本ウェブサイトはあくまで非公式です．
研究に用いる場合には，必ず原論文を読んでください．このウェブサイトはあくまで情報収集をサポートするためのものであり，正確性を保証するものではありません．
掲載されている論文の著作権は各論文の著者にあります．
本ウェブサイトで利用しているメタデータ（タイトルやアブストラクト等）はCC0 1.0の下で利用が許可されています．
本ウェブサイトの利用によって生じたあらゆる損害について管理人は責任を負いません．
Thank you to arXiv for use of its open access interoperability. This service was not reviewed or approved by, nor does it necessarily express or reflect the policies or opinions of, arXiv.
本ウェブページの作成にはarXiv APIを使用しています.arXivのオープンアクセスな相互運用性を利用できることについて,arXivに心より感謝申し上げます.このウェブサイトはarXivによってレビューまたは承認されたものではなく，必ずしもarXivの方針または意見を表明または反映するものではありません．
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Synergies between self-force theory and other approaches to the gravitational two-body problem have traditionally relied on calculations of gauge-invariant observables as functions of orbital frequencies. However, in self-force theory one can also define a complete set of constants of motion: energy, azimuthal angular momentum, and radial and polar actions. Here we outline how directly utilizing these constants allows for more straightforward comparisons and hybridizations across the parameter space, as well as more streamlined waveform generation through flux-balance laws. Restricting to the case of nonspinning binaries and first order in self-force, we compute the constants of motion and the corrections to fundamental frequencies numerically as well as analytically (to 9PN in a post-Newtonian expansion), establishing consistency with the highest-order (4PN) results available from post-Newtonian theory. We also apply the results to identify the perturbed locations of special curves in the parameter space: circular orbits and the separatrix between bound and plunging orbits. | 自己力理論と重力二体問題への他のアプローチとの相乗効果は、従来、ゲージ不変な観測量を軌道周波数の関数として計算することに依存してきました。 しかし、自己力理論では、エネルギー、方位角運動量、動径作用および極作用といった運動定数の完全なセットを定義することもできます。 本稿では、これらの定数を直接利用することで、パラメータ空間全体にわたる比較と混成化がより容易になり、フラックスバランス則による波形生成がより合理的になる仕組みを概説します。 自転しない連星系と自己力の一次の場合に限定し、運動定数と基本周波数への補正を数値的および解析的に（ポストニュートン展開で9PNまで）計算し、ポストニュートン理論から得られる最高次（4PN）の結果との整合性を確立します。 また、この結果を適用して、パラメータ空間内の特殊な曲線（円軌道、境界軌道と急降下軌道の間の分離線）の摂動位置を特定します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Inflation is a necessary cosmic mechanism to cure basic inconsistencies of the standard model of cosmology. These problems are usually `fixed' by postulating the existence of a scalar field (called the ``inflaton''). However, other less ad hoc options are possible. In the running vacuum model (RVM) framework, the vacuum energy density (VED) is a function of the Hubble rate $H$ and its time derivatives: $ρ_{\rm vac}=ρ_{\rm vac}(H, \dot{H},\ddot{H},\dots)$. In this context, the VED is dynamical (there is no rigid cosmological constant $Λ$). In the FLRW epoch, $ρ_{\rm vac}$ evolves very slowly with expansion, as befits the observed $Λ\simeq$const. behavior. In contrast, in the very early universe the vacuum fluctuations induce higher powers $H^N$ capable of unleashing fast inflation in a short period in which $H\simeq$ const. We call this mechanism `RVM-inflation'. It does not require an inflaton field since inflation is brought about by pure quantum field theory (QFT) effects on the dynamical background. It is different from Starobinsky's inflation, in which $H$ is never constant. In this work, we study a closely related scenario: the decay of the exact de Sitter vacuum into FLRW spacetime in its radiation epoch and the subsequent impact on the current universe, and compare with the RVM. We find that in both cases inflation is driven by $H^4$ powers together with subleading contributions of order $H^2$ that ease a graceful-exit transition into the radiation-dominated epoch, where the FLRW regime starts and ultimately develops a mildly evolving VED in the late universe: $δρ_{\rm vac}\sim {\cal O}(m_{\rm Pl} ^2 H^2)$. The outcome is an unified QFT approach to inflation and dark energy (conceived as dynamical vacuum energy) with potentially measurable phenomenological consequences in the present universe which can help to cure the cosmological tensions. | インフレーションは、標準宇宙モデルの基本的な矛盾を解消するために必要な宇宙メカニズムです。 これらの問題は通常、スカラー場（「インフレーション」と呼ばれる）の存在を仮定することで「解決」されます。 しかし、よりアドホックではない他の選択肢も考えられます。 ランニング真空モデル（RVM）の枠組みでは、真空エネルギー密度（VED）はハッブル宇宙望遠鏡の速度 $H$ とその時間微分の関数です：$ρ_{\rm vac}=ρ_{\rm vac}(H, \dot{H},\ddot{H},\dots)$。 この文脈では、VEDは動的です（厳密な宇宙定数 $Λ$ は存在しません）。 FLRW時代では、観測されている $Λ\simeq$const の挙動に見合うように、$ρ_{\rm vac}$ は膨張とともに非常にゆっくりと変化します。 対照的に、宇宙初期においては、真空揺らぎはより高いべき乗$H^N$を誘起し、短期間で$H\simeq$が一定となる高速インフレーションを引き起こすことができる。 我々はこのメカニズムを「RVMインフレーション」と呼ぶ。 インフレーションは純粋な量子場理論（QFT）の力学的背景に対する効果によって引き起こされるため、インフレーション場を必要としない。 これは、$H$が常に一定となるスタロビンスキーのインフレーションとは異なる。 本研究では、密接に関連するシナリオ、すなわち、放射期における正確なド・ジッター真空のFLRW時空への崩壊と、それが現在の宇宙に与える影響を研究し、RVMと比較する。 どちらのケースにおいても、インフレーションは$H^4$乗と$H^2$オーダーのサブリーディング寄与によって駆動され、放射支配期への優雅な離脱遷移を容易にする。 この遷移はFLRW領域の開始と、最終的には後期宇宙において緩やかに発展するVED：$δρ_{\rm vac}\sim {\cal O}(m_{\rm Pl} ^2 H^2)$を発達させる。 この結果は、インフレーションとダークエネルギー（動的真空エネルギーとして考えられている）に対する統一的な場の理論的なアプローチであり、現在の宇宙において測定可能な現象論的帰結をもたらす可能性があり、宇宙論的緊張の解消に役立つ可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate the quantum geometry of the Seiberg-Witten curve for $\mathcal{N}=2$, $\mathrm{SU(2)}^n$ linear quiver gauge theories. By applying the Weyl quantization prescription to the algebraic curve, we derive the corresponding second-order differential equation and demonstrate that it is isomorphic to the Extended Heun Equation with $n+3$ regular singular points. The physical parameters of the gauge theory are linked to the canonical coefficients of the Heun equation via a polynomial representation of the Seiberg-Witten curve. This framework provides the necessary mathematical foundation to apply non-perturbative gauge-theoretic techniques, such as instanton counting, to spectral problems in gravitational physics, most notably for higher-dimensional black holes. | $\mathcal{N}=2$, $\mathrm{SU(2)}^n$ 線形箙ゲージ理論におけるザイバーグ・ウィッテン曲線の量子幾何学を考察する。 代数曲線にワイル量子化の規定を適用することで、対応する2階微分方程式を導出し、それが$n+3$個の正則特異点を持つ拡張ホイン方程式と同型であることを示す。 