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gr-qc

日本時間2026年 1月 23日 15時 10分 作成
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今日の記事タイトル一覧 (14 件)


1. Roche limit and stellar disruption in the Simpson--Visser spacetime
「シンプソン-ヴィッサー時空におけるロッシュ限界と恒星の崩壊」


Author: Marcos V. de S. Silva
Category: gr-qc
Submitted: 2026-01-22 16:25:13+00:00, Last Updated: 2026-01-22 16:25:13+00:00
Original Text 日本語訳
Due to the tidal forces that a black hole can produce, certain types of compact objects may undergo disruption as they approach the black hole. This disruption point is known as the Roche limit (or Roche radius). In this work, we studied the tidal forces arising from the presence of the Simpson--Visser black bounce. We analyzed the tidal forces both for a static observer and for a radially infalling observer and showed that differences arise depending on the choice of observer. We used the tidal forces together with the stellar binding forces to determine the Roche radius for neutron stars, white dwarfs, and Sun-like stars, and to investigate how the Simpson--Visser regularization affects the tidal disruption of these astrophysical objects. We also examined whether, for astrophysical black holes such as M87* and Sgr~A*, these stellar disruption processes occur inside or outside the event horizon, and thus whether they are observable. ブラックホールが作り出す潮汐力により、ある種のコンパクト天体はブラックホールに近づくにつれて崩壊を起こす可能性があります。 この崩壊点はロッシュ限界(またはロッシュ半径)として知られています。 本研究では、シンプソン・フィッサー・ブラックバウンスの存在によって生じる潮汐力を研究しました。 静止した観測者と放射状に落下する観測者の両方に対して潮汐力を解析し、観測者の選択によって違いが生じることを示しました。 潮汐力と恒星の結合力を併用することで、中性子星、白色矮星、太陽型恒星のロッシュ半径を決定し、シンプソン・フィッサー正規化がこれらの天体の潮汐崩壊にどのような影響を与えるかを調べました。 また、M87*やSgr~A*などの天体ブラックホールにおいて、これらの恒星崩壊プロセスが事象の地平線の内側で発生するのか外側で発生するのか、そして観測可能かどうかも調べました。

2. Unveiling the Spectral Morphological Division of Fast Radio Bursts with CHIME/FRB Catalog 2
「CHIME/FRBカタログ2による高速電波バーストのスペクトル形態区分の解明」


