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| Original Text | 日本語訳 |
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| The prospect of identifying axion signals due to axion-photon coupling induced changes to the polarization has now become a reality in view of near-horizon polarimetric observations by the Event Horizon Telescope (EHT). Axion-like particles (ALPs), motivated as dark matter candidates by the strong CP problem, induce frequency-independent birefringence in linearly polarized radiation, producing observable rotations of the electric vector position angle. While previous studies have focused exclusively on axion signatures in near-horizon accretion disk emission, the relativistic jet of M87 -- extending from 10 gravitational radii to kiloparsec scales -- remains unexplored as an axion probe despite offering extended path lengths through the putative dark matter distribution. In this study, we investigate the effects of an axion cloud around the jet in M87 on the Stokes maps of relativistic jets using a stationary, axisymmetric, self-similar model for the jet and a coherent, homogeneous soliton core in M87's galactic center for the axion background. At 230 GHz, for representative couplings in range $g_{a γ} \sim 5 \times 10^{-15} - 5 \times 10^{-14} GeV^{-1}$, we find that axion masses in the $10^{-21} eV $ range produce degree-level to multi-degree EVPA rotations, in some cases exceeding typical EHT measurement uncertainties, whereas masses in the $10^{-22} eV$ range yield predominantly sub-degree rotations. We identify a suite of morphological diagnostics that together constitute a framework for distinguishing axion-induced birefringence from plasma Faraday rotation in resolved jet polarimetry. | イベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）による近地平偏光観測により、アクシオン-光子結合によって引き起こされる偏光変化に起因するアクシオン信号を特定できる可能性が現実のものとなった。 強いCP問題によって暗黒物質の候補として注目されているアクシオン様粒子（ALP）は、直線偏光放射において周波数非依存の複屈折を引き起こし、観測可能な電気ベクトル位置角の回転を引き起こす。 これまでの研究は、近地平降着円盤からの放射におけるアクシオンの兆候にのみ焦点を当ててきたが、M87の相対論的ジェット（10重力半径からキロパーセクスケールまで広がる）は、推定される暗黒物質分布を通る長い経路長を提供するにもかかわらず、アクシオン探査機として未だ探査されていない。 本研究では、M87のジェット周囲のアクシオン雲が相対論的ジェットのストークス写像に与える影響を、ジェットには定常・軸対称・自己相似モデルを用い、アクシオン背景にはM87の銀河中心に存在するコヒーレントで均質なソリトンコアを用いて調査する。 230GHzにおいて、$g_{a γ} \sim 5 \times 10^{-15} - 5 \times 10^{-14} GeV^{-1}$の範囲の代表的な結合において、$10^{-21} eV $の範囲のアクシオン質量は、EVPA回転において度レベルから複数度に及ぶ場合があり、場合によっては典型的なEHT測定の不確かさを超えることがわかった。 一方、$10^{-22} eV$の範囲のアクシオン質量では、主に度以下の回転しか生じない。 我々は、分解ジェット偏光測定において、アキシオン誘起複屈折とプラズマファラデー回転を区別するための枠組みを構成する一連の形態学的診断を特定しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A recent notion of geodesic flows which comes out of noncommutative geometry but which is also novel in the classical case is studied in detail for a Schwarzschild spacetime. In this framework, the geodesic velocity field is an independent concept which then defines the flow of a density $ρ$ on spacetime or possibly that of an amplitude wave function $ψ$ with $ρ= |ψ|^2$. The proper time flow parameter $s$ is generated collectively by the flow of matter. We show carefully how the $ρ$ evolution can be justified as modelling a large number of geodesics interpolated as a local density. Using Kruskal-Szekeres coordinates, we show that there are no issues crossing the horizon. A novel feature is that whereas two colliding Gaussian bumps in density $ρ$ merge into a single bump, two colliding wave function $ψ$ bumps of opposite phase merge into a dipole with a different density $|ψ|^2$ profile, providing a potential test of our wave-function hypothesis. We also revisit the Klein-Gordon flow or pseudo-quantum mechanics around a black-hole and find that previously found black-hole atom states and modes generated at the horizon when an area of disturbance approaches it are also present inside the black-hole in a reflected fashion. We argue that the behaviour of the horizon modes across the horizon as well as discretisation of the atomic spectrum depend on quantum gravity corrections at the horizon. | 非可換幾何学から派生したが、古典的なケースでは斬新な測地線フローという最近の概念を、シュワルツシルト時空に対して詳細に研究する。 この枠組みでは、測地線速度場は独立した概念であり、時空上の密度 $ρ$ の流れ、あるいは $ρ= |ψ|^2$ の振幅波動関数 $ψ$ の流れを定義する。 固有時間流れパラメータ $s$ は、物質の流れによって集合的に生成される。 我々は、$ρ$ の発展が、局所密度として補間された多数の測地線をモデル化することでどのように正当化されるかを注意深く示す。 クラスカル・シェケレス座標系を用いることで、地平線を横切る際に問題が生じないことを示す。 新しい特徴は、密度 $ρ$ における2つの衝突するガウス分布の突起が1つの突起に融合するのに対し、波動関数 $ψ$ における2つの衝突する逆位相の突起が、異なる密度 $|ψ|^2$ プロファイルを持つ双極子に融合することである。 これは、我々の波動関数仮説の潜在的な検証を提供する。 また、ブラックホール周囲のクライン・ゴルドン流、すなわち擬量子力学を再検討し、擾乱領域が地平線に接近した際に生成される、これまでに発見されているブラックホール原子の状態とモードが、ブラックホール内部にも反射的に存在していることを明らかにした。 