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| Original Text | 日本語訳 |
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| Loop corrections to primordial correlation functions are unavoidable due to the non-linear nature of gravity. Previous works have established a robust framework for computing the renormalised one-loop power spectra of scalar and tensor modes, but primarily in (near) de Sitter backgrounds. In this work, we develop a consistent renormalisation procedure applicable to inflationary backgrounds that strongly break de Sitter symmetries and generate scale-dependent features in the primordial spectra. Our analysis is performed within the Effective Field Theory (EFT) of inflationary fluctuations, allowing for arbitrary time dependence of the Wilson coefficients. We show that both ultraviolet divergences and tadpoles of the theory, despite their strong time and scale dependence, can be cancelled by a finite set of local counter-terms compatible with the EFT symmetries. Importantly, this result only relies on the existence of an initial phase of adiabatic evolution continuously related to the Bunch-Davies vacuum and holds independently of the precise time dependence of the background and of the free-field mode functions. We then study two concrete realisations, corresponding to resonant and sharp features. In both cases, all calculations are carried out exactly in the limit of small feature amplitude. We analyse perturbativity and provide the first explicit demonstration that the renormalised one-loop power spectrum generated by a localised feature along the inflationary trajectory vanishes both at large and small scales. Our scale-dependent renormalisation framework implies that models of primordial features used to fit CMB residuals are consistent with perturbativity bounds, and opens the door to systematic studies of loop corrections in more complicated scenarios relevant for scalar-induced gravitational waves and primordial black holes. | 重力の非線形性のため、原始相関関数に対するループ補正は避けられません。 これまでの研究では、スカラーモードとテンソルモードの繰り込み済み1ループパワースペクトルを計算するための堅牢なフレームワークが確立されていますが、主に（近）ド・ジッター背景においてです。 本研究では、ド・ジッター対称性を強く破り、原始スペクトルにスケール依存の特徴を生成するインフレーション背景に適用可能な、一貫性のある繰り込み手順を開発します。 私たちの解析は、インフレーションゆらぎの有効場理論（EFT）内で実行され、ウィルソン係数の任意の時間依存性を許容します。 理論の紫外発散とタッドポールは、強い時間依存性とスケール依存性があるにもかかわらず、EFT対称性と互換性のある有限個の局所的な対項によって相殺できることを示します。 重要なことに、この結果は、バンチ・デイヴィス真空と連続的に関連する断熱進化の初期段階の存在のみに依存し、背景と自由場モード関数の正確な時間依存性とは独立して成り立ちます。 次に、共鳴的特徴と鋭い特徴に対応する 2 つの具体的な実現について研究します。 どちらの場合も、すべての計算は特徴振幅が小さい極限で厳密に実行されます。 摂動性を分析し、インフレーション軌道に沿った局所的な特徴によって生成される再規格化された 1 ループ パワー スペクトルが、大きなスケールと小さなスケールの両方で消滅することを初めて明示的に示します。 スケール依存の再規格化フレームワークは、CMB 残差に適合するために使用される原始的特徴のモデルが摂動性の境界と整合していることを意味し、スカラー誘起重力波と原始ブラックホールに関連するより複雑なシナリオでのループ補正の体系的な研究への道を開きます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It was proposed in \cite{Chu:2024qil} that a quantum black hole can be described by a fuzzy sphere together with a half-filled Fermi sea. In this paper we propose that the tunneling of a fuzzy sphere system to a small one describes the quantum decay of black hole by Hawking radiation. Since the Fermi sea shrinks and the quantum mechanical Hamiltonian conserves fermion number, the amplitude of transition naively vanishes unless the tunneling path provides exact number of zero modes to soak up the excess fermi states. We show that a monopole on fuzzy sphere does