Author: Wan-Peng Sun, Yin-Long Cao, Yong-Kun Zhang, Ji-Guo Zhang, Xiaohui Liu, Yichao Li, Fu-Wen Zhang, Wan-Ting Hou, Jing-Fei Zhang, Xin Zhang
Category: astro-ph.HE, astro-ph.CO, gr-qc, hep-ph, hep-th
Submitted: 2026-01-22 15:28:39+00:00, Last Updated: 2026-01-22 15:28:39+00:00
Original Text 日本語訳
Fast radio bursts (FRBs) are commonly divided into repeating and apparently non-repeating sources, but whether these represent distinct physical populations remains uncertain. In this work, we apply an unsupervised machine learning methods combining Uniform Manifold Approximation and Projection (UMAP) with density-based clustering to analyze CHIME/FRB Catalog 2. We find that FRBs remain primarily separated into two clusters in the multi-dimensional parameter space, with a recall of 0.94 for known repeaters, indicating strong robustness. Consistent with Catalog 1 analyses, we confirm that the spectral morphology parameter, specifically spectral running remains the key discriminator between the two populations, indicating that narrowband emission is an intrinsic and persistent property of repeating FRBs. With the enlarged Catalog 2 sample, we further identify a stable subclass of atypical repeaters (about $6\%$ of repeating bursts) that are broadband, shorter in duration, and more luminous, resembling non-repeating bursts. The Nonrepeater-like cluster also shows higher inferred energies and dispersion measures, consistent with a scenario in which apparently non-repeating FRBs may result from observational incompleteness, with low-energy repeating bursts remaining undetected. Our results provide new statistical evidence for a physical connection between repeating and non-repeating FRBs. 高速電波バースト(FRB)は一般的に反復型と非反復型の2種類に分類されますが、これらがそれぞれ異なる物理的集団であるかどうかは依然として不明です。 本研究では、一様多様体近似・射影法(UMAP)と密度ベースクラスタリングを組み合わせた教師なし機械学習手法を適用し、CHIME/FRBカタログ2を解析しました。 その結果、FRBは多次元パラメータ空間において主に2つのクラスターに分かれており、既知の反復型FRBの再現率は0.94と高い堅牢性を示しました。 カタログ1の解析結果と一致して、スペクトル形態パラメータ、特にスペクトルランニングが2つの集団を区別する重要な指標であることが確認されました。 これは、狭帯域放射が反復型FRBの本質的かつ永続的な特性であることを示しています。 カタログ2の拡大サンプルを用いて、広帯域で持続時間が短く、より明るく、非反復バーストに類似する非定型リピーター(反復バーストの約6%)の安定したサブクラスをさらに特定しました。 非リピーター類似クラスターは、推定エネルギーと分散値も高く、これは、一見非反復に見えるFRBが観測の不完全性によって発生し、低エネルギーの反復バーストが検出されないというシナリオと一致しています。 私たちの研究結果は、反復FRBと非反復FRBの間に物理的な関連性があることを裏付ける新たな統計的証拠となります。
Original Text 日本語訳
In this work, we show that if the bumblebee field in the Einstein-bumblebee theory is given by its vacuum expectation value ($B_μ=b_μ$) and it is not dynamical ($\partial_μB_ν-\partial_νB_μ=0$), then these conditions uniquely provide a generating technique, allowing us to construct exact solutions to bumblebee gravity from the vacuum solutions by adding a term $\sim b_μb_ν$ to the metric tensor. Also, we show that the bumblebee field within this technique is proportional to the tangential vector of the (timelike or spacelike) geodesic curve in the background vacuum spacetime, and can be easily found knowing the solution to the Hamilton-Jacobi equation. Moreover, we prove that this technique can be extended to the case of any non-zero cosmological constant and the presence of the electromagnetic field. We apply this generating technique and obtain the bumblebee extension of the Kerr-Newman-Taub-NUT-(anti-)de Sitter spacetime. We show that this extension is not unique, as it depends on the exact geodesic curve one chooses to associate a bumblebee field with. Then, by considering various special cases of this generic solution, we demonstrate that the condition of the global reality of the bumblebee field limits the set of geodesics with which we can associate it. 本研究では、アインシュタイン-バンブルビー理論におけるバンブルビー場が真空期待値($B_μ=b_μ$)で与えられ、かつ動的でない($\partial_μB_ν-\partial_νB_μ=0$)場合、これらの条件は一意に生成手法を提供し、計量テンソルに項$\sim b_μb_ν$を加えることで真空解からバンブルビー重力の厳密解を構築できることを示す。 また、この手法におけるバンブルビー場は背景真空時空における(時間的または空間的)測地線曲線の接線ベクトルに比例し、ハミルトン-ヤコビ方程式の解が分かれば容易に求められることを示す。 さらに、この手法は任意の非ゼロ宇宙定数と電磁場の存在の場合にも拡張できることを証明する。 この生成手法を適用し、カー・ニューマン・タウブNUT(反)ド・ジッター時空のバンブルビー拡張を得る。 この拡張は一意ではなく、バンブルビー場をどの測地線に関連付けるかによって決まることを示す。 次に、この一般的な解の様々な特殊なケースを検討することにより、バンブルビー場の大域的実在性の条件が、バンブルビー場を関連付けることができる測地線の集合を制限することを示す。