地平線を横切る地平線モードの挙動と原子スペクトルの離散化は、地平線における量子重力補正に依存することを主張する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study quasinormal modes of scalar, electromagnetic, and Dirac perturbations of four-dimensional regular black holes arising in non-polynomial quasi-topological gravity. Starting from a more general class of metric functions constructed within the same framework, from which two representative cases are selected for detailed analysis, we examine their spectral properties. While the fundamental mode changes smoothly with the regularization parameter, higher overtones display a markedly enhanced sensitivity to near-horizon modifications, leading to the characteristic outburst of overtones. Remarkably, pushing the WKB approximation to sufficiently high orders with Pade resummation already allows one to detect the onset of this effect. Time-domain analysis and the Leaver method confirm that the relative error of the higher-order WKB approach is much smaller than the observed effect. Our results indicate that overtone dynamics provides a sensitive probe of geometrically regular black holes and that high-order WKB methods remain capable of capturing nontrivial spectral features beyond the fundamental mode. | 我々は、非多項式準位相重力に生じる4次元正則ブラックホールのスカラー、電磁気、およびディラック摂動の準正規モードを研究する。 同じ枠組みで構築されたより一般的な計量関数のクラスから出発し、詳細な分析のために2つの代表的な事例を選択し、それらのスペクトル特性を検証する。 基本モードは正則化パラメータとともに滑らかに変化するが、高次倍音は地平線近傍の修正に対して著しく高い感度を示し、特徴的な倍音の爆発的増加につながる。 注目すべきことに、パデ再和を用いてWKB近似を十分に高い次数まで押し上げることで、この効果の発現を既に検出できる。 時間領域解析とリーバー法によって、高次WKBアプローチの相対誤差は観測された効果よりもはるかに小さいことが確認された。 我々の研究結果は、倍音ダイナミクスが幾何学的に正則なブラックホールの高感度プローブとなり、高次WKB法は基本モードを超えた非自明なスペクトル特性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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| In this paper we quantify the ability of the Laser Interferometer Space Antenna (LISA) to test the presence of non-tensorial polarizations as well as modifications to the tensor ones in gravitational waves emitted from massive black hole binaries. We employ the Parametrized Post-Einsteinian (PPE) formalism to model deviations from General Relativity (GR) for tensor, vector, and scalar polarizations. Our PPE parametrization is inspired by post-Newtonian waveforms from four modified gravity theories: Horndeski, Einstein-aether, Rosen's bimetric, and Lightman-Lee. We consistently implement these modifications across the inspiral, merger, and ringdown phases, ensuring proper waveform alignment and tapering. Subsequently, we perform Fisher forecasts to derive expected constraints on deviations from General Relativity and map these constraints to the parameter spaces of the four gravity theories. For tensor polarizations, LISA achieves constraints on amplitude modifications ranging between $\sim 10^{-4}-10^{-2}$ precision level, depending on the frequency evolution of the modifications, for systems with $10^5-10^7 {\, \rm M}_\odot$ at $z = 1$. We find that LISA can distinguish breathing and longitudinal scalar polarizations only for relatively light binaries with $M \lesssim 10^4 {\, \rm M}_\odot$, beyond which these modes become degenerate in the detector response. Importantly, constraints on vector polarizations are approximately 2-3 times more precise than for scalar polarizations. For both vector and scalar modes, amplitude measurements reach precisions ranging between $\sim 10^{-8}-10^{-2}$, depending on the frequency evolution of the modifications, for systems with $10^5-10^7 {\, \rm M}_\odot$ at $z = 1$. These results demonstrate LISA's potential to probe gravity in the strong-field regime via gravitational wave polarizations. | 本論文では、レーザー干渉計宇宙アンテナ（LISA）の能力を定量化し、大質量ブラックホール連星から放射される重力波における非テンソル偏波の存在とテンソル偏波の修正の有無を検証する。 パラメータ化ポストアインシュタイン（PPE）形式を用いて、テンソル、ベクトル、スカラー偏波の一般相対性理論（GR）からの偏差をモデル化する。 PPEパラメータ化は、ホーンデスキー、アインシュタインエーテル、ローゼンのバイメトリック、ライトマン・リーの4つの修正重力理論のポストニュートン波形に着想を得たものである。 これらの修正は、インスパイラル、合体、リングダウンの各フェーズを通じて一貫して実施し、波形の適切なアライメントとテーパリングを保証する。 次に、フィッシャー予測を実行して一般相対性理論からの偏差に対する予想される制約を導出し、これらの制約を4つの重力理論のパラメータ空間にマッピングする。 テンソル偏光の場合、LISAは、$z = 1$における$10^5-10^7 {\, \rm M}_\odot$のシステムにおいて、振幅偏光の周波数変化に応じて、$\sim 10^{-4}-10^{-2}$の精度レベルまで振幅偏光の制約を達成します。 LISAは、$M \lesssim 10^4 {\, \rm M}_\odot$の比較的軽い連星でのみ、ブリージング偏光と縦方向スカラー偏光を区別できることが分かりました。 この値を超えると、これらのモードは検出器応答において縮退します。 重要なのは、ベクトル偏光の制約は、スカラー偏光の制約よりも約2～3倍正確であるということです。 ベクトルモードとスカラーモードの両方において、振幅測定の精度は、$z = 1$ における $10^5-10^7 {\, \rm M}_\odot$ の系において、修正の周波数変化に応じて $\sim 10^{-8}-10^{-2}$ の範囲に達します。 