimensions. We also show how we may lead to argue that this no-short hair theorem is satisfied for black holes in theories of quantum gravity that naturally precludes extra-dimensional cases, like string theory. | 一般相対性理論における静的球対称ブラックホールに対するノーショートヘア定理は、ブラックホールに毛がある場合、その毛はブラックホールの光子球半径の最小値を超えて伸びていなければならないと主張している。 本稿では、この定理をポスト・アインシュタイン重力におけるブラックホールやワームホールの様々な余次元事例に一般化し、ノーショートヘア定理の観測的充足が余次元の存在の探究にどのようにつながるかを示す。 また、弦理論のように余次元事例を自然に排除する量子重力理論において、このノーショートヘア定理がブラックホールに対して満たされるという主張に至り得る可能性も示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The increasing scope and breadth of gravitational wave detectors is providing the opportunity to explore new parameters in gravitational-wave astronomy. Eccentricity and spin-precession are two key observables to infer the origin of a gravitational wave (GW) source. The interpretation of GW source parameters can be plagued by degeneracy, such as the well-known degeneracy between mass and spin. As the field has explored new parameters, questions have been raised about possible degeneracies between eccentricity and spin-precession. Although some state-of-the-art models now include these effects individually, models that incorporate spin-precession and eccentricity are only in their infancy. Until models faithfully cover the complete parameter space of compact binary coalescence, our ability to correctly measure the source parameters and infer the formation of the binary is compromised. Here, we present a study of the distinguishability of these two key parameters. Our work finds that there is indeed a degeneracy between eccentricity and spin-precession; however, it is a highly localized effect. We find that the misidentified eccentricity estimates get worse as the signal gets shorter. Additionally, this misidentification is highly sensitive to the inclination angle of the source system. We provide quantifiable estimates of the potency of this degeneracy in addition to identifying some of the regions of parameter space where this degeneracy exists. | 重力波検出器の範囲と幅の拡大は、重力波天文学における新たなパラメータの探究機会をもたらしている。 離心率とスピン歳差運動は、重力波（GW）源の起源を推測するための2つの重要な観測量である。 GW源パラメータの解釈は、よく知られている質量とスピン間の縮退など、縮退に悩まされる可能性がある。 この分野で新たなパラメータが探究されるにつれ、離心率とスピン歳差運動の間の縮退の可能性について疑問が生じてきた。 現在、一部の最先端モデルはこれらの効果を個別に組み込まれているが、スピン歳差運動と離心率を組み込んだモデルはまだ初期段階にある。 モデルがコンパクト連星合体の完全なパラメータ空間を忠実にカバーするまでは、源パラメータを正しく測定し、連星の形成を推測する能力は損なわれる。 本稿では、これら2つの重要なパラメータの区別可能性に関する研究を紹介する。 我々の研究は、離心率とスピン歳差運動の間に確かに縮退が存在することを明らかにしました。 しかし、これは非常に局所的な効果です。 信号が短くなるにつれて、離心率の誤認推定値は悪化することがわかりました。 さらに、この誤認は源システムの傾斜角に非常に敏感です。 我々は、この縮退の強さについて定量的な推定値を提供するとともに、この縮退が存在するパラメータ空間のいくつかの領域を特定しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| I generalize the three-point amplitude of curvature perturbations in the climbing scenario inspired by ten-dimensional non-supersymmetric strings to a broader class of exponential potentials, under some assumptions on the smoothing effects of String Theory that favor a bounce Cosmology. The extension can encompass the SO(16)xSO(16) model, together with other scenarios related to supersymmetry breaking in String Theory. The e-fold ranges compatible with Planck data move toward lower values of N for milder potentials and toward larger values for steeper ones. I also compute the three-point amplitudes involving graviton modes in the same bounce scenario, showing in detail their lack of peculiar contributions from the turning point. | 10次元非超対称弦理論に着想を得たクライミングシナリオにおける曲率摂動の3点振幅を、バウンス宇宙論を支持する弦理論の平滑化効果に関するいくつかの仮定の下で、より広範な指数ポテンシャルのクラスに一般化する。 この拡張は、SO(16)xSO(16)モデルや、弦理論における超対称性の破れに関連する他のシナリオを包含することができる。 プランクデータと整合するe倍の範囲は、より緩やかなポテンシャルではNの値が小さくなり、より急峻なポテンシャルではNの値が大きくなる。 また、同じバウンスシナリオにおける重力子モードを含む3点振幅を計算し、転換点からの特異な寄与がないことを詳細に示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The light deflection under a strong gravitational field, referred to as strong gravitational lensing, provides a powerful probe of spacetime geometry. Besides, laboratory analogue models are employed to study the effects of curved spacetime and explore the design of optical devices. Here, applying the framework of analogue gravity, we reveal the behavior of the optical echo from a pulsed point-like source near a black hole, which is strongly dependent on the interplay of the black hole's photon sphere and the source's duration. We model the Schwarzschild spacetime as a Flamm paraboloid and calculate the echo response, using analytical geodesic solutions and the Huygens-Fresnel principle. Particularly, when the spatial scale of pulse duration is comparable to the photon sphere, continuous ``echo tails" appear along bright interference fringes in temporal response. Analysis in both the temporal and frequency domains reveals that these echo tails are a signature of resonance between the incoming pulse and the photon sphere. This work provides a wave-optics perspective on the interaction between dynamic sources and black holes, offering a table top window on strong gravitational lensing. | 強い重力場下での光の偏向は、強い重力レンズ効果と呼ばれ、時空幾何学を解明する強力な手がかりとなる。 さらに、実験室におけるアナログモデルを用いて、曲がった時空の影響を研究し、光学デバイスの設計を探求する。 本研究では、アナログ重力の枠組みを適用し、ブラックホール近傍のパルス状の点状光源からの光エコーの挙動を明らかにする。 この挙動は、ブラックホールの光子球と光源の持続時間の相互作用に強く依存する。 シュヴァルツシルト時空をフラム放物面としてモデル化し、解析的測地線解とホイヘンス・フレネル原理を用いてエコー応答を計算する。 特に、パルス持続時間の空間スケールが光子球に匹敵する場合、時間応答において明るい干渉縞に沿って連続的な「エコーテール」が現れる。 時間領域と周波数領域の両方での解析により、これらのエコーテールは入射パルスと光子球との間の共鳴の兆候であることが明らかになった。 本研究は、動的な源とブラックホールとの相互作用に関する波動光学的視点を提供し、強い重力レンズ効果を卓上で観測できる新たな窓を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Due to the non-renormalizability of continuum gravity, the perturbative expansion makes sense, say, for its discrete simplicial (Regge calculus) version. The finite-difference form of the gravity action has diffeomorphism symmetry at leading order over metric variations from site to site, and we add a term bilinear in $n^λ( g_{λμ} - g_{λμ}^{(0 ) } )$, $n^λ= [ 1, - \varepsilon ( Δ^{(s ) α} Δ^{(s ) }_α)^{- 1} Δ^{(s ) β} ]$, to "softly" fix the synchronous gauge $g_{0 λ} = g_{0 λ}^{(0 ) } = - δ_{0 λ}$ at $\varepsilon \to 0$, thereby resolving singularities at $p_0 = 0$. For the symmetric form of the derivative $Δ^{(s ) }_λ$, the propagator has a graviton pole at $p_0$ close to 0 or $\pm π$ at small $p_α$. This pole doubling compared to the continuum case is removed by using the action $\check{S}_{\rm g}$ with the usual derivative $Δ_λ= \exp ( i p_λ) - 1$ instead of $Δ^{(s ) }_λ= i \sin p_λ$ in some terms, including in the $k$ part of some term, and $Δ^{(s ) }_λ$ in the $1 - k$ part of that term. Given the propagator $\check{G} ( n, \overline{n} )$, we form the principal value type propagator $\frac{1}{2} [ \check{G} ( n, n ) + \check{G} ( \overline{n}, \overline{n} ) ]$ by analytically continuing from real $n$. Singularities are roughly resolved as $p_0^{-j} \Rightarrow [ (p_0 + i \varepsilon )^{-j} + (p_0 - i \varepsilon )^{-j} ] / 2$. We find that it is $k = 1$ that provides this prescription to properly work and match the continuum case. The gauge-fixing term required for this propagator and its finiteness are considered; the ghost contribution is found to vanish at $\varepsilon \to 0$. The results are used for the diagram technique in our recent paper. The calculations are illustrated by the electromagnetic (Yang-Mills) case. | 連続体重力の非繰り込み可能性により、摂動展開は、例えば離散単体（レッジェ計算）バージョンでは意味を持ちます。 