4. Nonlinear tails of massive scalar fields around a black hole
「ブラックホール周囲の大質量スカラー場の非線形尾部」


Author: Caiying Shao, Zhen-Tao He, Jiageng Jiao, Jingqi Lai, Jun-Xi Shi, Yu Tian, Dandan Yuan, Hongbao Zhang
Category: gr-qc
Submitted: 2026-01-22 14:41:06+00:00, Last Updated: 2026-01-22 14:41:06+00:00
Original Text 日本語訳
Nonlinear effects play a fundamental role in the late-time ringdown of black holes, with direct implications for gravitational-wave observations. For massive fields, these dynamics become richer, yet their nonlinear signatures remain poorly understood. Here, we systematically study nonlinear tails of massive scalar perturbations, from a toy model with ingoing and outgoing sources to a self-interacting scalar model, revealing nonlinear tails and contrasting the results with their linear counterparts. We find that the nonlinear tails of massive scalar fields, opposite to massless ones, decay as the same rate as linear tails in the intermediate time, independent of source parameters or initial conditions. Nevertheless, quadratic quasinormal modes could serve as a probe to the nonlinear effects of massive fields. 非線形効果は、ブラックホールの後期リングダウンにおいて根本的な役割を果たし、重力波観測に直接的な影響を与える。 質量を持つ場の場合、これらのダイナミクスはより豊かになるが、その非線形特性は依然として十分に理解されていない。 本研究では、入射波と出射波源を持つトイモデルから自己相互作用スカラーモデルに至るまで、質量を持つスカラー摂動の非線形テールを体系的に研究し、非線形テールを明らかにし、その結果を線形テールと比較する。 質量を持つスカラー場の非線形テールは、質量のないテールとは逆に、中間時間において線形テールと同じ速度で減衰し、源パラメータや初期条件に依存しないことがわかった。 しかしながら、2次準正規モードは質量を持つ場の非線形効果を探る手がかりとなる可能性がある。

5. Weyl-transverse gravity with boundaries
「境界を持つワイル横重力」


Author: Gloria Odak, Salvatore Ribisi
Category: gr-qc, hep-th
Submitted: 2026-01-22 13:54:11+00:00, Last Updated: 2026-01-22 13:54:11+00:00
Original Text 日本語訳
We develop the covariant phase space formulation of Weyl-transverse gravity (WTG) in the presence of general timelike and spacelike boundaries. WTG is classically equivalent to General Relativity (GR) but possesses a reduced gauge symmetry consisting of Weyl transformations and transverse diffeomorphisms, together with a fixed background volume form. This structure modifies the variational principle and the definition of conserved quantities relative to GR. We derive the symplectic potential, presymplectic current, and Hamiltonian generators associated with transverse diffeomorphisms, and we identify a set of boundary conditions under which the WTG action is differentiable. These include Dirichlet and Neumann conditions for both the auxiliary Weyl-invariant metric and the dynamical metric, as well as a natural implementation of York boundary conditions, for which WTG exhibits a particularly transparent geometric formulation. We obtain the Noether current and surface charge, clarify the role of the Lagrangian ambiguity related to the cosmological constant, and evaluate the Hamiltonian identity on spacetimes containing a bifurcate Killing horizon. The resulting first-law relation shows that variations of the cosmological constant can contribute nontrivially unless additional physical restrictions are imposed. 我々は、一般の時間的および空間的境界が存在する場合のワイル横重力 (WTG) の共変位相空間定式化を展開する。 WTG は古典的には一般相対論 (GR) と等価であるが、ワイル変換と横微分同相写像、および固定された背景体積形式からなる縮小ゲージ対称性を持つ。 この構造は、変分原理と保存量の定義を一般相対論に対して修正する。 我々は、横微分同相写像に関連するシンプレクティックポテンシャル、プレシンプレクティックカレント、およびハミルトニアン生成子を導出し、WTG 作用が微分可能である境界条件の集合を特定する。 これらには、補助ワイル不変計量と動的計量の両方に対するディリクレ条件とノイマン条件、および WTG が特に透明な幾何学的定式化を示すヨーク境界条件の自然な実装が含まれる。 ノイザーカレントと表面電荷を求め、宇宙定数に関連するラグランジアン曖昧性の役割を明らかにし、分岐キリング地平線を含む時空におけるハミルトン恒等式を評価する。 得られた第一法則の関係は、追加の物理的制約が課されない限り、宇宙定数の変化が非自明に寄与する可能性があることを示している。

