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| Original Text | 日本語訳 |
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| Clusters of galaxies have been used to measure a subtle effect predicted by Einstein: gravitational redshift. This signal encodes pristine information about our Universe, since it is sensitive to the depth of the clusters' gravitational potential wells. In this work, we show how gravitational redshift can be used to test a fundamental physical principle: the weak equivalence principle. This principle stipulates that all matter falls in the same way in a gravitational potential, regardless of its nature. By comparing the amplitude of the gravitational redshift signal with the velocity dispersion in galaxy clusters, we build a novel test of this principle targeted to the unknown dark matter. Our test is sensitive to any additional interaction that would alter the way dark matter falls in gravitational potentials, hence leading to a violation of the equivalence principle. We show that currently available data can constrain the presence of a fifth force in clusters at the level of 7-14%, while the newest surveys will reach a precision of a few percents. This demonstrates the crucial role played by galaxy clusters in testing fundamental properties of dark matter. | 銀河団は、アインシュタインが予言した微妙な効果、すなわち重力赤方偏移の測定に用いられてきました。 この信号は銀河団の重力ポテンシャル井戸の深さに敏感であるため、宇宙に関する純粋な情報をエンコードしています。 本研究では、重力赤方偏移を用いて、基本的な物理原理である弱等価原理を検証する方法を示します。 この原理は、すべての物質は、その性質に関わらず、重力ポテンシャル内で同じように落下することを規定しています。 重力赤方偏移信号の振幅と銀河団内の速度分散を比較することで、未知の暗黒物質を標的としたこの原理の新たな検証方法を構築します。 この検証は、暗黒物質が重力ポテンシャル内で落下する方法を変化させ、ひいては等価原理の破れにつながるような、あらゆる追加的な相互作用に敏感です。 現在利用可能なデータでは、銀河団における第五の力の存在を7～14%のレベルで制限できる一方、最新の調査では数%の精度に達することが示されました。 これは、暗黒物質の基本的な性質を検証する上で、銀河団が果たす重要な役割を実証しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recently, a novel dictionary relating solutions of the Einstein--Scalar--Maxwell theory to solutions of gauged Skyrme--Maxwell--Einstein models in $(3+1)$ dimensions has been established. This development provides a clear and systematic route to constructing new configurations with nontrivial Baryonic charge and magnetic field, leveraging the fact that the Einstein--Scalar--Maxwell system is considerably more tractable, thanks to powerful solution-generating techniques. In this work, we exploit the framework that allows compact sources dressed by scalar fields to be consistently embedded in external electromagnetic backgrounds, and we construct their dual counterparts carrying Baryonic charge in the Skyrme sector. The resulting Baryonic charge is expressed directly in terms of the parameters characterizing the seed spacetime, and a corresponding quantization condition involving these parameters is explicitly derived. Consequently, the mass and the Baryonic charge are not independent parameters. These results provide a closed analytic formula for the black hole mass parameter in terms of the Baryonic charge and the magnetic field. This relation between the mass parameter and the Baryonic charge is linear for large values of the mass, while significant deviations from linearity arise if the mass takes intermediate values. | 最近、アインシュタイン-スカラー-マクスウェル理論の解と(3+1)次元ゲージド・スカイーム-マクスウェル-アインシュタイン模型の解を関連付ける新しい辞書が構築された。 この開発は、強力な解生成技術によってアインシュタイン-スカラー-マクスウェル系がかなり扱いやすくなったという事実を活用し、非自明なバリオン電荷と磁場を持つ新しい構成を構築するための明確かつ体系的な方法を提供する。 本研究では、スカラー場をまとったコンパクト源を外部電磁波背景に一貫して埋め込むことを可能にする枠組みを活用し、スカイームセクターにバリオン電荷を運ぶそれらの双対を構築する。 結果として得られるバリオン電荷は、シード時空を特徴付けるパラメータによって直接表現され、これらのパラメータを含む対応する量子化条件が明示的に導出される。 したがって、質量とバリオン電荷は独立したパラメータではない。 これらの結果は、バリオン電荷と磁場に関して、ブラックホールの質量パラメータに関する閉じた解析的公式を与える。 質量パラメータとバリオン電荷の関係は、質量が大きい場合には線形であるが、質量が中間値をとる場合には線形性から大きく逸脱する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In a recent preprint [arXiv:2601.14134v1], Rubin argues that the arrow of time originates from the monotonic growth of the volume of extra dimensions. While the identification of a geometric origin for time's arrow is compelling in the case of brane-world models, we point out a possible tension between the proposed volume growth and the observational stability of the effective four-dimensional Newton's gravitational constant, G, that may arise in Kaluza-Klein (KK) theory. In standard KK approaches, such volume growth induces a time-variation of G that exceeds Big Bang Nucleosynthesis (BBN) and Lunar Laser Ranging (LLR) bounds by many orders of magnitude. To resolve this tension while preserving the author's key insight in the Kaluza-Klein case, we propose an extension: the "shape-dynamic arrow of time". By utilizing the scale-invariant monotonicity of Perelman's nu-entropy under normalized Ricci flow, we demonstrate how an arrow of time can emerge from the geometric smoothing of extra dimensions at fixed volume, thereby satisfying observational constraints on fundamental constants. | 最近のプレプリント[arXiv:2601.14134v1]において、ルビンは時間の矢は余剰次元の体積の単調増加に由来すると主張している。 時間の矢の幾何学的起源の特定はブレーン世界モデルにおいて説得力を持つが、我々は提案された体積増加と、カルツァ＝クライン（KK）理論において生じる可能性のある、実効4次元ニュートン重力定数Gの観測的安定性との間に緊張関係が生じる可能性を指摘する。 標準的なKKアプローチでは、このような体積増加は、ビッグバン元素合成（BBN）や月レーザー測距（LLR）の限界を数桁も超えるGの時間変化を引き起こす。 この緊張関係を解消しつつ、カルツァ＝クラインの場合における著者の重要な洞察を維持するため、我々は拡張、「形状動的時間の矢」を提案する。 