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| Original Text | 日本語訳 |
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| Black hole entropy is identified with the counting of the dynamical degrees of freedom of trapped gravitational modes continually sourced by the Hawking-Unruh process. In the context of linear perturbations of Schwarzschild spacetime the density of states is derived from the orthogonality of states in the solution space of the Regge-Wheeler-Zerilli equation. The otherwise divergent energy and entropy is cutoff by the Planck scale closest approach of constantly accelerating observers near the horizon. The thermal distribution of the trapped modes, which represent shape fluctuations in the near horizon geometry, store a significant fraction of the spacetime mass as observed from far away. Unlike quasi-normal modes the modes are not directly observable outside of $\sim 3 M$ but, being external to the horizon, they affect the propagation of null rays near the black hole. The characteristic frequencies, around 100 Hz for solar mass black holes, are discussed in relation to possible observations. | ブラックホールのエントロピーは、ホーキング・ウンルー過程によって継続的に生成される捕捉重力モードの動的自由度の計数と同一視される。 シュワルツシルト時空の線形摂動の文脈において、状態密度はレッゲ・ホイーラー・ツェリリ方程式の解空間における状態の直交性から導出される。 本来発散するエネルギーとエントロピーは、地平線付近で常に加速する観測者がプランクスケールの最接近点に達することで遮断される。 捕捉モードの熱分布は、地平線近傍の幾何学的形状の変動を表し、遠方から観測される時空質量のかなりの部分を保持する。 準正規モードとは異なり、これらのモードは $\sim 3 M$ の外側では直接観測できないが、地平線の外側にあるため、ブラックホール近傍のヌルレイの伝播に影響を与える。 太陽質量ブラックホールの約100 Hzの特性周波数は、観測可能な事象と関連して議論される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| As is well known, near-horizon (equivalently high acceleration) observers in spherically symmetric black hole spacetimes have a particularly simple form of the quasi-local energy. Using this energy and indistinguishable area quanta satisfying quantum statistics a statistical mechanical description of the Schwarzschild black hole geometry for uniformly accelerating observers is developed. The resulting model has several phases including one with highly excited states, Bose-Einstein condensates, condensates distinct from the usual Bose gas, and degenerate Fermi gases. In the large area limit, relevant for comparison to the Bekenstein-Hawking entropy, the new condensed state is favored over Bose-Einstein condensation and the degenerate Fermi gas. The entropies of the phases, and the entropy of mixing, are computed. The resulting low-entropic condensed state, where the quanta are essentially all in the lowest Bose energy state, provides the framework for the quantization of near-horizon geometric fluctuations, which is explored in a companion paper. | よく知られているように、球対称ブラックホール時空における地平線近傍（等価的に高加速度）の観測者は、準局所エネルギーの特に単純な形を持つ。 このエネルギーと量子統計を満たす区別不能な面積量子を用いて、一様加速観測者に対するシュワルツシルトブラックホール形状の統計力学的記述が構築される。 結果として得られるモデルは、高励起状態、ボーズ・アインシュタイン凝縮、通常のボーズ気体とは異なる凝縮体、縮退フェルミ気体など、いくつかの相を持つ。 ベッケンシュタイン・ホーキングエントロピーとの比較に関連する大面積極限では、新しい凝縮状態がボーズ・アインシュタイン凝縮や縮退フェルミ気体よりも優先される。 各相のエントロピーと混合エントロピーが計算される。 結果として得られる低エントロピー凝縮状態（量子は本質的にすべて最低のボーズエネルギー状態にある）は、近地平線幾何学的変動の量子化の枠組みを提供し、これは付随論文で検討されています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We obtain the metric which describes the spacetime corresponding to the Frolov black hole in the presence of a cloud of strings and discuss how this cloud affects the regularity of the solution and the energy conditions. In addition, we analyze geodesics, effective potential, and several thermodynamic aspects. Finally, we compare our results with the corresponding findings in the literature for the original Frolov black hole, that is, in the absence of a cloud of strings | 弦雲が存在する場合のフロロフブラックホールに対応する時空を記述する計量を求め、この弦雲が解の正則性とエネルギー条件にどのような影響を与えるかを議論する。 さらに、測地線、有効ポテンシャル、そしていくつかの熱力学的側面を解析する。 最後に、我々の結果を、弦雲が存在しない元のフロロフブラックホールに関する文献の対応する知見と比較する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We compute the full one-loop corrections to the primordial tensor power spectrum in an inflationary scenario with a non-minimally coupled spectator field, using the in-in formalism. We derive semi-analytic results for the scalar-sourced one-loop tensor spectrum and the effective tensor-to-scalar ratio, $r_{\mathrm{eff}}$ . We consider two representative coupling functions: a localized Gaussian dip (Model G), which leads to moderate loop corrections, and a rapidly oscillatory coupling (Model O), which can yield much larger loop contributions. For Model G, we find a $\mathcal{O}(1)$ correction to $r_{\mathrm{eff}}$ while Model O can significantly enhance $r_{\mathrm{eff}}$ by several orders of magnitude (relative to the tree-level value). We further calculate the energy density of primordial gravitational waves. Assuming that primordial black holes with mass $10^{-12}M_{\odot}$ generated in this scenario, constitute all of the dark matter, we find that the results are several orders of magnitude lower than the sensitivities of Taiji/TianQin/LISA. | in-in形式を用いて、非最小結合の傍観者場を伴うインフレーションシナリオにおける原始テンソルパワースペクトルへの完全な1ループ補正を計算する。 