6. Gravitational Wave Signature of Aspherical Bubbles Driven by Thermal Fluctuation
「熱揺らぎによって駆動される非球面泡の重力波特性」


Author: Ligong Bian, Guangshang Chen, Song Li, Hongxin Wang, Yang Xiao, Jin Min Yang, Yang Zhang
Category: hep-ph, gr-qc
Submitted: 2026-01-22 13:11:44+00:00, Last Updated: 2026-01-22 13:11:44+00:00
Original Text 日本語訳
Cosmological first-order phase transitions are a well-motivated source of stochastic gravitational waves (GWs), but most predictions are made based on the highly idealized model of perfectly spherical vacuum bubbles, neglecting thermal fluctuations. In this work we use $(3+1)$-dimensional lattice simulations of a scalar model with thermal initial conditions to quantify how thermal fluctuations distort bubble profiles and modify the resulting GW spectrum. We find that thermal fluctuations can strongly break spherical symmetry at early times, allowing even an isolated bubble to emit GWs. In multi-bubble simulations, thermal fluctuations systematically reshape the spectrum, suppressing the infrared part while enhancing and broadening the high-$k$ tail. We further provide an analytical estimate for the ultraviolet regime of the GW spectrum, which is in good agreement with our lattice results and suggests that this regime is dominated by thermal fluctuations. These effects could leave observable imprints in future GW searches. 宇宙論的一次相転移は、確率的重力波(GW)の十分に根拠のある発生源であるが、その予測のほとんどは、熱揺らぎを無視した、完全に球状の真空バブルという高度に理想化されたモデルに基づいている。 本研究では、熱的初期条件を持つスカラーモデルの$(3+1)$次元格子シミュレーションを用いて、熱揺らぎがバブルのプロファイルを歪ませ、結果として生じる重力波スペクトルをどのように変化させるかを定量化する。 その結果、熱揺らぎは初期段階で球対称性を強く破り、孤立したバブルでさえ重力波を放射する可能性があることがわかった。 マルチバブルシミュレーションでは、熱揺らぎはスペクトルを系統的に再形成し、赤外線部分を抑制しながら高kテールを増強・拡大する。 さらに、重力波スペクトルの紫外線領域について解析的な推定値を提示する。 これは格子シミュレーションの結果とよく一致しており、この領域は熱揺らぎによって支配されていることを示唆している。 これらの効果は、将来の重力波探索において観測可能な痕跡を残す可能性がある。
Original Text 日本語訳
We study a spacetime obtained from the semi-classical backreaction computed via the Thermofield dynamics approach in the Poincare patch of de Sitter spacetime. The resulting bulk equation takes the Whittaker form and we examine two distinct applications. At leading order, the co-moving curvature perturbations are shown to match a constant-roll model in the frozen attractor regime, corresponding to a UV enhancement of the spectrum with $n_S \sim 2$. In the holographic context, we compute the CFT two-point function at the future boundary, and away from it we construct the flow-equation of the dual QFT that matches beta-function of the Sp(N ) model in three dimensions. 熱場動力学アプローチを用いて計算された半古典的反作用から得られる時空を、ド・ジッター時空のポアンカレパッチにおいて考察する。 得られたバルク方程式はウィテカー形式をとり、2つの異なる応用を検討する。 主要次数において、共動曲率摂動は凍結アトラクター領域における定常ロール模型と一致することが示され、これはスペクトルの紫外域増強が$n_S \sim 2$となることに対応する。 ホログラフィックな文脈では、未来境界におけるCFT二点関数を計算し、そこから離れて、3次元Sp(N )模型のベータ関数と一致する双対QFTのフロー方程式を構築する。