正規化されたリッチフローにおけるペレルマンのニューエントロピーのスケール不変の単調性を利用することで、固定体積での余剰次元の幾何学的平滑化から時間の矢印がどのように出現し、それによって基本定数に対する観測制約を満たすかを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The evolution of large-scale structure within the standard model of cosmology is well posed only up to the onset of shell crossing, where particle trajectories appear to intersect. Beyond this point, the evolution equations become non-predictive and perturbative approaches break down. We show that in General Relativity, a matter horizon forms before caustics develop for a well-defined initial over-density on an expanding FLRW spacetime. The matter horizon was first identified by Ellis and Stoeger in 2010 as a dynamical causal boundary that encloses a sub-region of spacetime where structure formation actually takes place. We construct a multi-scale hierarchical framework for the propagation of geodesic congruences that avoids the shell-crossing singularity by cutting the spacetime at the matter horizon and glueing to another spacetime with opposite orientation. We identify a relationship between the multi-scale hierarchical framework and the cosmological zoom-in N-body simulation approach, and relate the local sub-region that decouples from the Hubble flow to the region of interest in cosmological zoom-in N-body simulations. Most importantly, the multi-scale hierarchical framework provides a more robust way of implementing boundary conditions, which could benefit cosmological zoom-in N-body simulation approaches. | 標準宇宙モデルにおける大規模構造の発展は、粒子の軌道が交差するように見える殻交差の開始までしか適切に設定されていない。 この点を超えると、発展方程式は予測不能となり、摂動論的アプローチは破綻する。 我々は、一般相対性理論において、膨張するFLRW時空上の明確に定義された初期過剰密度に対して、コースティックスが発達する前に物質地平線が形成されることを示す。 物質地平線は、構造形成が実際に起こる時空のサブ領域を囲む動的因果境界として、2010年にEllisとStoegerによって初めて同定された。 我々は、物質地平線で時空を切断し、反対方向の別の時空に接着することで殻交差特異点を回避する、測地線合同の伝播のためのマルチスケール階層的フレームワークを構築する。 我々は、マルチスケール階層的枠組みと宇宙論的ズームインN体シミュレーションアプローチとの関係を特定し、ハッブルフローから分離する局所領域を宇宙論的ズームインN体シミュレーションにおける関心領域に関連付ける。 最も重要なのは、マルチスケール階層的枠組みが境界条件をより堅牢に実装する方法を提供し、宇宙論的ズームインN体シミュレーションアプローチにメリットをもたらす可能性があることである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Pulsar timing arrays' hint for a stochastic gravitational-wave background (SGWB) leverages the expectations of a future detection in the millihertz band, particularly with the LISA space mission. However, finding an SGWB with a single orbiting detector is challenging: It calls for cautious modelling of instrumental noise, which is also mainly stochastic. It was shown that agnostic noise reconstruction methods provide robustness in the detection process. We build on previous work to include more realistic instrumental simulations and additional degrees of freedom in the noise inference model and analyze the impact of LISA's sensitivity to SGWBs. Particularly, we model the two main types of noise sources with separate transfer functions and power spectral density spline fitting. We assess the detectability bounds and their dependence on the flexibility of the noise model and on the prior probability, allowing us to refine previously reported results. | パルサータイミングアレイが示唆する確率的重力波背景放射（SGWB）の存在は、特にLISA宇宙ミッションによるミリヘルツ帯での将来の検出への期待を高めている。 しかし、単一の周回検出器でSGWBを発見することは困難である。 機器ノイズ（これも主に確率的）を慎重にモデル化する必要がある。 不可知論的なノイズ再構成法が検出プロセスにおいて堅牢性をもたらすことが示された。 我々は以前の研究を基に、より現実的な機器シミュレーションとノイズ推定モデルへのさらなる自由度を組み込み、LISAのSGWBに対する感度の影響を分析した。 特に、2つの主要なノイズ源を別々の伝達関数とパワースペクトル密度スプラインフィッティングを用いてモデル化した。 我々は検出限界と、それらがノイズモデルの柔軟性と事前確率にどのように依存するかを評価し、以前に報告された結果を改良することを可能にした。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop and analyze a two-oscillator model for black hole evaporation in which an effective geometric degree of freedom and a representative Hawking radiation mode are described by coupled harmonic oscillators with opposite signs in their free Hamiltonians. The normal-mode structure is obtained analytically and the corresponding modal amplitudes determine the pattern of energy exchange between the two sectors. To bridge the discrete and semiclassical pictures, we introduce smooth envelope functions that provide a continuous effective description along the geometric variable. Numerical simulations in a truncated Fock space show that the two oscillators exchange quanta in an approximately out-of-phase manner, consistent with an effective conservation of $\langle n_x\rangle - \langle n_y\rangle$. The reduced entropy $S_x(t)$ exhibits periodic growth, indicating entanglement generation. These results demonstrate that even a minimal two-mode framework can capture key qualitative features of energy transfer and information flow during evaporation. | 我々は、ブラックホール蒸発のための2振動子モデルを開発し、解析する。 このモデルでは、有効幾何学的自由度と代表的なホーキング放射モードが、自由ハミルトニアンの符号が反対である結合調和振動子によって記述される。 基準振動構造は解析的に得られ、対応する振動振幅が2つのセクター間のエネルギー交換パターンを決定する。 離散的描像と半古典的描像を橋渡しするため、幾何学的変数に沿って連続的な有効記述を提供する滑らかな包絡線関数を導入する。 切断フォック空間における数値シミュレーションは、2つの振動子がほぼ位相がずれた方法で量子交換を行うことを示し、$\langle n_x\rangle - \langle n_y\rangle$の有効保存則と整合する。 縮退エントロピー$S_x(t)$は周期的な増加を示し、エンタングルメントの生成を示唆する。 これらの結果は、最小限の2モードフレームワークであっても、蒸発中のエネルギー伝達と情報の流れの重要な定性的な特徴を捉えることができることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A single geometric invariant fixes the relative normalization and structure of gravity, Yang-Mills theory, and fermion kinetic terms -- including ghost freedom in the gravitational sector -- without tuning. Our results establish a minimal geometric route to unification that does not rely on extra dimensions or symmetry breaking by hand. Unlike previous gauge-gravity constructions, the relative normalizations and ghost freedom emerge from a single Clifford-algebraic invariant, without explicit symmetry breaking. | 単一の幾何学的不変量は、重力、ヤン＝ミルズ理論、そしてフェルミオンの運動項（重力セクターにおけるゴースト自由度を含む）の相対的な正規化と構造を、チューニングなしに固定します。 我々の研究結果は、余剰次元や手動による対称性の破れに依存せずに、統一への最小限の幾何学的経路を確立します。 