スカラー源1ループテンソルスペクトルと有効テンソル対スカラー比 $r_{\mathrm{eff}}$ の半解析的結果を導く。 2つの代表的な結合関数、すなわち中程度のループ補正をもたらす局所ガウスディップ（モデルG）と、はるかに大きなループ寄与をもたらす急速に振動する結合（モデルO）を検討する。 モデルGでは、$r_{\mathrm{eff}}$ への$\mathcal{O}(1)$補正が見出されるが、モデルOでは（ツリーレベルの値と比較して）$r_{\mathrm{eff}}$ を数桁大幅に増加させることができる。 さらに、原始重力波のエネルギー密度を計算する。 このシナリオで生成された質量 $10^{-12}M_{\odot}$ の原始ブラックホールがすべての暗黒物質を構成すると仮定すると、結果は Taiji/TianQin/LISA の感度よりも数桁低いことがわかります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct a novel exact solution of the Einstein-scalar-Maxwell equations describing a dynamical black hole immersed in an external, time-dependent electromagnetic field. Motivated by the need for more realistic analytical black hole models, our construction incorporates two key ingredients often neglected in exact solutions: a fully dynamical cosmological background and the non-perturbative backreaction of external electromagnetic fields. The compact object is obtained by dressing a Schwarzschild black hole with a radially and temporally dependent scalar field, yielding a time-dependent generalization of the Fisher-Janis-Newman-Winicour solution within the Fonarev framework. The external electromagnetic field is generated via a Lie point symmetry of the Einstein-scalar-Maxwell system, which exports the effect of a Harrison transformation to dynamical settings provided a spacelike Killing vector is present. The resulting spacetime combines a spherically symmetric dynamical horizon with an axisymmetric electromagnetic field and exhibits a rich asymptotic structure mixing Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker and Levi-Civita geometries. We show that the time dependence of the configuration plays a crucial role in potentially cloaking curvature singularities, which would otherwise be generically naked in the stationary limit. We analyze the geometric and physical properties of the solution, including its asymptotic behavior, algebraic classification, and the structure of trapped surfaces defining the dynamical horizon. Possible implications for primordial black holes and some astrophysical applications, as well as extensions to higher dimensions, are also discussed. | 我々は、時間依存の外部電磁場中に置かれた動的ブラックホールを記述するアインシュタイン・スカラー・マクスウェル方程式の新たな厳密解を構築する。 より現実的な解析的ブラックホールモデルの必要性に着目し、我々の構築では、厳密解ではしばしば無視される2つの重要な要素、すなわち、完全に動的な宇宙論的背景と外部電磁場の非摂動的な反作用を組み込んでいる。 このコンパクトオブジェクトは、シュワルツシルトブラックホールに径方向および時間依存のスカラー場を付与することで得られ、Fonarevの枠組み内でFisher-Janis-Newman-Winicour解の時間依存一般化をもたらす。 外部電磁場は、アインシュタイン・スカラー・マクスウェル系のリー点対称性を介して生成され、空間的なキリングベクトルが存在する場合、ハリソン変換の効果を動的設定にエクスポートする。 結果として得られる時空は、球対称の力学的地平線と軸対称の電磁場を組み合わせ、フリードマン＝ルメートル＝ロバートソン＝ウォーカー幾何学とレヴィ＝チヴィタ幾何学を融合した豊かな漸近構造を示す。 この構成の時間依存性は、定常極限では一般的に露出している曲率特異点を潜在的に隠蔽する上で重要な役割を果たしていることを示す。 我々は、漸近的挙動、代数的分類、そして力学的地平線を定義する捕捉面の構造など、この解の幾何学的および物理的特性を解析する。 原始ブラックホールやいくつかの天体物理学的応用、そして高次元への拡張への示唆についても議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a new empirical relation between the standardized magnitude ($m$) of Type Ia supernovae (SNe Ia) and redshift ($z$). Using Pantheon+ and DES-SN5YR, we find a negative linear correlation between $m-5\log(z(1+z))$ and $z$, implying that their magnitude--redshift relation can be parametrized with just two parameters: an intercept $\mathcal{M}$ and a slope $b$. This relation corresponds to the luminosity distance $d_L(z)=c\,H_0^{-1}z(1+z)10^{bz/5}$ and is valid up to at least $z\simeq1.1$. It outperforms the $Λ$CDM and flat $w$CDM models and the (2,1) Padé approximant for $d_L(z)$, and performs comparably to the flat $Λ$CDM model and the (2,1) Padé($j_0=1$) model of Hu et al. Furthermore, the relation is stable in the absence of low-$z$ SNe, making it suitable for fitting Hubble diagrams of SNe Ia without the need to add a low-$z$ sample. In deep fields in particular, assuming that the large-scale density is independent of the comoving radial coordinate, $b\propto q_0+1$. We fit the empirical relation to SN data in eight deep-field regions and find that their fitted $\mathcal{M}$ and $b$ parameters are consistent within $1.6\,σ$, in agreement with isotropy. The inferred $q_0$ values, ranging from $-0.6$ to $-0.4$, are consistent within $1.5\,σ$ and significantly lower than zero, indicating statistically consistent cosmic acceleration across all eight regions. We apply the empirical relation to the DES-Dovekie and Amalgame SN samples, finding $b$ values consistent with those from DES-SN5YR and Pantheon+. Finally, using the empirical relation in the hemispheric comparison method applied to Pantheon+ up to $z=1.1$, we find no evidence for anisotropies in $\mathcal{M}$ and $b$. | Ia型超新星（SNe Ia）の標準化等級（$m$）と赤方偏移（$z$）の間に新たな経験的関係式を提示する。 