重力作用の差分形式は、サイト間の計量変化に対して主要位数で微分同相対称性を持ち、$n^λ( g_{λμ} - g_{λμ}^{(0 ) } )$ に双線型の項 $n^λ= [ 1, - \varepsilon ( Δ^{(s ) α} Δ^{(s ) }_α)^{- 1} Δ^{(s ) β} ]$ を追加して、同期ゲージ $g_{0 λ} = g_{0 λ}^{(0 ) } = - δ_{0 λ}$ を $\varepsilon \to 0$ に「ソフトに」固定し、それによって $p_0 = 0$ における特異点を解決します。 対称形の微分$Δ^{(s ) }_λ$の場合、伝播関数は0に近い$p_0$または小さな$p_α$で$\pm π$に重力子極を持つ。 連続体の場合と比較したこの極の二重化は、いくつかの項（ある項の$k$部を含む）で通常の微分$Δ^{(s ) }_λ= i \sin p_λ$の代わりに$Δ_λ= \exp ( i p_λ) - 1$を用いて作用$\check{S}_{\rm g}$を用いることで除去される。 また、その項の$1 - k$部では$Δ^{(s ) }_λ$となる。 伝播関数 $\check{G} ( n, \overline{n} )$ が与えられれば、実数 $n$ から解析的に継続して主値型伝播関数 $\frac{1}{2} [ \check{G} ( n, n ) + \check{G} ( \overline{n}, \overline{n} ) ]$ を形成する。 特異点は、おおよそ $p_0^{-j} \Rightarrow [ (p_0 + i \varepsilon )^{-j} + (p_0 - i \varepsilon )^{-j} ] / 2$ として解決される。 この規定が適切に機能し、連続体の場合と一致するためには、$k = 1$ であることが分かる。 この伝播関数に必要なゲージ固定項とその有限性を考慮すると、ゴースト寄与は $\varepsilon \to 0$ で消失することがわかる。 これらの結果は、最近の論文のダイアグラム手法に使用されています。 計算は電磁場（ヤン・ミルズ場）の場合で説明されています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Where does what happens happen in a quantum system? The standard textbook formulation of quantum mechanics provides a strange, imprecise and yet successful-in-practice answer to this question. In the struggle to unify our understanding of gravity with quantum theory, though, the textbook answer no longer suffices, and an alternative approach is needed. The Feynman Sum Over Histories approach provides an alternative that is particularly suited to quantum gravity because the Sum Over Histories and General Relativity are built on the same fundamental concepts of `event' and `history'. | 量子系において、何がどこで起こるのでしょうか？量子力学の標準的な教科書的な定式化は、この問いに対して、奇妙で不正確ではあるものの、実際には有効な答えを与えています。 しかし、重力に関する理解を量子理論と統合しようとする試みにおいて、教科書的な答えはもはや十分ではなく、代替的なアプローチが必要とされています。 ファインマンの「歴史の総和」アプローチは、特に量子重力に適した代替的なアプローチを提供します。 なぜなら、「歴史の総和」と一般相対性理論は、「事象」と「歴史」という同じ基本概念に基づいているからです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The \(w_{\dagger}\)VCDM framework provides a theoretically well-controlled extension of \(Λ\)CDM within the class of minimally modified gravity theories, allowing for flexible cosmological background evolution and linear perturbation dynamics while remaining free of pathological instabilities. In this work, we have shown that this scenario remains robust when confronted with current cosmological observations, even in the presence of an extended neutrino sector. Combining \textit{Planck} CMB data with DESI DR2 BAO and DESY5 supernovae, we obtain stringent constraints on neutrino physics, including \(\sum m_ν< 0.11~\mathrm{eV}\) (95\% CL) and \(N_{\rm eff} = 2.98^{+0.13}_{-0.14}\), fully consistent with Standard Model expectations. Crucially, the data exhibit a statistically significant preference for a late-time dark-energy transition, characterized by a robust quintessence--phantom crossing that remains stable across all dataset combinations and neutrino-sector extensions, including the presence of a sterile neutrino. The combined effects of modified late-time expansion and additional relativistic degrees of freedom systematically raise the inferred Hubble constant, substantially alleviating the \(H_0\) tension without invoking early dark energy or introducing theoretical instabilities. Overall, the \(w_{\dagger}\)VCDM scenario emerges as a compelling phenomenological framework that simultaneously accommodates current constraints on neutrino physics, provides an excellent fit to recent BAO and supernovae data, and offers a viable pathway toward resolving persistent tensions in the standard cosmological model. | \(w_{\dagger}\)VCDMフレームワークは、最小限に修正された重力理論のクラス内で理論的によく制御された\(Λ\)CDMの拡張を提供し、病的な不安定性のないまま、柔軟な宇宙背景進化と線形摂動ダイナミクスを可能にします。 本研究では、このシナリオが、拡張ニュートリノセクターが存在する場合でも、現在の宇宙論的観測に直面したときに堅牢性を維持することを示しました。 \textit{Planck} CMBデータとDESI DR2 BAOおよびDESY5超新星を組み合わせることで、\(\sum m_ν< 0.11~\mathrm{eV}\) (95\% CL)および\(N_{\rm eff} = 2.98^{+0.13}_{-0.14}\)を含む、ニュートリノ物理に対する厳しい制約が得られ、標準モデルの予想と完全に一致しています。 重要なのは、データが統計的に有意な後期暗黒エネルギー遷移の選好を示していることです。 これは、ステライルニュートリノの存在を含め、あらゆるデータセットの組み合わせとニュートリノセクター拡張にわたって安定した、堅牢なクインテッセンス-ファントム交差を特徴とします。 修正された後期展開と追加の相対論的自由度の複合効果により、推定されるハッブル定数が系統的に上昇し、初期暗黒エネルギーを喚起したり理論的不安定性を導入したりすることなく、\(H_0\)緊張が大幅に緩和されます。 全体として、\(w_{\dagger}\)VCDMシナリオは、ニュートリノ物理学に対する現在の制約を満たすと同時に、最近のBAOおよび超新星データに優れた適合性を提供し、標準宇宙論モデルにおける永続的な緊張を解決するための実行可能な道筋を提供する、説得力のある現象論的枠組みとして浮上しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| There is a method for constructing from first principles, a holographic bulk dual action in Euclidean $AdS_{d+1}$ space for a $d$-dimensional Euclidean CFT on the boundary, starting from the Polchinski's Exact Renormalization Group (ERG) equation that describes the RG evolution of the interaction part of the boundary Wilson action. The bulk action in $AdS_{d+1}$ has an $SO(1,d+1)$ symmetry and is obtained from the evolution operator of the Polchinski's ERG equation by a map that involves a field redefinition and requires a $\textit{special}$ form of the UV cutoff function in the ERG equation. In this paper, we show that for $\textit{any form}$ of the cutoff function, the ERG evolution operator has an $SO(1,d+1)$ symmetry. The generators of the special conformal transformation depend on the cutoff function. For the special cutoff function that maps to $AdS$ space, the transformations have the standard form of $AdS$ isometry. We also show that the ERG evolution operator for the $\textit{full}$ Wilson action can be put in the same form as the Polchinski's ERG equation by a field redefinition and consequently also has an $SO(1,d+1)$ symmetry for any cutoff function. | 境界上の $d$ 次元ユークリッド CFT に対するユークリッド $AdS_{d+1}$ 空間でのホログラフィックバルク双対作用を第一原理から構築する方法があります。 この方法は、境界ウィルソン作用の相互作用部分の RG 発展を記述する Polchinski の正確なくりこみ群 (ERG) 方程式から開始します。 $AdS_{d+1}$ でのバルク作用は $SO(1,d+1)$ 対称性を持ち、Polchinski の ERG 方程式の発展演算子から、フィールドの再定義を伴い、ERG 方程式の UV カットオフ関数の $\textit{特殊な}$ 形式を必要とするマップによって得られます。 本論文では、カットオフ関数の $\textit{任意の形式}$ に対して、ERG 発展演算子は $SO(1,d+1)$ 対称性を持つことを示します。 特殊な共形変換の生成元は、カットオフ関数に依存します。 $AdS$ 空間に写像される特別なカットオフ関数の場合、変換は $AdS$ 等長変換の標準形を持つ。 また、$\textit{full}$ ウィルソン作用の ERG 発展演算子は、体の再定義によってポルチンスキーの ERG 方程式と同じ形にすることができ、結果として任意のカットオフ関数に対して $SO(1,d+1)$ 対称性も持つことを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| An important step in using observations of gravitational waves from bounded sources is to relate the observed waveforms far away from a source to the local dynamics and environment of the source. To isolate and identify different features of the source, multipole expansion of radiation field as well as that of the source distribution is crucial. Unlike the waves on Minkowski background, those on de Sitter background do not have a convenient, close form relation among these multipoles of arbitrary order to draw general conclusions. This requires truncation to some multipole order to be employed and a consistency issue arises. This was flagged in \cite{CHK} as emergence of disallowed $log(r)$ terms in certain asymptotic forms and a particular quadrupolar truncation was proposed which was consistent with the source conservation. In \cite{NKD80}, it was noticed that a truncated solution while satisfying the wave equation, may fail to satisfy the gauge condition. Truncation in a fully gauge fixed form should not generate the unwanted $log(r)$ terms. In this work, we clarify the consistency issue and also correct a couple of erroneous statements in \cite{NKD80}. The consistency is analyzed by explicitly integrating the gauge conditions and the source conservation equations over the conformal time. This gives a general procedure for a consistent truncation. The procedure is applied to truncations of completely gauge fixed solution illustrating its consistency. | 境界のある源からの重力波観測を利用する上で重要なステップは、源から遠く離れた場所で観測された波形を、源の局所的なダイナミクスや環境に関連付けることです。 