これらの結果は、LISA が重力波偏光を介して強磁場領域における重力を調査する可能性を示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose a minimal single-parameter extension of Newtonian gravity obtained by introducing a time-dependent fractional kernel characterized by a deformation parameter $α$. This modification induces an effective fractional sector in the dynamics. Despite the appearance of a friction-like term in the equations of motion, we demonstrate the existence of a conserved quantity that contains a memory-like fractional kinetic contribution. By consistently generalizing the standard potential to an effective potential that depends on $α$, the resulting cosmological equations exhibit background dynamics that are dynamically equivalent to relativistic cosmology. Remarkably, with a single unified potential and without introducing a cosmological constant by hand, the radiation-dominated era, the matter-dominated era, and the present accelerated phase are simultaneously and self-consistently reproduced. The structural presence of $α$ in all physical observables allows theoretical and observational constraints to be imposed, indicating that compatibility with the data requires $|α- 1| \ll 1$. In the limit $α\to 1$, the theory smoothly reduces to standard Newtonian gravity. These results show that an emergent $Λ$CDM-like cosmological dynamics can arise from a single-parameter fractional deformation of Newtonian gravity. | 我々は、変形パラメータ$α$によって特徴付けられる時間依存分数核を導入することで得られる、ニュートン重力の最小単一パラメータ拡張を提案する。 この修正は、力学に有効分数セクターを誘起する。 運動方程式に摩擦のような項が出現するにもかかわらず、記憶のような分数運動学的寄与を含む保存量の存在を示す。 標準ポテンシャルを$α$に依存する有効ポテンシャルに一貫して一般化することで、結果として得られる宇宙論方程式は、相対論的宇宙論と力学的に等価な背景力学を示す。 注目すべきことに、単一の統一ポテンシャルを用い、手動で宇宙定数を導入することなく、放射優勢時代、物質優勢時代、そして現在の加速段階が同時に自己無撞着に再現される。 すべての物理観測量における$α$の構造的存在は、理論的および観測的制約を課すことを可能にし、データとの整合性には$|α- 1| \ll 1$が必要であることを示している。 $α\to 1$ の極限において、理論は標準的なニュートン重力へと滑らかに帰着する。 これらの結果は、ニュートン重力の単一パラメータ分数変形から、創発的な $Λ$CDM のような宇宙論的ダイナミクスが生じ得ることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this note, we clarify the relationship between the two-point Carrollian correlator and massless scattering in black hole background. It turns out that there are two kinds of Carrollian correlators at the null boundaries of each asymptotically flat spacetime. The correlator from $\mathscr I^-$ to $\mathscr I^+$ should be regularized by subtracting the flat space analog, and it is the position space version of the reflection amplitude of massless scattering. On the other hand, the correlator from $\mathscr I^-$ to the future horizon $\mathcal H^+$ is absent in flat space, and it is the position space version of the transmission amplitude. The poles of the Carrollian correlators are governed by the null geodesics from $\mathscr I^-$ to $\mathscr I^+$ or $\mathcal H^+$, and they define two kinds of classical equations in Carrollian space. These equations establish the relationship between the Shapiro time delay and the deflection angle for light rays and should be understood as the dual descriptions of the quasinormal modes (QNMs) and the branch cut of the Green's function. We find that the time delay contains a logarithmic/quadratic behavior for the correlator from $\mathscr I^-$ to $\mathscr I^+/\mathcal H^+$ for small deflection angles. On the other hand, the time delay is always increasing linearly for both correlators when the deflection angle is large. | 本稿では、2点キャロル相関関数とブラックホール背景における質量ゼロ散乱との関係を明らかにする。 漸近平坦時空のヌル境界には2種類のキャロル相関関数が存在することがわかった。 $\mathscr I^-$ から $\mathscr I^+$ への相関関数は平坦空間アナログを差し引くことで正規化され、質量ゼロ散乱の反射振幅の位置空間版となる。 一方、$\mathscr I^-$ から未来地平線 $\mathcal H^+$ への相関関数は平坦空間には存在せず、透過振幅の位置空間版となる。 キャロル相関関数の極は、$\mathscr I^-$ から $\mathscr I^+$ または $\mathcal H^+$ へのヌル測地線によって支配され、キャロル空間における2種類の古典方程式を定義する。 これらの式は、光線のシャピロ時間遅延と偏向角の関係を確立するものであり、準正規モード（QNM）とグリーン関数の分岐の双対記述として理解されるべきである。 偏向角が小さい場合、相関器の時間遅延は$\mathscr I^-$から$\mathscr I^+/\mathcal H^+$まで対数的/二次的な挙動を示すことがわかった。 一方、偏向角が大きい場合、両方の相関器の時間遅延は常に線形に増加する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the present paper we consider anisotropic cosmological vacuum solutions in (4+1) dimensional general quadratic gravity. In particular, we present a solution with 3 equal and 1 different Hubble parameters, and study its stability. We show that for a certain range of coupling constants this solution is stable. This means that initially totally anisotropic 4-dim Universe can evolve naturally to a product of 3-dim isotropic subspace and 1-dim space. By numerical integration of equations of motion we construct bassin of attraction of this solution which covers part of the initial conditions space with non-zero measure. | 本論文では、(4+1)次元一般二次重力における異方性宇宙論的真空解について考察する。 特に、3つの等しいハッブルパラメータと1つの異なるハッブルパラメータを持つ解を提示し、その安定性を解析する。 結合定数のある範囲において、この解が安定であることを示す。 これは、初期条件空間において完全に異方性であった4次元宇宙が、3次元等方性部分空間と1次元空間の積へと自然に進化することを意味する。 運動方程式の数値積分により、この解の吸引域を構築し、これは初期条件空間の一部を非ゼロ測度で覆う。