これまでのゲージ重力構成とは異なり、相対的な正規化とゴースト自由度は、明示的な対称性の破れを必要とせずに、単一のクリフォード代数的不変量から生じます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Using the framework of decoherent histories, we study which past events leave detectable records in isolated quantum systems under the realistic assumption that decoherence is approximate and not perfect. In the first part we establish -- asymptotically for a large class of (pseudo-)random histories -- that the number of reliable records can be much smaller than the number of possible events, depending on the degree of decoherence. In the second part we reveal a clear decoherence structure for long histories based on a numerically exact solution of a random matrix model that, as we argue, captures generic aspects of decoherence. We observe recoherence between histories with a small Hamming distance, for localized histories admitting a high purity Petz recovery state, and for maverick histories that are statistical outliers with respect to Born's rule. From the perspective of the Many Worlds Interpretation, the first part -- which views the self-location problem as a coherent version of quantum state discrimination -- reveals a "branch selection problem", and the second part sheds light on the emergence of Born's rule and the theory confirmation problem. | デコヒーレント履歴の枠組みを用いて、デコヒーレンスは近似的であり完全ではないという現実的な仮定の下、孤立した量子系においてどの過去のイベントが検出可能な記録を残すかを調べる。 第1部では、（疑似）ランダム履歴の大規模なクラスについて漸近的に、デコヒーレンスの程度に依存して、信頼できる記録の数は起こり得るイベントの数よりもはるかに少なくなる可能性があることを確立する。 第2部では、デコヒーレンスの一般的な側面を捉えていると我々が主張するランダム行列モデルの数値的に正確な解に基づき、長い履歴の明確なデコヒーレンス構造を明らかにする。 ハミング距離が小さい履歴間の再コヒーレンス、高純度のペッツ回復状態を許容する局所的な履歴、およびボルンの規則に関して統計的な外れ値であるマーベリック履歴を観測する。 多世界解釈の観点から、自己位置問題を量子状態識別の一貫したバージョンと見なす第 1 部では、「分岐選択問題」を明らかにし、第 2 部ではボルンの規則の出現と理論確認問題に光を当てます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a Monte Carlo study of energy extraction from rotating (Kerr) black holes via the Penrose process using rocket propulsion. Through over 250,000 trajectory simulations, we establish sharp constraints on when Penrose extraction with escape to infinity succeeds. The mechanism requires that exhaust ejected inside the ergosphere carries negative Killing energy, which is kinematically accessible only via ultra-relativistic ejection deep within the ergosphere. We find that successful extraction with escape is statistically rare ($\sim$1% in broad parameter scans) and is governed by strict thresholds: it requires high black hole spin (empirically $a/M \gtrsim 0.89$) and ultra-relativistic exhaust velocity (onset at $v_e \approx 0.91c$). When conditions are highly tuned to a specific "sweet spot," success rates can reach 88.5%, representing a narrow extraction window rather than generic behavior. Furthermore, single-impulse thrust at periapsis achieves significantly higher cumulative efficiency ($η_{\rm cum} \approx 19\%$) compared to continuous thrust ($\sim$2--4%) due to path-averaging penalties. These constraints quantify the extreme fine-tuning required for material-based Penrose extraction, consistent with the astrophysical dominance of electromagnetic mechanisms. Simulation code is available at https://github.com/anindex/penrose_process. | 回転する（カー）ブラックホールからロケット推進を用いてペンローズ過程を経てエネルギーを抽出するモンテカルロ法による研究を報告する。 25万回以上の軌道シミュレーションを実施し、無限遠への脱出を伴うペンローズ抽出がいつ成功するかについて明確な制約を確立した。 このメカニズムでは、エルゴスフィア内で排出される排気ガスが負のキリングエネルギーを持っていることが必要となるが、このエネルギーは運動学的にはエルゴスフィア深部への超相対論的排出によってのみアクセス可能である。 脱出を伴う抽出の成功は統計的に稀であり（広範なパラメータスキャンで$\sim$1%）、厳格な閾値によって支配されることがわかった。 すなわち、ブラックホールの自転速度が高く（経験的に$a/M \gtrsim 0.89$）、超相対論的排気速度（開始点$v_e \approx 0.91c$）であることが求められる。 条件が特定の「スイートスポット」に高度に調整されている場合、成功率は88.5%に達する可能性があり、これは一般的な挙動ではなく、抽出の狭い範囲を示している。 さらに、近点における単発推進は、経路平均化ペナルティにより、連続推進（$\sim$2--4%）と比較して、累積効率（$η_{\rm cum} \approx 19\%$）が大幅に向上します。 これらの制約は、物質ベースのペンローズ抽出に必要な極めて微細な調整を定量化しており、これは天体物理学における電磁メカニズムの優位性と一致しています。 シミュレーションコードはhttps://github.com/anindex/penrose_processで入手できます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate whether the spacetime torsion can modify neutrino flavor oscillations in f(T) gravity. This offers a probe of modified teleparallel gravity in astrophysical environments. By using the Dirac action in teleparallel geometry, we derive an effective coupling between the torsion vector and neutrino current. In the weak-field limit around a spherical mass, we obtain analytical expressions for torsion-induced phase shifts and effective mass-squared differences. Our results indicate that both vacuum oscillations and the Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein (MSW) resonance in matter are affected by these torsion-based modifications. Using solar neutrino data from Super-Kamiokande, SNO, Borexino, and KamLAND, we constrain the teleparallel model parameters and also the neutrino-torsion coupling. | 時空のねじれがf(T)重力におけるニュートリノフレーバー振動を変化させるかどうかを調査する。 これは、天体物理学的環境における修正されたテレパラレル重力の探査となる。 テレパラレル幾何学におけるディラック作用を用いて、ねじれベクトルとニュートリノカレント間の有効結合を導出する。 球状質量体の周りの弱場極限において、ねじれ誘起位相シフトと有効質量二乗差の解析的表現を得る。 結果は、真空振動と物質中のミケエフ・スミルノフ・ウォルフェンシュタイン（MSW）共鳴の両方が、これらのねじれに基づく変化の影響を受けることを示している。 スーパーカミオカンデ、SNO、ボレクシーノ、カムランドからの太陽ニュートリノデータを用いて、テレパラレルモデルのパラメータとニュートリノとねじれの結合を制限する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In General Relativity, there exist two objects of limiting compactness, one with a null boundary defining the horizon of a black hole and the other with a timelike boundary defining a Buchdahl star. The two are characterized by gravitational energy equal to or half the mass. Since non-gravitational mass-energy is the source of gravitational energy, both of these objects are manifestly stable. We demonstrate in this letter, in a simple and general way, that the equilibrium state defining the object is indeed stable, independent of the nature of the perturbation. | 一般相対性理論では、極限コンパクト性を持つ2つの物体が存在する。 