源のさまざまな特徴を分離して識別するには、放射場の多重極展開と源分布の多重極展開が不可欠です。 ミンコフスキー背景の波とは異なり、ド・ジッター背景の波は、一般的な結論を導くために、任意の次数の多重極間に都合の良い密接な関係を持ちません。 このため、何らかの多重極次数への打ち切りを適用する必要があり、一貫性の問題が生じます。 この問題は、\cite{CHK} において、特定の漸近形式において許されない $log(r)$ 項の出現として指摘され、源の保存則と一致する特定の四重極打ち切りが提案されました。 \cite{NKD80} では、打ち切り解は波動方程式を満たしながらも、ゲージ条件を満たさない可能性があることが指摘されました。 完全にゲージ固定された形での打ち切りは、不要な$log(r)$項を生成することはないはずである。 本研究では、この整合性の問題を明確にし、\cite{NKD80}におけるいくつかの誤った記述を修正する。 整合性は、ゲージ条件とソース保存方程式を共形時間にわたって明示的に積分することによって解析される。 これにより、整合性のある打ち切りのための一般的な手順が示される。 この手順は、完全にゲージ固定された解の打ち切りに適用され、その整合性を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct a position-space cosmological perturbation theory around spatially flat Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker geometries that allows to model localized primordial sources of gravitational waves. The equations of motion are decoupled using a generalized harmonic gauge, which avoids the use of a scalar-vector-tensor decomposition. We point out that sources cannot generically be defined in a compact domain due to fluctuations of the cosmic perfect fluid. For power law cosmologies, we obtain the exact Green's function necessary to solve for all metric perturbations in terms of a hypergeometric function, which matches with a Green's function derived earlier by Chu. This allows us to derive the closed form expression of the linearized metric perturbation generated by sources up to quadrupolar order in the multipolar expansion. | 我々は、空間的に平坦なフリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー幾何に基づく位置空間宇宙摂動論を構築し、局所的な原始重力波源をモデル化することを可能にした。 運動方程式は一般化調和ゲージを用いて分離され、スカラー・ベクトル・テンソル分解の使用を回避する。 宇宙完全流体の揺らぎのため、源はコンパクト領域では一般的に定義できないことを指摘する。 べき乗則宇宙論の場合、すべての計量摂動を解くために必要な正確なグリーン関数を超幾何関数を用いて得る。 これは、Chuによって以前に導出されたグリーン関数と一致する。 これにより、多極展開において四極子オーダーまでの源によって生成される線形計量摂動の閉じた形式の表現を導出することができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The statistical tension between early and late universe measurements of the Hubble constant ($H_0$) suggests that the dark sector is dynamical rather than static. We propose that this dynamics arises from a fundamental symmetry principle: the Spontaneous Breaking of Scale Invariance. We introduce the Dilaton ($χ$), a Pseudo-Nambu-Goldstone Boson (PNGB) associated with dilatation symmetry breaking. We demonstrate that a simple quadratic mass term in the fundamental theory transforms, via conformal coupling to gravity, into a ''thawing'' exponential potential $V(φ) \propto e^{-λφ}$ in the Einstein frame. Using recent Bayesian reconstructions of dark energy dynamics from Planck, Pantheon+, and SH0ES data, we constrain the potential slope to be $λ\approx 0.056$. We show that this observational value is not arbitrary but corresponds to a fundamental non-minimal coupling strength of $ξ\approx 7.8 \times 10^{-4}$. The Dilaton mechanism naturally generates the late-time equation of state evolution ($w_0 \approx -0.85$) required to alleviate the Hubble tension while protecting the field mass $m \sim H_0$ through approximate shift symmetry. | ハッブル定数（$H_0$）の初期宇宙と後期宇宙の測定値間の統計的緊張は、ダークセクターが静的ではなく動的であることを示唆している。 我々は、このダイナミクスが、スケール不変性の自発的破れという基本的な対称性原理に起因すると提唱する。 我々は、膨張対称性の破れに関連する擬南部-ゴールドストーンボソン（PNGB）であるディラトン（$χ$）を導入する。 我々は、基礎理論における単純な二次質量項が、重力との共形結合を介して、アインシュタイン座標系における「解凍」指数ポテンシャル$V(φ) \propto e^{-λφ}$に変換することを示す。 Planck、Pantheon+、およびSH0ESデータを用いたダークエネルギーダイナミクスの最近のベイズ再構成を用いて、ポテンシャルの傾きを$λ\approx 0.056$に制限する。 この観測値は恣意的なものではなく、基本的な非最小結合強度である$ξ\approx 7.8 \times 10^{-4}$に対応することを示す。 ディラトン機構は、近似的なシフト対称性によって場の質量$m \sim H_0$を保護しながらハッブル張力を緩和するために必要な、後期状態方程式の発展（$w_0 \approx -0.85$）を自然に生成する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the evolution of anisotropies in Bianchi I spacetimes within the framework of the 4D Einstein-Gauss-Bonnet scalar field theory. The field equations are formulated using dimensionless variables, and the asymptotic dynamics are studied through a combination of analytical and numerical techniques. For the locally rotationally symmetric case, we analytically explore the stationary points of the field equations. The analysis reveals the existence of accelerating solutions in which the scalar field and the Gauss-Bonnet scalar effectively play the role of a cosmological constant. As a result, both anisotropic and isotropic expanding solutions are recovered, along with the Minkowski spacetime. No scaling solutions are supported by the gravitational model. For the general anisotropic Bianchi I geometry with three distinct scale factors, we find that a class of compactified Kasner-like solutions is obtained. In addition, a new family of solutions follows, describing a two-dimensional splitting of the background geometry. This behavior is similar to the previously observed pure Einstein-Gauss-Bonnet theory in higher-dimensional spacetimes. | 4次元アインシュタイン-ガウス-ボネスカラー場理論の枠組みにおいて、ビアンキI時空における異方性の発展を調査する。 場の方程式は無次元変数を用いて定式化され、漸近的ダイナミクスは解析的手法と数値的手法の組み合わせによって研究される。 局所的に回転対称なケースについては、場の方程式の停留点を解析的に探究する。 解析により、スカラー場とガウス-ボネスカラーが事実上宇宙定数の役割を果たす加速解の存在が明らかになる。 結果として、ミンコフスキー時空とともに、異方性と等方性の両方の膨張解が回復される。 重力モデルではスケーリング解はサポートされていない。 3つの異なるスケール因子を持つ一般的な異方性ビアンキI幾何学では、コンパクト化されたカスナー型解のクラスが得られることがわかった。 さらに、背景幾何学の2次元分割を記述する新しい解の族が得られる。 この動作は、高次元時空においてこれまでに観測された純粋なアインシュタイン-ガウス-ボネ理論に似ています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the phenomenon of mass inflation in the interior of regular black holes arising in quasitopological gravity (QTG). These geometries are characterized by a bounded curvature core and the presence of an inner (Cauchy) horizon located near the fundamental scale $\ell$. To examine whether mass inflation persists in this setting, we model the interaction of ingoing and outgoing perturbations by considering the collision of two spherical null shells inside the black hole. Using the Dray-'t\,Hooft-Barrabes-Israel junction condition, we derive conditions under which the metric function and curvature invariants may experience significant amplification near the inner horizon. Our analysis shows that, unlike in classical Reissner--Nordström or Kerr geometries, significant mass inflation requires shell intersection at radii very close to the horizon, with radial separations from it of the order $r-r_* \lesssim \ell \big(\ell/r_g\big)^{2n(D-3)}$, where $r_g$ is the gravitational radius of the black hole, $D$ is the number of spacetime dimensions and $n\ge 1$ is a parameter depending on a concrete QTG model. For macroscopic black holes with $r_g\gg \ell$ this distance is much smaller than the fundamental scale $\ell$. We discuss possible consequences of this effect. | 準位相重力（QTG）において生じる正則ブラックホール内部の質量インフレーション現象を調査する。 これらの幾何学的形状は、有界な曲率核と、基本スケール$\ell$付近に位置する内部（コーシー）地平線の存在によって特徴付けられる。 この設定において質量インフレーションが持続するかどうかを調べるために、ブラックホール内部における2つの球状ヌルシェルの衝突を考慮し、入射擾乱と出射擾乱の相互作用をモデル化する。 Dray-'t\,Hooft-Barrabes-Israel接合条件を用いて、計量関数と曲率不変量が内部地平線付近で顕著に増幅される条件を導出する。 我々の解析によれば、古典的なライスナー-ノルドストローム幾何学やカー幾何学とは異なり、顕著な質量インフレーションには、地平線に非常に近い半径での殻交差と、そこからの半径方向の分離が$r-r_* \lesssim \ell \big(\ell/r_g\big)^{2n(D-3)}$のオーダーであることが必要である。 ここで、$r_g$はブラックホールの重力半径、$D$は時空の次元数、$n\ge 1$は具体的なQTGモデルに依存するパラメータである。 $r_g\gg \ell$を持つ巨視的ブラックホールの場合、この距離は基本スケール$\ell$よりもはるかに小さい。 