Pantheon+とDES-SN5YRを用いた結果、$m-5\log(z(1+z))$と$z$の間に負の線形相関が見られることが分かった。 これは、等級と赤方偏移の関係が、切片$\mathcal{M}$と傾き$b$という2つのパラメータのみでパラメータ化できることを示している。 この関係式は、光度距離$d_L(z)=c\,H_0^{-1}z(1+z)10^{bz/5}$に対応し、少なくとも$z\simeq1.1$まで有効である。 この関係式は、$d_L(z)$ に対して、$Λ$CDM モデルや平坦な $w$CDM モデル、(2,1) Padé 近似よりも性能が高く、Hu らの平坦な $Λ$CDM モデルや (2,1) Padé($j_0=1$) モデルと同等の性能を示します。 さらに、この関係式は低 $z$ SN が存在しない場合に安定であるため、低 $z$ サンプルを追加することなく Ia 型 SN のハッブル図をフィッティングするのに適しています。 特に深宇宙においては、大規模密度が共動動径座標 $b\propto q_0+1$ に依存しないと仮定します。 この経験的関係式を 8 つの深宇宙領域の SN データにフィッティングし、フィッティングされた $\mathcal{M}$ および $b$ パラメータが $1.6\,σ$ 以内で一致し、等方性と一致していることが分かりました。 推定された$q_0$値は$-0.6$から$-0.4$の範囲にあり、$1.5\,σ$の範囲内で一貫しており、ゼロより有意に低いことから、8つの領域すべてにおいて統計的に一貫した宇宙の加速を示している。 DES-DovekieおよびAmalgame SNサンプルに経験的関係を適用した結果、$b$値はDES-SN5YRおよびPantheon+の値と一致することが分かった。 最後に、半球比較法における経験的関係をPantheon+に$z=1.1$まで適用した結果、$\mathcal{M}$と$b$に異方性の証拠は見られなかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Geometry is wavy: even at the purely geometric level (no particular theory chosen), curvature satisfies a covariant quasilinear wave equation. In Riemannian geometry equipped with the Levi-Civita connection, the Riemann curvature tensor obeys a wave equation of the schematic form \[ \Box Riem=\mathcal{Q}(Riem,Riem), \] where $\mathcal{Q}(Riem,Riem)$ denotes the terms quadratic in the curvature arising from the Bianchi identities. In this work, we generalize this curvature wave equation to spacetimes endowed with a generic affine connection possessing torsion and nonmetricity. Working within the metric-affine framework, we derive the corresponding wave equation for the Riemann tensor and analyze its structure in several geometrically and physically distinguished settings, including Einstein spaces, teleparallel gravity, and Einstein-Cartan theory. | 幾何学は波状である。 純粋に幾何学的なレベル（特定の理論を選ばない）においても、曲率は共変準線型波動方程式を満たす。 レヴィ・チヴィタ接続を備えたリーマン幾何学において、リーマン曲率テンソルは、概略的な形式 \[ \Box Riem=\mathcal{Q}(Riem,Riem), \] の波動方程式に従う。 ここで、$\mathcal{Q}(Riem,Riem)$ は、ビアンキ恒等式から生じる曲率の2次項を表す。 本研究では、この曲率波動方程式を、捩れと非計量性を持つ一般的なアフィン接続を備えた時空に一般化する。 計量アフィンフレームワーク内で作業して、リーマンテンソルに対応する波動方程式を導出し、アインシュタイン空間、平行重力、アインシュタイン-カルタン理論など、いくつかの幾何学的および物理的に区別される設定でその構造を分析します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study a six-dimensional Kaluza-Klein theory with spacetime topology $M_4 \times S^2$ and analyze the gauge sector arising from dimensional reduction. Using normalized Killing vectors on $S^2$, we explicitly construct the reduced Yang-Mills action and determine the corresponding gauge kinetic matrix. Despite the $SO(3)$ isometry of $S^2$, we show that only two physical gauge fields propagate in four dimensions. The gauge kinetic matrix therefore has rank two and possesses a single zero eigenvalue. We demonstrate that this degeneracy is a direct consequence of the coset structure $S^2 \simeq SO(3)/SO(2)$ and reflects a non-dynamical gauge direction rather than an inconsistency of the reduction. Our results clarify the geometric origin of gauge degrees of freedom in Kaluza-Klein reductions on coset spaces. | 我々は時空トポロジーが$M_4 \times S^2$である6次元カルツァ＝クライン理論を研究し、次元縮小から生じるゲージセクターを解析する。 $S^2$上の正規化されたキリングベクトルを用いて、縮小されたヤン＝ミルズ作用を明示的に構築し、対応するゲージ運動行列を決定する。 $S^2$の$SO(3)$等長性にもかかわらず、4次元に伝播する物理的なゲージ場は2つだけであることを示す。 したがって、ゲージ運動行列はランク2を持ち、単一のゼロ固有値を持つ。 この退化はコセット構造$S^2 \simeq SO(3)/SO(2)$の直接的な結果であり、縮小の矛盾ではなく、非動的ゲージ方向を反映していることを示す。 我々の結果は、コセット空間上のカルツァ＝クライン縮小におけるゲージ自由度の幾何学的起源を明らかにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The formation channels of binary black hole (BBH) mergers detected by the LIGO/Virgo/KAGRA (LVK) network remain uncertain. While BBH mergers occurring inside active galactic nucleus (AGN) disks may interact with surrounding gas and generate observable optical flares. We test this scenario by quantifying the spatial and temporal correlation between BBH events in GWTC-4.0 and AGN flares identified from six years of the Zwicky Transient Facility (ZTF) DR23 data. Using 80 BBH mergers selected for adequate localization, redshift reach, observing-epoch overlap, and ZTF sky coverage, we construct a likelihood for the flare-associated fraction, $f_{\rm flare}$, that combines each event's 3D localization with a locally estimated flare number density derived from a 3D Voronoi tessellation, while explicitly accounting for survey boundaries and incomplete catalog coverage. Adopting a 200-day post-merger time window for potential counterparts, we infer $f_{\rm flare} = 0.07_{-0.05}^{+0.25}$ (90\% confidence level). This non-zero maximum-likelihood value is driven primarily by GW190412, for which a single flare candidate (J143041.67+355703.8) is consistent in both time and spatial position. Excluding GW190412 yields results consistent with no association and an upper limit of $f_{\rm flare} < 0.17$ at 90\% confidence level. The intrinsic properties of GW190412 and the characteristics of the candidate host AGN are broadly consistent with theoretical expectations for the AGN-disk formation channel, motivating continued, targeted electromagnetic follow-up of well-localized and highly asymmetric BBH mergers in current and upcoming time-domain surveys. | LIGO/Virgo/KAGRA (LVK) ネットワークによって検出された連星ブラックホール (BBH) 合体の形成経路は依然として不明である。 