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper we explore the perturbative renormalization and study the classical dynamics of the bumblebee model coupled to quadratic gravity, a theoretical setting that allows the violation of Lorentz symmetry. Such a violation arises from a vector field whose potential is engineered to induce a nonzero vacuum expectation value (VEV), thereby leading to the emergence of a preferred direction in spacetime and, consequently, to the spontaneous breaking of Lorentz symmetry. Working in dimensional regularization and expanding the metric around flat space, we compute the one-loop divergent parts of the two-point functions of the bumblebee and graviton fields, with special emphasis on the role of Lorentz-violating insertions in internal lines. These results determine the counterterms required to renormalize the gravitational and bumblebee sectors in the presence of a preferred background direction, and make explicit how Lorentz-violating interactions feed back into the UV structure of quadratic gravity. On the classical side, we derive the field equations and identify exact solutions supported by bumblebee backgrounds. In particular, we show that the Schwarzschild geometry remains an exact solution for an appropriate bumblebee configuration, even in the presence of non-minimal couplings. We close with a discussion of the operator content suggested by the one-loop structure and of prospective extensions to cosmological and less symmetric backgrounds. | 本論文では、摂動的な繰り込みを探求し、ローレンツ対称性の破れを許容する理論的設定である二次重力と結合したマルハナバチ模型の古典力学を研究する。 このような破れは、真空期待値（VEV）を非ゼロにするようにポテンシャルが設計されたベクトル場から生じ、それによって時空に優先方向が現れ、結果としてローレンツ対称性が自発的に破れる。 次元正則化と平坦空間周辺の計量の拡張を用いて、マルハナバチ場と重力子場の2点関数の1ループ発散部分を計算し、特に内部線へのローレンツ対称性の破れの挿入の役割に重点を置く。 これらの結果は、優先背景方向が存在する場合に重力セクターとマルハナバチセクターを繰り込むために必要なカウンタータームを決定し、ローレンツ対称性の破れの相互作用が二次重力のUV構造にどのようにフィードバックするかを明らかにする。 古典的側面では、場の方程式を導出し、マルハナバチ背景によって支持される厳密解を特定する。 特に、シュワルツシルト幾何学は、非極小結合が存在する場合でも、適切なマルハナバチ配置に対して厳密解であり続けることを示す。 最後に、1ループ構造から示唆される作用素内容、および宇宙論的背景や対称性の低い背景への拡張の可能性について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we constrain the diffusive dark fluid cosmological model, which is the interacting dark energy framework, wherein energy is transferred between the two dark components through a diffusion process. We extended the work by S. Sahlu et al. (2026) by employing Cosmic Microwave Background (CMB) data from the Planck 2018 measurements in combination with Baryon Acoustic Oscillation (BAO) data from the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) DR2 (2024).From the results, we found that the discrepancies in $H_0$ measurements are $0.0105σ$ and $1.29σ$ between the Planck 2018 value $(H_0 = 67.4\pm0.5\ \mathrm{km,s^{-1},Mpc^{-1}})$ and our diffusive model values, $H_0 = 67.3876^{+1.0765}_{-1.0709}$ and $68.3804^{+0.5639}_{-0.5852}$, respectively. We also the we observe that the effects of the interaction on cosmic evolution and structure formation; we emphasize this by computing the scale-dependent density contrast and the matter power spectrum, compared with the $Λ$CDM model. | 本論文では、拡散性ダーク流体宇宙論モデルに制約を与える。 これは相互作用するダークエネルギーの枠組みであり、エネルギーは拡散過程を通じて2つのダーク成分間で伝達される。 我々はS. Sahluらによる研究を拡張した。 (2026) Planck 2018 測定の宇宙マイクロ波背景放射 (CMB) データと Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) DR2 (2024) の重粒子音響振動 (BAO) データを組み合わせて使用しました。 結果から、Planck 2018 の値 $(H_0 = 67.4\pm0.5\ \mathrm{km,s^{-1},Mpc^{-1}})$ と私たちの拡散モデル値 $H_0 = 67.3876^{+1.0765}_{-1.0709}$ と $68.3804^{+0.5639}_{-0.5852}$ の間で、$H_0$ 測定の不一致がそれぞれ $0.0105σ$ と $1.29σ$ であることがわかりました。 また、相互作用が宇宙の進化と構造形成に与える影響を観察し、スケールに依存する密度コントラストと物質パワースペクトルを計算して、$Λ$CDM モデルと比較することでこれを強調します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate and clarify various aspects of the effective dynamics of Maxwell-Einstein-scalar theories in the background of static, spherically symmetric and asymptotically flat extremal black holes in four space-time dimensions. This rigorously places the one-dimensional effective radial dynamics governed by the Attractor Mechanism, through the critical points of the Ferrara-Gibbons-Kallosh effective black hole potential $V_{BH}$, into the Routhian formalism, a framework which is intermediate between the Lagrange and Hamilton ones, based on a partial Legendre transform, and especially relevant in presence of cyclic variables. We elucidate and analyze the interplay of a trio of effective functionals: the aforementioned $V_{BH}$, Sen's entropy functional $\mathcal{E}$, and the relevant effective Routhian functional $\mathcal{R}$. Through their critical values at the event horizon, such functionals determine the Bekenstein-Hawking and the Wald entropy of the extremal black hole. | 我々は、4次元時空における静的、球対称、漸近平坦な極限ブラックホールを背景としたマクスウェル-アインシュタイン-スカラー理論の有効ダイナミクスの様々な側面を調査し、解明する。 