1つはブラックホールの地平線を定義するヌル境界を持ち、もう1つはブッフダール星を定義する時間的境界を持つ。 これら2つの物体は、質量と等しいか半分の重力エネルギーを持つという特徴を持つ。 重力エネルギーの源は非重力質量エネルギーであるため、これらの物体はどちらも明らかに安定である。 本稿では、これらの物体を定義する平衡状態が、摂動の性質に関わらず、実際に安定であることを、単純かつ一般的な方法で示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Employing the well-known unitary equivalence between Fokker-Planck operators and Schrödinger Hamiltonians, we compute the quasi-normal-mode spectrum of ultrarelativistic kinetic theories with momentum-space diffusion. We show that the collision operator reduces to a Dirac-delta Schrödinger problem in one spatial dimension, and to a Coulomb Schrödinger operator with hydrogenic spectrum in three dimensions. Finite spatial wavenumber appears as a perturbation of the associated quantum potential. The hydrodynamic mode is found to obey exact Fick-type diffusion at all real wavenumbers, whereas relativistic kinematics generically produces a continuous ballistic band in the non-hydrodynamic sector, a feature absent in the Newtonian regime. | フォッカー・プランク作用素とシュレーディンガー・ハミルトニアン間のよく知られたユニタリー同値性を用いて、運動量空間拡散を伴う超相対論的運動論の準基準モードスペクトルを計算する。 衝突作用素は、1次元空間ではディラック・デルタ・シュレーディンガー問題に、3次元空間では水素スペクトルを伴うクーロン・シュレーディンガー作用素に帰着することを示す。 有限空間波数は、関連する量子ポテンシャルの摂動として現れる。 流体力学的モードは、すべての実波数において正確なフィック型拡散に従うことがわかった。 一方、相対論的運動学は、ニュートン領域には見られない特徴である、非流体力学的セクターに連続的な弾道バンドを一般的に生成する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Due to its parabolic character, the diffusion equation exhibits instantaneous spatial spreading, and becomes unstable when Lorentz-boosted. According to the conventional interpretation, these features reflect a fundamental incompatibility with special relativity. In this Letter, we show that this interpretation is incorrect by demonstrating that any smooth and sufficiently localized solution of the diffusion equation is the particle density of an exact solution of the relativistic Vlasov-Fokker-Planck equation. This establishes the existence of a causal, stable, and thermodynamically consistent relativistic kinetic theory whose hydrodynamic sector is governed exactly by diffusion at all wavelengths. We further demonstrate that the standard arguments for instability arise from considering solutions that admit no counterpart in kinetic theory, and that apparent violations of causality disappear once signals are defined in terms of the underlying microscopic data. | 拡散方程式は放物線的な性質を持つため、瞬間的に空間に広がり、ローレンツブーストを受けると不安定になる。 従来の解釈によれば、これらの特徴は特殊相対論との根本的な矛盾を反映している。 本論文では、拡散方程式の滑らかで十分に局所的な解は、相対論的ヴラソフ・フォッカー・プランク方程式の厳密解の粒子密度となることを実証することにより、この解釈が誤りであることを示す。 これにより、流体力学セクターが全波長において拡散によって厳密に支配される、因果的で安定した、熱力学的に整合した相対論的運動論の存在が確立される。 さらに、不安定性に関する標準的な議論は、運動論には対応する解が存在しないと考えることから生じ、因果律の明らかな違反は、基礎となる微視的データに基づいて信号が定義されると消えることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The simplest approach to include a mass into the electromagnetic vector potential is to modify the Einstein-Maxwell action to the Einstein-Proca form. There are currently no exact analytical solutions for this scenario. However, by using perturbation theory, where both the Proca mass and the black hole charge are small parameters, it is possible to find an exact analytical solution. In this solution, the metric tensor remains unchanged, but the vector potential deviates from the Coulomb potential. In particular, even if the Proca mass is limited by the value $m_γ<10^{-48}\text{g}$, which is the current experimental upper limit for photon mass, it makes a significant contribution to the dynamical equations. In this paper, we study the motion of neutral and charged particles in the vicinity of a weakly Proca-charged black hole, and test the observational implications of the solution of the Einstein-Proca equations for gravitational bending, the black hole shadow, and the fit to the orbits of the Galactic center flares observed by the near-infrared GRAVITY instrument. We find that only extremely cold photons, which are likely scattered before reaching a distant observer, could reveal the non-zero photon mass effect through the black hole shadow. For the Galactic center flare analysis we obtained constraints on the dimensionless Proca parameter to $μ\leq 0.125$ for the electric interaction parameter in the range $-1.1 < \mathrm{Q} < 0.5$, which can be potentially tested by future GRAVITY flare astrometry. Since the Proca parameter is coupled to the black hole mass, the effect of the Proca charge becomes more pronounced for supermassive black holes compared to stellar-mass objects. Our perturbative treatment remains valid essentially up to the horizon, with divergences appearing only in the immediate near-horizon region, where a fully non-perturbative analysis would be required. | 電磁ベクトルポテンシャルに質量を含める最も単純な方法は、アインシュタイン-マクスウェル作用をアインシュタイン-プロカ形に修正することです。 現在、このシナリオに対する正確な解析解は存在しません。 しかし、プロカ質量とブラックホール電荷の両方が小さなパラメータとなる摂動論を用いることで、正確な解析解を求めることが可能です。 この解では、計量テンソルは変化しませんが、ベクトルポテンシャルはクーロンポテンシャルからずれます。 特に、プロカ質量が光子質量の現在の実験的上限である$m_γ<10^{-48}\text{g}$という値に制限されている場合でも、力学方程式に大きな寄与をします。 本論文では、弱プロカ荷電ブラックホール近傍の中性粒子と荷電粒子の運動を研究し、重力による曲がり、ブラックホールシャドウ、および近赤外線GRAVITY機器によって観測された銀河中心フレアの軌道への適合に関するアインシュタイン-プロカ方程式の解の観測的意味を検証します。 遠方の観測者に到達する前に散乱される可能性が高い極低温光子のみが、ブラックホールシャドウを介した非ゼロ光子質量効果を明らかにできることが分かりました。 銀河中心フレアの解析では、範囲$-1.1 < \mathrm{Q} < 0.5$の電気的相互作用パラメータに対して、無次元プロカパラメータ$μ\leq 0.125$の制約を得ました。 これは、将来のGRAVITYフレア天文測定によって検証される可能性があります。 プロカパラメータはブラックホールの質量と結合しているため、プロカ電荷の効果は恒星質量天体よりも超大質量ブラックホールでより顕著になります。 