この効果の考えられる結果について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It is well known that the Friedmann-Robertson-Walker (FRW) universe is a dynamical spacetime, and it has thermodynamics embodied on the apparent horizon. Notably, it also possesses a van der Waals-like equation of state, enabling us to consider thermodynamic cycles and explore the FRW universe's potential as a heat engine. In this paper, we investigate two types of cycles--the Carnot cycle and the rectangular cycle--based on the phase diagram derived from the equation of state, to study the heat engine characteristics of the FRW universe. Furthermore, we calculate the work done and assess the corresponding efficiencies, illustrating the efficiency diagram for the FRW universe's heat engine. We observe that the efficiency of the rectangular cycle consistently remains below unity and never exceeds the Carnot efficiency--the thermodynamic upper limit. This finding aligns with traditional thermodynamic principles governing heat engines. | フリードマン・ロバートソン・ウォーカー（FRW）宇宙は動的時空であり、見かけの地平線上に熱力学が具体化されていることはよく知られています。 特に、この宇宙はファンデルワールス力に似た状態方程式も持ち、熱力学サイクルを考慮し、FRW宇宙の熱機関としての可能性を探ることができます。 本論文では、状態方程式から導かれる相図に基づいて、カルノーサイクルと長方形サイクルという2種類のサイクルを調査し、FRW宇宙の熱機関特性を研究します。 さらに、行われた仕事を計算し、対応する効率を評価し、FRW宇宙の熱機関の効率図を示します。 長方形サイクルの効率は常に1を下回り、熱力学の上限であるカルノー効率を超えることはありません。 この発見は、熱機関を支配する従来の熱力学原理と一致しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the present work, we numerically investigate the horizon structure of the Kerr-Sen black holes in anti-de Sitter (AdS) spacetime. Further, we investigate the phase transitions and critical phenomena in Kerr-Sen-AdS black holes at the critical points. Such black holes are characterized by its mass ($M$), the dilaton charge ($Q$), and the negative cosmological constant, $Λ(<0)$. We define a dimensionless parameter $ε=\bar{J}/{\bar{Q}^2}$ and express the mass, temperature, volume, and Gibbs free energy in terms of $ε$ and its polynomials. Moreover, we numerically fit the data for the critical points and find that in the appropriate limit, the expressions for critical points would correspond to the respective critical points of the Kerr-AdS black hole thermodynamics. Such a study involves a systematic analysis of temperature, Gibbs free energy, and volume in the extended phase space. We provide an analytical verification of the nature of the phase transitions at the critical points by introducing the Ehrenfest equations. We also check that all three quantities, e.g., the specific heat at constant pressure, $C_P$, the volume expansion coefficient, $α$, and the isothermal compressibility, $κ_T$, diverge at the critical points. We find the $Prigogine$-$Defay$ ratio using the expressions of $C_P$, $α$, and $κ_T$, and find that it identically equals unity. Hence, the phase transition behavior of the Kerr-Sen-AdS black holes at their critical points is of second order. In addition, we propose investigating the energy extraction process via the Penrose process. Later, we calculate the speed of sound and adiabatic compressibility for the rotating Kerr-Sen-AdS black holes. Finally, on a specific note, we calculate the thermodynamic quantities of the boundary conformal field theory (CFT) dual to the extended phase space. | 本研究では、反ド・ジッター（AdS）時空におけるカー・セン・ブラックホールの地平構造を数値的に調査する。 さらに、臨界点におけるカー・セン・AdSブラックホールの相転移と臨界現象を調査する。 このようなブラックホールは、質量（$M$）、ディラトン電荷（$Q$）、および負の宇宙定数$Λ(<0)$によって特徴付けられる。 無次元パラメータ$ε=\bar{J}/{\bar{Q}^2}$を定義し、質量、温度、体積、ギブス自由エネルギーを$ε$とその多項式で表す。 さらに、臨界点のデータを数値的にフィッティングし、適切な極限において、臨界点の表現式がカー・セン・AdSブラックホール熱力学のそれぞれの臨界点に対応することを明らかにした。 このような研究には、拡張位相空間における温度、ギブス自由エネルギー、および体積の系統的解析が含まれる。 エーレンフェスト方程式を導入することにより、臨界点における相転移の性質を解析的に検証する。 また、定圧比熱 $C_P$、体積膨張係数 $α$、等温圧縮率 $κ_T$ といった3つの量すべてが臨界点で発散することを確認する。 $C_P$、$α$、$κ_T$ の式を用いて $Prigogine$-$Defay$ 比を求め、それが常に1に等しいことを明らかにした。 したがって、Kerr-Sen-AdSブラックホールの臨界点における相転移挙動は2次である。 さらに、ペンローズ過程によるエネルギー抽出過程の調査を提案する。 その後、回転するKerr-Sen-AdSブラックホールの音速と断熱圧縮率を計算する。 最後に、拡張位相空間と双対な境界共形場理論（CFT）の熱力学量を計算する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We compute the gravitational fluxes and waveform for eccentric compact binaries including matter effects through adiabatic tidal interactions within the post-Newtonian approximation. The computations are performed at the relative 2.5PN order. Using the dynamics derived in the companion paper, we first derive the radiated energy and angular momentum, from which we deduce the equations describing the secular evolution of the orbital elements. We numerically solve for the secular dynamics for various systems. We find that the eccentric corrections to tidal terms induce a dephasing that could potentially be detectable in some regions of the parameter space of gravitational wave sources. Finally, we compute the amplitude of the strain, decomposed in spin-weighted spherical harmonics. Besides the memory contributions that are left for future works, we provide the amplitude modes containing the instantaneous, tail and post-adiabatic corrections expanded to the twelfth order in eccentricity. All relevant results are provided in an ancillary file. | ポストニュートン近似の枠内で、断熱潮汐相互作用による物質効果を含む、離心率の高いコンパクト連星の重力フラックスと波形を計算する。 計算は相対2.5PNオーダーで行われる。 関連論文で導出されたダイナミクスを用いて、まず放射エネルギーと角運動量を導出し、そこから軌道要素の永年発展を記述する方程式を導く。 様々なシステムの永年ダイナミクスを数値的に解く。 潮汐項に対する離心率補正は、重力波源のパラメータ空間のいくつかの領域で検出可能な可能性のある位相ずれを引き起こすことが分かった。 最後に、スピン重み付き球面調和関数に分解した歪みの振幅を計算する。 将来の研究に残されたメモリ寄与に加えて、離心率の12オーダーまで拡張された瞬間補正、テール補正、およびポスト断熱補正を含む振幅モードを提供する。 関連する結果はすべて補助ファイルに提供されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We have studied the shadows of a circular disformal Kerr black hole with a deformation parameter, which represents a rotating solution within a generalized scalar-tensor framework of Horndeski gravity that characterized by second-order field equations. Our result show that for the non-rotating case, the shadow remains perfectly circular, with its radius independent of the deformation parameter. For the rotating case, the size of the shadow decreases as the deformation parameter decreases, and the shape of the shadow gradually becomes more flattened. It is worth noting that while the shadow of a rotating black hole remains north-south symmetric for equatorial observers, this symmetry is broken once the observer moves away from the equatorial plane. For an observer in the northern hemisphere, the geometric center of the shadow shifts northward when $D_0<0$ and southward when $D_0>0$, while the opposite behavior occurs for observers in the southern hemisphere. These features in the black hole shadow originating from the scalar field could help us to understand the circular disformal Kerr black hole and generalized scalar-tensor framework of Horndeski gravity. | 我々は、変形パラメータを持つ円形非変形カーブラックホールの影を研究した。 このブラックホールは、2次の場の方程式で特徴付けられる、一般化されたホーンデスキー重力のスカラー-テンソル枠組み内で回転解を表す。 我々の結果は、回転しない場合には影が完全に円形のままで、その半径は変形パラメータに依存しないということを示している。 回転する場合、変形パラメータが減少するにつれて影の大きさは減少し、影の形状は次第に平坦化する。 注目すべきは、回転ブラックホールの影は赤道上の観測者にとっては南北対称を保つが、観測者が赤道面から離れるとこの対称性は崩れるということである。 北半球の観測者にとって、影の幾何学的中心は、$D_0<0$ のときは北に移動し、$D_0>0$ のときは南に移動するが、南半球の観測者にとっては逆の挙動が見られる。 