これは、アトラクター機構によって支配される1次元有効ラジアルダイナミクスを、フェラーラ-ギボンズ-カロッシュ有効ブラックホールポテンシャル$V_{BH}$の臨界点を通して、ラグランジュとハミルトンの中間的な枠組みであり、部分ルジャンドル変換に基づき、特に循環変数が存在する場合に重要な、ルーシアン形式論に厳密に位置付けるものである。 我々は、前述の$V_{BH}$、センのエントロピー関数$\mathcal{E}$、および関連する有効ルーシアン関数$\mathcal{R}$という3つの有効関数の相互作用を解明し、分析する。 このような関数は、事象の地平線における臨界値を通じて、極限ブラックホールのベッケンシュタイン-ホーキングエントロピーとワルドエントロピーを決定します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a framework for testing quantum gravity through the stochastic gravitational-wave background produced by evaporating near-Planck-mass primordial black holes. Because gravitons free-stream from the emission region without rescattering, they preserve a direct spectral record of the black-hole temperature--mass relation $T(M)$, a relation that is erased for all other Hawking-radiated species by rapid thermalization. We translate six representative phenomenological beyond-semiclassical frameworks (the generalized uncertainty principle, loop quantum gravity, noncommutative geometry, asymptotic safety, string/Hagedorn physics, and tunneling backreaction) into distinct $T(M)$ parametrizations and compute the resulting gravitational wave spectra numerically. Modifications that suppress $T(M)$ shift the spectral peak by up to ten decades in frequency, in some cases into the sensitivity bands of next-generation interferometers or resonant-cavity detectors, while models imposing a hard evaporation cutoff produce distinctive peak morphologies that discriminate between quantum-gravity scenarios. We further discuss the impact of different choices for post-inflationary conditions in the very early universe. We find that the relative spectral displacement between the standard Hawking prediction and any modified model is cosmology-independent, hence spectral shape rather than absolute peak frequency provides the cleanest probe of Planck-scale physics. | プランク質量に近い原始ブラックホールの蒸発によって生成される確率的重力波背景を通して量子重力を検証するための枠組みを構築する。 重力子は再散乱することなく放出領域から自由流出するため、ブラックホールの温度-質量関係$T(M)$の直接的なスペクトル記録を保持する。 この関係は、他のすべてのホーキング放射種では急速な熱化によって消去される。 我々は、6つの代表的な現象論的超半古典的枠組み（一般化不確定性原理、ループ量子重力、非可換幾何学、漸近安全性、弦理論/ハーゲドン物理学、トンネル反作用）をそれぞれ異なる$T(M)$パラメータ化に変換し、結果として得られる重力波スペクトルを数値的に計算する。 $T(M)$を抑制する修正は、スペクトルピークを最大10桁周波数シフトさせ、場合によっては次世代干渉計や共鳴空洞検出器の感度帯域にまでシフトさせます。 一方、蒸発を厳密に遮断するモデルは、量子重力シナリオを区別する特徴的なピーク形状を生み出します。 さらに、極初期宇宙におけるインフレーション後条件の様々な選択の影響についても考察します。 標準的なホーキング予測と任意の修正モデルとの間の相対的なスペクトル変位は宇宙論に依存しないことが分かりました。 したがって、絶対的なピーク周波数ではなくスペクトル形状こそが、プランクスケールの物理を最も明瞭に調べる上で最適な方法です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Dynamically assembled binary black holes are expected to retain measurable orbital eccentricity in the LIGO-Virgo-KAGRA band, but most parameter estimation analyses still assume quasi-circular inspirals. This raises a critical question: how strongly does unmodeled eccentricity bias the inferred properties of BBH mergers? We address this by injecting eccentric signals generated with TEOBResumS-Dali and recovering them using the circular, precessing IMRPhenomXPHM waveform model. Across $20$-$80 \, M_\odot$ and eccentricities up to $e=0.5$, we find that circular waveform models remain reliable only for very small eccentricities. Above $e\sim0.2$ at 10 Hz, recovered masses, spins, inclination, and distances begin to show significant systematic offsets. Circular precessing templates mimic eccentric amplitude and phase modulations by introducing artificial precession, highlighting a major degeneracy between these effects. For high-mass, moderately eccentric mergers, circular models misestimate parameters at a level that would bias astrophysical interpretation and population studies. Our results establish the parameter-space boundaries where eccentric waveform models become essential for accurate inference in current and next-generation detectors. | 動的に組み立てられた連星ブラックホールは、LIGO-Virgo-KAGRAバンドにおいて測定可能な軌道離心率を保持すると予想されるが、ほとんどのパラメータ推定解析では依然として準円形のインスパイラルを仮定している。 このことから、モデル化されていない離心率はBBH合体の推定特性にどの程度バイアスをかけるのかという重要な疑問が生じる。 我々は、TEOBResumS-Daliで生成された離心率信号を注入し、円形歳差運動するIMRPhenomXPHM波形モデルを用いてそれらを回復することで、この問題に対処した。 $20$-$80 \, M_\odot$および離心率$e=0.5$までの範囲では、円形波形モデルは離心率が非常に小さい場合にのみ信頼できることがわかった。 10 Hzで$e\sim0.2$を超えると、回復された質量、スピン、傾斜角、および距離に有意な系統的オフセットが現れ始める。 円形歳差運動テンプレートは、人工的な歳差運動を導入することで偏心振幅および位相変調を模倣し、これらの効果間の大きな縮退を浮き彫りにする。 高質量で中程度の偏心を持つ合体の場合、円形モデルはパラメータを誤って推定し、天体物理学的解釈や種族研究にバイアスをかける可能性がある。 