活動銀河核 (AGN) ディスク内で発生する BBH 合体は周囲のガスと相互作用し、観測可能な光学フレアを生成する可能性がある。 我々はこのシナリオを検証するため、GWTC-4.0 における BBH イベントと、6 年間の Zwicky Transient Facility (ZTF) DR23 データから特定された AGN フレアとの空間的・時間的相関を定量化した。 適切な位置特定、赤方偏移範囲、観測期間の重複、および ZTF の天空カバー率に基づいて選択された 80 個の BBH 合体を用いて、フレア関連割合 $f_{\rm flare}$ の尤度を構築した。 これは、サーベイ境界と不完全なカタログカバー率を明示的に考慮に入れつつ、各イベントの 3D 位置特定と 3D Voronoi 分割から得られた局所的に推定されたフレア数密度を組み合わせたものである。 合体後200日間の潜在的対応天体として、$f_{\rm flare} = 0.07_{-0.05}^{+0.25}$（90%信頼度）と推定される。 この非ゼロの最大尤度は主にGW190412によって決定されており、GW190412に対しては、単一のフレア候補（J143041.67+355703.8）が時間的にも空間的にも整合している。 GW190412を除外すると、関連性は見られず、90%信頼度で$f_{\rm flare} < 0.17$という上限値が得られる。 GW190412 の固有の特性と候補ホスト AGN の特徴は、AGN ディスク形成経路の理論的予測とほぼ一致しており、現在および今後の時間領域調査で、よく局在化した高度に非対称な BBH 合体の継続的かつ標的を絞った電磁気追跡調査の動機となっています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a formalism to compute non-perturbative 5-point scattering amplitudes and apply it to gravitational waveforms in the two-body problem for arbitrary trajectories. Drawing inspiration from Feshbach's projector formalism in nuclear physics, we introduce effective potentials governing graviton emission and relate them to perturbative scattering amplitudes at arbitrary order in the gravitational coupling and mass ratio. Once these potentials are determined, the corresponding non-perturbative amplitudes in the classical limit are obtained by iterative insertions and subsequently translated into gravitational waveforms using the KMOC formalism. As an application, we compute the gravitational waveform emitted by a two-body system moving along a generic, potentially highly bent, trajectory. Importantly, our formalism extends effective field theory matching of the gravitational two-body potential to radiative phenomena, enabling the extraction of gravitational-wave source terms directly from perturbative on-shell scattering amplitudes. | 我々は非摂動的な5点散乱振幅を計算するための形式論を開発し、それを任意の軌道を持つ二体問題における重力波形に適用する。 原子核物理学におけるフェシュバッハの射影形式論に着想を得て、重力子放出を支配する有効ポテンシャルを導入し、それらを重力結合と質量比の任意のオーダーにおける摂動的な散乱振幅に関連付ける。 これらのポテンシャルが決定されると、反復挿入によって古典極限における対応する非摂動的な振幅が得られ、その後、KMOC形式論を用いて重力波形に変換される。 応用として、我々は一般的な、潜在的に大きく曲がった軌道に沿って運動する二体系から放出される重力波形を計算する。 重要な点として、我々の形式論は、重力二体ポテンシャルの有効場理論マッチングを放射現象に拡張し、摂動的なオンシェル散乱振幅から直接重力波源項を抽出できるようにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the quantum structure of black hole interiors in Horava-Lifshitz gravity by analyzing the Wheeler-DeWitt equation in minisuperspace. Focusing on the ultraviolet regime, where higher-order spatial curvature terms dominate, we derive analytical solutions in this UV limit for both the original Horava-Lifshitz action and its analytically continued counterpart. We study their behavior near the event horizon and the classical singularity, with particular attention to the interpretation of the wave function in terms of the annihilation-to-nothing scenario proposed in general relativity. In this paper, we have considered cases in which the two-dimensional spatial section is spherical, planar, or hyperbolic, as well as models with positive, negative, or vanishing cosmological constant. In all cases, we find that the terms dominating in the ultraviolet regime, together with the effects of the running scaling parameter, act to suppress the annihilation-to-nothing behavior. These results suggest that, at least within the range explored in this study, the characteristic annihilation-to-nothing behavior does not appear in the ultraviolet regime of Horava-Lifshitz gravity, and provide a new perspective on the understanding of singularity resolution in quantum gravity. | 我々は、ホラヴァ・リフシッツ重力におけるブラックホール内部の量子構造を、ミニ超空間におけるホイーラー・デウィット方程式を解析することにより調査する。 高次の空間曲率項が支配的な紫外領域に焦点を当て、この紫外極限における元のホラヴァ・リフシッツ作用とその解析接続された対応物の両方の解析解を導出する。 事象の地平線および古典的特異点近傍におけるそれらの挙動を、一般相対論で提唱されている消滅シナリオに基づく波動関数の解釈に特に注目しながら調べる。 本論文では、2次元空間断面が球面、平面、または双曲面である場合、および正、負、またはゼロの宇宙定数を持つモデルを考察した。 いずれの場合も、紫外領域で支配的な項がランニングスケーリングパラメータの効果と相まって、消滅挙動を抑制するように働くことがわかった。 