ゲージ理論の物理的パラメータは、ザイバーグ・ウィッテン曲線の多項式表現を介してホイン方程式の正準係数と結び付けられる。 この枠組みは、インスタントン計数などの非摂動的なゲージ理論的手法を重力物理学、特に高次元ブラックホールのスペクトル問題に適用するために必要な数学的基礎を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this manuscript we generalize Ref. [1] and derive a complete set of local consistency conditions for bulk fields in braneworld scenarios with an arbitrary number of dimensions. This provides the first fully local and dimension-independent generalization of all known criteria for bulk fields. Within this framework, we show that a free scalar field is consistent and localized, whereas minimally and non-minimally coupled Maxwell fields violate the conditions, leading to a no-go theorem valid in any dimension. For nonlinear electrodynamics, we find that only the model $L(F)=b\sqrt{F}$ admits a consistent and normalizable zero mode, and that among p-forms, consistency occurs solely for the free 0-form. We also demonstrate that Dirac fermions, with or without Yukawa terms, are inconsistent within this framework and therefore cannot propagate in the bulk. Our local approach makes explicit that these conclusions do not depend on any particular internal geometry or warp factor: previously known results arise merely as special cases of a broader and strictly local structure, highlighting the universality of the constraints derived here. | 本稿では文献 [1] を一般化し、任意次元数のブレーンワールドシナリオにおけるバルク場の局所無矛盾性条件の完全なセットを導出する。 これは、バルク場の既知の基準すべてを初めて完全に局所的かつ次元に依存しない形で一般化したものである。 この枠組みにおいて、自由スカラー場は無矛盾かつ局所的である一方、極小結合および非極小結合のマクスウェル場は条件に違反し、どの次元でも有効な no-go 定理が導かれることを示す。 非線形電磁力学においては、モデル $L(F)=b\sqrt{F}$ のみが無矛盾かつ正規化可能な零モードを許容し、p 形式のうち無矛盾性は自由零形式でのみ生じることがわかった。 また、ディラックフェルミオンは、湯川項の有無にかかわらず、この枠組みでは無矛盾であり、したがってバルク中を伝播できないことも示す。 私たちのローカルなアプローチは、これらの結論が特定の内部形状やワープ要因に依存しないことを明確にしています。 以前に知られている結果は、より広範かつ厳密にローカルな構造の特殊なケースとしてのみ発生し、ここで導出された制約の普遍性を強調しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present new initial data codes for constructing stationary, axisymmetric equilibrium models of differentially rotating neutron stars in full general relativity within the Frankfurt University/KADATH (FUKA) suite of initial data codes. FUKA leverages the KADATH spectral library to solve the Einstein equations under the assumption of an isentropic fluid without magnetic fields while incorporating GRHayLEOS to support 3D tabulated equations of state in \textit{stellar collapse} format. The two solvers explored in this work include one using quasi-isotropic coordinates (QIC) in Spherical coordinates while the other solves the eXtended Conformal Thin Sandwich (XCTS) decomposition in Cartesian coordinates, enabling the construction of equilibrium configurations with high accuracy and efficiency. In this work we adopt the Komatsu-Eriguchi-Hachisu differential rotation law, however, the code is designed to be extensible to other rotation laws, allowing for exploration of physically relevant sequences and critical rotation thresholds. Furthermore, we perform convergence tests demonstrating the exponential accuracy of the spectral approach, we validate QIC and XCTS solutions against models well-studied in the literature, and we also compare FUKA solutions against the well-known RNS code. Finally, we explore the impact that initial data resolution has on dynamical simulations and recover the convergence order of the evolution scheme, the dominate source of error in this study. The new FUKA codes and results presented here lay the foundation for future extensions to more general configurations, including magnetic fields, removal of isentropic assumptions, and binary systems, and have been made publicly available to support community efforts in modeling differentially rotating relativistic stars. | フランクフルト大学/KADATH (FUKA) の初期データコードスイートにおいて、一般相対論における差動回転中性子星の定常軸対称平衡モデルを構築するための新しい初期データコードを紹介します。 FUKA は KADATH スペクトルライブラリを活用し、磁場のない等エントロピー流体の仮定の下でアインシュタイン方程式を解きます。 また、GRHayLEOS を組み込むことで、\textit{恒星崩壊} 形式の 3D 表形式状態方程式をサポートします。 本研究で検討する 2 つのソルバーは、球座標系で準等方座標 (QIC) を使用するものと、直交座標系で拡張等角薄サンドイッチ (XCTS) 分解を解くもので、高精度かつ効率的な平衡構成の構築を可能にします。 本研究では、Komatsu-Eriguchi-Hachisuの微分回転則を採用していますが、このコードは他の回転則にも拡張できるように設計されており、物理的に重要なシーケンスと臨界回転閾値の調査が可能です。 さらに、収束テストを行ってスペクトルアプローチの指数関数的精度を実証し、文献で十分に研究されているモデルに対してQICおよびXCTSソリューションを検証し、FUKAソリューションを有名なRNSコードと比較します。 最後に、初期データ解像度が動的シミュレーションに与える影響を調査し、本研究で主な誤差源であった進化スキームの収束順序を復元します。 ここで提示された新しいFUKAコードと結果は、磁場、等エントロピー仮定の除去、連星系など、より一般的な構成への将来の拡張の基礎を築くものであり、微分回転する相対論的星のモデリングにおけるコミュニティの取り組みをサポートするために公開されています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The realization of Hawking radiation in optical analogs has historically focused on kinematic observables, such as the effective temperature determined by the horizon's surface gravity. A complete thermodynamic description, however, necessitates a rigorous definition of entropy and irreversibility, which has remained elusive in Hamiltonian optical systems. In this work, we bridge this gap by introducing an operational entropy for solitonic event horizons, derived from the spectral partitioning of the optical field into coherent solitonic and incoherent radiative subsystems. We demonstrate that the emission of resonant radiation, mediated by the breaking of soliton integrability due to higher-order dispersion, serves as a fundamental mechanism for entropy production. Numerical simulations of the generalized nonlinear Schrodinger equation confirm that this process satisfies a generalized second law, where the change in total entropy is non-negative. These results establish optical event horizons as consistent nonequilibrium thermodynamic systems, offering a new pathway to explore the information-theoretic aspects of analog gravity in laboratory settings. | ホーキング放射の光学的類似体における実現は、歴史的に、地平線の表面重力によって決定される有効温度などの運動学的観測量に焦点を当ててきた。 しかし、完全な熱力学的記述には、エントロピーと不可逆性の厳密な定義が必要であり、これはハミルトン光学系では依然として不明瞭である。 本研究では、ソリトン事象の地平線にオペレーショナルエントロピーを導入することで、このギャップを埋める。 オペレーショナルエントロピーは、光場をコヒーレントソリトン放射サブシステムとインコヒーレント放射サブシステムにスペクトル分割することで得られる。 