8. Black hole based general relativistic limit of f(R) theory of gravity
「ブラックホールに基づくf(R)重力理論の一般相対論的極限」


Author: Pranjali Bhattacharjee, Sanjeev Kalita, Debojit Paul
Category: gr-qc
Submitted: 2026-01-22 10:21:22+00:00, Last Updated: 2026-01-22 10:21:22+00:00
Original Text 日本語訳
The Galactic Center black hole environment gives us new opportunity to test deviation from General Relativity and black hole physics. In this work we analytically generate the shape of the Galactic Center black hole by using a recently developed exact stationary, axisymmetric and vacuum solution of $f(R)$ gravity theory. By using scalaron mass as a free parameter we find that the shadow shape along with displacement and asymmetry is sensitive to the scalaron mass, even after keeping the black hole spin low. We recognize scalaron mass which is compatible with Kerr like quadrupole moment and hence black hole "no-hair" theorem. The same mass scale is found to reproduce the PPN parameter ($γ$) constrained in the weak field limit of the solar system. Gravitational identifiers, the Kretschmann scalar ($κ$) and gravitational potential ($φ$) have been used to infer scalaron masses in the regime of S-stars which are found to be consistent with the limits obtained using shadow scales. We ensure that $f(R)$ gravity scalaron has an appropriate general relativistic limit in the horizon scale of the black hole. We also identify the possibility of scale invariance of the General Relativistic limit. 銀河中心ブラックホール環境は、一般相対論およびブラックホール物理学からの逸脱を検証する新たな機会を与えてくれる。 本研究では、最近開発された正確な定常・軸対称・真空の$f(R)$重力理論解を用いて、銀河中心ブラックホールの形状を解析的に生成する。 スカラーロン質量を自由パラメータとして用いることで、ブラックホールのスピンを低く保った後でも、影の形状、変位、非対称性はスカラーロン質量に敏感であることがわかった。 スカラーロン質量はカー型四重極モーメントと整合し、ブラックホールの「ノーヘア」定理も成立する。 同じ質量スケールは、太陽系の弱磁場限界で制約されるPPNパラメータ($γ$)を再現することが判明した。 重力識別子であるクレッチマンスカラー($κ$)と重力ポテンシャル($φ$)は、S型星領域におけるスカラーロン質量の推定に用いられており、影スケールを用いて得られた限界と一致することがわかった。 我々は、$f(R)$重力スカラーロンがブラックホールの地平線スケールにおいて適切な一般相対論的極限を持つことを確認する。 また、一般相対論的極限がスケール不変性を持つ可能性も明らかにする。

9. The initial spin matters: the impact of rapid rotation on magnetic-field amplification at merger
「初期のスピンが重要:合体時の磁場増幅に対する急速な回転の影響」