スカラー場から生じるブラックホールシャドウのこれらの特徴は、円形非変形カーブラックホールとホーンデスキー重力の一般化されたスカラーテンソルフレームワークを理解するのに役立つ可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We apply Modified Newtonian Dynamics (MOND) and Verlinde's emergent gravity separately to calculate the radial accelerations in 23 dwarf spheroidals. Then, we compare them with the observed radial accelerations. In our earlier work, we determined that, when the data set is considered in its entirety without isolating individual dwarf spheroidal, Verlinde's emergent gravity is in close agreement with the observed values. In the present work, we additionally confirm that, for 21 of the 23 samples examined, Verlinde's emergent gravity follows the trend of the observed values within each dwarf spheroidal more closely than MOND. Combining the statistical significance of all the 23 samples, ranging from $-0.25σ$ to 3.41$σ$, we conclude that Verlinde's emergent gravity is favored over MOND at 5.2$σ$. | 我々は修正ニュートン力学（MOND）とVerlindeの創発重力を別々に適用し、23個の矮小回転楕円体における視線加速度を計算し、観測された視線加速度と比較した。 以前の研究では、個々の矮小回転楕円体を分離せずにデータセット全体を考察すると、Verlindeの創発重力が観測値とほぼ一致することを明らかにした。 本研究ではさらに、調べた23個のサンプルのうち21個について、Verlindeの創発重力がMONDよりも各矮小回転楕円体内の観測値の傾向に近いことを確認した。 23個のサンプルすべての統計的有意性を$-0.25$σ$から3.41$σ$の範囲で統合し、Verlindeの創発重力が5.2$σ$でMONDよりも優れていると結論付けた。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this study, we proceed to solve the field equations of the spatially flat Friedman-Lemaitre-Robertson-Walker (FLRW) cosmological model in the presence of the cosmological constant \(Λ\) by making use of the Invariants of Hamilton-Jacobi method (IHJM). This method enables us to extract systematically two independent first integrals such as \(l_{\rm HJ,1}(a,\dot{a})=c_{1}\) and \(l_{\rm HJ,2}(t,a,\dot{a})=c_{2}\) associated to the transformations group keeping the form of the Hamilton's canonical equations (HCEs) of the cosmological model invariant. Extracting these invariants means not only finding the general solution of the field equations of the model, but also obtaining the Lagrangian and Hamiltonian functions for the model whose dynamics acts like the dynamics of a single particle in a one-dimensional mini-super space \(\mathbb{Q}=(a)\). In addition, to obtain the general solution of the model, the IHJM have also solved the inverse problem of calculus of variation (IPCV) without resorting to Helmholtz conditions and whether the necessary conditions for the existence of the Lagrangian function are hold or not. The main part of the IHJM is to find the generating function of the canonical transformation (CT) and then extract two independent invariants for the desired model by using the Hamilton-Jacobi equation (HJE). This study shows that there is a close relationship between the group of the CTs of the Hamiltonian function of the particle and the one-parameter Lie group of transformations keeping invariant the Einstein-Friedmann dynamical equation (EFDE) \(\ddot{a}=F(a,\dot{a})\), so that both of them lead to the same result. In this way, having both the IHJM and the invariants of the symmetry groups method (ISGM), a comprehensive integration theory by unifying them can be achieved for studying the desired models. | 本研究では、宇宙定数\(Λ\)が存在する空間的に平坦なFriedman-Lemaitre-Robertson-Walker (FLRW)宇宙模型の場の方程式を、ハミルトン-ヤコビ不変量法(IHJM)を用いて解く。 この方法により、宇宙模型のハミルトン正準方程式(HCE)の形を不変に保ちながら、変換群に付随する2つの独立した第一積分、例えば\(l_{\rm HJ,1}(a,\dot{a})=c_{1}\)と\(l_{\rm HJ,2}(t,a,\dot{a})=c_{2}\)を系統的に抽出することができる。 これらの不変量を抽出することは、モデルの場の方程式の一般解を求めるだけでなく、1次元ミニスーパー空間 \(\mathbb{Q}=(a)\) 内の単一粒子のダイナミクスのように動作するモデルのラグランジアン関数とハミルトン関数を求めることも意味します。 さらに、モデルの一般解を得るために、IHJMはヘルムホルツ条件に頼らずに変分法の逆問題 (IPCV) を解き、ラグランジアン関数の存在条件が満たされているかどうかを検証しました。 IHJMの主要部分は、正準変換 (CT) の生成関数を求め、ハミルトン・ヤコビ方程式 (HJE) を使用して目的のモデルの2つの独立した不変量を抽出することです。 本研究では、粒子のハミルトニアン関数のCT群と、アインシュタイン-フリードマン力学方程式（EFDE）\(\ddot{a}=F(a,\dot{a})\)を不変とする1パラメータリー変換群との間に密接な関係があり、両者が同じ結果を導くことを示しています。 このように、IHJMと対称群不変量法（ISGM）の両方を用いることで、それらを統合した包括的な積分理論を構築し、所望のモデルを研究することができます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the observational signatures of a static, spherically symmetric black hole embedded in a spontaneous Kalb-Ramond (KR) background. By normalizing the solution to the physically observable mass $M_{\text{phys}}$, we demonstrate that the thermodynamics of the KR black hole are consistent with General Relativity, with no deviations in the entropy-area law. However, the Lorentz-violating parameter $l$ induces distinct geometric effects: it suppresses the optical shadow radius by a factor of $\sqrt{1-l}$ and hardens the quasinormal mode frequency by the inverse factor. Utilizing Event Horizon Telescope (EHT) data for Sagittarius A*, and assuming the mass prior derived from stellar dynamics, we place a constraint of $l \lesssim 0.19$. While the product of the shadow radius and ringdown frequency remains degenerate with General Relativity, the specific suppression of the shadow size offers a viable pathway to constrain Planck-scale physics with current and future horizon-scale imaging. | 我々は、自発的なカルプ・ラモンド（KR）背景に埋め込まれた静的球対称ブラックホールの観測的特徴を調査する。 解を物理的に観測可能な質量$M_{\text{phys}}$で正規化することにより、KRブラックホールの熱力学は一般相対性理論と一致し、エントロピー面積則に逸脱がないことを示す。 しかし、ローレンツ破れのパラメータ$l$は明確な幾何学的効果を引き起こす。 すなわち、光学的なシャドウ半径を$\sqrt{1-l}$の係数で抑制し、準正規モード周波数を逆係数で硬化させる。 いて座A*のイベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）データを利用し、恒星の力学から導かれる質量事前分布を仮定することで、$l \lesssim 0.19$という制約を課す。 影の半径とリングダウン周波数の積は一般相対性理論では縮退したままですが、影のサイズの特定の抑制は、現在および将来の地平線規模の画像化によってプランク規模の物理学を制限する実行可能な道筋を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We give a simple construction of smooth, asymptotically flat vacuum initial data modeling a relativistic collapsing $N$--body system, with independently prescribed ADM energy, linear momentum, and angular momentum for each component, subject to the timelike condition $\E>|¶|$. The initial data contain no trapped surfaces, and the future development contains multiple causally independent trapped regions that dynamically form from localized subsets of the initial slice. In particular, the maximal development of data with well-separated collapsing components and relative motion is expected to yield spacetimes containing multiple black holes. | 我々は、時間的条件$\E>|¶|$を前提として、各構成要素に対して独立に規定されたADMエネルギー、線型運動量、および角運動量を持つ、相対論的崩壊する$N$体系をモデル化する、滑らかで漸近平坦な真空初期データの単純な構成を与える。 初期データには捕捉面は含まれず、将来の展開には、初期スライスの局所的なサブセットから動的に形成される、因果的に独立した複数の捕捉領域が含まれる。 特に、十分に分離された崩壊構成要素と相対運動を含むデータの最大展開は、複数のブラックホールを含む時空を生み出すと期待される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we study the electric Penrose energy extraction for charged particles in the spacetime of a covariant quantum-corrected Reissner-Nordström black hole. We first derive the equations of motion and effective potential for charged particles around the black hole. Subsequently, we investigate the Penrose process for such particles, analyze how the generalized ergoregion boundary is influenced by the particle's charge, angular momentum, and the quantum parameter $ζ$, and calculate the energy-extraction efficiency. We then investigate the subsequent motion of charged particles in the electric Penrose process, and rigorously prove that under specific simplified conditions, the resulting fragment particle can always carry more energy back to a distant observer--a conclusion applicable to a wide range of charged black hole models. Finally, we examine a special class of the electric Penrose process, wherein the initial particle cannot escape the black hole, but the high-energy fragment produced through splitting may still escape successfully. Moreover, it is observed that $ζ$ slightly alters the particle trajectories, but under specific initial conditions, it can qualitatively change the outcome: a particle that escapes in the classical Reissner-Nordström black hole spacetime may become trapped in the quantum-corrected one. These results demonstrate the obstructive effect of quantum corrections on the Penrose process and provide potential kinematic signatures to distinguish quantum-corrected from classical Reissner-Nordström black holes. | 本論文では、共変量子補正ライスナー・ノルドストロームブラックホールの時空における荷電粒子の電気ペンローズエネルギー抽出について考察する。 