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| Original Text | 日本語訳 |
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| Peculiar velocities are analyzed through cosmological perturbations in the Newtonian longitudinal gauge characterized by irrotational shear-free congruences in an Eulerian frame. We show that non-trivial peculiar velocity fields can be generated through Lorentzian boosts in the non-relativistic limit, where the Eulerian frame is obtained from analytic solutions of Einstein's equations sourced by an irrotational shear-free fluid with nonzero energy flux. This approach provides a physically viable interpretation of these analytic solutions, which (in general) admit no isometries, thus allowing, in principle, for modeling time and space varying 3-dimensional fields of peculiar velocities that can be contrasted with observational data on our local cosmography. As a ``proof of concept'' we examine the peculiar velocities of varying dark matter and dark energy perfect fluids with respect to the CMB frame using a simple, spherically symmetric particular solution. The resulting peculiar velocities are qualitatively compatible with observational data on the CMB dipole. | 特異速度は、オイラー座標系における非回転シアフリー合同性によって特徴付けられるニュートン縦ゲージにおける宇宙論的摂動を通して解析される。 非相対論的極限において、非自明な特異速度場がローレンツブーストを通して生成可能であることを示す。 この極限において、オイラー座標系は、非ゼロエネルギーフラックスを持つ非回転シアフリー流体を源とするアインシュタイン方程式の解析解から得られる。 このアプローチは、これらの解析解の物理的に実行可能な解釈を提供する。 これらの解析解は（一般に）等長変換を許さないため、原理的には、時空間的に変化する3次元特異速度場をモデル化し、局所宇宙論に関する観測データと比較することが可能になる。 概念実証として、我々は、球対称の単純な特殊解を用いて、CMB座標系における様々な暗黒物質および暗黒エネルギー完全流体の特異速度を検証した。 得られた特異速度は、CMB双極子に関する観測データと定性的に整合する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We reconsider back-reaction from large amplitude, short-scale perturbations onto a long wavelength adiabatic mode. In a loop expansion of the long-mode power spectrum, this back-reaction appears first at 1-loop. Due to the separation between the long and short scales, the separate universe method provides a simple and efficient framework for this computation. In this paper, building on our earlier work, we employ a $δN$ formula for the long mode, which captures the effect of short scales. We show that back-reaction at 1-loop is due to either (i) non-linearity of the $δN$ formula, or (ii) 1-loop corrections to the initial conditions. We argue that contributions of type (ii) cannot themselves be described within the separate universe framework, but their properties can be constrained using soft theorems and a ''multi-point propagator'' expansion. When applied to a band of enhanced short-scale perturbations that crossed the horizon during inflation, our result shows that the loop correction decouples from their detailed properties. Furthermore, the back-reaction we obtain is scale-invariant. Its magnitude is model-dependent, but is degenerate with effects from modes that were still sub-horizon at the end of inflation. In this scenario (but not necessarily in all scenarios), we conclude that the effect is not observable. | 大振幅の短スケール擾乱が長波長断熱モードに及ぼす反作用を再考する。 長モードパワースペクトルのループ展開において、この反作用はまず1ループで現れる。 長スケールと短スケールが分離しているため、分離宇宙法は、この計算のための簡便かつ効率的な枠組みを提供する。 本論文では、これまでの研究に基づき、長モードに対して短スケールの影響を捉える$δN$式を用いる。 1ループにおける反作用は、(i)$δN$式の非線形性、または(ii)初期条件に対する1ループ補正のいずれかに起因することを示す。 (ii)型の寄与は、分離宇宙の枠組みではそれ自体記述できないが、その特性はソフト定理と「多点プロパゲーター」展開を用いて制約できると我々は主張する。 インフレーション中に地平線を横切った、増強された短スケール擾乱の帯に適用した場合、我々の結果は、ループ補正がそれらの詳細な特性から切り離されることを示している。 さらに、得られた反作用はスケール不変である。 その大きさはモデルに依存するが、インフレーション終了時にまだサブホライズンであったモードの影響によって縮退する。 このシナリオでは（必ずしもすべてのシナリオに当てはまるわけではないが）、この効果は観測できないと結論付ける。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Ensembles of random fuzzy non-commutative geometries may be described in terms of finite (\(N^2\)-dimensional) Dirac operators and a probability measure. Dirac operators of type \((p,q)\) are defined in terms of commutators and anti-commutators of \(2^{p+q-1}\) hermitian matrices \(H_k\) and tensor products with a representation of a Clifford algebra. Ensembles based on this idea have recently been used as a toy model for quantum gravity, and they are interesting random-matrix ensembles in their own right. We provide a complete theoretical picture of crossovers, phase transitions, and symmetry breaking in the \(N \to \infty \) limit of 1-parameter families of quartic Barrett-Glaser ensembles in the one-matrix cases \((1,0)\) and \((0,1)\) that depend on one coupling constant \(g\). Our theoretical results are in full agreement with previous and new Monte-Carlo simulations. | ランダムファジー非可換幾何学のアンサンブルは、有限（\(N^2\)次元）ディラック作用素と確率測度を用いて記述できる。 \((p,q)\)型のディラック作用素は、\(2^{p+q-1}\)エルミート行列\(H_k\)の交換子と反交換子、そしてクリフォード代数の表現によるテンソル積を用いて定義される。 このアイデアに基づくアンサンブルは、最近、量子重力のおもちゃモデルとして用いられており、それ自体が興味深いランダム行列アンサンブルである。 我々は、1つの結合定数gに依存する1行列の場合\((1,0)\)および\((0,1)\)における、4次Barrett-Glaser集団の1パラメータ族の\(N \to \infty \)極限におけるクロスオーバー、相転移、および対称性の破れの完全な理論的描像を提供する。 我々の理論的結果は、以前のモンテカルロシミュレーションおよび新しいモンテカルロシミュレーションと完全に一致する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper studies the effect of extra dimensions on the arrow of time within the framework of $f(R)$ gravity. We demonstrate that the observed irreversibility of physical processes can be explained by the monotonic growth of the extra-dimensional space. Unlike traditional cosmological approaches, our model does not link the arrow of time to the entropy of matter or radiation; rather, it identifies it with the Bekenstein-Hawking-Wald entropy of the geometric background. We establish a formal relation between the volume of the multidimensional manifold and the statistical weights of its geometric states. This leads to a fundamental relationship where the flow of time is intrinsically linked to the growth of multidimensional entropy. A key consequence of our framework is that the arrow of time remains a persistent feature for a 4D observer situated on a brane, even in the complete absence of matter or radiation. This directionality is driven by the dominant entropy production in the higher-dimensional bulk, which dominates local statistical fluctuations and ensures a stable causal direction. | 本論文では、$f(R)$重力の枠組みにおいて、余剰次元が時間の矢に与える影響を考察する。 観測される物理過程の不可逆性は、余剰次元空間の単調増加によって説明できることを示す。 従来の宇宙論的アプローチとは異なり、本モデルは時間の矢を物質や放射のエントロピーに結び付けず、むしろ幾何学的背景のベッケンシュタイン-ホーキング-ワルドエントロピーと同一視する。 多次元多様体の体積とその幾何学的状態の統計的重みとの間に形式的な関係を確立する。 これは、時間の流れが多次元エントロピーの増加と本質的に結びついているという基本的な関係につながる。 本枠組みの重要な帰結は、物質や放射が完全に存在しない場合でも、ブレーン上に位置する4次元観測者にとって時間の矢が永続的な特徴であり続けるということである。 この方向性は、高次元バルクにおける支配的なエントロピー生成によって駆動され、それが局所的な統計的変動を支配し、安定した因果的方向を保証する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate accretion disk dynamics and the formation of quasi-periodic oscillations (QPOs) in the infrared limit around Kerr-like black holes in asymptotically safe gravity. Relativistic hydrodynamic solutions of Bondi-Hoyle-Lyttleton (BHL) accretion reveal that quantum corrections significantly modify the structure of the shock cone formed around the black hole. The black hole spin controls the asymmetric of the shock cone through frame-dragging effects, whereas the quantum correction parameter softens the effective gravitational potential, resulting in a wider shock opening angle, weaker post-shock compression, and reduced density concentration within the cone. Time-dependent mass accretion rates reveal oscillation modes trapped within the shock cone. The power spectral density (PSD) investigations suggest that these modes naturally generate low-frequency QPOs, whose amplitudes, coherence, and harmonic structure depend on both the spin and the quantum correction parameter. The PSD analyses performed at different radial locations reveal that identical QPO frequencies are obtained in all cases. The numerically detected frequencies result from the excitation of global oscillation modes trapped within the post-shock region. The resulting global modes are found to consist of fundamental frequencies, their associated harmonic overtones, and near-commensurate frequency ratios such as 2:1 and 3:2. Coherent oscillations are enhanced and near-commensurate frequency ratios are produced when moderate rotation and moderate quantum corrections are coupled. Large quantum correction parameters, on the other hand, wash out unique spectral peaks and suppress oscillation amplitudes. | 我々は、漸近安全重力下のカー型ブラックホール周辺の赤外線極限における降着円盤ダイナミクスと準周期振動（QPO）の形成を調べた。 ボンダイ・ホイル・リトルトン（BHL）降着の相対論的流体力学的解は、量子補正がブラックホール周辺に形成されるショックコーンの構造を大きく変化させることが明らかになった。 ブラックホールスピンはフレームドラッグ効果を通じてショックコーンの非対称性を制御するが、量子補正パラメータは有効重力ポテンシャルを緩和し、結果としてショックの開口角が広がり、ショック後圧縮が弱まり、コーン内の密度集中が減少する。 