我々の研究結果は、偏心波形モデルが現行および次世代の検出器における正確な推論に不可欠となるパラメータ空間の境界を確立する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In astrophysics, extreme mass ratio inspiral (EMRI) systems, which consist of a central supermassive black hole and a stellar-mass compact object (SCO), are typically embedded in galactic dark matter (DM) halos. This dark matter environment inevitably affects the orbital dynamics of the SCO and the gravitational wave (GW) signals emitted by the system. In this work, we select two typical dark matter halo profiles -- the Navarro-Frenk-White (NFW) and Beta models -- to systematically investigate their specific impacts on the long-term orbital evolution of the SCO. By incorporating three dissipative mechanisms -- dynamical friction, accretion, and gravitational radiation reaction -- our results demonstrate that, compared to a pure vacuum medium, the presence of a dark matter halo significantly alters the trajectories of precessing orbits, the dynamical evolution of orbital parameters, and the waveforms and phases of the emitted gravitational waves. Due to the strong accretion effect within the NFW model, the energy flux exhibits a distinctive "cusp" feature, marking a reversal from net energy loss to gain at a specific semi-latus rectum, which is a phenomenon absent in the Beta model. Although short-term observations may not be sufficient to distinguish between the NFW and Beta models, their differences become evident over long-term orbital evolution. The gravitational waveforms computed using the NFW and Beta models exhibit a phase shift, which could be detectable in high-density DM environments. This phase shift becomes even more pronounced for higher eccentric orbits and longer observation times. These results offer a theoretical framework for probing environmental effects on EMRIs across different dark matter models using future space-based gravitational wave observatories. | 天体物理学において、中心の超大質量ブラックホールと恒星質量コンパクト天体（SCO）からなる極限質量比インスパイラル（EMRI）系は、典型的には銀河暗黒物質（DM）ハローに包摂されている。 この暗黒物質環境は、SCOの軌道ダイナミクスと、系から放出される重力波（GW）信号に不可避的な影響を与える。 本研究では、典型的な2つの暗黒物質ハロープロファイル、すなわちナバロ・フレンク・ホワイト（NFW）モデルとベータモデルを選択し、SCOの長期的な軌道進化に対する具体的な影響を体系的に調査する。 動的摩擦、降着、重力放射反応という3つの散逸メカニズムを組み込むことで、我々の結果は、純粋な真空媒質と比較して、暗黒物質ハローの存在が歳差運動軌道の軌道、軌道パラメータの動的進化、そして放出される重力波の波形と位相を著しく変化させることを実証した。 NFWモデルにおける強い降着効果により、エネルギーフラックスは特徴的な「カスプ」特性を示し、特定の半緯度経度において純エネルギー損失から純エネルギー増加への反転を示す。 これはBetaモデルには見られない現象である。 短期的な観測ではNFWモデルとBetaモデルを区別するには不十分かもしれないが、長期的な軌道進化を通して両者の違いは明らかになる。 NFWモデルとBetaモデルを用いて計算された重力波形は位相シフトを示し、高密度の暗黒物質環境では検出可能である可能性がある。 この位相シフトは、軌道離心率が高く、観測時間が長いほどさらに顕著になる。 これらの結果は、将来の宇宙ベースの重力波観測所を使用して、さまざまな暗黒物質モデルにわたって EMRI に対する環境の影響を調査するための理論的枠組みを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Supergravity provides the natural supersymmetric framework for early universe cosmology. A broad class of inflationary models in no-scale supergravity yields tree-level predictions for cosmic microwave background (CMB) observables that closely resemble those of the Starobinsky $R + R^2$ model. Using results from global supersymmetry and supergravity, we analyze radiative corrections in models with canonical and non-canonical kinetic terms, focusing particularly on Starobinsky-like no-scale supergravity models. We derive conditions on the superpotential that keep the gravitino mass finite during inflation and ensure that loop-induced corrections to the Kähler potential remain either finite or subdominant relative to the tree-level potential. We show that in some models, most notably the original no-scale supergravity model with a Wess-Zumino superpotential, radiative corrections grow at large inflaton field values and can dominate the inflationary dynamics, rendering unreliable the model predictions for CMB data. However, we identify a class of no-scale Starobinsky-like models, including the Cecotti model, in which radiative corrections remain very small for inflaton field values $\lesssim 8$ (in Planck units), preserving the agreement of the tree-level predictions with Planck CMB data. | 超重力は、初期宇宙宇宙論に自然な超対称性の枠組みを提供する。 ノースケール超重力における広範なインフレーションモデルは、スタロビンスキー$R + R^2$モデルのものと非常に類似した宇宙マイクロ波背景放射（CMB）観測量のツリーレベルの予測をもたらす。 グローバル超対称性と超重力の結果を用いて、特にスタロビンスキー型のノースケール超重力モデルに焦点を当て、正準および非正準の運動項を持つモデルにおける放射補正を解析する。 インフレーション中にグラビティーノ質量を有限に保ち、ループ誘起ケーラーポテンシャルへの補正がツリーレベルのポテンシャルに対して有限またはそれ以下となることを保証する超ポテンシャルの条件を導出する。 いくつかのモデル、特にウェス・ズーミノ超ポテンシャルを用いたオリジナルのノースケール超重力モデルにおいては、大きなインフレーション場の値で放射補正が増大し、インフレーションダイナミクスを支配し、CMBデータに対するモデル予測の信頼性を低下させる可能性があることを示す。 しかしながら、我々は、インフレーション場の値が$\lesssim 8$（プランク単位）以下の場合、放射補正が非常に小さいままであり、ツリーレベルの予測とプランクCMBデータとの一致を維持する、セコッティモデルを含むノースケールのスタロビンスキー型モデルのクラスを特定する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we generalize Ernst potentials to the Einstein-Maxwell-Dilaton case and explicitly write the corresponding potential space metric. Since this metric is five-dimensional in potential space, we generalize the corresponding Newman-Penrose coefficients for this metric and compare this formalism with previous approaches to show that this formulation is very convenient for analyzing these spacetimes and finding new exact solutions. We show how to obtain old exact solutions and some new ones with very interesting properties. | 本研究では、エルンストポテンシャルをアインシュタイン-マクスウェル-ディラトンの場合に一般化し、対応するポテンシャル空間計量を明示的に記述する。 