まず、ブラックホール周囲の荷電粒子の運動方程式と有効ポテンシャルを導出する。 次に、このような粒子のペンローズ過程を調べ、一般化エルゴ領域境界が粒子の電荷、角運動量、および量子パラメータ$ζ$によってどのように影響を受けるかを解析し、エネルギー抽出効率を計算する。 次に、電気ペンローズ過程における荷電粒子のその後の運動を調べ、特定の簡略化された条件下では、結果として生じる破片粒子が常により多くのエネルギーを遠方の観測者に持ち帰ることができることを厳密に証明する。 これは、幅広い荷電ブラックホールモデルに適用可能な結論である。 最後に、電気ペンローズ過程の特殊なクラスについて考察する。 このクラスでは、初期粒子はブラックホールから脱出できないが、分裂によって生成された高エネルギー破片は脱出に成功する可能性がある。 さらに、$ζ$は粒子の軌道をわずかに変化させることが観測されているが、特定の初期条件下では、結果を質的に変化させる可能性がある。 すなわち、古典的なライスナー・ノルドストローム・ブラックホール時空から脱出した粒子は、量子補正されたライスナー・ノルドストローム・ブラックホール時空に閉じ込められる可能性がある。 これらの結果は、量子補正がペンローズ過程に及ぼす阻害効果を実証し、量子補正されたライスナー・ノルドストローム・ブラックホールと古典的なライスナー・ノルドストローム・ブラックホールを区別するための潜在的な運動学的特徴を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A quantum description of dust cores for black hole geometries can be obtained by quantising the geodesic motion of dust particles and finding the corresponding many-body ground state. We here generalise previous works in spherical symmetry to rotating geometries and show the effect of angular momentum on the size of the core and effective interior geometry. | ブラックホール形状におけるダストコアの量子的記述は、ダスト粒子の測地線運動を量子化し、対応する多体基底状態を見つけることで得られる。 本稿では、球対称性に関するこれまでの研究を回転形状に一般化し、角運動量がコアの大きさと有効内部形状に与える影響を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we derive a universal upper bound for the photon sphere radius in static, spherically symmetric, asymptotically flat black hole spacetimes of arbitrary dimension $n\ge 4$, in the presence of an anisotropic matter field satisfying the weak energy condition and a non-positive trace of the energy-momentum tensor. Using the effective potential method, we obtain the bound $r_γ\le [(n-1)M]^{\frac{1}{n-3}}$, where $M$ is the ADM mass of the black hole. This bound reduces to $r_γ\le 3M$ in four dimensions, consistent with the known result in the literature. Our result provides a dimension-dependent upper bound for photon spheres and deepens the understanding of spacetime structure in higher-dimensional gravitational theories. | 本研究では、弱エネルギー条件を満たす異方性物質場とエネルギー運動量テンソルの非正値トレースが存在する場合、任意次元$n\ge 4$の静的、球対称、漸近平坦なブラックホール時空における光子球半径の普遍的な上限を導出する。 有効ポテンシャル法を用いて、上限$r_γ\le [(n-1)M]^{\frac{1}{n-3}}$を得る。 ここで、$M$はブラックホールのADM質量である。 この上限は4次元では$r_γ\le 3M$に縮小され、文献で知られている結果と一致する。 本研究の結果は、光子球の次元依存の上限を提供し、高次元重力理論における時空構造の理解を深めるものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper investigates the repetitive Penrose process in accelerating Kerr black holes and explores the influence of the acceleration factor on the repetitive Penrose process. After a brief review of accelerating Kerr black holes, we study the fundamental equations of the Penrose process in this spacetime, examine the stopping conditions required for the repetitive Penrose process, and obtain corresponding numerical results. The conclusions indicate that, apart from the third law of thermodynamics similar to previous cases, accelerating Kerr black holes exhibit stronger energy extraction capabilities compared to Kerr black holes during the repetitive Penrose process. Moreover, in prior studies, the energy utilization efficiency was difficult to exceed $50\%$. However, in accelerating Kerr black holes, when the decay radius is relatively small, the energy utilization efficiency can exceed $50\%$, indicating that the reduced extractable energy primarily transforms into extracted energy rather than irreducible mass. On the other hand, when the initial value of the acceleration factor is large, the extractable energy can decrease to nearly zero, which also differs from the case of Kerr black holes in previous studies. | 本論文では、加速カーブラックホールにおける反復ペンローズ過程を調査し、加速係数が反復ペンローズ過程に及ぼす影響について検討する。 加速カーブラックホールについて簡単にレビューした後、この時空におけるペンローズ過程の基本方程式を研究し、反復ペンローズ過程に必要な停止条件を調べ、対応する数値結果を得る。 結論は、以前のケースと同様の熱力学の第3法則とは別に、加速カーブラックホールは反復ペンローズ過程中のカーブラックホールと比較してより強いエネルギー抽出能力を示すことを示している。 さらに、以前の研究では、エネルギー利用効率が$ 50\%$を超えることは困難でした。 しかし、加速カーブラックホールでは、崩壊半径が比較的小さい場合、エネルギー利用効率は$ 50\%$を超えることがあり、減少した抽出可能なエネルギーが、不可減質量ではなく、主に抽出エネルギーに変換されることを示している。 一方、加速係数の初期値が大きい場合、抽出可能なエネルギーはほぼゼロに減少する可能性があり、この点も以前の研究のカーブラックホールの場合とは異なります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Neutron star mergers hold the key to several grand challenges of contemporary (astro-)physics. In view of the upcoming next generation of ground-based detectors, it is crucial to keep improving theoretical predictions to harvest the full scientific returns from these investments. We introduce here a substantial update of our Lagrangian numerical relativity code SPHINCS_BSSN. Apart from changing our unit system, we add constraint damping terms to the BSSN spacetime evolution equations. We demonstrate that this measure reduces, without noteworthy computational cost, the Hamiltonian constraint violations by more than an order of magnitude. We further implement contributions to thermal energy and pressure that are based on Fermi liquid theory and contain a parametrization of the Dirac effective mass. These terms can be combined with any cold equation of state, and they enhance the physical realism of our simulations and introduce a physics-based concept of a temperature. In a set of merger simulations, we demonstrate good agreement with other temperature-dependent numerical relativity simulations. We find that different parametrizations of the Dirac effective mass can translate into shifts of $\sim 150$ Hz in the dominant post-merger gravitational wave peak frequency. | 中性子星合体は、現代（天体）物理学におけるいくつかの重要な課題を解決する鍵を握っています。 次世代の地上検出器の登場を見据えると、これらの投資から最大限の科学的成果を得るためには、理論予測を継続的に向上させることが極めて重要です。 本稿では、ラグランジュ数値相対論コードSPHINCS_BSSNの大幅なアップデートを紹介します。 単位系の変更に加え、BSSN時空発展方程式に制約減衰項を追加します。 この対策により、顕著な計算コストをかけずに、ハミルトン制約の破れを1桁以上低減できることを示します。 さらに、フェルミ液体理論に基づき、ディラック有効質量のパラメータ化を含む熱エネルギーと圧力への寄与を実装します。 これらの項は任意の冷状態方程式と組み合わせることができ、シミュレーションの物理的なリアリティを高め、物理学に基づいた温度の概念を導入します。 一連の合体シミュレーションにおいて、他の温度依存数値相対論シミュレーションと良好な一致を示します。 ディラック有効質量の異なるパラメータ化は、支配的な合体後の重力波ピーク周波数の $\sim 150$ Hz のシフトにつながる可能性があることがわかりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| $f(R)$-Gravity, a simple generalization of Einstein's General theory of Relativity has been considered in the context of Cosmology as one of the approaches to explain phenomena such as early-time inflation and late-time accelerated expansion of the Universe purely from the Gravity sector. In this work, we have considered a class of $f(R)$-Gravity theories with $f(R)=R+αR^n$ and it's dual scalar tensor theory in the Einstein frame. We have shown that in an isotropic and homogeneous background, for both positive and negative integral values of $n$, the extra scalar degree of freedom of the $f(R)$-theory (manifested as the scalar field in the Einstein frame action) dynamically freezes out due to cosmological evolution, resulting in the survival of only the Einstein-Hilbert term and a cosmological constant at most. This implies that all gravity models given as $R + αR^n$ inevitably evolve into pure Einstein gravity with a cosmological constant term through cosmological evolution. | アインシュタインの一般相対性理論を単純に一般化した $f(R)$ 重力は、宇宙論の文脈では、初期インフレーションや後期宇宙の加速膨張などの現象を純粋に重力セクターから説明するアプローチの1つとして考えられてきました。 本研究では、$f(R)=R+αR^n$ となる $f(R)$ 重力理論の一種と、アインシュタイン座標系におけるその双対スカラーテンソル理論について検討しました。 