時間依存の質量降着率から、ショックコーン内に閉じ込められた振動モードが明らかになった。 パワースペクトル密度（PSD）の調査は、これらのモードが低周波QPOを自然に生成し、その振幅、コヒーレンス、調和構造がスピンと量子補正パラメータの両方に依存することを示唆している。 異なる半径位置で行われたPSD解析の結果、全てのケースで同一のQPO周波数が得られることが明らかになった。 数値的に検出された周波数は、衝撃後領域内に閉じ込められたグローバル振動モードの励起に起因している。 結果として生じるグローバルモードは、基本周波数、それに関連する倍音、そして2:1や3:2といったほぼ整合した周波数比で構成されていることがわかった。 中程度の回転と中程度の量子補正が結合すると、コヒーレント振動が強化され、ほぼ整合した周波数比が得られる。 一方、大きな量子補正パラメータは、固有のスペクトルピークを消し去り、振動振幅を抑制する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Causality is one of the fundamental structures of spacetimes, it determines the possible behaviour and propagation of physical information through different relations. Causal structure can be analysed through the various modal logics it induces. The modal logics for the standard chronological and causal relations of the archetypal Minkowski spacetime have been classified. However only partial results have been achieved for the strict variant of the causal relation, also known as the after relation. The present work continues this analysis towards arbitrary spacetimes. By utilizing the definition of the causal relations through causal paths, we can lift known results about the modal logics of Minkowski spacetime to general spacetimes. In particular, for the after relation, we show that a previously studied formula within the logics of Minkowski spacetime holds in arbitrary spacetimes. We introduce a related modal formula that demonstrates that the logic of two-dimensional spacetimes are more expressive than higher dimensional ones. Lastly, we study the interrelation between the logical properties and physical properties along the causal ladder, a classification of causal structures according to a hierarchy of physically relevant properties. | 因果関係は時空の基本構造の一つであり、様々な関係を通して物理情報の可能な振る舞いと伝播を決定する。 因果構造は、それが誘導する様々な様相論理を通して分析することができる。 典型的なミンコフスキー時空の標準的な時系列関係と因果関係の様相論理は分類されている。 しかし、因果関係の厳密な変種、すなわち事後関係については、部分的な結果しか得られていない。 本研究では、この分析を任意の時空に向けて継続する。 因果関係の定義を因果経路を通して利用することで、ミンコフスキー時空の様相論理に関する既知の結果を一般時空にまで拡張することができる。 特に、事後関係については、ミンコフスキー時空の論理の中で以前に研究された式が任意の時空でも成り立つことを示す。 本研究では、2次元時空の論理が高次元時空の論理よりも表現力に富んでいることを示す関連する様相論理を導入する。 最後に、物理的に関連する特性の階層に従って因果構造を分類する因果ラダーに沿って、論理特性と物理的特性の相互関係を研究します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study a cosmological scenario featuring an early phase of null energy condition (NEC) violation. Within this framework, we show that perturbative unitarity bounds place strong constraints on both the amplitude and the spectral tilt of primordial gravitational waves. Our analysis is largely insensitive to the detailed realization of the transition between the NEC-violating phase and subsequent cosmological phases, allowing our results to be extended to a broader class of models. Finally, the perturbative unitarity approach employed here is applicable to a wide range of cosmological scenarios. | 我々は、ヌルエネルギー条件（NEC）の初期段階を特徴とする宇宙論的シナリオを研究する。 この枠組みにおいて、摂動論的ユニタリー性の上界が原始重力波の振幅とスペクトルの傾きの両方に強い制約を課すことを示す。 我々の解析は、NECを破る段階とそれに続く宇宙論的段階との間の遷移の詳細な実現にはほとんど影響しないため、我々の結果をより広範なモデルに拡張することができる。 最後に、ここで採用した摂動論的ユニタリー性アプローチは、幅広い宇宙論的シナリオに適用可能である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In a gravitational lensing system, the relative transverse velocities of the lens, source, and observer induce a frequency shift in the observed radiation. While this shift is typically negligible in most astrophysical contexts, strategies for its detection have been proposed for both electromagnetic and gravitational waves. This paper provides a rigorous theoretical treatment of the effect, deriving general expressions for the frequency shift within a lensing system embedded in a cosmological spacetime. Our formulation remains valid for arbitrary distances and velocities - including highly relativistic regimes - under any Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker metric. Expanding upon previous papers on moving lenses, we provide a detailed analysis of frequency effects induced by lenses moving at relativistic speeds. Furthermore, we extend standard lensing theory by deriving an exact formula for the variation in the source's viewing direction. This result is of interest for strongly anisotropic emitters, such as compact binary systems emitting gravitational waves. Finally, we quantify the apparent misalignment between the lens and the source's two images produced by time-delay effects in lens systems moving with high velocity. | 重力レンズ系においては、レンズ、光源、観測者の相対的な横方向速度が、観測される放射に周波数シフトを引き起こす。 