高次分散によるソリトンの可積分性の破れを介した共鳴放射の放出が、エントロピー生成の基本メカニズムとして機能することを実証する。 一般化非線形シュレーディンガー方程式の数値シミュレーションにより、このプロセスは一般化第二法則を満たし、全エントロピーの変化は非負であることが確認された。 これらの結果は、光学事象の地平線を一貫した非平衡熱力学システムとして確立し、実験室環境でアナログ重力の情報理論的側面を探索するための新しい道筋を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We establish a general, void-based consistency test for Galileon scalar-tensor theories. We show that the previously reported unphysical breakdown of the predicted Newtonian force in certain Galileon models is controlled by a single condition linking non-linear void dynamics to the cosmic expansion history. This connection yields a redshift-dependent upper bound on the allowed depth of voids and promotes this requirement to a new viability condition, complementary to standard stability criteria. As an example, we apply this void-based criterion to a linear parameterization in the scale factor constrained by theoretical and observational bounds; we find that $\sim 60\%$ of the parameter space is excluded, with most problematic models failing by $z\lesssim 10$. These results position cosmic voids as sharp, broadly applicable, theory-informed filters for viable modified gravity, enabling more informed priors and parameter-space choices in future cosmological inference. | 我々は、ガリレオンスカラーテンソル理論に対する一般的なボイドベースの整合性テストを確立する。 特定のガリレオンモデルにおいて予測されるニュートン力の、これまで報告されていた非物理的な破綻は、非線形ボイドダイナミクスと宇宙膨張史を結び付ける単一の条件によって制御されていることを示す。 この関係は、赤方偏移に依存したボイドの許容深度の上限をもたらし、この要件を標準的な安定性基準を補完する新たな実行可能性条件へと昇格させる。 例として、このボイドベースの基準を、理論限界と観測限界によって制約されるスケールファクターにおける線形パラメータ化に適用すると、パラメータ空間の$\sim 60\%$が除外され、問題のあるモデルのほとんどが$z\lesssim 10$未満で破綻することが分かった。 これらの結果は、宇宙ボイドを、実行可能な修正重力に対する、鋭く、広く適用可能な、理論に基づいたフィルタとして位置づけ、将来の宇宙論的推論において、より情報に基づいた事前分布とパラメータ空間の選択を可能にする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The quantum-field-theoretic description for the U(1)-Goldstone boson of a scalar Bose-Einstein condensate with time-dependent contact interactions is developed beyond the acoustic approximation in accordance with Bogoliubov theory. The resulting effective action is mapped to a relativistic quantum field theory on a dispersive (or rainbow) cosmological spacetime which has a superluminal Corley-Jacobson dispersion relation. Time-dependent changes of the s-wave scattering length to quantum-simulate cosmological particle production are accompanied by a time-dependent healing length that can be interpreted as an analog Planck length in the comoving frame. Non-adiabatic transitions acquire a dispersive character, which is thoroughly discussed. The framework is applied to exponentially expanding or power-law contracting $(2+1)$-dimensional spacetimes which are known to produce scale-invariant cosmological power spectra. The sensitivity of these scenarios to the time-dependence of the Bogoliubov dispersion is investigated: We find a violation of scale-invariance via analytically trackable Transplanckian damping effects if the cut-off scale is not well separated from the horizon-crossing scale. In case of the exponential expansion, these damping effects remarkably settle and converge to another scale-invariant plateau in the far ultraviolet regime where non-adiabatic transitions are suppressed by the high dispersion. The developed framework enables quantitative access to more drastic analog cosmological scenarios with improved predictability in the ultraviolet regime that ultimately may lead to the observation of a scale-invariant cosmological power spectrum in the laboratory. | 時間依存接触相互作用を持つスカラーボーズ・アインシュタイン凝縮体のU(1)-ゴールドストーン粒子に対する量子場理論記述は、ボゴリュボフ理論に基づく音響近似を超えて発展する。 結果として得られる有効作用は、超光速コーリー・ヤコブソン分散関係を持つ分散型（またはレインボー型）宇宙時空上の相対論的量子場理論にマッピングされる。 量子シミュレーションによる宇宙粒子生成に対するs波散乱長の時間依存変化は、共動系における類似プランク長として解釈できる時間依存ヒーリング長を伴う。 非断熱遷移は分散特性を獲得し、これについて徹底的に議論する。 この枠組みは、スケール不変な宇宙論的パワースペクトルを生成することが知られている、指数関数的に拡大する、あるいはべき乗則的に縮小する(2+1)次元時空に適用される。 これらのシナリオがボゴリュボフ分散の時間依存性にどの程度敏感であるかを調べた。 カットオフスケールが地平線を横切るスケールから十分に離れていない場合、解析的に追跡可能なトランスプランク減衰効果によってスケール不変性が破れることがわかった。 指数関数的膨張の場合、これらの減衰効果は顕著に落ち着き、遠紫外線領域において別のスケール不変プラトーに収束する。 このプラトーでは、高い分散によって非断熱遷移が抑制される。 開発された枠組みにより、紫外線領域における予測可能性が向上し、より劇的なアナログ宇宙論シナリオへの定量的なアクセスが可能になり、最終的には実験室でスケール不変な宇宙論的パワースペクトルの観測につながる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Boson stars have been extensively studied in classical gravity, but their quantum properties remain comparatively unexplored. In this paper, we compute the quantum scalar fields and stress tensor in boson star spacetimes within the framework of semiclassical gravity. Divergences are regularized using Pauli-Villars fields, and accurate numerical results are obtained through spectral methods. Employing coherent states enables a direct comparison between the classical part of the stress tensor and the quantum fluctuation. Our results indicate that strong spacetime curvature is the primary source of large quantum effects. The renormalized quantum energy density is mostly positive but the radial pressure is negative, suggesting that classical boson star solutions require modification once quantum effects are included. Moreover, in regimes of large curvature, the quantum fluctuations can constitute a significant fraction of the total stress tensor. The methods developed here can be generalized to other compact objects and used to study their response to quantum corrections. | ボソン星は古典重力において広く研究されてきたが、その量子特性は比較的未解明なままである。 本論文では、半古典重力の枠組みにおいて、ボソン星時空における量子スカラー場と応力テンソルを計算する。 発散はパウリ・ビラース場を用いて正規化され、スペクトル法を用いて正確な数値結果が得られる。 コヒーレント状態を用いることで、応力テンソルの古典的部分と量子ゆらぎを直接比較することができる。 我々の結果は、強い時空曲率が大きな量子効果の主因であることを示している。 繰り込まれた量子エネルギー密度は概ね正であるが、径方向圧力は負であり、量子効果を考慮すると古典ボソン星解の修正が必要であることを示唆している。 さらに、大きな曲率を持つ領域では、量子ゆらぎが全応力テンソルのかなりの部分を占める可能性がある。 