この計量はポテンシャル空間において5次元であるため、対応するニューマン-ペンローズ係数を一般化し、この定式化を従来のアプローチと比較することで、この定式化がこれらの時空を解析し、新しい厳密解を見つけるのに非常に便利であることを示す。 従来の厳密解と、非常に興味深い特性を持ついくつかの新しい厳密解を得る方法を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the optical and thermodynamic properties of a deformed Schwarzschild Anti-de Sitter (AdS) black hole coupled to a cloud of strings and embedded in perfect fluid dark matter. We analyze the photon sphere and the corresponding black hole shadow, determining how these observables are affected by the string cloud, dark matter distribution, and geometric deformation. The thermodynamic behavior is studied through both the quasi-homogeneous fundamental equation within the classical physical approach and the geometric framework of geometrothermodynamics (GTD), showing full consistency between the two descriptions. In the extended phase space, we examine the critical structure and phase behavior of the system. Our analysis reveals that neither the geometric deformation nor the dark matter parameter generates new phase transitions; criticality emerges only in the vicinity of the Reissner--Nordström--AdS solution (RN--AdS), where the deformation parameter effectively plays the role of an electric charge squared. These results clarify the interplay between matter distributions, geometric deformations, and the phase structure of AdS black holes. | 我々は、弦雲と結合し、完全流体の暗黒物質に埋め込まれた、変形したシュワルツシルト反ド・ジッター（AdS）ブラックホールの光学特性と熱力学的特性を調査する。 光子球とそれに対応するブラックホールシャドウを解析し、これらの観測量が弦雲、暗黒物質分布、そして幾何学的変形によってどのように影響を受けるかを明らかにする。 熱力学的挙動は、古典物理学的アプローチにおける準同次基本方程式と、幾何学的熱力学（GTD）の幾何学的枠組みの両方を用いて研究し、両者の記述が完全に整合していることを示す。 拡張された位相空間において、系の臨界構造と相挙動を検証する。 解析の結果、幾何学的変形も暗黒物質パラメータも新たな相転移を生じないことが明らかになった。 臨界状態は、ライスナー-ノルドストローム-AdS解（RN-AdS）近傍でのみ発現し、この解において変形パラメータは実質的に電荷の2乗の役割を果たす。 これらの結果は、AdSブラックホールにおける物質分布、幾何学的変形、そして相構造の相互作用を明らかにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We discuss aspects of the Euclidean path integral around axion-supported de Sitter wormholes, at one-loop order. We numerically compute the phase of the path integral around these solutions, as well as for a certain "multiple wormholes" generalization, and interpret this phase in different regimes. When the geometry is well approximated by a sphere with a small handle, the wormhole admits an effective description as a sphere with two local operator insertions, whose positions fluctuate around the antipodal configuration. The antipodal configuration is an extremum of the position integral for the operators, but we show that it is an unstable one. Accordingly, the phase of the wormhole solution can be viewed as the Polchinski phase in the sphere, multiplied by an additional phase from the integral over positions of the effective local operators. Using our expressions for the one-loop determinant, we also estimate the EFT coefficients of the dual bilocal operators in odd spacetime dimensions, to one-loop order. Lastly, we also discuss "maximal flux" solutions, which have $S^{1}\times S^{D-1}$ geometry. Their Lorentzian continuations are Einstein static universes, so we call them "Einstein wormholes". In this limit, we determine the spectrum of fluctuations analytically and show that the phase of the path integral around this solution is entirely accounted for by the well-known instability of the Einstein static universe. | 我々は、アクシオン支持ド・ジッターワームホールの周りのユークリッド経路積分の側面を1ループオーダーで議論する。 これらの解の周りの経路積分の位相、およびある種の「多重ワームホール」一般化の位相を数値的に計算し、この位相を様々な領域で解釈する。 幾何学が小さなハンドルを持つ球面でよく近似される場合、ワームホールは、2つの局所演算子挿入を持つ球面として有効記述が可能であり、これらの演算子の位置は対蹠配置の周りで変動する。 対蹠配置は演算子の位置積分の極値であるが、我々はそれが不安定であることを示す。 したがって、ワームホール解の位相は、球面上のポルチンスキー位相に、有効局所演算子の位置に関する積分から得られる追加の位相を乗じたものと見ることができる。 1ループ行列式の我々の表現を用いて、奇数時空次元における双局所演算子のEFT係数も1ループオーダーで推定する。 最後に、$S^{1}\times S^{D-1}$ 幾何学を持つ「最大フラックス」解についても議論する。 そのローレンツ接続はアインシュタイン静的宇宙であるため、「アインシュタインワームホール」と呼ぶ。 