我々の摂動論的扱いは、基本的に地平線まで有効であり、発散は地平線のすぐ近くの領域でのみ現れ、そこでは完全な非摂動論的解析が必要になります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Non-metricity provides a natural extension of Riemannian geometry, yet its experimental signatures remain largely unexplored. In this work we investigate how spacetime non-metricity can be probed through high-precision observations, focusing on atomic clocks and gravitational waves as complementary tools. Working within Weyl geometry as a minimal realization of vectorial non-metricity, we formulate observable effects in a gauge-invariant manner and show that they are associated with path-dependent length transport governed by the Weyl field strength. We derive constraints from atomic-clock experiments and demonstrate that, although gravitational waves do not directly source the Weyl field at linear order, its dynamical contribution induces a backreaction on gravitational-wave propagation, leading to an anomalous strain. As a result, the absence of deviations from General Relativity in current gravitational-wave observations already places meaningful and strong constraints on dynamical non-metric degrees of freedom. | 非計量性はリーマン幾何学の自然な拡張を提供するが、その実験的特徴はほとんど未解明のままである。 本研究では、高精度観測を通して時空の非計量性をどのように探究できるかを、原子時計と重力波を相補的なツールとして焦点を当てて調査する。 ベクトル非計量性の最小実現としてワイル幾何学の枠組みの中で、観測可能な効果をゲージ不変な方法で定式化し、それらがワイル場の強度によって支配される経路依存の長さ輸送と関連することを示す。 原子時計実験から制約条件を導き、重力波がワイル場の直接の源泉ではないものの、その動的な寄与が重力波伝播に対する反作用を引き起こし、異常な歪みにつながることを示す。 結果として、現在の重力波観測において一般相対性理論からの逸脱が見られないこと自体が、動的非計量自由度に意味のある強い制約条件を既に課している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The detection of GW230529_181500 suggested the existence of more symmetric black hole-neutron star mergers where the black hole mass can be as low as 2.6 times that of the neutron star. Black hole-neutron star binaries with even more symmetric mass ratios are expected to leave behind massive disks capable of driving bright electromagnetic transients like kilonovae. Currently, there is only a limited number of numerical-relativity simulations of black hole-neutron star mergers in this regime, which are vital for accurate gravitational waveform models and analytical fitting formulas for the remnant properties. Insufficient accuracy of these may lead to misclassification of real events and potentially missed opportunities to locate their electromagnetic counterparts. To fill this gap in the parameter space coverage, we perform simulations of black hole-neutron star mergers with mass ratios $q \in \{1, 1/2, 1/3\}$. We find the gravitational waveform models do not show good agreement with the numerical waveforms, with dephasing at the level of around 1 rad at the merger. We find that the masses of the dynamical ejecta and disk are in good agreement with the available fitting formulas. The analytical formulas for the remnant black hole are in excellent agreement for the black hole mass, but are less accurate with the predictions for its spin. Moreover, we analyze the remnant disk structure and dynamics, deriving the rotation law and identifying global trapped $g$-mode density oscillations. We distinguish three types of accretion in the postmerger and find modulation of the accretion rate by the global oscillations of the disk. Finally, we model the kilonova emission these systems would produce and find that most of them are potentially detectable by Vera C. Rubin Observatory within four days after merger, and by DECam within two days after merger if located at a distance of 200 Mpc. | GW230529_181500の検出は、ブラックホールの質量が中性子星の2.6倍程度まで低下する、より対称性の高いブラックホール・中性子星合体の存在を示唆しました。 さらに対称性の高い質量比を持つブラックホール・中性子星連星は、キロノバのような明るい電磁気的過渡現象を駆動できる大質量の円盤を残すと予想されます。 現在、この領域におけるブラックホール・中性子星合体の数値相対論シミュレーションは限られており、これらのシミュレーションは、正確な重力波形モデルや残骸の特性に対する解析的フィッティング式の構築に不可欠です。 これらの精度が不十分だと、実際の事象の誤分類や、それらの電磁気的対応物を特定する機会の損失につながる可能性があります。 パラメータ空間カバレッジのこのギャップを埋めるために、質量比$q \in \{1, 1/2, 1/3\}$のブラックホール・中性子星合体のシミュレーションを実行します。 重力波形モデルは数値波形と良好な一致を示さず、合体時に約1radの位相ずれが見られることがわかった。 動的放出物とディスクの質量は、利用可能なフィッティング式と良好な一致を示した。 残骸ブラックホールの解析式は、ブラックホールの質量については優れた一致を示したが、そのスピンの予測との精度は低かった。 さらに、残骸ディスクの構造とダイナミクスを解析し、回転法則を導出し、グローバルに捕捉された$g$モード密度振動を特定した。 合体後の降着を3種類に分類し、ディスクのグローバル振動によって降着速度が変調されることを発見した。 最後に、これらのシステムが生成するキロノバ放射をモデル化し、そのほとんどは、距離200Mpcであれば合体後4日以内にヴェラ・C・ルビン観測所によって、また合体後2日以内にDECamによって検出可能であることを明らかにした。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We comprehensively investigate the absorption and scattering of massless scalar waves by Frolov black holes, which is a class of regularization of the Reissner--Nordström spacetime. By analyzing the null geodesics, we determine the photon sphere radius and the critical impact parameter, deriving the geometric capture cross section and the classical differential scattering cross section. Utilizing the partial-wave method, we numerically compute the absorption and scattering cross sections across a broad frequency range. Our numerical results show excellent agreement with the low-frequency limit and the high-frequency sinc approximation, as well as with the semiclassical glory approximation. We analyze the dependence of the spectra on the charge and the regularization parameter (Hubble length). Under the horizon-radius normalization, we observe that the total absorption cross section increases with the regularization parameter, a behavior we attribute to the variation of the dimensionless mass. Furthermore, by comparing Frolov, Reissner--Nordström, and Hayward black holes, we demonstrate that their absorption and scattering patterns are nearly indistinguishable when their critical impact parameters or glory impact parameters are matched. This indicates that the photon sphere geometry predominantly governs scalar field interactions, while the detailed core structure plays a secondary role. Our work underscores the potential of wave-based probes to test regular black hole geometries and their observable imprints. | 我々は、ライスナー-ノルドストローム時空の正則化の一種であるフロロフブラックホールによる質量ゼロのスカラー波の吸収と散乱を包括的に調査する。 