このシフトはほとんどの天体物理学の文脈では無視できる程度であるが、電磁波と重力波の両方において、その検出方法が提案されている。 本論文では、この効果を厳密な理論的考察に基づき、宇宙時空に埋め込まれたレンズ系における周波数シフトの一般的な表現を導出する。 この定式化は、任意のフリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー計量の下で、任意の距離と速度（高度に相対論的な領域を含む）に対して有効である。 移動レンズに関するこれまでの論文を拡張し、相対論的な速度で移動するレンズによって誘発される周波数効果の詳細な解析を行う。 さらに、光源の視線方向の変化に関する正確な式を導出することで、標準的なレンズ理論を拡張する。 この結果は、重力波を放射するコンパクト連星系のような、強い異方性を持つ放射源にとって興味深いものです。 最後に、高速で移動するレンズ系における時間遅延効果によって生じる、レンズと源の2つの像の間の見かけ上のずれを定量化します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider corrections to the Bekenstein Hawking Area Formula for black hole entropy, which have inverse powers of the horizon area for very large horizon areas, for classical spherically symmetric black hole solutions of F(R) modified gravity theory, using the Wald formula for the entropy function with modifications suggested by Jacobson, Kang and Myers. Requiring that the coefficient of such corrections be absolutely consistent with gravitational wave observational results validating the Hawking Area Theorem for binary black hole coalescences, implies constraints on parameters of F(R) gravity. For the sake of comparison, we present a computation of inverse area corrections for quantum black holes in quantum general relativity, using the It from Bit approach of Wheeler modified by some tenets of Loop Quantum Gravity. | 我々は、F(R)修正重力理論の古典的な球対称ブラックホール解に対して、ブラックホールエントロピーのベッケンシュタインホーキング面積公式に対する補正を検討する。 この補正は、地平線面積が非常に大きい場合、地平線面積の逆べき乗となる。 エントロピー関数のワルド公式に、ジェイコブソン、カン、マイヤーズが示唆した修正を加えたものを使用する。 このような補正係数が、連星ブラックホール合体のホーキング面積定理を検証する重力波観測結果と完全に一致する必要があるため、F(R)重力のパラメータに制約が課せられる。 比較のため、我々は、ループ量子重力のいくつかの原則によって修正されたホイーラーのIt from Bitアプローチを使用して、量子一般相対論における量子ブラックホールの逆面積補正の計算を提示する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Simulation-based inference provides a powerful framework for Bayesian inference when the likelihood is analytically intractable or computationally prohibitive. By leveraging machine-learning techniques and neural density estimators, it enables flexible likelihood or posterior modeling directly from simulations. We introduce Residual Neural Likelihood Estimation (RNLE), a modification of Neural Likelihood Estimation (NLE) that learns the likelihood of non-Gaussian noise in gravitational-wave detector data. Exploiting the additive structure of the signal and noise generation processes, RNLE directly models the noise distribution, substantially reducing the number of simulations required for accurate parameter estimation and improving robustness to realistic noise artifacts. The performance of RNLE is demonstrated using a toy model, simulated gravitational-wave signals, and real detector noise from ground based interferometers. Even in the presence of loud non-Gaussian transients, glitches, we show that RNLE can achieve reliable parameter recovery when trained on appropriately constructed datasets. We further assess the stability of the method by quantifying the variability introduced by retraining the conditional density estimator on statistically identical datasets with different optimization seeds, referred to as training noise. This variability can be mitigated through an ensemble approach that combines multiple RNLE models using evidence-based weighting. An implementation of RNLE is publicly available in the sbilby package, enabling its deployment within gravitational-wave astronomy and a broad range of scientific applications requiring flexible, simulation-based likelihood estimation. | シミュレーションに基づく推論は、尤度が解析的に扱いにくい、または計算量的に法外な場合のベイズ推論のための強力な枠組みを提供します。 機械学習技術とニューラル密度推定器を活用することで、シミュレーションから直接、柔軟な尤度または事後モデリングが可能になります。 本研究では、ニューラル尤度推定（NLE）の改良版である残差ニューラル尤度推定（RNLE）を紹介します。 これは、重力波検出器データにおける非ガウスノイズの尤度を学習します。 信号とノイズの生成プロセスの加法構造を利用することで、RNLEはノイズ分布を直接モデル化し、正確なパラメータ推定に必要なシミュレーション回数を大幅に削減し、現実的なノイズアーティファクトに対する堅牢性を向上させます。 RNLEの性能は、トイモデル、シミュレートされた重力波信号、そして地上の干渉計からの実際の検出器ノイズを用いて実証されます。 大きな非ガウス過渡現象やグリッチが存在する場合でも、適切に構築されたデータセットでトレーニングすれば、RNLEは信頼性の高いパラメータ回復を実現できることを示します。 さらに、統計的に同一のデータセットを用いて異なる最適化シードを持つ条件付き密度推定器を再学習させることで生じる変動（学習ノイズ）を定量化することで、本手法の安定性を評価します。 