Author: Harry Ho-Yin Ng, Jin-Liang Jiang, Luciano Rezzolla
Category: astro-ph.HE, gr-qc
Submitted: 2026-01-22 04:55:27+00:00, Last Updated: 2026-01-22 04:55:27+00:00
Original Text 日本語訳
A couple of milliseconds after the merger of a binary system of neutron stars can play a fundamental role in amplifying the comparatively low initial magnetic fields into magnetar strengths. The basic mechanism responsible for this amplification is the Kelvin-Helmholtz instability (KHI) and we here report the first systematic study of the impact of rapid rotation on the KHI-amplification process exploiting general-relativistic magnetohydrodynamic simulations at very high-resolutions of $35\,{\rm m}$. Concentrating on four different spinning configurations, we find that aligned, anti-aligned, and mixed (aligned/anti-aligned) spin configurations lead to markedly different growth rates of the electromagnetic (EM) energy, field topologies, and vortex properties when compared to the irrotational case. These differences arise from intrinsic variations in the system dynamics, such as tidal deformation, collision strength, and contact surface area, with the anti-aligned configuration producing the largest vorticity and growth in EM energy. Importantly, while different spin configurations lead to significantly different initial growth rates of the poloidal/toroidal components, all systems converge to a specific topological partition. Our simulations are confined to a short window in time, but the different EM energies produced as a result of spin will imprint the EM emission at merger and provide information on the spinning state at merger. 中性子星連星系の合体後数ミリ秒は、比較的低い初期の磁場をマグネターの強度まで増幅する上で重要な役割を果たす可能性がある。 この増幅の基本的なメカニズムはケルビン・ヘルムホルツ不安定性(KHI)であり、我々は本論文で、$35\,{\rm m}$という非常に高い解像度での一般相対論的磁気流体力学シミュレーションを用いて、急速な自転がKHI増幅過程に与える影響について初めて体系的に研究した。 4つの異なる自転構成に焦点を当て、整列、反整列、および混合(整列/反整列)の自転構成は、非自転の場合と比較して、電磁エネルギー(EM)成長率、磁場トポロジー、および渦特性が著しく異なることを明らかにした。 これらの違いは、潮汐変形、衝突強度、接触面積といったシステムダイナミクスの固有の変動に起因しており、反整列構成では渦度と電磁エネルギーの成長が最も大きくなります。 重要なのは、異なるスピン構成がポロイダル/トロイダル成分の初期成長率に大きく異なる影響を与える一方で、すべてのシステムが特定の位相分割に収束することです。 私たちのシミュレーションは短い時間枠に限定されていますが、スピンの結果として生成される異なる電磁エネルギーは、合体時の電磁放射を刻印し、合体時の回転状態に関する情報を提供します。

10. Gravitational equal-area law and critical phenomena of cuspy black hole shadow
「重力等面積則とカッスピーブラックホールシャドウの臨界現象」


Author: Shao-Wen Wei, Chao-Hui Wang, Yu-Peng Zhang, Yu-Xiao Liu, Robert B. Mann
Category: gr-qc, hep-th
Submitted: 2026-01-22 03:26:16+00:00, Last Updated: 2026-01-22 03:26:16+00:00
Original Text 日本語訳
The formation of a cusp on a black hole shadow is a striking signature of physics beyond the Kerr paradigm. We demonstrate that this morphological change fundamentally alters the shadow's topology with the topological charge flipping from 1 to -1. To analyze this topological transition, we introduce a gravitational equal-area law, analogous to Maxwell's construction in thermodynamics, and identify a critical point for cusp formation. Near this point, we uncover universal behavior characterized by a critical exponent 1/2, which places this gravitational lensing system within the mean-field universality class. These results establish a new framework for testing fundamental physics of black hole shadows, reframing the search for deviations from general relativity as a targeted hunt for a distinct topological and critical phenomenon. ブラックホールシャドウにおけるカスプの形成は、カーパラダイムを超越する物理学の顕著な特徴である。 我々は、この形態変化がシャドウのトポロジーを根本的に変化させ、トポロジカルチャージが1から-1に反転することを実証する。 このトポロジカル遷移を解析するために、熱力学におけるマクスウェルの構成に類似した重力等面積則を導入し、カスプ形成の臨界点を特定する。 この臨界点付近では、臨界指数1/2で特徴付けられる普遍的な挙動が明らかになり、この重力レンズ系は平均場普遍性クラスに位置付けられる。 これらの結果は、ブラックホールシャドウの基礎物理学を検証するための新たな枠組みを確立し、一般相対性理論からの逸脱の探索を、明確なトポロジカルかつ臨界的な現象の探究へと再構築するものである。

11. Extended symmetry of the Maxwell theory with a gauge coupling constant as a conserved charge
「ゲージ結合定数を保存電荷とするマクスウェル理論の拡張対称性」