ヌル測地線を解析することで、光子球半径と臨界影響パラメータを決定し、幾何学的捕獲断面積と古典的微分散乱断面積を導出する。 部分波法を用いて、広い周波数範囲にわたる吸収および散乱断面積を数値的に計算する。 数値結果は、低周波数極限、高周波sinc近似、および半古典的グローリー近似と優れた一致を示した。 スペクトルの電荷および正則化パラメータ（ハッブル長）への依存性を解析する。 地平線半径正規化の下で、全吸収断面積は正則化パラメータとともに増加することが観測され、この挙動は無次元質量の変化に起因すると考えられる。 さらに、フロロフ、ライスナー・ノルドストローム、ヘイワードのブラックホールを比較することで、臨界衝突パラメータまたはグローリー衝突パラメータが一致する場合、それらの吸収と散乱のパターンはほぼ区別がつかないことを実証しました。 これは、光子球の形状がスカラー場の相互作用を主に支配し、詳細なコア構造は副次的な役割を果たしていることを示しています。 私たちの研究は、規則的なブラックホールの形状とその観測可能な痕跡を検証するための波動ベースのプローブの可能性を強調しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we analyze the Wheeler-DeWitt equation with scale-dependent gravitational couplings within the framework of asymptotically safe gravity. In the Hamiltonian formulation based on a renormalization-group improved Einstein-Hilbert action, the consistency of the theory and the Poisson algebra of constraints have been clarified. Within this framework, we show that, despite the explicit scale dependence of Newton's constant, the classical solutions are generically unaffected by the running of the coupling. We then derive the Wheeler-DeWitt equation incorporating the scale dependence of the gravitational couplings and analyze its solutions in the minisuperspace framework. In the classical limit, while the scale dependence of Newton's constant does not affect the classical behavior, the running of the cosmological constant can contribute to the classical solutions. Moreover, we show that the quantum behavior in the ultraviolet regime acts toward suppressing singularity formation in all cases, independently of how the renormalization-group scale is identified with spacetime coordinates and of the relative magnitudes of the ultraviolet fixed points of the running Newton's constant and cosmological constant. | 本研究では、漸近安全重力の枠組みにおいて、スケール依存の重力結合を持つWheeler-DeWitt方程式を解析する。 繰り込み群改良アインシュタイン-ヒルベルト作用に基づくハミルトニアン定式化において、理論と拘束条件のポアソン代数の整合性を明らかにした。 この枠組みにおいて、ニュートン定数の明示的なスケール依存性にもかかわらず、古典解は結合のランニングによって一般的に影響を受けないことを示す。 次に、重力結合のスケール依存性を組み込んだWheeler-DeWitt方程式を導出し、ミニスーパースペースの枠組みにおいてその解を解析する。 古典極限において、ニュートン定数のスケール依存性は古典的挙動に影響を与えないが、宇宙定数のランニングは古典解に寄与する可能性がある。 さらに、我々は、繰り込み群スケールが時空座標と同一視される方法や、実行ニュートン定数および宇宙定数の紫外線固定点の相対的な大きさとは無関係に、紫外線領域での量子挙動がすべてのケースにおいて特異点形成を抑制する方向に作用することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Extreme mass-ratio inspirals (EMRIs) in relativistic accretion discs are a key science target for the upcoming LISA mission. Existing models of disc-EMRI interactions typically rely on crude dynamical friction or Newtonian planetary migration prescriptions, which fail to capture the relativistic fluid response induced by the binary potential. In this work we address this gap by providing the relativistic calculation. We apply standard methods from self-force theory, black hole perturbation theory, and relativistic stellar perturbation theory to perform the full fluid calculation of the relativistic analogue of planetary migration for the first time. We calculate the response of a fluid in the perturbing potential of an EMRI consistently incorporating pressure effects. Using a master enthalpy-like variable and linearised fluid theory, we reconstruct the fluid perturbations and relativistic spiral arm structure for a range of spin values in the Kerr geometry. We conclude by deriving a relativistic torque-balance equation that enables computation and comparison of local torques with advected angular momentum through the disc. This opens a promising route towards establishing torque-balance relations between integrated disc torques arising from fluid perturbations and the forces acting on EMRIs embedded in matter. | 相対論的降着円盤における極限質量比インスパイラル（EMRI）は、来たるLISAミッションの重要な科学的ターゲットである。 既存の円盤-EMRI相互作用モデルは、通常、粗い動的摩擦やニュートン力学に基づく惑星移動の処方に依存しており、連星ポテンシャルによって誘起される相対論的流体応答を捉えることができていない。 本研究では、相対論的計算を提供することでこのギャップを埋める。 自己力理論、ブラックホール摂動理論、相対論的恒星摂動理論の標準的な方法を適用し、惑星移動の相対論的類似体の完全な流体計算を初めて実行する。 一貫して圧力効果を組み込んだEMRIの摂動ポテンシャルにおける流体の応答を計算する。 マスターエンタルピーのような変数と線形化流体理論を用いて、カー幾何学におけるさまざまなスピン値に対する流体摂動と相対論的渦巻き腕構造を再構築する。 最後に、相対論的なトルク・バランス方程式を導出し、円板を通過する移流角運動量と局所トルクの計算と比較を可能にする。 これは、流体擾乱によって生じる円板の積分トルクと物質に埋め込まれた電磁場磁気共鳴に作用する力との間のトルク・バランス関係を確立するための有望な道筋を開くものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Timelike Liouville field theory (also known as imaginary Liouville theory or imaginary Gaussian multiplicative chaos) is expected to describe two-dimensional quantum gravity in a positive-curvature regime, but its path integral is not a probability measure and rigorous exact computations are currently available only in the charge-neutral (integer screening) case. In this paper we show that at the special coupling $b=1/\sqrt{2}$, the Coulomb-gas expansion of the timelike path integral becomes explicitly computable beyond charge neutrality. The reason is that the $n$-fold integrals generated by the interaction acquire a Vandermonde/determinantal structure at $b=1/\sqrt{2}$, which allows exact evaluation in terms of classical special functions. We derive Mellin-Barnes type representations (involving the Barnes $G$-function and, in a three-point case, Gauss hypergeometric functions) for the zero- and one-point functions, for an antipodal two-point function, and for a three-point function with a resonant insertion $α_2=b$. We then address the subtle zero-mode integration: after a Gaussian regularization we obtain an explicit renormalized partition function $C(1/\sqrt{2},μ)=e(4π\sqrt2 μ)^{-1}$, identify distributional limits in the physically relevant regime $α_j=\frac{1}{2}Q+\mathrm{i} P_j$, and compare with the Hankel-contour prescription recently proposed in the physics literature. These results provide the first rigorously controlled family of exact calculations in timelike Liouville theory outside charge neutrality. | 時間的リウヴィル場理論（虚リウヴィル理論、虚ガウス乗法カオスとも呼ばれる）は、正曲率領域における2次元量子重力を記述すると期待されているが、その経路積分は確率測度ではなく、厳密な正確な計算は現在のところ電荷中性（整数遮蔽）の場合のみ可能である。 