等方性かつ均質な背景では、$n$ の正負両方の整数値に対して、$f(R)$ 理論の余分なスカラー自由度（アインシュタイン座標系作用におけるスカラー場として現れる）が宇宙進化によって動的に凍結し、結果としてアインシュタイン-ヒルベルト項と宇宙定数だけが残ることを示しまし た。 これは、$R + αR^n$ として与えられたすべての重力モデルが、宇宙進化を通じて必然的に宇宙定数項を持つ純粋なアインシュタイン重力に進化することを意味します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper we study the properties of Kasner cosmological solutions in Lovelock gravity. Recent progress in the investigation of flat cosmological models in Lovelock gravity unveiled the fact that in quadratic (Gauss--Bonnet) and cubic Lovelock gravities, the higher-order power-law solutions could play the role of both future and past asymptotes, and under some conditions, there could exist a smooth transition between them. So it is natural to question if this feature is unique to Gauss--Bonnet and cubic Lovelock gravities, or if it is a general feature of Lovelock gravity. Our analysis suggests that starting from quartic and in all higher-order Lovelock gravities, the high-order Kasner solution cannot play the role of a past asymptote, not only preventing the abovementioned transition from happening, but also potentially hindering the possibility of reaching viable compactification. | 本論文では、ラブロック重力におけるカスナー宇宙解の特性について考察する。 ラブロック重力における平坦宇宙モデルの最近の研究進展により、2次（ガウス-ボネ）および3次ラブロック重力において、高次ベキ解が未来漸近線と過去漸近線の両方の役割を果たす可能性があり、また、ある条件下ではそれらの間の滑らかな遷移が存在する可能性があることが明らかになった。 したがって、この特徴がガウス-ボネおよび3次ラブロック重力に特有のものなのか、それともラブロック重力の一般的な特徴なのかという疑問が生じるのは当然である。 本解析は、4次からすべての高次ラブロック重力において、高次カスナー解は過去漸近線の役割を果たすことができず、前述の遷移の発生を妨げるだけでなく、実現可能なコンパクト化への到達を潜在的に阻害することを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show how quantum discreteness of spatial area is consistent with a unitary implementation of Lorentz boosts in an LQG type quantization of a diffeomorphism invariant reformulation of free scalar field theory on 2d flat spacetime known as Parameterized Field Theory (PFT). This consistency is a result of Hilbert space non-separability which is a characteristic feature of LQG representations. Our results suggest a possible interpretation of Hilbert space non-separability in terms of observer perspectives. | 空間領域の量子離散性が、2次元平坦時空上の自由スカラー場理論の微分同相不変な再定式化であるパラメータ化場理論（PFT）のLQG型量子化におけるローレンツブーストのユニタリー実装とどのように整合するかを示します。 この整合は、LQG表現の特徴であるヒルベルト空間の非分離性の結果です。 私たちの結果は、観測者の視点からヒルベルト空間の非分離性を解釈できる可能性を示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analytically and numerically study the ground state and collective dynamics of Bose-Einstein condensates in two traps: a Newtonian potential and a logarithmic potential inspired by Modified Newtonian Dynamics (MOND). In the ground state, the MOND potential supports bound states only in the deep-MOND regime, where the condensate becomes significantly larger than its Newtonian counterpart. The size increases with repulsive coupling parameter $β$ in both potentials. A clear scaling law of the size with $β^{1/3}$ emerges in the MOND case and is confirmed numerically over a wide parameter range, while for the Newtonian potential no simple scaling law exists as the Thomas-Fermi approximation ceases to be valid. For the dynamics, we derive and solve equations for the monopole collective mode. The larger MOND-bound condensate oscillates at a lower frequency, which scales as $β^{-1/3}$ in the strong-interaction limit. These scaling laws provide insights for quantum-simulation experiments aiming to probe modified-gravity scenarios with cold atoms. | 我々は、ニュートンポテンシャルと修正ニュートン力学（MOND）に着想を得た対数ポテンシャルという2つのトラップにおけるボーズ・アインシュタイン凝縮体の基底状態と集団ダイナミクスを解析的かつ数値的に研究する。 基底状態において、MONDポテンシャルは深いMOND領域でのみ束縛状態をサポートし、この領域では凝縮体はニュートン力学状態よりも大幅に大きくなる。 両ポテンシャルにおいて、サイズは反発結合パラメータ$β$とともに増加する。 MONDの場合、明確なサイズのスケーリング則が$β^{1/3}$とともに現れ、広いパラメータ範囲にわたって数値的に確認される。 一方、ニュートンポテンシャルの場合、トーマス・フェルミ近似が成立しなくなるため、単純なスケーリング則は存在しない。 ダイナミクスについては、モノポール集団モードの方程式を導出し、解く。 より大きなMOND束縛凝縮体はより低い周波数で振動し、これは強い相互作用極限において$β^{-1/3}$としてスケーリングされる。 これらのスケーリング則は、冷たい原子による修正重力シナリオを調べることを目的とした量子シミュレーション実験に洞察を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a fully gauge invariant analysis of gravitational wave polarizations in metric f(R) gravity with a particular focus on the modified Starobinsky model, whose constant curvature solution provides a natural deSitter background for both early and late time cosmology. Linearizing the field equations around this background, we derive the Klein Gordon equation for the curvature perturbation and show that the scalar propagating mode acquires a mass, highlighting how the same scalar degree of freedom governs inflationary dynamics at high curvature and the propagation of gravitational waves in the current accelerating Universe. Using the scalar vector tensor (SVT) decomposition and a decomposition of the perturbed Ricci tensor, we obtain a set of fully gauge invariant propagation equations that isolate the contributions of the scalar, vector, and tensor modes in the presence of matter. We find that the tensor sector retains the two transverse traceless polarizations of General Relativity, while the scalar sector supports a massive breathing-longitudinal mode determined by the massive scalar propagating mode. Through the geodesic deviation equation, computed both in a local Minkowski patch and in fully covariant de Sitter form, we independently recover the same polarization content and identify its tidal signatures. The resulting framework connects the extra scalar polarization to cosmological observables, providing a unified, gauge invariant link between gravitational wave phenomenology and the cosmological implications of metric f(R) gravity. | 我々は、定曲率解が初期宇宙論と後期宇宙論の両方に自然なデ・シッター背景を与える修正スタロビンスキー模型に特に焦点を当て、計量f(R)重力における重力波偏極の完全ゲージ不変解析を展開する。 この背景の周りで場の方程式を線形化し、曲率摂動に対するクライン・ゴードン方程式を導出し、スカラー伝播モードが質量を獲得することを示し、同じスカラー自由度が高曲率でのインフレーションダイナミクスと現在の加速宇宙における重力波の伝播を支配する様子を明らかにする。 スカラーベクトルテンソル（SVT）分解と摂動リッチテンソルの分解を用いて、物質存在下でのスカラー、ベクトル、テンソルモードの寄与を分離する、完全ゲージ不変伝播方程式のセットを得る。 テンソルセクターは一般相対論の2つの横方向のトレースレス偏極を保持しているのに対し、スカラーセクターは質量スカラー伝播モードによって決定される質量付き呼吸縦方向モードを支持することを発見した。 局所ミンコフスキーパッチと完全共変ド・ジッター形式の両方で計算された測地線偏差方程式を通して、我々は独立に同じ偏極内容を回復し、その潮汐シグネチャを特定する。 結果として得られた枠組みは、余分なスカラー偏極を宇宙論的観測量と結び付け、重力波現象と計量f(R)重力の宇宙論的含意との間に統一的かつゲージ不変なつながりを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Both the Wavefunction of the Universe and the Schwinger-Keldysh in-in formalism are central tools for analyzing primordial cosmological observables, such as equal-time correlation functions. While their conceptual equivalence is well established, a systematic and explicit map between their diagrammatic expansions has remained elusive. In this article, I construct such a map by analyzing the relation between the two frameworks at the diagrammatic level. I show that diagrams contributing to correlation functions in the Wavefunction of the Universe approach can be uniquely reorganized into Schwinger-Keldysh diagrams. This correspondence holds to all orders in perturbation theory, including arbitrary numbers of interaction vertices and loops. | 宇宙の波動関数とシュウィンガー・ケルディッシュのインイン形式は、等時間相関関数などの原始宇宙論的観測量を解析するための中心的なツールである。 両者の概念的等価性は十分に確立されているものの、それらの図式的展開間の体系的かつ明示的な対応関係は未だに解明されていない。 本稿では、2つの枠組みの関係を図式レベルで解析することにより、そのような対応関係を構築する。 宇宙の波動関数アプローチにおいて相関関数に寄与する図式は、シュウィンガー・ケルディッシュ図式へと一意に再構成できることを示す。 