この変動は、証拠に基づく重み付けを用いて複数のRNLEモデルを組み合わせるアンサンブルアプローチによって軽減できます。 RNLEの実装はsbilbyパッケージで公開されており、重力波天文学や、柔軟なシミュレーションベースの尤度推定を必要とする幅広い科学アプリケーションへの展開が可能です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the phenomenological implications of quantum gravity on rotating black holes within the framework of the Generalized Extended Uncertainty Principle (GEUP), which incorporates both minimal length (ultraviolet) and large-scale (infrared) corrections. Lacking a full non-perturbative formulation of quantum gravity, we adopt a metric-based approach. We construct a stationary, axisymmetric ansatz via the Newman-Janis algorithm to model the kinematic features of a rotating black hole subject to Generalized Extended Uncertainty Principle (GEUP) corrections. The thermodynamic analysis reveals that in the infrared-dominated regime, the Hawking temperature scales as $T_H \sim M^{-3}$, leading to a rapid cooling phase that significantly prolongs the lifetime of supermassive black holes. We derive the modified Teukolsky Master Equation for gravitational perturbations and demonstrate that the background geometry preserves the isospectrality between axial and polar modes. In the eikonal limit, the quasinormal mode (QNM) spectrum exhibits orthogonal shifts: the minimal length parameter $β$ induces a spectral blueshift and enhanced damping, while the large-scale parameter $α$ induces a spectral redshift and suppressed damping. Finally, we constrain the theory using observational data from LIGO/Virgo and the Event Horizon Telescope. We establish that the shadow of M87* is approximately $10^6$ times more sensitive to large-scale corrections than Sgr A*, placing stringent bounds on the EUP parameter, while gravitational wave spectroscopy provides complementary constraints on the GUP sector. | 我々は、一般化拡張不確定性原理 (GEUP) の枠組みの中で、回転ブラックホールに対する量子重力の現象論的意味合いを調査する。 GEUP は、最小長 (紫外線) 補正と大規模 (赤外線) 補正の両方を組み込んでいる。 量子重力の完全な非摂動論的定式化がないため、計量ベースのアプローチを採用する。 ニューマン-ジャニスアルゴリズムを介して定常軸対称仮説を構築し、一般化拡張不確定性原理 (GEUP) 補正を受ける回転ブラックホールの運動学的特徴をモデル化する。 熱力学解析により、赤外線が支配的な領域では、ホーキング温度が $T_H \sim M^{-3}$ に比例し、急速な冷却期をもたらし、超大質量ブラックホールの寿命を大幅に延長することが明らかになった。 我々は、重力摂動に対する修正トイコルスキーマスター方程式を導出し、背景形状が軸モードと極モード間の等スペクトル性を保存することを示す。 アイコナール極限では、準正規モード（QNM）スペクトルは直交シフトを示す。 最小長パラメータ$β$はスペクトルの青方偏移と減衰の増大を引き起こし、大規模パラメータ$α$はスペクトルの赤方偏移と減衰の抑制を引き起こす。 最後に、LIGO/Virgoとイベント・ホライズン・テレスコープの観測データを用いて理論を制約する。 M87*の影はSgr A*よりも大規模補正に対して約$10^6$倍敏感であり、EUPパラメータに厳しい制限が課されることを明らかにした。 一方、重力波分光法はGUPセクターに相補的な制約を与える。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| With the increasing number of high-precision astronomical observations, physical quantities that were previously inaccessible to accurate calculations, such as cosmic birefringence, have once again become a focal point of interest. Such phenomena induce a nonvanishing cross-correlation between the $E$- and $B$-mode polarizations of the cosmic microwave background (CMB), thereby providing a direct observational signature of parity violation. The Chern-Simons coupling between the scalar field in early dark energy (EDE) models and CMB photons is regarded as a plausible mechanism for generating cosmic birefringence. Recent data from the Atacama Cosmology Telescope (ACT) deliver $EB$ measurements at higher multipole moments than those previously achieved by {Planck}, while DESI and PantheonPlus datasets provide new and stringent constraints on the late-time expansion history. Using a joint analysis of {Planck}, DESI DR1, Pantheon+, and ACT data, we perform a full-parameter constraint on the cosmic birefringence effects induced by the EDE-CMB photon coupling. Our results favor a higher Hubble constant, $H_0 = 76.9^{+2.9}_{-2.5}\,\rm km\,s^{-1}\,Mpc^{-1}$, and a relatively large EDE fraction, $f_{\mathrm{EDE}} = 0.232^{+0.074}_{-0.047}$. By comparing the cosmological evolution of this model across different data combinations, we find that the ACT-$EB$ data combined with {Planck} + DESI + PantheonPlus provide good constraints to both early- and late-Universe observations. | 高精度天文観測の増加に伴い、宇宙複屈折など、これまで正確な計算が不可能であった物理量が再び注目を集めています。 このような現象は、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）のEモードとBモードの偏光の間にゼロではない相互相関を引き起こし、それによってパリティ破れの直接的な観測的特徴を提供します。 