exactly that. This fixes the tunneling path. The resulting tunneling rate reproduces Page's result for the semi-classical decay rate of black hole. We propose to identify the fermi states released by the monopole as the Hawking radiation. At the level of probability, the Hawking radiation is found to be given by a Boltzmann distribution at the Hawking temperature. One can go beyond the probabilistic description by determining the full wave function of the multi-partite Hawking quanta. This is possible with a real time formulation of the tunneling process. Unitarity is manifest in our quantum mechanics. | \cite{Chu:2024qil}では、量子ブラックホールは、半充填フェルミ海を伴うファジー球によって記述できることが提案された。 本論文では、ファジー球系から小さな球系へのトンネル効果が、ホーキング放射によるブラックホールの量子崩壊を記述することを提案する。 フェルミ海が縮小し、量子力学的ハミルトニアンがフェルミオン数を保存するため、トンネル経路が余剰フェルミ状態を吸収する正確な数のゼロモードを提供しない限り、遷移の振幅は単純にゼロになる。 ファジー球上のモノポールがまさにそれを行うことを示す。 これにより、トンネル経路が固定される。 結果として得られるトンネル率は、ブラックホールの半古典的崩壊率に関するPageの結果を再現する。 モノポールによって放出されるフェルミ状態をホーキング放射と同一視することを提案する。 確率レベルでは、ホーキング放射はホーキング温度でボルツマン分布によって与えられることがわかった。 多粒子ホーキング量子の完全な波動関数を決定することで、確率論的な記述を超越することができる。 これは、トンネル過程のリアルタイム定式化によって可能となる。 ユニタリ性は、我々の量子力学において明確に示されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a shifted-geodesic framework for computing gravitational-wave fluxes from spinning test bodies moving on bound orbits of Kerr black holes. The method provides a simple and efficient means of evaluating energy and angular momentum fluxes incorporating the leading effect of the smaller body's spin. Because post-adiabatic corrections, including secondary spin contributions, are subdominant to the leading adiabatic terms, this approximation is well justified. In particular, we find that oscillatory spin terms typically contribute very little to fluxes, but their contribution to the description of orbits is computationally expensive, making such terms a natural target for approximation. In our framework, orbital frequencies and integrals of the motion are perturbed to include spin effects, while the trajectory retains the global structure of geodesic motion. This simplifies the computation of gravitational radiation. The shifted-geodesic approximation is most reliable for orbits with lower eccentricity, lower inclination, and larger semi-latus recta. The approximation becomes less reliable as we approach the separatrix between stable and unstable orbits; fortunately, many inspirals spend less time in this region of parameter space. A diagnostic inspiral evolution shows very small dephasing due to use of the shifted-geodesic approximation ($\approx10^{-2}$ radians over 1 year), confirming that spin-induced flux corrections can be accurately included using this simple modification to a geodesic trajectory. This approximation provides a rapid and convenient way to compute spinning-body orbits, but is not intended to replace more accurate treatments. We propose it as a pragmatic alternative when speed and simplicity are prioritized, enabling efficient EMRI/IMRI flux calculations and supporting parameter-space studies for LISA. (Abridged) | 本稿では、カーブラックホールの束縛軌道上を運動する回転する試験天体からの重力波フラックスを計算するための、シフト測地線フレームワークを提示する。 この手法は、小さい天体のスピンによる主要な効果を取り入れたエネルギーおよび角運動量フラックスを評価するための、シンプルかつ効率的な手段を提供する。 二次スピン寄与を含む断熱補正は主要な断熱項に比べて劣るため、この近似は十分に正当化される。 特に、振動スピン項は通常フラックスにほとんど寄与しないが、軌道の記述への寄与は計算コストが高いため、このような項は近似の自然な対象となる。 本フレームワークでは、軌道周波数と運動の積分はスピン効果を取り入れるように摂動されるが、軌道は測地線運動の全体的な構造を維持する。 