ここで開発された手法は、他のコンパクト天体にも一般化でき、量子補正に対するそれらの応答を研究するために用いることができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Overdense regions can collapse into primordial black holes (PBHs) in the early universe, which are a compelling candidate for dark matter. Current constraints leave the asteroid-mass window the only possible one for PBH to account for all the dark matter, which can only be probed indirectly by the scalar-induced gravitational waves (GWs) sourced by the curvature perturbation which forms PBH. In this work, we explore the capabilities of future space-based gravitational wave detectors, including LISA, Taiji, and TianQin, to constrain such induced GWs as well as the PBH abundance. We systematically account for the width of the primordial curvature power spectrum, and find that the asteroid-mass window can be fully probed by all three space-based interferometers. If PBHs constitute the majority of dark matter, the induced GW leaves a strong signal in the mHz band with a signal-to-noise ratio of $10^3\sim10^4$. | 初期宇宙において、高密度領域は原始ブラックホール（PBH）へと崩壊する可能性があり、これは暗黒物質の有力な候補である。 現在の制約では、PBHが暗黒物質のすべてを説明できる唯一の可能性は小惑星質量の窓である。 しかし、PBHを形成する曲率摂動を起源とするスカラー誘起重力波（GW）によって間接的にしか探査することができない。 本研究では、LISA、Taiji、TianQinといった将来の宇宙設置型重力波検出器が、このような誘起重力波とPBHの存在量を制限できる可能性を探る。 原始曲率パワースペクトルの幅を体系的に考慮し、小惑星質量の窓は3つの宇宙設置型干渉計すべてによって完全に探査できることを見出した。 PBHが暗黒物質の大部分を構成している場合、誘導された重力波は信号対雑音比が$10^3\sim10^4$のmHz帯域に強い信号を残します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The launch of relativistic jets of plasma on astrophysical to cosmological scales are observed in a variety of astrophysical sources, from active galactic nuclei to X-rays binaries. While these jets can be reproduced by the general relativistic magneto-hydrodynamic (GRMHD) and particle-in-cells (GRPIC) simulations of the dynamical Kerr magnetosphere, the development of analytic models to describe the physics of the jets has remained limited. A key challenge is to analytically describe the individual trajectories of accelerated charged particles which ultimately build up the jet and emit radiation. In this work, we provide a first simple but fully analytical model of jet launching from the Kerr magnetosphere based on the motion of charged particles. To that end, we use the integrability of electrogeodesic motion in the Kerr monopole magnetosphere to study the ejection of charged particles near the poles. This enables us to derive (i) a criterion for the rotation axis to constitute a stable latitunal equilibrium position, thereby representing an idealized jet, (ii) the expression for the magnetic frame-dragging effect, and (iii) the condition for an asymptotic observer to measure blueshifted particles emanating from the black hole surroundings. Our study reveals that particles can be accelerated only in a specific region whose maximal radius depends on the spin and magnetization of the black hole. Alongside these results, we provide a detailed review of the construction of test magnetospheres from (explicit and hidden) symmetries of the Kerr geometry and the condition for the separability of the electrogeodesic motion in a test magnetosphere, which serves as a basis for the model we study in this work. | 活動銀河核からX線連星まで、様々な天体物理学的源において、天体物理学的から宇宙論的スケールでの相対論的プラズマジェットの放出が観測されている。 これらのジェットは、動的カー磁気圏の一般相対論的磁気流体力学（GRMHD）および粒子インセル（GRPIC）シミュレーションによって再現できるが、ジェットの物理を記述する解析モデルの開発は限られている。 重要な課題は、最終的にジェットを形成して放射を放出する加速荷電粒子の個々の軌道を解析的に記述することである。 本研究では、荷電粒子の運動に基づき、カー磁気圏からのジェット放出の単純だが完全な解析モデルを初めて提供する。 そのために、カー単極子磁気圏における電気測地線運動の積分可能性を用いて、極付近での荷電粒子の放出を研究する。 これにより、(i) 回転軸が安定した緯度平衡位置を構成し、それによって理想的なジェットを表すための基準、(ii) 磁気座標系引きずり効果の表現、(iii) ブラックホール周囲から放出される青方偏移粒子を漸近観測者が測定するための条件を導出することが可能になる。 本研究は、粒子が加速されるのは特定の領域のみであり、その最大半径はブラックホールの自転と磁化に依存することを明らかにした。 これらの結果に加えて、カー幾何学の（明示的および隠れた）対称性に基づく試験磁気圏の構築、および本研究で研究するモデルの基礎となる試験磁気圏における電気測地線運動の分離可能性に関する詳細なレビューを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We discuss the initial value problem for the Einstein equations in Hitchin's generalised geometry for the case of closed divergence (which correspond to the equations of motion in the bosonic part of the NS-NS sector in type II ten-dimensional supergravity) and establish the existence of a maximal globally hyperbolic development (MGHD). The dynamical fields, defined on a manifold of dimension $n+1$, are the space-time metric, a scalar field known as the dilaton function, and a two-form known as the $B$-field. We develop a generalisation of the Lorenz gauge which, applied to the $B$-field (and combined with a suitable gauge condition breaking diffeomorphism invariance), renders the system a wave equation with principal symbol given by the (dynamical) metric. Given initial data, we construct a development satisfying the gauge conditions. We show that all other developments are (in the appropriate sense) related to this development by a diffeomorphism, establishing geometric uniqueness. The existence of the MGHD follows then by a famous result by Choquet-Bruhat and Geroch. In showing existence and geometric uniqueness of developments, we follow an approach developed in detail by Ringström for the Einstein equations coupled to a scalar field. In a preliminary section, we present a formulation which is disentangled from the specific assumptions made on the matter, so that adaptation to other systems is straightforward. | 我々は、ヒッチンの一般化幾何学におけるアインシュタイン方程式の閉発散（タイプII 10次元超重力におけるNS-NSセクターのボソン部分における運動方程式に対応する）の初期値問題について議論し、最大大域的双曲型展開（MGHD）の存在を確立する。 次元$n+1$の多様体上で定義される力学場は、時空計量、ディラトン関数として知られるスカラー場、そして$B$場として知られる2形式である。 我々はローレンツゲージの一般化を展開し、これを$B$場に適用することで（そして微分同相不変性を破る適切なゲージ条件と組み合わせることで）、系は（力学）計量によって与えられる主記号を持つ波動方程式となる。 初期データが与えられた場合、我々はゲージ条件を満たす展開を構築する。 我々は、他のすべての展開が（適切な意味で）微分同相によってこの展開と関連していることを示すことで、幾何学的一意性を確立する。 MGHDの存在は、ショケ＝ブリュアとジェロシュによる有名な結果から導かれる。 発展の存在と幾何学的一意性を示すにあたり、リングストロームがスカラー場と結合したアインシュタイン方程式について詳細に展開したアプローチに従う。 