初期暗黒エネルギー（EDE）モデルのスカラー場とCMB光子との間のチャーン・サイモンズ結合は、宇宙複屈折を生成する有力なメカニズムと考えられています。 アタカマ宇宙論望遠鏡（ACT）の最近のデータは、プランク宇宙望遠鏡がこれまで達成したものよりも高い多重極モーメントでのEB測定を提供し、DESIとPantheonPlusのデータセットは、後期膨張史に対する新たな厳格な制約を提供します。 プランク、DESI DR1、パンテオン+、ACTデータの共同解析により、EDE-CMB光子結合によって誘起される宇宙複屈折効果に対するフルパラメータ制約を行った。 その結果、ハッブル定数$H_0 = 76.9^{+2.9}_{-2.5}\,\rm km\,s^{-1}\,Mpc^{-1}$と比較的高い値、およびEDE分率$f_{\mathrm{EDE}} = 0.232^{+0.074}_{-0.047}$が支持された。 このモデルの宇宙論的進化を異なるデータの組み合わせで比較した結果、プランク、DESI、パンテオンプラスと組み合わせたACT-$EB$データは、初期宇宙と後期宇宙の両方の観測に対して良好な制約を与えることがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Black holes contain more entropy than any other component of the observable universe. Gravitational-wave observations from LIGO and Virgo have shown evidence of a previously unknown black hole mass range, which provides new information to update the entropy budget. Increases in entropy due to binary black hole mergers, as implied in the second law of thermodynamics, should also be added to the budget. In this study, we update the cosmological entropy budget for black holes in the stellar to lite-intermediate-mass range $(5-300~M_\odot)$, originating from either supernovae or binary mergers, by utilizing a suite of population synthesis models and phenomenological fits derived from numerical relativity. We report three new insights: Firstly, the cumulative entropy from merging black holes surpasses the total entropy from cosmic microwave background photons around the onset of the Over-massive Black Hole Galaxy phase at $z\sim 12$, suggesting that mergers played a more significant role in shaping the thermodynamic state of the early universe than relic radiation. Secondly, if primordial black holes constitute a nonzero fraction of dark matter, their early binary mergers establish an ``entropy floor" in the Dark Ages and can dominate the cumulative merger-generated entropy history even for small abundances. Thirdly, by computing the cosmological density parameters, we highlight the thermodynamic asymmetry in black hole mergers, where the production of gravitational-wave energy is inefficient compared to the immense generation of Bekenstein-Hawking entropy. | ブラックホールは、観測可能な宇宙のどの構成要素よりも多くのエントロピーを内包している。 LIGOとVirgoによる重力波観測は、これまで知られていなかったブラックホールの質量範囲の証拠を示しており、これはエントロピー予算を更新するための新たな情報を提供する。 熱力学第二法則が示唆するように、連星ブラックホールの合体によるエントロピー増加も、この予算に加えるべきである。 本研究では、数値相対論から導かれた一連のポピュレーション合成モデルと現象論的フィッティングを用いて、超新星または連星合体に起因する恒星質量から中間質量（5-300M_\odot）の範囲にあるブラックホールの宇宙論的エントロピー予算を更新する。 我々は3つの新たな知見を報告する。 第一に、ブラックホールの合体による累積エントロピーは、$z\sim 12$ における過大質量ブラックホール銀河段階の始まりの頃、宇宙マイクロ波背景光の全エントロピーを上回る。 これは、合体が初期宇宙の熱力学的状態の形成において、残存放射よりも重要な役割を果たしたことを示唆している。 第二に、原始ブラックホールが暗黒物質のゼロでない部分を構成している場合、それらの初期の連星合体は暗黒時代に「エントロピーフロア」を確立し、たとえ少量であっても、合体によって生成された累積エントロピーの履歴を支配する可能性がある。 第三に、宇宙密度パラメータを計算することで、ブラックホール合体における熱力学的非対称性を浮き彫りにする。 ブラックホール合体では、膨大なベッケンシュタイン-ホーキングエントロピーの生成に比べて、重力波エネルギーの生成が非効率的である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A newly born neutron star is expected to exhibit significant deviations from spherical symmetry, which decay with time. Determining how much deformation remains at present is crucial for gravitational-wave astronomy. This study is the first investigation into the evolution of quadrupole deformation during the solid crust formation phase to obtain a plausible value at present. The equilibrium structure before solidification is modeled using a fluid description, and the deformation is introduced through an assumed driving force. As the star cools, this force weakens, leading to a gradual decay of the deformation. Eventually, the deformation vanishes in the fluid region but partially remains in the crust, sustained by elastic forces, after solidification. By comparing the equilibrium models before and after solidification, we estimate the residual ellipticity and demonstrate that the spatial profile of the elastic shear is imprinted in the crust. The relic ellipticity is only a few percent of the original value, with its absolute magnitude depending on the deformation mechanism during the hot era, which cannot be specified owing to the lack of elaborate models. This work provides a first step toward linking early neutron star deformation with future gravitational-wave observations. | 生まれたばかりの中性子星は球対称性から大きく逸脱することが予想され、これは時間とともに減少します。 