本論文では、特殊結合 $b=1/\sqrt{2}$ において、時間的経路積分のクーロン気体展開が電荷中性を超えて明示的に計算可能になることを示す。 その理由は、相互作用によって生成される $n$ 重積分が $b=1/\sqrt{2}$ においてヴァンデルモンド/行列式構造を獲得し、古典的な特殊関数を用いた正確な評価が可能になるからである。 零点関数と一点関数、対蹠二点関数、共鳴挿入 $α_2=b$ を持つ三点関数について、メリン・バーンズ型表現（バーンズ $G$ 関数と、三点の場合はガウス超幾何関数を含む）を導出する。 次に、微妙な零モード積分を扱う。 ガウス正規化の後、明示的に繰り込まれた分配関数 $C(1/\sqrt{2},μ)=e(4π\sqrt2 μ)^{-1}$ を得て、物理的に関連する領域 $α_j=\frac{1}{2}Q+\mathrm{i} P_j$ における分布極限を特定し、物理学の文献で最近提案されたハンケル・コンター法と比較する。 これらの結果は、電荷中性以外の時間的リウヴィル理論において、厳密に制御された最初の厳密計算族を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Using a combination of \textit{Hubble Space Telescope} and \textit{James Webb Space Telescope} imaging, a runaway supermassive black hole (RBH-1) was recently identified with an inferred velocity of $954^{+110}_{-126}\,\mathrm{km\,s^{-1}}$, likely ejected from a compact star-forming galaxy (denoted as GX) at $z \approx 0.96$. Assuming the runaway black hole was the outcome of the gravitational-wave-driven merger of two black holes, we use its measured runaway velocity together with gravitational-wave recoil predictions from numerical relativity and black hole perturbation theory to constrain the mass ratio and spin configuration of the progenitor SMBHs that overcame the final-parsec problem and merged $\sim 70$~Myr ago. We find that the progenitor binary must have been precessing, with a mass ratio $m_1/m_2\lesssim 6$, and that the more massive SMBH must have possessed a high spin (dimensionless spin magnitude $\sim 0.75$) in order to generate a recoil of this magnitude. This has important astrophysical implications as similar SMBH mergers can be an interesting source population for the upcoming LISA mission with signal-to-noise ratios $\gtrsim$ 1000. Furthermore, the progenitor SMBH properties imply that GX was likely formed through a major, gas-rich (``wet'') merger between two galaxies of comparable mass, with a mass ratio $\lesssim 4$. | ハッブル宇宙望遠鏡とジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の画像を組み合わせることで、暴走超大質量ブラックホール（RBH-1）が最近特定され、推定速度は $954^{+110}_{-126}\,\mathrm{km\,s^{-1}}$ で、おそらく $z \approx 0.96$ のコンパクトな星形成銀河（GX と表記）から放出されたと考えられます。 この暴走ブラックホールが2つのブラックホールの重力波による合体の結果であると仮定し、測定された暴走速度と数値相対論およびブラックホール摂動論による重力波反跳予測を用いて、最終パーセク問題を克服して $\sim 70$～Myr 前に合体した前駆 SMBH の質量比とスピン構成を制限します。 祖先連星は質量比$m_1/m_2\lesssim 6$で歳差運動をしていたに違いないこと、そしてより質量の大きいSMBHは、この大きさの反動を発生させるためには、高い自転速度（無次元スピン量$\sim 0.75$）を有していたに違いないことが分かりました。 これは天体物理学的に重要な意味を持ちます。 なぜなら、類似のSMBH合体は、信号対雑音比$\gtrsim$ 1000の今後のLISAミッションにとって興味深い源となる可能性があるからです。 さらに、祖先SMBHの特性は、GXが質量比$\lesssim 4$で同程度の質量を持つ2つの銀河間の大規模なガス豊富な（「ウェット」）合体によって形成された可能性が高いことを示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we revisit a recently reported generalization of the Bañados--Teitelboim--Zanelli black hole arising in New Massive Gravity sourced by the quantum fluctuations of scalar matter, now examined through the lens of a purely classical framework. We show that the same geometry, distinguished by its logarithmic asymptotic structure, emerges as the unique static solution of Einstein gravity coupled to an exponential nonlinear electrodynamics. We trace the origin of this correspondence and prove that this geometry belongs to a unique class of metrics constituting the intersection of the moduli spaces of the static and circularly symmetric sectors of the two theories, thereby revealing a dynamical equivalence between them. An explicit mapping is established between the global charges of the nonlinearly charged black holes and the parameters governing the quantum backreaction in New Massive Gravity, allowing for a natural reinterpretation of the quantum imprints in terms of classical charges. A detailed analysis of the horizon structure of these spacetimes is presented. In addition, the full thermodynamics of the more general configurations is constructed using the Iyer--Wald formalism, from which we derive the first law and the associated Smarr relation. Altogether, our results provide a classical realization of a semiclassical spacetime and point toward a broader correspondence between higher-curvature corrections in quantum gravity and nonlinear effects in self-gravitating electrodynamics in three dimensions. | 本研究では、ニューマッシブ・グラビティにおいてスカラー物質の量子ゆらぎに由来するバニャス-タイテルボイム-ザネリ・ブラックホールの一般化について、最近報告された一般化を再検討し、純粋に古典的な枠組みを通して考察する。 対数漸近構造を特徴とする同一の幾何学が、指数非線形電磁力学と結合したアインシュタイン重力の唯一の静的解として現れることを示す。 この対応関係の起源を辿り、この幾何学が、2つの理論の静的セクターと円対称セクターのモジュライ空間の交差を構成する唯一の計量クラスに属することを証明し、それによって両者の間に力学的同値性が存在することを明らかにする。 非線形荷電ブラックホールのグローバル電荷とニューマッシブ・グラビティにおける量子反作用を支配するパラメータとの間に明示的な写像が確立され、量子インプリントを古典的な電荷の観点から自然に再解釈することが可能になる。 これらの時空の地平構造の詳細な解析を示す。 さらに、より一般的な構成における完全な熱力学は、Iyer-Wald 形式を用いて構築され、そこから第一法則と関連する Smarr 関係が導出される。 