これらの結果は、少なくとも本研究で調査した範囲内では、ホラヴァ・リフシッツ重力の紫外線領域では特徴的な消滅挙動は現れないことを示唆しており、量子重力における特異点解決の理解に新たな視点を与えている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this article, we investigate the possibility that the large-scale magnetic fields observed in galaxies, of the order of microgauss, arise naturally from a complex Scalar Field Dark Matter (SFDM) halo charged under a local $U(1)$ symmetry. Extending our previous work, where multistate SFDM solutions were shown to form ``gravitational atoms'' capable of explaining the anisotropic distribution of satellite galaxies (VPOS), we analyze here the coupled dynamics of the scalar and a gauge field at the perturbative level. By solving the perturbed Klein-Gordon and gauge-field equations, we find the temporal evolution and show that the spatial structure of the induced electromagnetic fields is governed by the same spherical Bessel functions and spherical harmonics that characterize the ground and excited states of the multi-state SFDM halo. Remarkably, the presence of the gauge field does not modify the dark-matter density distribution, which preserves the multi-state configuration previously obtained. Our results demonstrate that a charged multi-state SFDM halo can generate coherent, large-scale magnetic fields whose morphology is determined by the excited modes of the scalar field, providing a unified framework in which both galactic magnetic fields and VPOS-like structures originate from the underlying quantum nature of dark matter. | 本稿では、銀河で観測されるマイクロガウス級の大規模磁場が、局所$U(1)$対称性の下で荷電された複雑なスカラー場暗黒物質（SFDM）ハローから自然に生じる可能性を検証する。 多状態SFDM解が「重力原子」を形成し、衛星銀河（VPOS）の異方性分布を説明できることを示したこれまでの研究を拡張し、本稿では、摂動レベルでのスカラー場とゲージ場の結合ダイナミクスを解析する。 摂動を受けたクライン・ゴルドン方程式とゲージ場方程式を解くことで、時間発展を求め、誘起電磁場の空間構造が、多状態SFDMハローの基底状態と励起状態を特徴付ける球面ベッセル関数と球面調和関数によって支配されることを示す。 注目すべきことに、ゲージ場の存在は暗黒物質の密度分布を変化させず、以前に得られた多状態構成を維持する。 私たちの結果は、荷電多状態 SFDM ハローが、スカラー場の励起モードによって形態が決定されるコヒーレントな大規模磁場を生成できることを示しており、銀河磁場と VPOS のような構造の両方が暗黒物質の根本的な量子特性から生じる統一された枠組みを提供しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We establish a non-renormalization theorem for a class of ghost-free local functionals describing massive vector field theories coupled to dynamical geometry. Under the assumptions of locality, Lorentz invariance, and validity of the effective field theory expansion below a fixed cutoff, we show that quantum corrections do not generate local operators that renormalize the classical derivative self-interactions responsible for the constraint structure of the theory. The proof combines an operator-level analysis of the space of allowed local counterterms with a systematic decoupling-limit argument, which isolates the leading contributions to the effective action at each order in the derivative expansion. As a consequence, all radiatively induced local functionals necessarily involve additional derivatives per field and are suppressed by the intrinsic strong-coupling scales of the theory. In particular, the classical interactions defining ghost-free vector field theories are stable under renormalization, and any additional degrees of freedom arising from quantum corrections appear only above the effective field theory cutoff. This result extends known non-renormalization properties of flat-space vector theories to the case of dynamical geometry and provides a structural explanation for their perturbative stability to all loop orders. | 我々は、力学的幾何学と結合した質量を持つベクトル場理論を記述するゴーストフリー局所汎関数のクラスに対して、非繰り込み定理を確立する。 局所性、ローレンツ不変性、および固定されたカットオフ以下での有効場理論展開の妥当性という仮定の下で、量子補正は、理論の制約構造を担う古典的な微分自己相互作用を繰り込む局所演算子を生成しないことを示す。 この証明は、許容される局所反項空間の演算子レベル解析と、微分展開の各次数における有効作用への主要な寄与を分離する系統的分離極限の議論を組み合わせたものである。 結果として、放射誘起局所汎関数はすべて、必然的に場ごとに追加の微分を伴い、理論固有の強結合スケールによって抑制される。 特に、ゴーストフリーベクトル場理論を定義する古典的な相互作用は繰り込みに対して安定であり、量子補正から生じる追加の自由度は有効場理論のカットオフ以上でのみ現れる。 この結果は、平坦空間ベクトル理論の既知の非繰り込み特性を動的幾何学の場合に拡張し、すべてのループ順序に対する摂動安定性の構造的説明を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The gravitational dynamics of 3+1 dimensional covariant quantum spacetime in the IKKT or IIB matrix model is studied at one loop, combining the Yang-Mills-type matrix action with the induced Einstein-Hilbert action. This combined action leads to interesting modifications of the gravitational dynamics at long distances, governed by modified Einstein equations including an extra geometrical tensor interpreted as ''mirage matter''. In particular we find extra non-Ricci flat geometric modes with a non-standard dispersion relation, with features reminiscent of dark matter. | IKKTまたはIIB行列模型における3+1次元共変量子時空の重力ダイナミクスを、ヤン＝ミルズ型行列作用と誘導アインシュタイン＝ヒルベルト作用を1つのループで組み合わせて研究する。 この複合作用は、遠距離における重力ダイナミクスに興味深い変化をもたらす。 この変化は、「ミラージュ物質」として解釈される追加の幾何学的テンソルを含む修正アインシュタイン方程式によって支配される。 