現時点でどの程度の変形が残っているかを決定することは、重力波天文学にとって極めて重要です。 本研究は、固体地殻形成段階における四重極変形の進化について、現時点で妥当な値を得た初めての調査です。 凝固前の平衡構造は流体記述を用いてモデル化され、変形は仮定された駆動力によって導入されます。 星が冷却するにつれてこの力が弱まり、変形は徐々に減少します。 最終的に、変形は流体領域では消失しますが、凝固後、弾性力によって支えられて部分的に地殻に残ります。 凝固前後の平衡モデルを比較することで、残留楕円率を推定し、弾性せん断の空間プロファイルが地殻に刻み込まれていることを実証します。 残存楕円率は元の値のわずか数パーセントであり、その絶対値は高温期における変形メカニズムに依存するが、精緻なモデルがないため、そのメカニズムを特定できない。 本研究は、初期中性子星の変形と将来の重力波観測を結びつけるための第一歩となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Within the standard framework in which electroweak sphaleron processes relate lepton and baryon number, we derive an upper limit on the amplitude of a chiral gravitational wave background produced prior to the electroweak epoch. This bound is independent of the production time of chiral GWs for superhorizon modes, while it becomes sensitive to the production time for subhorizon modes. For sufficiently high reheating temperatures, the bound becomes significantly more stringent than the conventional big bang nucleosynthesis constraints at frequencies above the MHz scale, thereby providing a powerful and \emph{model-independent} probe of parity-violating physics in the early Universe. | 電弱スファレロン過程がレプトン数と重粒子数を関連付ける標準的な枠組みにおいて、電弱期以前に生成されたカイラル重力波背景の振幅の上限を導出した。 この上限は、超地平線モードの場合、カイラル重力波の生成時間とは無関係であるが、地平線下モードの場合、生成時間に敏感になる。 再加熱温度が十分に高い場合、この上限はMHzを超える周波数において、従来のビッグバン元素合成の制約よりも大幅に厳しくなり、初期宇宙におけるパリティ非保存物理の強力かつ\emph{モデル非依存}な探査手段となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the quasinormal modes of polar metric-dilaton perturbations around the dilaton-Euler-Heisenberg (dEH) black holes with dilaton hair obtained from the Einstein-Maxwell-dilaton theory with two dilaton coupling constants ($α,β$) to the nonlinear Euler-Heisenberg term. We compute the quasinormal mode spectra by making use of two numerical techniques: direct integration and matrix values continued fraction methods. An excellent agreement is found between two approaches, confirming the robustness of our computation. We present the fundamental quasinormal frequencies for both gravitational and dilaton modes and analyze their dependence on the magnetic charge ($Q_m$), angular momentum quantum number $(l)$, and coupling parameter ($ε=α-β$). All negative imaginary quasinormal frequencies imply that the dEH black hole with dilaton hair is stable against polar metric-dilaton perturbations. Also, our results reveal distinct qualitative behaviors between $ε=1$ and $ε=-1 $, particularly in the damping rates near the extremality. | 我々は、非線形オイラー・ハイゼンベルク項に2つのディラトン結合定数 ($α,β$) を持つアインシュタイン-マクスウェル-ディラトン理論から得られるディラトンヘアを持つディラトン-オイラー-ハイゼンベルク (dEH) ブラックホールの周りの極性計量ディラトン摂動の準正規モードを調べる。 直接積分法と行列値連分数法という2つの数値手法を用いて、準正規モードスペクトルを計算する。 2つの手法は非常によく一致しており、計算の堅牢性が確認される。 重力モードとディラトンモードの両方について基本的な準正規周波数を提示し、それらの磁荷 ($Q_m$)、角運動量量子数 $(l)$、および結合パラメータ ($ε=α-β$) への依存性を解析する。 すべての負の虚数準正規周波数は、ディラトンヘアを持つ dEH ブラックホールが極性計量ディラトン摂動に対して安定であることを意味している。 また、我々の結果は、特に極値付近の減衰率において、$ε=1$ と $ε=-1 $ の間で異なる定性的な挙動を示すことを明らかにした。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that regularizing $(2+1)$-dimensional Minkowski spacetime with a finite-resolution Gaussian probe, analogous to Weyl-Heisenberg (Gabor) signal analysis and related quantization, induces a curved geometry with a topological defect. The regularized metric replaces $r^2$ by $r^2+σ^2$ in the angular part, where $σ$ is the resolution scale from the width of the Gaussian probe. The resulting Gaussian curvature integrates to $-2π$, independently of $σ$, and including the boundary contribution, yields Euler characteristic $χ=0$, corresponding to a punctured plane. This curvature defines an effective stress-energy source with total energy $E_{\text{eff}}=-1/(4G)$, universal and $σ$-independent. Spatial slices embed isometrically as helicoids, and geodesics exhibit a characteristic swirling motion. These results show that finite spatial resolution measurement does not merely smooth singularities but imprints topological defects with fixed physical consequences, suggesting that observational limitations fundamentally shape spacetime geometry. We show how our Gabor regularisation is extendable to $(3+1)$ Minkowski space-time. | 有限解像度のガウスプローブを用いた$(2+1)$次元ミンコフスキー時空を正規化すると、ワイル・ハイゼンベルク（ガボール）信号解析や関連する量子化と同様に、位相欠陥を持つ曲面幾何学が誘起されることを示す。 正規化された計量は、角度部分の$r^2$を$r^2+σ^2$に置き換える。 