予備節では、この問題に関してなされた特定の仮定から切り離された定式化を提示し、他の系への適用を容易にする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| This work investigates the optical properties of a static, spherically symmetric, electrically charged black hole in f(R) gravity coupled to Euler-Heisenberg(EH) nonlinear electrodynamics(NLED). By analyzing photon trajectories in this background spacetime, we show how the model parameters affect light propagation, leading to wider ranges of lensed trajectories and photon rings. We identify regions of parameter space that admit physically consistent black hole shadows, characterized by the existence of a photon sphere located outside the event horizon and a shadow formed beyond it. These viable regions expand with increasing electric charge and increasing fR0, illustrating the interplay between gravitational and electromagnetic effects. By constraining the model using Event Horizon Telescope observations of M87*, we find that de Sitter black hole solutions remain compatible with the observational data, whereas anti-de Sitter solutions are disfavored for low electric charge and fR0 > -1. Finally, an analysis of the energy emission rate shows that higher electric charge enhances black hole evaporation, while stronger nonlinear electrodynamics effects and larger values of fR0 suppress it. | 本研究では、f(R)重力とオイラー・ハイゼンベルク(EH)非線形電磁力学(NLED)が結合した、静的で球対称な荷電ブラックホールの光学特性を調査する。 この背景時空における光子軌道を解析することで、モデルパラメータが光伝播にどのように影響し、レンズ軌道と光子リングの範囲が広がるかを示す。 事象の地平線の外側に光子球が存在し、その外側に影が形成されるという特徴を持つ、物理的に整合したブラックホールシャドウを許容するパラメータ空間領域を特定する。 これらの存在可能な領域は電荷とfR0の増加とともに拡大し、重力効果と電磁気効果の相互作用を示している。 M87*のイベント・ホライズン・テレスコープ観測を用いてモデルを制約することで、ド・ジッター・ブラックホール解は観測データと整合するが、反ド・ジッター解は電荷が低くfR0 > -1の場合は不利であることがわかる。 最後に、エネルギー放出率の分析により、電荷が増加するとブラックホールの蒸発が促進される一方で、非線形電気力学効果が強くなり、fR0 の値が大きくなるほどブラックホールの蒸発が抑制されることが示されました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The Taub-NUT and Eguchi-Hanson gravitational instantons, along with the self-dual Plebanski-Demianski metric, form a set of Euclidean metrics which can naturally be called `self-dual black holes', as they arise from self-dual slices of the most general vacuum, asymptotically flat black hole metric. These self-dual black holes are of interest for many reasons, and can famously be described through the non-linear graviton construction of twistor theory. However, the implicit nature of this twistor description obscures some features of the underlying geometry, particularly for the most general self-dual black holes. In this paper, we give a new construction of all asymptotically flat self-dual black holes based on holomorphic quadrics in flat dual twistor space, rather than the usual twistor space associated with self-duality. Remarkably, the geometry of the self-dual black holes -- including their hyperkahler structure, as well as Kerr-Schild and Gibbons-Hawking forms -- is directly encoded in the corresponding quadric. As a consequence, we obtain a previously unknown single Kerr-Schild form of the self-dual Plebanski-Demianski metric. | タウブ-NUTおよび江口-ハンソン重力インスタントンは、自己双対プレバンスキー-デミアンスキー計量とともに、最も一般的な真空漸近平坦ブラックホール計量の自己双対スライスから生じるため、自然に「自己双対ブラックホール」と呼ばれるユークリッド計量の集合を形成する。 これらの自己双対ブラックホールは多くの理由で興味深いものであり、ツイスター理論の非線形重力子構成によって記述できることは周知の事実である。 しかし、このツイスター記述の暗黙的な性質は、特に最も一般的な自己双対ブラックホールの場合、基礎となる幾何学のいくつかの特徴を曖昧にしている。 本論文では、自己双対性に関連する通常のツイスター空間ではなく、平坦双対ツイスター空間の正則二次曲面に基づいて、すべての漸近平坦自己双対ブラックホールの新しい構成を与える。 驚くべきことに、自己双対ブラックホールの幾何学（ハイパーケーラー構造、カー＝シルト形式、ギボンズ＝ホーキング形式を含む）は、対応する二次曲面に直接エンコードされています。 その結果、自己双対プレバンスキー＝デミアンスキー計量のこれまで知られていなかった単一のカー＝シルト形式が得られます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We construct models for first- and second-order Fermi acceleration of particles, incorporating generic frame transformations, dispersion relations, and conservation laws. Within this framework, we study deformations of Lorentz symmetry via the $κ$-Poincaré algebra in the bicrossproduct and classical bases, which respectively deform and preserve the relativistic dispersion relation. We also examine explicit Lorentz symmetry violation and compare the results with deformed relativity and special relativity. | 我々は、一般的なフレーム変換、分散関係、そして保存則を組み込んだ、粒子の1次および2次のフェルミ加速モデルを構築する。 この枠組みの中で、双積基底と古典基底におけるκ-ポアンカレ代数を用いて、ローレンツ対称性の変形を研究する。 これらの基底は、それぞれ相対論的分散関係を変形および保存する。 また、ローレンツ対称性の明示的な破れを検証し、その結果を変形相対論および特殊相対論と比較する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The aim of this work is to improve understanding of the resonant spectra of black holes under perturbations arising from e.g. compact objects or accretion disks in their vicinity. It is known that adding a weak perturbation to the radial potential can strongly disrupt the spectrum of quasinormal modes and Regge poles of a black hole spacetime. Here we examine the effect of (weak or strong) localised delta-function perturbations on the resonant spectra of spherically-symmetric systems, to address fundamental questions around linear and non-linear spectral stability. We examine two cases: the Nariai spacetime with a Poschl-Teller potential and the Schwarzschild spacetime. We show that, in either case, the spectrum deforms in a smooth and continuous manner as the position and strength of the perturbation is varied. As the strength of the perturbation is increased, resonances migrate along trajectories in the complex plane which ultimately tend towards attracting points determined by a hard-wall scenario. However, for weak perturbations the trajectory near the unperturbed resonance is typically strongly influenced by a set of repelling points which, for perturbations far from the system, lie very close to the unperturbed resonances; hence there arises a non-linear instability (i.e. the failure of a linearised approximation). Taking a dynamical systems perspective, the sets of attracting and repelling spectral points follow their own trajectories as the position of the perturbation is varied, and these are tracked and understood. | 本研究の目的は、近傍のコンパクト天体や降着円盤などから生じる摂動を受けるブラックホールの共鳴スペクトルの理解を深めることである。 動径ポテンシャルに弱い摂動を加えると、ブラックホール時空の準基準モードとレッジェ極のスペクトルが大きく乱されることが知られている。 本研究では、球対称系の共鳴スペクトルに対する（弱いまたは強い）局所デルタ関数摂動の影響を検証し、線形および非線形スペクトル安定性に関する基本的な問いに答える。 ポシュル＝テラーポテンシャルを持つナリアイ時空とシュワルツシルト時空の2つのケースを検証する。 どちらの場合も、摂動の位置と強度が変化すると、スペクトルは滑らかかつ連続的に変形することを示す。 摂動の強度が増加すると、共鳴は複素平面上の軌道に沿って移動し、最終的には剛壁シナリオによって決定される点に引き寄せられる傾向がある。 しかし、弱い摂動の場合、摂動を受けていない共鳴付近の軌道は、通常、反発点の集合によって強く影響を受けます。 この反発点は、系から遠く離れた摂動の場合、摂動を受けていない共鳴に非常に近い位置にあります。 そのため、非線形不安定性（すなわち、線形近似の破綻）が生じます。 