Author: Sojeong Cheong, Myungseok Eune, Wontae Kim, Mungon Nam
Category: hep-th, gr-qc
Submitted: 2026-01-22 02:33:28+00:00, Last Updated: 2026-01-22 02:33:28+00:00
Original Text 日本語訳
It has been proposed that any coupling constant in a covariant action can be treated as a conserved charge by promoting the coupling constant to auxiliary fields, typically realized by a scalar field paired with a higher-form gauge field. However, the procedure may break local symmetries, which can be explicitly shown in a simpler setting such as Maxwell theory. The Hamiltonian analysis of Maxwell theory with the auxiliary fields reveals that some of the constraints are second-class. Applying the BFT formalism, we restore the broken local symmetries and obtain a fully symmetric action defined on an extended configuration space. Despite the restoration of the local symmetries, no additional conserved charges are associated with the recovered symmetries. Consequently, the original theory turns out to be the gauge-fixed version of the extended theory. 共変作用における任意の結合定数は、補助場(典型的には高次形式ゲージ場と対をなすスカラー場によって実現される)に結合定数を昇格させることによって、保存電荷として扱うことができると提案されている。 しかし、この手続きは局所対称性を破る可能性があり、これはマクスウェル理論のようなより単純な設定では明示的に示される。 補助場を伴うマクスウェル理論のハミルトニアン解析は、いくつかの制約が第二級であることを明らかにする。 BFT形式を適用することにより、破れた局所対称性を回復し、拡張された配位空間上で定義された完全に対称な作用を得る。 局所対称性の回復にもかかわらず、回復された対称性には追加の保存電荷は関連付けられていない。 結果として、元の理論は拡張理論のゲージ固定版となる。