ここで、$σ$はガウスプローブの幅からの解像度スケールである。 結果として得られるガウス曲率は、$σ$に依存せず、境界寄与を含めて$-2π$まで積分され、オイラー特性$χ=0$となり、これは穴あき平面に対応する。 この曲率は、全エネルギー$E_{\text{eff}}=-1/(4G)$、普遍的かつ$σ$に依存しない有効応力エネルギー源を定義する。 空間スライスはヘリコイドとして等尺に埋め込まれ、測地線は特徴的な旋回運動を示す。 これらの結果は、有限空間分解能測定が単に特異点を滑らかにするだけでなく、固定された物理的結果を伴う位相的欠陥を刻み込むことを示し、観測限界が時空幾何学を根本的に形作っていることを示唆している。 我々は、ガボール正則化が(3+1)ミンコフスキー時空に拡張可能であることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a novel tunnel architecture for the Einstein Telescope that departs from the traditional large-cavern approach and reduces the excavated volume by an order of magnitude. In the proposed design, all seismic isolation systems are housed in raise-bore wells drilled upward from the main tunnel toward an upper service tunnel. The pre-isolators for the most sensitive optics are located in the service tunnel, seating directly on strong and compact rock, while the other filters are distributed along the wells within compact, side-access vacuum chambers. Shorter, separate wells accommodate the seismic isolation systems for less demanding optics. This configuration provides substantial advantages: easier lock acquisition and improved robustness of the interferometers, lower-frequency pendulum stages, reduced congestion around the test masses, simplified installation and maintenance, improved vacuum partitioning, strong physical decoupling between the high- and low-frequency interferometers, and enhanced compatibility with future advances of Newtonian-noise cancellation. A novel technique for real-time, precision monitoring of rock motion and tilt provides a new signal for Newtonian noise cancellation and enables correction of seismic disturbances even during earthquakes, offering unique geophysical measurement capabilities. | アインシュタイン望遠鏡のトンネル構造として、従来の大空洞方式を一新し、掘削容積を一桁削減する斬新なトンネル構造を提案する。 提案する設計では、すべての免震装置は、主トンネルから上部のサービストンネルに向かって上方に掘削されたレイズボア井戸内に設置される。 最も感度の高い光学系の前置アイソレータはサービストンネル内に設置され、強固で緻密な岩盤に直接設置される。 一方、その他のフィルタは、コンパクトな側面アクセス式真空チャンバー内の井戸に沿って分散配置される。 より短い独立した井戸には、要求の低い光学系用の免震装置が設置される。 この構成には、干渉計のロック取得の容易化と堅牢性の向上、振り子ステージの低周波数化、試験質量周辺の混雑の緩和、設置と保守の簡素化、真空区画の改善、高周波干渉計と低周波干渉計間の強力な物理的分離、そして将来のニュートン雑音除去技術との互換性向上など、大きな利点がある。 岩石の動きと傾きをリアルタイムで正確に監視する新しい技術により、ニュートン力学によるノイズ除去のための新しい信号が提供され、地震中でも地震による擾乱を補正できるため、独自の地球物理学的測定機能が実現します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We continue our series of papers where we study the quasinormal modes, and their excitation, of black holes in the simplest beyond general relativity model in which first-principle calculations are tractable: a nonrotating black hole in an effective-field-theory extension of general relativity with cubic-in-curvature terms. In this theory, the equivalence between the quasinormal mode spectra associated with metric perturbations of polar and axial parities ("isospectrality") of the Schwarzschild black hole in general relativity no longer holds. How does this loss of isospectrality translate into the time-domain ringdown of gravitational waves? Given such a ringdown, can we identify the two "fundamental quasinormal modes" associated to the two metric-perturbation parities? We study these questions through a large suite of time-domain numerical simulations, by a prescription on how to relate the gauge-invariant master functions that describe metric perturbations of each parity with the gravitational polarizations. Under the assumptions made in our calculations, we find that it is in general difficult to identify either of the two fundamental modes from the time series, although finding evidence for a non-general-relativistic mode is possible sometimes. We discuss our results in light of our assumptions and speculate about what may occur when they are relaxed. | 我々は、第一原理計算が可能な最も単純な一般相対論を超えるモデル、すなわち曲率三次項を含む一般相対論の有効場理論拡張における非回転ブラックホールにおいて、ブラックホールの準正規モードとその励起について研究する論文シリーズを継続する。 この理論では、一般相対論におけるシュワルツシルト・ブラックホールの極性パリティと軸性パリティの計量摂動（「等スペクトル性」）に関連する準正規モードスペクトル間の等価性はもはや成立しない。 この等スペクトル性の喪失は、重力波の時間領域リングダウンにどのように変換されるのだろうか？このようなリングダウンを仮定した場合、2つの計量摂動パリティに関連する2つの「基本準正規モード」を特定できるのだろうか？我々は、各パリティの計量摂動を記述するゲージ不変マスター関数と重力偏極の関係を規定する処方箋を用いて、一連の時間領域数値シミュレーションを通してこれらの疑問を研究する。 我々の計算で立てた仮定の下では、時系列から2つの基本モードのいずれかを特定することは一般的に困難であるが、非一般相対論的モードの証拠を見つけることは時々可能であることがわかった。 我々は、仮定に照らして結果について議論し、仮定を緩和した場合に何が起こるかについて考察する。 |