力学系の視点から見ると、引力と反発のスペクトル点の集合は、摂動の位置が変化するにつれて、それぞれ独自の軌道を描き、追跡・理解されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| When a stellar binary encounters a spinning black hole, interesting phenomena might result due to the mutual interaction between the binary spin, orbital angular momentum and the black hole spin. Here we consider such encounters between an intermediate mass spinning black hole and a close identical white dwarf binary system whose center of mass follows a parabolic trajectory. After studying a corresponding three-body problem in the point particle approximation, we perform a suite of smoothed particle hydrodynamics based numerical simulations of such scenarios. For this, we integrate the geodesic equations for the spinning black hole, while considering the hydrodynamics and the self and mutual gravitational interactions of the stars in a Newtonian approximation, an approach justified by the choice of parameters in the theory. We consider various initial configurations of the binary center of mass leading to equatorial and off-equatorial orbits, as also various initial inclinations between the binary's initial spin angular momentum and its initial orbital angular momentum. We find that the effects of black hole spin manifest clearly in the tidal dynamics of the binary components, while the observables of tidal encounters such as mass fallback rates are strongly dependent on the initial inclination angle. We show that the influence of the black hole spin emerges in distinct ways for different initial configurations of the binary's spin alignment. We establish that within the ambits of the Hills mechanism, in certain cases, the fallback rate may show a three-hump structure, due to interactions between tidal debris of the individual stars. | 恒星連星が回転するブラックホールに遭遇すると、連星のスピン、軌道角運動量、そしてブラックホールのスピンの相互作用により、興味深い現象が生じる可能性があります。 本稿では、中間質量の回転するブラックホールと、質量中心が放物線軌道を描く近接する同一の白色矮星連星系との遭遇を考察します。 点粒子近似における対応する三体問題を考察した後、このようなシナリオに対し、平滑化粒子流体力学に基づく一連の数値シミュレーションを実施します。 このシミュレーションでは、回転するブラックホールの測地線方程式を積分し、ニュートン近似において恒星の流体力学および自己重力相互作用と相互重力相互作用を考慮します。 このアプローチは、理論におけるパラメータの選択によって正当化されます。 連星の質量中心の様々な初期配置（赤道軌道および赤道外軌道につながる）と、連星の初期スピン角運動量と初期軌道角運動量との間の様々な初期傾斜角を考察します。 ブラックホール自転の影響は連星系構成要素の潮汐力学に明確に現れる一方、質量減少率などの潮汐遭遇の観測量は初期の傾斜角に強く依存することを発見した。 ブラックホール自転の影響は、連星系スピン配列の初期構成によって異なる形で現れることを示す。 ヒルズ機構の範囲内では、特定のケースにおいて、個々の恒星の潮汐デブリ間の相互作用により、減少率が3つの山を持つ構造を示す可能性があることを明らかにした。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study inflationary dynamics within the framework of fractal cosmology, where spacetime exhibits a non-integer effective dimension, sourced through a relaxation of the cosmological principle. Using Friedmann and continuity equations, modified by an effective fractal dimension $D$; we derive generalized slow-roll parameters and examine their evolution for cubic, Starobinsky and Natural inflationary potentials. We then formulate a fractal extension of the Mukhanov-Sasaki equation by introducing an effective momentum term $k_{\text{eff}}$, arising from the fractal decomposition of the spatial Laplacian, that captures the geometric influence of fractal cosmology on scalar perturbations. This leads to corrections in the power spectrum and a scalar spectral index $n_s$ that depends explicitly on both the fractal dimension $D$ and a fractional scale $L$, which controls the strength of the fractal deformation. Comparison with the Planck 2018 data ($n_s=0.9649\pm 0.0042$) constrains the allowed range of $D$ ($2.7\lesssim D\lesssim3$) depending on the cosmological and inflationary model assumed. | 我々は、フラクタル宇宙論の枠組みの中でインフレーションダイナミクスを研究する。 この枠組みでは、時空は宇宙論原理の緩和に由来する非整数の有効次元を示す。 有効フラクタル次元$D$によって修正されたフリードマン方程式と連続方程式を用いて、一般化されたスローロールパラメータを導出し、立方、スタロビンスキー、および自然インフレーションポテンシャルに対するそれらの発展を調べる。 次に、空間ラプラシアンのフラクタル分解から生じる有効運動量項$k_{\text{eff}}$を導入することで、ムカノフ-ササキ方程式のフラクタル拡張を定式化し、フラクタル宇宙論がスカラー摂動に及ぼす幾何学的影響を捉える。 これにより、パワースペクトルの補正と、フラクタル次元$D$とフラクタル変形の強度を制御する分数スケール$L$の両方に明示的に依存するスカラースペクトル指数$n_s$が得られる。 Planck 2018データ（$n_s=0.9649\pm 0.0042$）との比較により、仮定された宇宙論およびインフレーションモデルに応じて、$D$の許容範囲（$2.7\lesssim D\lesssim3$）が制限されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate how the gravitational effects of a black hole manifest themselves as thermal behavior in the dual finite-temperature conformal field theory (CFT). In the holographic framework of AdS/CFT, we analyze a wave packet propagating into a black hole geometry in the bulk by computing three-point functions of a scalar primary operator in the boundary CFT. Our setup captures thermal signatures such as exponential damping of the expectation value, which are absent at zero-temperature. This provides a concrete and analytically tractable example of how black hole physics can be probed from the CFT side. | 我々は、ブラックホールの重力効果が双対有限温度共形場理論（CFT）においてどのように熱的挙動として現れるかを調査する。 AdS/CFTのホログラフィックな枠組みにおいて、境界CFTにおけるスカラー一次演算子の3点関数を計算することで、バルク内のブラックホール形状に伝播する波束を解析する。 我々のセットアップは、零温度では存在しない期待値の指数関数的減衰などの熱的特徴を捉える。 これは、ブラックホール物理をCFT側からどのように探究できるかを示す具体的かつ解析的に扱いやすい例となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The analysis of phase transitions in cosmological spacetimes shows that their existence requires a time-dependent apparent horizon radius, which in turn implies an equation of state different from that of a dark energy fluid. This condition is not compatible with the simultaneous fulfillment of Hayward's unified gravitational first law and the fundamental thermodynamic equation of the apparent horizon. To solve this problem, we introduce an alternative formulation in which the cosmological horizon is modeled as a quasi-homogeneous thermodynamic system. We apply this approach to the Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW) universe under quantum gravity corrections encoded by the Generalized Uncertainty Principle (GUP), promote the deformation parameter to a thermodynamic variable, and obtain a consistent thermodynamic description without relying on the usual pressure-volume interpretation. Using Geometrothermodynamics (GTD), we show that fluctuations of the GUP parameter can induce phase transitions closely resembling those of black hole configurations. Finally, we perform a numerical analysis of the behavior of the GTD scalar curvature near the phase transition point, where we find a scaling behavior characterized by the critical exponent close to 1, independently of the dimension of the equilibrium space. This reveals that quantum gravity corrections not only modify the thermodynamic consistency of cosmological models but also strengthen the notion of thermodynamic universality across gravitational systems. Our findings confirm GTD as a powerful geometric tool to unveil the emergent thermodynamic microstructure of spacetime. | 宇宙時空における相転移の解析により、相転移の存在には時間依存の見かけの地平線半径が必要であることが示され、これはダークエネルギー流体の状態方程式とは異なる状態方程式を示唆する。 