特に、非標準的な分散関係を持つ、暗黒物質を想起させる特徴を持つ追加の非リッチ平坦幾何学モードを発見する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, the Darmois-Israel junction formalism is extended to the case of discontinuous metrics within the framework of Colombeau algebras of generalized functions. This formulation provides a mathematically consistent treatment of nonlinear operations involving singular quantities, such as products and derivatives of distributions. By relaxing the usual continuity condition on the metric, the generalized junction conditions naturally include higher-order singular terms in the curvature and in the surface energy-momentum tensor. These additional contributions represent new geometric degrees of freedom associated with genuine discontinuities in the space-time geometry. The resulting formalism recovers the traditional Darmois-Israel conditions as a limiting case, while offering a coherent extension applicable to geometric boundaries and abrupt transitions in space-time. | 本研究では、一般関数のコロンボー代数の枠組みにおいて、ダルモワ・イスラエル接合形式を不連続計量の場合に拡張する。 この定式化は、超関数の積や微分といった特異量を含む非線形演算を数学的に整合的に扱うことを可能にする。 計量に関する通常の連続条件を緩和することで、一般化接合条件は曲率と表面エネルギー運動量テンソルに高次の特異項を自然に含む。 これらの追加の寄与は、時空幾何学における真の不連続性に関連する新たな幾何学的自由度を表す。 結果として得られる形式は、従来のダルモワ・イスラエル条件を極限ケースとして回復すると同時に、幾何学的境界や時空における急激な遷移に適用可能な一貫した拡張を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the behavior of curvature invariants for a large ensemble of neutron stars built with equations of state (EOSs) that satisfy constraints from nuclear theory and perturbative QCD, as well as measurements of neutron-star masses, radii, and gravitational waves from binary neutron-star mergers. Surprisingly, our analysis reveals that stars with negative Ricci scalar $\mathcal{R}$ are rather common and about $\sim 50\%$ of our EOSs produce one or more stars with Ricci curvature that is negative somewhere inside the star. The negative curvature is found mostly but not exclusively at the highest densities and pressures, and predominantly for stiff EOSs and for the most compact and most massive stars. Furthermore, we improve the quasi-universal relation between the stellar gravitational mass $M$ and the baryonic mass $M_\mathrm{b}$, which allows us to express analytically one in terms of the other with a maximum variance of only $\sim 3\%$. Finally, using the relation between the Ricci scalar and the trace anomaly $Δ$, we determine the conditions under which $Δ$ vanishes or becomes negative in neutron stars. | 我々は、原子核理論と摂動論的QCDの制約を満たす状態方程式（EOS）を用いて構築された中性子星の大規模集団の曲率不変量の挙動、ならびに中性子星質量、半径、連星中性子星合体による重力波の測定結果を調査する。 驚くべきことに、我々の解析は、負のリッチスカラー$\mathcal{R}$を持つ星がかなり一般的であり、我々のEOSの約$\sim 50\%$が、星内部のどこかに負のリッチ曲率を持つ1つ以上の星を生成することを明らかにした。 負の曲率は、主に高密度・高圧力下で見られるが、必ずしもそうとは限らない。 また、主に硬いEOSと、最もコンパクトで質量の大きい星で顕著である。 さらに、恒星の重力質量$M$とバリオン質量$M_\mathrm{b}$の間の準普遍関係を改良し、最大分散$\sim 3\%$で一方を他方を用いて解析的に表現することを可能にする。 最後に、リッチスカラーとトレース異常$Δ$の関係を用いて、中性子星において$Δ$がゼロになるか負になる条件を決定する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Rapidly rotating, strongly magnetized neutron stars (``millisecond proto-magnetars'') formed in stellar core-collapse, neutron star mergers, and white dwarf accretion-induced collapse have long been proposed as central engines of gamma-ray bursts (GRB) and accompanying supernovae/kilonovae. However, during the first few seconds after birth, neutrino heating drives baryon-rich winds from the neutron star surface, potentially limiting the magnetization and achievable Lorentz factors of the outflow and casting doubt on whether proto-magnetars can launch ultra-relativistic jets at early times, as needed to power short-duration GRB. We present 3D general-relativistic magnetohydrodynamic simulations of neutrino-heated proto-magnetar winds that incorporate M0 neutrino transport. While the global wind properties broadly agree with previous analytic estimates calibrated to one-dimensional models, our simulations reveal essential multidimensional effects. For rapidly rotating models with spin periods P = 1 ms, centrifugal forces strongly enhance mass loss near the rotational equator, producing a dense, sub-relativistic outflow ( ~0.1c). This equatorial wind naturally confines and collimates less baryon-loaded outflows emerging from higher latitudes, leading to the formation of a structured bipolar jet with a peak magnetization up to ~ 30-100 along the pole, sufficient to reach bulk Lorentz factors ~ 100 on larger scales. The resulting angular stratification of the outflow energy into ultra-relativistic polar and sub-relativistic equatorial components is broadly consistent with the observed partition between beaming-corrected GRB energies and supernova/kilonova ejecta. Our results demonstrate that millisecond proto-magnetars can launch relativistic jets within seconds of formation and highlight their potential role in powering the diverse electromagnetic counterparts of compact-object explosions. | 恒星のコア崩壊、中性子星合体、白色矮星の降着による崩壊で形成される、高速で回転し、強く磁化された中性子星（「ミリ秒プロトマグネター」）は、ガンマ線バースト（GRB）およびそれに伴う超新星／キロノバの中心的なエンジンとして長年提案されてきました。 