全体として、我々の結果は半古典時空の古典的な実現を提供し、量子重力における高曲率補正と三次元自己重力電気力学における非線形効果との間のより広範な対応を示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| During the inflationary epoch, we investigate the reconstruction of the background variables within the framework of Einstein-Gauss-Bonnet gravity, considering the scalar spectral index $n_s(N)$ and the tensor-to-scalar ratio $r(N)$, where $N$ denotes the number of $e-$folds. Under a general formalism, we determine the effective potential and the coupling function associated with the Gauss-Bonnet term as functions of the cosmological parameters $n_s(N)$ and $r(N)$, respectively. To implement the reconstruction methodology for the background variables, we study an example in which the attractors for the index $n_s$ and the ratio $r$ are in agreement with Atacama Cosmology Telescope (ACT) data. In this context, explicit expressions for the effective potential $V(φ)$ and the coupling parameter $ξ(φ)$ are reconstructed. Moreover, the reconstruction based on observational parameters shows that $V(φ)\not\propto 1/ξ(φ)$, in contrast to the assumption adopted in the literature for the study of the evolution of the universe in Einstein-Gauss-Bonnet gravity. | インフレーション期において、我々はアインシュタイン-ガウス-ボネ重力の枠組みの中で、スカラースペクトル指数$n_s(N)$とテンソル-スカラー比$r(N)$（ここで$N$はe-$倍の数を表す）を考慮して背景変数の再構成を調べた。 一般的な形式論の下で、我々はガウス-ボネ項に関連する有効ポテンシャルと結合関数を、それぞれ宇宙論パラメータ$n_s(N)$と$r(N)$の関数として決定した。 背景変数の再構成手法を実装するために、指数$n_s$と比$r$のアトラクターがアタカマ宇宙論望遠鏡（ACT）データと一致する例を調べた。 これに関連して、有効ポテンシャル$V(φ)$と結合パラメータ$ξ(φ)$の明示的な表現を再構成した。 さらに、観測パラメータに基づく再構成では、文献でアインシュタイン-ガウス-ボネ重力における宇宙の進化の研究に採用されている仮定とは対照的に、$V(φ)\not\propto 1/ξ(φ)$ であることが示されています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work we formulate a two-parameter family of transformations in flat Minkowksi spacetime that smoothly interpolates between motion with constant initial/final velocity (inertial coordinates), and with constant acceleration (Rindler coordinates \cite{Rindler:1956}), which we term Inertial-to-Rindler (I2R) coordinates. We revisit the Twin ``Paradox" and show how the new I2R coordinates justify the ``immediate-" and ``gradual-turnaround" scenarios discussed in many texbooks and articles. We also examine the radar time formulation of hypersurfaces of simultaneity by Dolby and Gull \cite{Dolby_Gull:2001} for these new coordinates as we transition from zero to uniform acceleration. Finaly we re-examine the negative frequency content of a purely positive frequency Minkowski plane wave as observed by the I2R observer, and derive perturbative corrections to the Unruh \cite{Unruh:1976} temperature for the two cases of initial/final velocities slightly greater than zero, and slightly less than the speed of light - the latter of which characterizes constant acceleration motion. We argue for a proposed velocity-dependent generalization of the Unruh temperature that smoothly varies from zero at zero-acceleration, to the standard form at constant acceleration. | 本研究では、一定の初期/最終速度 (慣性座標) と一定の加速度 (リンドラー座標 \cite{Rindler:1956}) の動きの間を滑らかに補間する平坦なミンコフスキー時空における 2 パラメータの変換族を定式化し、これを慣性-リンドラー (I2R) 座標と呼びます。 我々は双子の「パラドックス」を再検討し、多くの教科書や論文で議論されている「即時」および「漸進的転換」シナリオを、新しいI2R座標系がいかに正当化するかを示す。 また、ゼロ加速度から等加速度への移行における、これらの新しい座標系におけるDolbyとGull \cite{Dolby_Gull:2001}による同時性超曲面のレーダー時間定式化も検証する。 最後に、I2R観測者によって観測される、純粋に正の周波数のミンコフスキー平面波の負の周波数成分を再検証し、初期/最終速度がゼロよりわずかに大きい場合と、光速よりわずかに小さい場合の2つのケースについて、Unruh \cite{Unruh:1976}温度に対する摂動補正を導出する。 後者は等加速度運動を特徴付ける。 我々は、ゼロ加速度でゼロから等加速度で標準形まで滑らかに変化する、Unruh温度の速度依存一般化を提案する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The growing number of gravitational-wave (GW) observations allows for constraints to be placed on the underlying population of black holes; current estimates show that black hole spins are small, with binaries more likely to have comparable component masses. Since general relativistic effects, such as spin-induced orbital precession and higher order multipole moments, are more likely to be observed for asymmetric binary systems, a direct measurement remains unlikely. Nevertheless, we continue to consistently probe these effects by performing Bayesian inference with our most accurate and computationally expensive models. As the number of GW detections increases, it may soon become infeasible to consistently use these models for analyses. In this paper, we provide a selection criterion that determines when less accurate and computationally cheaper models can be used without giving biased estimates for the population properties of black holes in the Universe. We show that when using our selection criterion, comparable estimates can be obtained for the underlying mass and spin distribution of black holes for a simulated "worst-case" scenario population, while reducing the overall cost of performing Bayesian inference on our population by $\sim 20\%$. We anticipate a reduction of up to $78\%$ in the overall cost for an astrophysically motivated population, since there are fewer events with observable spin-precession and higher order multipole power. | 重力波（GW）観測の増加により、ブラックホールの根本的な種族に制約を課すことが可能となり、現在の推定では、ブラックホールのスピンは小さく、連星系は同程度の成分質量を持つ可能性が高いことが示されている。 スピン誘起軌道歳差運動や高次多重極モーメントなどの一般相対論的効果は、非対称連星系で観測される可能性が高いため、直接測定は依然として可能性が低い。 しかしながら、我々は最も正確で計算コストの高いモデルを用いてベイズ推論を実行することにより、これらの効果を継続的に調査し続けている。 重力波の検出数が増加するにつれて、これらのモデルを解析に一貫して使用することはまもなく不可能になる可能性がある。 本論文では、宇宙のブラックホールの種族特性について偏った推定値を与えることなく、精度が低く計算コストの低いモデルをいつ使用できるかを決定する選択基準を示す。 我々の選択基準を用いることで、シミュレートされた「最悪ケース」シナリオのブラックホール集団について、ブラックホールの質量とスピン分布について同等の推定値が得られると同時に、ベイズ推論を実行する際の全体的なコストを $\sim 20\%$ 削減できることを示します。 観測可能なスピン歳差運動と高次の多極子パワーを持つイベントの数が少なくなるため、天体物理学的動機に基づく集団では全体的なコストが最大 $78\%$ 削減されると予測されます。 |