この条件は、ヘイワードの統一重力第一法則と見かけの地平線の基本熱力学方程式の同時成立とは両立しない。 この問題を解決するために、我々は宇宙の地平線を準均質熱力学系としてモデル化する代替定式化を導入する。 我々はこのアプローチを、一般化不確定性原理（GUP）によって符号化された量子重力補正下のフリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー（FLRW）宇宙に適用し、変形パラメータを熱力学変数に昇格させることで、通常の圧力-体積解釈に依存せずに整合した熱力学的記述を得る。 我々は、Geometrothermodynamics（GTD）を用いて、GUPパラメータの変動がブラックホール構成に酷似した相転移を引き起こし得ることを示す。 最後に、GTDスカラー曲率の相転移点近傍における挙動を数値解析し、平衡空間の次元に依存せず、臨界指数が1に近づくスケーリング挙動を示すことを明らかにした。 これは、量子重力補正が宇宙論モデルの熱力学的整合性を修正するだけでなく、重力系全体にわたる熱力学的普遍性の概念を強化することを示している。 我々の知見は、GTDが時空の創発的な熱力学的微細構造を解明するための強力な幾何学的ツールであることを裏付けている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We construct the index saddle for the supersymmetric F1--P black ring. Our construction proceeds by taking a supersymmetric limit of a non-supersymmetric doubly spinning F1--P black ring. We express the resulting saddle as a three-center Bena--Warner solution. The black ring saddle possesses a finite-area event horizon, yet the two-derivative index vanishes. The solution is singular on certain subspaces of the horizon, where higher-derivative corrections are expected to become important. We argue that, once such corrections are taken into account, the solution can yield a finite result. In particular, we present a scaling analysis showing that the index agrees with the microscopic result, up to an overall numerical constant that cannot be fixed by the scaling argument alone. This analysis applies only within a restricted region of parameter space, whose full significance is not yet fully understood. | 超対称F1-Pブラックリングの指数鞍部を構築する。 構築は、非超対称二重回転F1-Pブラックリングの超対称極限をとることによって進める。 得られた鞍部を3中心ベナ・ワーナー解として表現する。 ブラックリングの鞍部は有限面積の事象の地平線を持つが、2つの微分係数の指数はゼロになる。 この解は、地平線の特定の部分空間上で特異であり、そこでは高次の微分係数の補正が重要になると予想される。 このような補正を考慮に入れると、解は有限の結果をもたらす可能性があると主張する。 特に、スケーリング解析を提示し、この指数は、スケーリング論だけでは決定できない全体的な数値定数まで、微視的な結果と一致することを示す。 この解析は、パラメータ空間の限られた領域にのみ適用され、その完全な意義はまだ十分に理解されていない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We construct singly and doubly spinning non-supersymmetric F1--P black ring solutions in five-dimensional supergravity. These black rings have regular horizons and non-zero temperature. The singly spinning configuration lies in the duality orbit of the black ring constructed by Elvang, Emparan, and Figueras, while the doubly spinning configuration is a charged extension of the black ring constructed by Chen, Hong, and Teo. We analyze the physical properties of these solutions and the various limits they admit. In particular, the doubly spinning solution admits an extremal limit in which the entropy satisfies the relation S= 2 πJ_φ, thereby linking it directly to the angular momentum on the S^2. | 5次元超重力において、単一および二重回転する非超対称F1--Pブラックリング解を構築する。 これらのブラックリングは、規則的な地平線と非零温度を持つ。 単一回転構成は、エルヴァング、エンパラン、フィゲラスによって構築されたブラックリングの双対軌道上にあり、二重回転構成は、チェン、ホン、テオによって構築されたブラックリングの荷電拡張である。 これらの解の物理的特性と、それらが許容する様々な極限を解析する。 特に、二重回転解は、エントロピーが関係式S = 2 πJ_φを満たす極限を許容し、それによってS^2上の角運動量に直接結びつく。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this paper, we investigate the occurrence of late-time cosmological singularities, namely, the rip scenarios within the framework of interacting Fractional Holographic Dark Energy (FHDE). We start our investigation with the Granda-Oliveros (GO) cutoff, i.e., $L=(γH^{2}+δ\dot{H})^{-\frac{1}{2}}$, and highlight the range of allowed $α$ (Lévy's index) values for which big, little and pseudo rip can occur. In particular, we highlight the occurrence of a big rip for fractional values of the Lévy's index in the allowed range $1<α\leq2$. Moreover, we conclude that the occurrence of a pseudo-rip requires Lévy's index to be $α>2$. Therefore, we reject the possibility of pseudo-rip within the GO cutoff. Furthermore, we demonstrate that the occurrence of the little rip in FHDE equipped with a GO cutoff is rather contrived and requires a specific functional form of the IR cutoff $L\sim(γH^{2}+g(H))^{-\frac{1}{2}}$, which belongs to a larger class of Nojiri-Odintsov (NO) cutoffs. To extend our perspective beyond the GO cutoff, we investigate the interacting FHDE framework equipped with the Hubble cutoff, i.e., $L=H^{-1}$, in developing an ansatz-based approach to the little and pseudo-rip singularities as they fail to appear in the GO cutoff. Within this approach, we invoke the expression of the Hubble parameter, $H(t)$, which corresponds to the little and pseudo-rip, into the cosmological parameters such as the Equation of State (EoS) and Squared Sound Speed (SSS) as a function of cosmic time $t$. We produce numerical plots of these parameters in both linear and non-linear $Q$ regimes, which supplement our theoretical findings. In summary, our results highlight the occurrence of little and pseudo-rip singularities within a Hubble cutoff for a non-linear $Q$ term within the FHDE framework. | 本論文では、相互作用する分数ホログラフィックダークエネルギー（FHDE）の枠組みにおいて、後期宇宙特異点、すなわちリップシナリオの発生について考察する。 まず、グランダ・オリベロス（GO）カットオフ、すなわち$L=(γH^{2}+δ\dot{H})^{-\frac{1}{2}}$から考察を始め、ビッグリップ、リトルリップ、擬似リップの発生が許容される$α$（レヴィ指数）値の範囲を明らかにする。 特に、レヴィ指数の分数値が許容範囲$1<α\leq2$の範囲内にある場合に、ビッグリップが発生することを明らかにする。 さらに、擬似リップの発生にはレヴィ指数が$α>2$である必要があると結論付ける。 したがって、GOカットオフ内での擬似リップの可能性は否定する。 