この対応関係は、任意の数の相互作用頂点とループを含む、摂動論のあらゆる順序において成立する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We estimate the parameters of several astrophysical black holes hosted at the core of active galactic nuclei by studying the kinematics of test objects in their accretion disk. We derive an expression for the redshift of photons emitted by a massive particle circularly orbiting a Schwarzschild-de Sitter black hole, and detected by a distant receding observer. The redshift depends on the mass and distance of the black hole, the orbital radius of the photon source, as well as the Hubble constant, directly relating these quantities to astrophysical observables, namely, the redshift and the angular position of the test particle on the sky. We apply for the first time this theoretical model, which accounts for the universe expansion through the Schwarzschild-de Sitter metric, to real astrophysical systems using megamaser galaxies within the Hubble flow. Bayesian inference based on Markov Chain Monte Carlo methods is employed to estimate the black hole mass, its distance, the angular position of the emitter, and the Hubble constant, for which a Gaussian prior is assumed. Our results introduce a general relativistic framework to take the contribution of cosmic expansion into account that differs from the standard empirical Hubble law. | 活動銀河核の中心核に存在するいくつかの天体ブラックホールのパラメータを、それらの降着円盤における試験天体の運動学を研究することで推定する。 シュワルツシルト・ド・ジッターブラックホールを円周回する質量の大きい粒子から放出され、遠方の遠ざかる観測者によって検出された光子の赤方偏移を表す式を導出する。 赤方偏移はブラックホールの質量と距離、光子源の軌道半径、そしてハッブル定数に依存し、これらの量は天体物理学的観測量、すなわち赤方偏移と天空における試験粒子の角度位置に直接関連付けられる。 シュワルツシルト・ド・ジッター計量を通して宇宙の膨張を説明するこの理論モデルを、ハッブルフロー内のメガメーザー銀河を用いた実際の天体物理系に初めて適用する。 マルコフ連鎖モンテカルロ法に基づくベイズ推論を用いて、ブラックホールの質量、距離、ブラックホールの放射源の角度位置、そしてガウス分布を仮定したハッブル定数を推定する。 我々の研究結果は、標準的な経験的ハッブル法則とは異なる、宇宙膨張の寄与を考慮した一般相対論的枠組みを導入するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The detection and characterization of post-merger gravitational wave signals from binary neutron star mergers remains challenging with current ground-based detectors. We present a convolutional neural network framework designed for real-time detection and multi-mode frequency extraction of post-merger signals, achieving an inference latency of 3.0 ms and a frequency accuracy of 48.6 Hz on the direct-comparison subsets (53 Hz on the comprehensive test set). The framework is validated on realistic LIGO O4 detector noise including authentic GravitySpy glitch morphologies, demonstrating ROC AUC of 0.999999 and 99.998% detection efficiency at 1% false alarm rate. These exceptional performance metrics arise from an aggressive training augmentation strategy that exposes the network to artificially challenging conditions, enabling robust generalization to our synthetic O4 detector noise model. We compare performance against a simplified matched filtering baseline using Lorentzian templates (23x more accurate despite a 4.7x computational overhead) and Bayesian parameter estimation (1.2 million times faster), establishing complementary trade-offs in the analysis landscape. While current O4 sensitivity limits post-merger detections to ~20 Mpc (~1 detection per century), this methodology provides essential infrastructure for third-generation detectors (Einstein Telescope, Cosmic Explorer) where post-merger detection will become routine with annual detection rates exceeding 100 events. Our validation framework identifies expected behavior in uncertainty scaling that reflects realistic training constraints rather than idealized Fisher information limits, demonstrating honest assessment practices for machine learning applications in gravitational wave astronomy. | 中性子星連星合体後の重力波信号の検出と特性評価は、現在の地上検出器では依然として困難です。 本研究では、合体後の信号のリアルタイム検出とマルチモード周波数抽出を目的とした畳み込みニューラルネットワークフレームワークを提案します。 このフレームワークは、推論遅延3.0ms、直接比較サブセットで48.6Hz（包括的テストセットでは53Hz）の周波数精度を実現しています。 このフレームワークは、本物のGravitySpyグリッチ形態を含む現実的なLIGO O4検出器ノイズで検証されており、ROC AUC 0.999999、誤報率1%で検出効率99.998%を達成しています。 これらの優れた性能指標は、ネットワークを人工的に困難な条件にさらし、合成O4検出器ノイズモデルへの堅牢な一般化を可能にする積極的なトレーニング増強戦略から生まれています。 我々は、ロレンツテンプレート（計算オーバーヘッドは4.7倍であるにもかかわらず、23倍の精度）とベイズパラメータ推定（120万倍高速）を用いた簡略化されたマッチドフィルタリングのベースラインと性能を比較し、分析環境における相補的なトレードオフを確立しました。 現在のO4感度では、合体後の検出は最大約20 Mpc（1世紀あたり約1回の検出）に制限されていますが、この手法は、合体後の検出が年間100イベントを超える検出率で日常的なものとなる第三世代検出器（アインシュタイン望遠鏡、コズミック・エクスプローラー）にとって不可欠な基盤を提供します。 我々の検証フレームワークは、理想的なフィッシャー情報量限界ではなく、現実的なトレーニング制約を反映した不確実性のスケーリングにおける予想される動作を特定し、重力波天文学における機械学習アプリケーションのための誠実な評価手法を実証します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In black hole perturbation theory, the difficulty in separating electromagnetic and gravitational sectors of the coupled Teukolsky equations has prevented a general treatment of scattering processes involving both electromagnetic waves and gravitational waves in presence of a Kerr-Newman black hole. We present the first computation of the gauge-invariant, low-frequency scattering amplitude for graviton photoproduction by a Kerr-Newman black hole at tree level up to $\mathcal{O}\big((ω/m)^2\big)$ or $\mathcal{O}(S^2)$ and linear in $κ$, using the worldline effective field theory. The relevant Wilson coefficients are determined by matching the graviton and photon one-point functions to the Kerr-Newman solution. We obtain the full angular dependence of the conversion cross section in the presence of spin and comment on the factorization relation between the graviton photoproduction amplitude and the photon Compton amplitude for a classical spinning source. The result provides a benchmark for future analyses of coupled gravitoelectromagnetic scattering in spinning charged compact object backgrounds. | ブラックホール摂動論において、結合したテューコルスキー方程式の電磁波セクターと重力セクターを分離することが困難であるため、カー・ニューマンブラックホールが存在する場合の電磁波と重力波の両方を含む散乱過程を一般的に扱うことができなかった。 本研究では、世界線有効場理論を用いて、ツリーレベル（最大$\mathcal{O}\big((ω/m)^2\big)$または$\mathcal{O}(S^2)$）までのカー・ニューマンブラックホールによる重力子光生成のゲージ不変、低周波散乱振幅、および$κ$に関して線形な散乱振幅を初めて計算する。 関連するウィルソン係数は、重力子および光子の一点関数をカー・ニューマン解に一致させることで決定される。 スピンが存在する場合の転換断面積の完全な角度依存性を求め、古典的な回転源における重力子光生成振幅と光子コンプトン振幅間の因数分解関係について考察する。 この結果は、回転する荷電コンパクト天体背景における結合重力電磁散乱の将来の分析のベンチマークとなります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We determine the metric of a Kerr black hole subject to external tidal fields using metric reconstruction techniques. Working within the Newman-Penrose formalism, we solve the Teukolsky master equation for static, quadrupolar modes associated with a slowly varying tidal environment, and reconstruct the corresponding metric perturbation in the outgoing radiation gauge. As an application, we derive the secular Hamiltonian governing the motion of a test particle in the tidally deformed Kerr spacetime and investigate long-term tidal effects relevant to extreme-mass-ratio inspirals. In particular, we compute tidal-induced shifts of the innermost stable circular orbit and the light ring. We find that these tidal corrections are strongly spin dependent, with significantly larger effects for retrograde orbits around rapidly rotating black holes. Our results provide a fully analytic framework for studying tidal interactions and secular dynamics in rotating black-hole spacetimes, with direct applications to gravitational-wave modeling and tests of gravity in the strong-field regime. | 外部潮汐場の影響を受けるカーブラックホールの計量を、計量再構成技術を用いて決定する。 ニューマン・ペンローズ形式論に基づき、緩やかに変化する潮汐環境に関連する静的四重極モードのテウコルスキー・マスター方程式を解き、放射計における対応する計量摂動を再構成する。 応用として、潮汐変形されたカー時空における試験粒子の運動を支配する永年ハミルトニアンを導出し、極端質量比インスパイラルに関連する長期的な潮汐効果を調査する。 特に、最内側の安定円軌道と光リングの潮汐誘起シフトを計算する。 これらの潮汐補正はスピンに強く依存し、高速回転するブラックホールの周りの逆行軌道ではその影響が著しく大きくなることがわかった。 私たちの研究結果は、回転するブラックホール時空における潮汐相互作用と永年ダイナミクスを研究するための完全な分析フレームワークを提供し、重力波モデリングと強場領域における重力のテストに直接応用されます。 |