しかし、誕生後最初の数秒間は、ニュートリノ加熱によって中性子星表面から重粒子を豊富に含む風が吹き出されます。 この風は、磁化とアウトフローの達成可能なローレンツ因子を制限する可能性があり、プロトマグネターが短時間GRBのエネルギー源として必要な超相対論的ジェットを早期に放出できるかどうかに疑問を投げかけています。 本研究では、M0ニュートリノ輸送を考慮した、ニュートリノ加熱されたプロトマグネター風の3次元一般相対論的磁気流体シミュレーションを紹介します。 全球風の特性は、1次元モデルに較正された以前の解析的推定値と概ね一致するが、我々のシミュレーションは、本質的な多次元的効果を明らかにしている。 自転周期 P = 1 ms の高速回転モデルの場合、遠心力により回転赤道付近での質量損失が著しく増大し、高密度の亜相対論的流出（約 0.1c）が生じる。 この赤道風は、高緯度から発生する重粒子の少ない流出を自然に閉じ込めて集束させ、極に沿って最大約 30-100 のピーク磁化を持つ構造化された双極性ジェットの形成につながる。 これは、より大きなスケールでバルクローレンツ因子が約 100 に達するのに十分である。 結果として生じる流出エネルギーの超相対論的極成分と亜相対論的赤道成分への角度成層は、ビーミング補正された GRB エネルギーと超新星/キロノバ噴出物との間の観測された分割と概ね一致する。 私たちの研究結果は、ミリ秒プロトマグネターが形成後数秒以内に相対論的ジェットを発射できることを示しており、コンパクト天体の爆発の多様な電磁場の推進力となる潜在的な役割を強調しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the kinematics and dynamics of subregion algebras in classical and perturbative quantum gravity associated with portions of null surfaces such as event horizons and finite causal diamonds. We construct half-sided supertranslation generators by extending subregion phase spaces of the event horizon to include doubled pairs of corner edge modes obtained from splitting the horizon, namely relative boosts and null translations of the respective corners. These edge modes carry a corner symplectic form and give rise to canonical charges generating half-sided boosts and translations. We show that the null translation generator is necessarily two-sided in the complementary translation edge modes. The charges act nontrivially on gravitationally dressed local observables on the horizon, such that the horizon subalgebra naturally takes the form of a crossed product by the associated automorphism group. Quantizing the extended phase space after linearizing around a black hole background, we obtain for each horizon cut a Type II$_{\infty}$ von Neumann algebra equipped with a trace, whose von Neumann entropy coincides with the generalized entropy of that cut. The integrability of the half-sided null translation generator lifts to the existence of a self-adjoint operator that implements null time evolution on the Type II$_\infty$ horizon subalgebras. The area operator is identified as the bulk implementation of the Connes cocycle flow for one-sided observables in excited states. The nesting property of the resulting one-parameter family of horizon subalgebras implies a generalized second law for non-stationary linearized perturbations of Killing horizons. Lastly, we use gravitational half-sided modular inclusion algebras to prove the quantum focusing conjecture in the perturbative quantum gravity regime. | 我々は、事象の地平線や有限因果ダイヤモンドなどのヌル曲面の一部に関連する古典的および摂動的な量子重力における部分領域代数の運動学と動力学を研究する。 事象の地平線のサブ領域位相空間を拡張し、地平線の分割から得られるコーナーエッジモードの2つのペア、つまりそれぞれのコーナーの相対ブーストとヌル並進を含むようにすることで、半側超並進生成器を構成する。 これらのエッジモードはコーナーシンプレクティック形式を持ち、半側ブーストと並進を生成する標準電荷を生じる。 ヌル並進生成器は相補並進エッジモードにおいて必然的に両側であることを示す。 電荷は地平線上の重力で覆われた局所観測量に非自明に作用し、その結果、地平線部分代数は関連する自己同型群による交差積の形を自然に取る。 ブラックホール背景の周りで線形化した後、拡張位相空間を量子化することで、各地平線カットに対して、そのカットの一般化エントロピーと一致するフォン・ノイマン・エントロピーを持つトレースを備えたタイプ II$_{\infty}$ フォン・ノイマン代数が得られる。 半側ヌル並進生成器の積分可能性により、タイプ II$_\infty$ 地平線部分代数にヌル時間発展を実装する自己随伴演算子の存在が明らかになる。 面積演算子は、励起状態の片側観測量に対するコンヌ・コサイクルフローのバルク実装として識別される。 結果として得られる 1 パラメータの地平線部分代数族のネスト特性から、キリング地平線の非定常線形摂動に対する一般化された第二法則が導かれる。 最後に、重力半側モジュラー包含代数を用いて、摂動論的量子重力領域における量子集束予想を証明する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| How is a ''bulk clock'' encoded holographically? We address this in Jackiw-Teitelboim (JT) gravity, where a natural physical clock emerges by promoting the vacuum energy to a dynamical variable: the vacuum cosmological constant becomes a top form degree of freedom conjugate to spacetime volume, thereby defining a notion of bulk physical time. This construction is naturally formulated in the Henneaux-Teitelboim (HT) framework. We show that the boundary dynamics is the Schwarzian mode coupled to a free particle on $U(1)$, matching the universal low-energy effective action of the complex SYK model. By further clarifying the role of the vacuum cosmological constant as a top form, we establish the equivalence between JT gravity coupled to two-dimensional Maxwell theory and 2d HT gravity via an explicit field redefinition. The initial question is addressed: we show that the resulting boundary theory can itself be rewritten as an observer action, equivalently a $(0+1)$-dimensional HT theory. This yields a direct identification of the boundary clock with the $U(1)$ phase mode, and makes its relation to the bulk clock explicit. | 「バルク時計」はどのようにしてホログラフィックに符号化されるのか？我々はこれをジャッキー＝タイテルボイム（JT）重力理論において考察する。 JT重力理論では、真空エネルギーを力学変数に昇格させることで自然な物理時計が出現する。 真空宇宙定数は時空体積に共役なトップフォーム自由度となり、バルク物理時間の概念を定義する。 この構成は、ヘノー＝タイテルボイム（HT）枠組みにおいて自然に定式化される。 我々は、境界ダイナミクスが$U(1)$上の自由粒子と結合したシュワルツモードであり、複素SYK模型の普遍的低エネルギー有効作用と一致することを示す。 