さらに、GO カットオフを備えた FHDE におけるリトルリップの発生はむしろ不自然であり、IR カットオフの特定の関数形式 $L\sim(γH^{2}+g(H))^{-\frac{1}{2}}$ を必要とすることを示す。 この関数形式は、より大規模な野尻-オジンツォフ (NO) カットオフに属する。 GO カットオフを超えて視点を広げるため、ハッブル カットオフ、すなわち $L=H^{-1}$ を備えた相互作用 FHDE フレームワークを調査し、GO カットオフでは現れないリトルリップ特異点および擬似リップ特異点に対する仮説ベースのアプローチを開発する。 このアプローチでは、リトルリップおよび擬似リップに対応するハッブルパラメータ $H(t)$ の表現を、状態方程式 (EoS) や音速の二乗 (SSS) などの宇宙時間 $t$ の関数としての宇宙論パラメータに導入する。 我々はこれらのパラメータを線形および非線形のQ値領域の両方で数値プロットし、理論的知見を補完する。 まとめると、我々の結果は、FHDEの枠組みにおいて、非線形のQ値項に対してハッブルカットオフ内でリトル特異点と擬リップ特異点が発生することを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Gravitational waves from binary black hole mergers yield values for both the black hole remnant mass $M$ and it's spin $a$, with the $169$ $a$ values collected so far crowding significantly around their average $\bar{a}=0.6869\pm 0.087$. Could this crowding relate directly to the Davies phase transition point at $a=0.68125$ from black hole thermodynamics? I argue that a necessary challenge for such a connection requires a consistent application of the thermodynamic fluctuation theory that follows from black hole thermodynamics (BHT). Specifically, necessary are a correct choice of fluctuating variables, as well as thermal equilibrium between the event horizon at the Hawking temperature $\sim μK$ and the outside universe $\sim 3 K$. I show that the former requirement follows in straightforward fashion from the BHT of the Kerr model, while the later requires an accretion disk following the Novikov-Thorne accretion disk model. I construct a thermodynamic fluctuation theory meeting both these requirements. My results open the possibility that black hole mergers are based on some dynamical model (not known to me) with a limiting attractor state at the Davies point. | 連星ブラックホール合体による重力波は、ブラックホール残余質量 $M$ とスピン $a$ の両方の値を与え、これまでに収集された $169$ 個の $a$ 値は、平均値 $\bar{a}=0.6869\pm 0.087$ 付近に大きく集中している。 この集中は、ブラックホール熱力学におけるデイヴィス相転移点 $a=0.68125$ に直接関係しているのだろうか？私は、このような関連性を確立するために必要な課題は、ブラックホール熱力学 (BHT) から導かれる熱力学的揺らぎ理論の一貫した適用であると主張する。 具体的には、揺らぎ変数の正しい選択と、ホーキング温度 $\sim μK$ における事象の地平線と外宇宙 $\sim 3 K$ との間の熱平衡が必要である。 前者の要件はカーモデルの BHT から容易に導かれるが、後者の要件はノビコフ-ソーン降着円盤モデルに従う降着円盤を必要とすることを示す。 私は、これら両方の要件を満たす熱力学的揺らぎ理論を構築しました。 私の研究結果は、ブラックホールの合体が、デイヴィス点における極限アトラクター状態を持つ何らかの力学モデル（私には未知ですが）に基づいている可能性を示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The recent detection of a nanohertz stochastic gravitational wave background (SGWB) challenges conventional astrophysics by observed signal amplitude exceeds predictions from standard SMBHB populations without implausible accretion histories. To resolve this amplitude tension, we introduce the Radiative SIDM Dilution framework.We explain the observed spectrum emerges as a hybrid signal by an astrophysical floor, dynamically suppressed by the cored halos of Self-Interacting Dark Matter (SIDM),and a dominant cosmological peak generated during a supercooled phase transition in the dark sector. By performing a free spectral reconstruction and Bayesian model comparison, we demonstrate that a transition defined by a nucleation temperature $T_* \approx 1.24$ MeV and inverse duration $β/H_* \approx 150$ not only fills the spectral gap left by stalled binaries but yields statistical evidence($Δ\text{BIC} \approx 15$) over purely standard astrophysical interpretations. The thermodynamics required to reproduce this SGWB signature also resolves the thermal overproduction of resonant SIDM. The entropy injected by the transition naturally provides the specific dilution factor $D \approx 100$ needed to reset the dark matter relic density to observation. This mechanism also has broader cosmological consequences.The residual dark radiation alleviates the Hubble tension $ΔN_{\rm eff} \sim 0.3$ while bubble collisions generate magnetohydrodynamic turbulence sufficient to seed primordial magnetic fields $B_0 \sim 10^{-13}$ G. These convergences suggest that the NANOGrav excess is not an anomaly, but the acoustic signature of the entropy injection event that rendered the dark sector cosmologically viable. | 最近検出されたナノヘルツ確率的重力波背景放射（SGWB）は、観測された信号振幅が、あり得ない降着履歴を持たない標準的なSMBHB種族からの予測を上回っていることから、従来の天体物理学に新たな課題を投げかけています。 この振幅の緊張を解決するために、我々は放射SIDM希釈の枠組みを導入します。 観測されたスペクトルは、自己相互作用暗黒物質（SIDM）の核ハローによって動的に抑制された天体物理学的フロアと、ダークセクターにおける過冷却相転移中に生成された支配的な宇宙論的ピークによって、ハイブリッド信号として出現することを説明します。 自由スペクトル再構成とベイズモデルの比較により、核形成温度$T_* \approx 1.24$ MeV、反作用持続時間$β/H_* \approx 150$で定義される遷移が、失速した連星によって生じたスペクトルギャップを埋めるだけでなく、純粋に標準的な天体物理学的解釈を超える統計的証拠($Δ\text{BIC} \approx 15$)をもたらすことを実証した。 このSGWBシグネチャを再現するために必要な熱力学は、共鳴SIDMの熱的過剰生成も解決する。 遷移によって注入されるエントロピーは、暗黒物質の残存密度を観測値にリセットするために必要な特定の希釈係数$D \approx 100$を自然に提供する。 このメカニズムは、より広範な宇宙論的影響も及ぼします。 残留暗黒放射はハッブル張力 $ΔN_{\rm eff} \sim 0.3$ を軽減し、バブル衝突は原始磁場 $B_0 \sim 10^{-13}$ G を生じさせるのに十分な磁気流体乱流を生成します。 これらの収束は、NANOGrav 過剰が異常ではなく、暗黒セクターを宇宙論的に実行可能にしたエントロピー注入イベントの音響シグネチャであることを示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We propose a general framework in which a phase transition is triggered during cosmic inflation by the slow-roll dynamics of a spectator field. The topological defects formed at the transition are inflated outside the horizon, reenter it after inflation, and can subsequently generate characteristic gravitational-wave (GW) signals. Quantum fluctuations of the spectator field modulate the timing of the transition, imprinting large-scale anisotropies in the resulting GW background. As an explicit realization, the spectator field may be identified with the Higgs field in a supersymmetric Standard Model. More generally, our framework applies to a wide class of spectator-modulated phenomena, providing a generic mechanism for producing anisotropic GW signals. | 我々は、宇宙インフレーション中に、スペクテイター場のスローロールダイナミクスによって相転移が引き起こされるという一般的な枠組みを提案する。 転移時に形成されるトポロジカル欠陥は地平線の外側に膨張し、インフレーション後に地平線に再突入し、その後、特徴的な重力波（GW）信号を生成する可能性がある。 スペクテイター場の量子ゆらぎは転移のタイミングを変調し、結果として生じる重力波背景に大規模な異方性を刻印する。 具体的な実現例として、スペクテイター場は超対称標準模型におけるヒッグス場と同一視できる。 より一般的には、我々の枠組みはスペクテイター変調現象の広範なクラスに適用でき、異方的な重力波信号を生成するための一般的なメカニズムを提供する。 |