12. Two Fluid Quantum Bouncing Cosmology I: Theoretical Model
「二流体量子バウンシング宇宙論I:理論モデル」


Author: Sandro D. P. Vitenti, Nelson Pinto-Neto, Patrick Peter, Luiz Felipe Demétrio
Category: astro-ph.CO, gr-qc
Submitted: 2026-01-21 23:53:30+00:00, Last Updated: 2026-01-21 23:53:30+00:00
Original Text 日本語訳
Bouncing cosmologies offer an alternative to inflation by resolving the initial singularity through a contracting phase followed by a bounce into expansion. In many such models, the contracting phase is dominated by a single matter component, typically pressureless dust, which leads to an almost scale-invariant spectrum of scalar cosmological perturbations with a slight blue tilt, so that generating the observed red-tilted spectrum within this framework was challenging. In this work, we consider a more realistic scenario in which the contracting phase includes both matter and radiation, as required on physical grounds. We show that the presence of radiation can naturally induce a red tilt in the spectrum of curvature perturbations seeded by quantum vacuum fluctuations in the remote past of the contraction. Since the perturbations of the two fluids are coupled via gravity, vacuum initial conditions must be carefully defined. We demonstrate that, without fine-tuning, the resulting entropy perturbations are subdominant with respect to curvature perturbations. This suggests that a minimal two-component bounce model, involving only ordinary matter and radiation, can connect to the standard expanding cosmology with observationally viable initial conditions. バウンス宇宙論は、収縮期を経て膨張期へと跳ね返ることによって初期特異点を解決することで、インフレーションの代替案を提供する。 多くのこのようなモデルでは、収縮期は単一の物質成分、典型的には圧力のないダストによって支配されており、これはわずかに青みがかった傾斜を持つスカラー宇宙擾乱のほぼスケール不変なスペクトルをもたらす。 そのため、この枠組みの中で観測された赤みがかった傾斜スペクトルを生成することは困難であった。 本研究では、物理的根拠に基づいて、収縮期に物質と放射の両方が含まれる、より現実的なシナリオを検討する。 放射の存在は、収縮期の遠い過去に量子真空揺らぎによって引き起こされた曲率擾乱のスペクトルに自然に赤みがかった傾斜を生じさせることを示す。 2つの流体の擾乱は重力を介して結合しているため、真空初期条件を慎重に定義する必要がある。 微調整を行わない場合、結果として生じるエントロピー擾乱は曲率擾乱に対して劣支配的であることを示す。 これは、通常の物質と放射線のみを含む最小の2成分バウンスモデルが、観測的に実現可能な初期条件で標準的な膨張宇宙論に接続できることを示唆している。
Original Text 日本語訳
We construct four-dimensional de Sitter space as an excited state, rather than as a vacuum configuration, in type IIB, heterotic SO(32), and heterotic E_8 \times E_8 string theories. This framework provides a mechanism to evade vacuum-based no-go theorems for de Sitter solutions in string theory. Starting from a generic M-theory configuration, we obtain de Sitter isometry in the dual string theories through appropriate dynamical duality sequences in the late-time limit. The excited state, identified as a Glauber-Sudarshan state, is constructed as the expectation value of the metric operator in M-theory using path-integral techniques. We further analyze the conditions required for the existence of a well-defined effective field theory description and show that these conditions are equivalent to the Null Energy Condition for a (3+1)-dimensional FLRW cosmology. Finally, we investigate constraints arising from axionic cosmology and demonstrate how the time-dependent solutions are modified when experimental bounds on the axionic coupling constant are taken into account. This article serves as a computational companion to sections 3 and 4 of the paper https://doi.org/10.48550/arXiv.2511.03798. 我々は、IIB型、ヘテロティックSO(32)、およびヘテロティックE_8 \times E_8弦理論において、真空配置ではなく励起状態として4次元ド・ジッター空間を構成する。 この枠組みは、弦理論におけるド・ジッター解に対する真空に基づくno-go定理を回避するメカニズムを提供する。 一般的なM理論配置から始めて、後期時間極限における適切な動的双対性シーケンスを通じて、双対弦理論におけるド・ジッター等長性を得る。 グラウバー・スダルシャン状態として同定される励起状態は、経路積分手法を用いてM理論における計量演算子の期待値として構成される。 さらに、明確に定義された有効場の理論記述が存在するために必要な条件を分析し、これらの条件が(3+1)次元FLRW宇宙論のヌルエネルギー条件と等価であることを示す。 最後に、アクシオン宇宙論から生じる制約を調査し、アクシオン結合定数の実験的限界を考慮した場合、時間依存解がどのように変化するかを示す。 本稿は、論文 https://doi.org/10.48550/arXiv.2511.03798 の第3節および第4節の計算補足資料として役立つ。

14. Compact Stars Sourced by Dark Matter Halos and Their Frozen States
「暗黒物質ハローから生まれたコンパクト星とその凍結状態」


Author: Yuan Yue, Yong-Qiang Wang
Category: gr-qc, astro-ph.HE, hep-th
Submitted: 2026-01-21 19:27:40+00:00, Last Updated: 2026-01-21 19:27:40+00:00
Original Text 日本語訳
Inspired by regular black holes (RBHs) sourced by dark matter halos, we generalize the anisotropic energy-momentum tensor by relaxing the $P_r = -ρ$ condition between radial pressure and density. We demonstrate that while RBHs are a unique special case, a broader class of relations yields horizonless compact stars. Under specific parameter limits, these objects approach a ``frozen state," mimicking black hole features without an event horizon. These compact star solutions could satisfy weak energy conditions and provide a robust mechanism for dark matter-sourced black hole mimickers. 暗黒物質ハローを起源とする通常のブラックホール(RBH)に着想を得て、視線圧力と密度の間の$P_r = -ρ$条件を緩和することで、異方性エネルギー運動量テンソルを一般化しました。 RBHは特殊なケースではあるものの、より広範な関係式から地平線のないコンパクト星が生まれることを実証しました。 特定のパラメータ制限下では、これらの天体は事象の地平線のないブラックホールの特徴を模倣し、「凍結状態」に近づきます。 これらのコンパクト星の解は、弱エネルギー条件を満たし、暗黒物質を起源とするブラックホール模倣天体のための堅牢なメカニズムを提供する可能性があります。