トップフォームとしての真空宇宙定数の役割をさらに明確にすることで、明示的な場の再定義を介して、2次元マクスウェル理論と結合したJT重力と2次元HT重力との等価性を確立する。 最初の疑問に答える。 結果として得られる境界理論自体が観測者作用、つまり$(0+1)$次元HT理論として書き直せることを示す。 これにより、境界クロックと$U(1)$位相モードが直接識別され、バルククロックとの関係が明確になります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider the algebra of observables of perturbative quantum gravity in the exterior of a stationary black hole or the static patch of de Sitter spacetime. It was previously argued that the backreaction of gravitons on the spacetime perturbs the area of the horizon at second-order which gives rise to a non-trivial constraint on the algebra of physical observables in the subregion. The corresponding "dressed" algebra including fluctuations of the total horizon area admits a well-defined trace and is Type II. In this paper we show that, at the same perturbative order at which the horizon area (and angular momentum) fluctuates, gravitational backreaction also perturbs the horizon area in an angle-dependent way. These fluctuations are encoded in horizon charges -- i.e., "edge modes" -- which are related to an infinite dimensional "boost supertranslation" symmetry of the horizon. Together, these charges impose an infinite family of nontrivial constraints on the gravitational algebra. We construct the full algebra of observables which satisfies these constraints. We argue that the resulting algebra is Type II and its trace is shown to take a universal form. The entropy of any "semiclassical state" is the generalized entropy with an additional "edge mode" contribution as well as a state-independent constant. For any black hole spacetime, the algebra has no maximum entropy state and is Type II$_{\infty}$. In de Sitter, the static patch is defined relative to the worldline of a localized "observer". We show that a consistent quantization of the static-patch algebra requires a more realistic model of the observer, in which higher multipole moments perturb the "shape" of the cosmological horizon. We argue that a proper account of the observer's rotational kinetic energy and (non-gravitational) binding energy implies that the algebra is of Type II$_{1}$ and thereby admits a maximum entropy state. | 我々は、静止ブラックホールの外部、あるいはド・ジッター時空の静的パッチにおける摂動量子重力の観測量の代数を考察する。 時空における重力子の反作用は、地平線の面積を2次の摂動で揺らぎ、この部分領域における物理的観測量の代数に非自明な制約を生じさせることが以前に議論された。 地平線全体の面積の変動を含む、対応する「ドレスド」代数は明確な軌跡を持ち、タイプIIである。 本論文では、地平線の面積（および角運動量）が変動するのと同じ摂動次数において、重力反作用もまた、角度依存的に地平線の面積を摂動することを示す。 これらの変動は、地平線の無限次元「ブースト超並進」対称性と関連する地平線電荷、すなわち「エッジモード」に符号化されている。 これらの電荷は、重力代数に無限の非自明な制約を課す。 我々は、これらの制約を満たす観測量の完全な代数を構築する。 結果として得られる代数はタイプIIであり、そのトレースは普遍的な形をとることを示す。 任意の「半古典状態」のエントロピーは、状態に依存しない定数に加えて、追加の「エッジモード」の寄与を持つ一般化エントロピーである。 任意のブラックホール時空に対して、代数は最大エントロピー状態を持たず、タイプII$_{\infty}$である。 ド・ジッターにおいて、静的パッチは局所的な「観測者」の世界線を基準として定義される。 静的パッチ代数の整合的な量子化には、より現実的な観測者モデルが必要であることを示す。 このモデルでは、高次の多重極モーメントが宇宙論的地平線の「形状」を摂動する。 我々は、観測者の回転運動エネルギーと（非重力）結合エネルギーを適切に考慮すると、代数はタイプ II$_{1}$ であり、それによって最大エントロピー状態が許容されると主張する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Repeated black-hole mergers in dense stellar clusters are a plausible mechanism to populate the predicted gap in black hole masses due to the pair-instability process. These hierarchical mergers carry distinct spin and tilt features relative to first-generation black holes, for which previous studies have found evidence at a population level by interpreting features in the effective inspiral spin domain. We introduce an astrophysically-motivated model in the joint space of effective inspiral and precessing spins, which captures the dominant spin dynamics expected for hierarchical mergers. We find decisive evidence both for a population transition above $\sim 45M_\odot$, consistent with the anticipated onset of the pair-instability gap, as well as a peak at $\sim 15 M_\odot$, which we interpret as the global peak in the hierarchical merger rate. The existence of low- and high-mass subpopulations of higher-generation black holes suggests the contribution of both near-solar-metallicity and metal-poor star clusters to the hierarchical merger population. Our results reinforce the growing evidence for detailed, mass-dependent substructure in the spin distribution of the binary black hole population. | 高密度星団におけるブラックホールの繰り返し合体は、対不安定性過程によってブラックホール質量の予測ギャップを埋める妥当なメカニズムである。 これらの階層的合体は第一世代ブラックホールとは異なるスピンおよび傾き特性を持ち、先行研究では有効インスパイラルスピン領域の特性を解釈することで、種族レベルでの証拠が見出されている。 我々は、階層的合体に予想される支配的なスピンダイナミクスを捉える、有効インスパイラルスピンと歳差運動スピンの結合空間における天体物理学的モデルを導入する。 我々は、対不安定性ギャップの予測開始と一致する、$\sim 45M_\odot$を超える温度での種族遷移と、階層的合体率のグローバルピークと解釈される$\sim 15 M_\odot$でのピークの両方の決定的な証拠を発見した。 高世代ブラックホールに低質量と高質量の亜種族が存在することは、太陽に近い金属量を持つ星団と金属の少ない星団の両方が階層的な合体種族に寄与していることを示唆している。 我々の研究結果は、連星ブラックホール種族のスピン分布における詳細な質量依存の亜構造に関する証拠の蓄積を補強するものである。 |