この極限において、揺らぎのスペクトルを解析的に決定し、この解の周りの経路積分の位相が、アインシュタイン静的宇宙のよく知られた不安定性によって完全に説明されることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider perturbative quantum gravity as a quantum field theory of linearized metric perturbation on an asymptotically flat spacetime with a bifurcate Killing horizon. We include the perturbative gravitational constraints into the algebra of observables restricted to the right half of the future horizon of the spacetime. We use the boundary charge, associated to the horizon Killing field, as an auxiliary "observer" degree of freedom. The observables "dressed" with the additional charge are invariant under the Killing symmetry and generate a Type-$\text{II}_{\infty}$ von Neumann factor. We compute the von Neumann entropy of the reduced density matrix of a classical-quantum coherent state constructed from the metric perturbations and the "observer wavefunction". This von Neumann entropy satisfies an analogue of the first law of thermodynamics. We further show that this entropy is related to Hollands-Wald-Zhang entropy of the (second order) perturbed dynamical black hole through the flux of perturbations through the horizon and future null infinity. | 我々は、分岐したキリング地平線を持つ漸近平坦時空上の線形計量摂動の量子場理論として、摂動量子重力を考察する。 摂動重力拘束条件を、時空の未来地平線の右半分に制限された観測量の代数に含める。 地平線キリング場に付随する境界電荷を、補助的な「観測者」自由度として用いる。 この追加電荷で「覆われた」観測量はキリング対称性の下で不変であり、タイプ$\text{II}_{\infty}$フォン・ノイマン因子を生成する。 計量摂動と「観測者波動関数」から構成される古典量子コヒーレント状態の縮約密度行列のフォン・ノイマン・エントロピーを計算する。 このフォン・ノイマン・エントロピーは、熱力学第一法則の類似を満たす。 さらに、このエントロピーは、地平線と将来のヌル無限大を通る摂動のフラックスを通じて、（2 次）摂動を受けた動的ブラックホールの Hollands-Wald-Zhang エントロピーに関連していることを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We revisit the scenario in which stable particles of a dark sector are produced through the complete evaporation of light primordial black holes (PBHs) formed in the early Universe. We investigate in detail the role of isocurvature perturbations that may arise in this framework. PBHs inherit Poisson fluctuations on unobservable small scales at formation; however, in the presence of primordial non-Gaussianity that couples long- and short-wavelength modes, these fluctuations can source isocurvature perturbations on cosmological scales. Such perturbations are unavoidably transferred to the dark sector particles emitted via Hawking evaporation. We highlight the potential impact of isocurvature constraints on dark sector particles produced through PBH evaporation. Along the way, we re-assess the constraints on this scenario arising from the overproduction of dark matter (DM), accounting for both PBH evaporation and gravitational production (freeze-in) during (after) inflation, as well as bounds from warm DM and the overproduction of scalar-induced gravitational waves. | 初期宇宙で形成された軽い原始ブラックホール（PBH）の完全蒸発によってダークセクターの安定粒子が生成されるというシナリオを再考する。 この枠組みにおいて生じる可能性のある等曲率摂動の役割を詳細に調査する。 PBHは形成時に観測不可能な小さなスケールでポアソン揺らぎを継承する。 しかし、長波長モードと短波長モードを結合した原始的非ガウス性が存在する場合、これらの揺らぎは宇宙論的スケールで等曲率摂動を引き起こす可能性がある。 このような摂動は、ホーキング蒸発によって放出されるダークセクター粒子に不可避的に伝達される。 等曲率制約がPBH蒸発によって生成されるダークセクター粒子に及ぼす潜在的な影響を明らかにする。 その過程で、我々は暗黒物質（DM）の過剰生成から生じるこのシナリオの制約を再評価し、インフレーション中（後）のPBH蒸発と重力生成（フリーズイン）の両方、および温かいDMからの境界とスカラー誘起重力波の過剰生成を考慮に入れます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We perform a quantum probing of colliding plane-wave space-times. In particular, we consider the Khan-Penrose and the Ferrari-Ibáñez solutions, which admit a strong and a weak singularity after the two waves collide. While we find that, like Schwarzschild, for the Khan-Penrose solution the singularity cannot be probed by quantum field theory, the Ferrari-Ibáñez singularity can be traversed. Our results culminate in a quantum Weyl conjecture: The significant geometric property to classify space-times with respect to quantum probes is given by the Coulomb part of the Weyl tensor. We then use this conjecture to sketch a possible backreaction scenario for plane waves. | 衝突する平面波時空の量子プローブ実験を行う。 特に、二つの波が衝突した後に強い特異点と弱い特異点を許容するカーン＝ペンローズ解とフェラーリ＝イバニェス解を考察する。 シュワルツシルトと同様に、カーン＝ペンローズ解の場合、特異点は量子場の理論ではプローブできないが、フェラーリ＝イバニェス特異点は通過できることがわかった。 我々の結果は量子ワイル予想に帰結する。 量子プローブに関して時空を分類するための重要な幾何学的性質は、ワイルテンソルのクーロン部分によって与えられる。 我々はこの予想を用いて、平面波の反作用シナリオの可能性を概説する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the family of semilinear wave equations $\square_{\mathbf{g}_p}φ=(\partial_tφ)^2$, on fixed expanding FLRW spacetimes, having $\mathbb{R}^3$ spatial slices and undergoing a power law expansion, with scale factor $a(t)=t^p$, $0< p \le 1$. This is a natural generalization to a non-stationary background of a famous Fritz John ''blow-up'' equation in $\mathbb{R}^{1+3}$ (corresponding to $p=0$, i.e. the case in which $\mathbf{g}_0$ is the Minkowski metric). While, in Minkowski spacetime ($p=0$), non-trivial solutions to this equation are known to diverge in finite time, here we prove that, on the referred FLRW backgrounds ($0 |
我々は、固定された膨張FLRW時空上の、$\mathbb{R}^3$個の空間スライスを持ち、スケール因子$a(t)=t^p$、$0< p \le 1$でべき乗展開を受ける半線形波動方程式族$\square_{\mathbf{g}_p}φ=(\partial_tφ)^2$を研究する。 これは、$\mathbb{R}^{1+3}$における有名なフリッツ・ジョンの「爆発」方程式の非定常背景への自然な一般化である（$p=0$、すなわち$\mathbf{g}_0$がミンコフスキー計量である場合に対応）。 ミンコフスキー時空 ($p=0$) では、この方程式の非自明な解は有限時間で発散することが知られていますが、ここでは、参照される FLRW 背景 ($0 |