これにより、重力放射の計算が簡略化される。 シフト測地線近似は、離心率、軌道傾斜角が小さく、半直交弦長が大きい軌道に対して最も信頼性が高い。 安定軌道と不安定軌道の境界に近づくにつれて、この近似の信頼性は低下する。 幸いなことに、多くのインスパイラルはこのパラメータ空間領域に滞在する時間が短い。 診断的なインスパイラル進化では、シフト測地線近似の使用による位相ずれが非常に小さい（1年間で約10⁻²ラジアン）ことが示され、この単純な測地線軌道の修正を用いることで、スピン誘起フラックス補正を正確に含めることができることが確認された。 この近似は、回転体の軌道を迅速かつ簡便に計算する方法を提供するが、より正確な処理に取って代わるものではない。 速度と簡便性が優先される場合の実際的な代替手段として提案し、効率的なEMRI/IMRIフラックス計算を可能にし、LISAのパラメータ空間研究をサポートする。 （要約） |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The sky localisation of about $10$ to $100~\text{deg}^2$, which is expected to be achieved in all-sky blind searches for gravitational waves from supermassive black hole binaries (SMBHBs) with Pulsar Timing Array (PTA) experiments, has long been posed as a prohibitive factor in utilising these sources as standard sirens for precision cosmology. We propose a solution to this problem, which makes use of targeted searches rather than all-sky blind searches for SMBHBs. Using our simulated data informed by current PTA observations, we show that the Chinese Pulsar Timing Array (CPTA) alone could infer the Hubble constant with a precision of 2~km/s/Mpc. Such precision in an independent cosmological probe could provide decisive support in the resolution of the Hubble tension. We demonstrate the application of our method to several simultaneously observed SMBHBs, as well as the method's robustness against confusion between the host galaxies of SMBHB sources in realistic observing scenarios. | パルサータイミングアレイ（PTA）実験による超大質量ブラックホール連星（SMBHB）からの重力波の全天ブラインドサーチで達成されると予想される約10～100平方度の天球上の位置特定は、これらの天体を精密宇宙論の標準サイレンとして利用する上での障害要因として長らく指摘されてきた。 我々は、SMBHBの全天ブラインドサーチではなく、ターゲットを絞ったサーチを利用することでこの問題の解決策を提案する。 現在のPTA観測に基づいた我々のシミュレーションデータを用いて、中国パルサータイミングアレイ（CPTA）単独でハッブル定数を2km/s/Mpcの精度で推定できることを示す。 このような精度が独立した宇宙論プローブで得られれば、ハッブルの不整合の解決に決定的な支援を提供できる可能性がある。 本稿では、複数の同時観測された超大質量ブラックホール連星系（SMBHB）への本手法の適用例を示すとともに、現実的な観測シナリオにおいて、SMBHB源の宿主銀河間の混同に対する本手法の堅牢性を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Four-dimensional gravity admits many equivalent formulations - metric, Einstein-Cartan, teleparallel, McDowell-Mansouri, among others - each offering distinct advantages, particularly, in view of quantization. We propose a new formulation based on Weyl spinor-valued 1-forms, ultimately encoding the frame-field data. Starting from a topological field theory with a global $\mathrm{SL}(2,\mathbb{C})$ symmetry, we show that promoting this symmetry to a local gauge symmetry leads to the emergence of gravity. We analyze the covariant phase space of this theory, its symmetries and charge structure and explore the role of admissible corner terms together with their impact on boundary charges and their algebra. We study several extensions of this framework, including the incorporation of a cosmological constant and a novel $ G \rightarrow 0 $ scaling limit obtained from this model. The presence of the frame field already at the topological level allows point particles to be coupled uniformly in both the topological and gravitational theories. We perform a detailed Hamiltonian analysis of the theory and clarify the implementation of the reality conditions. We argue that this formulation provides structural features that make it particularly well suited for both discretization and quantization. | 4次元重力は、計量、アインシュタイン・カルタン、テレパラレル、マクドウェル・マンスーリなど、多くの等価な定式化を許容し、それぞれが特に量子化の観点から明確な利点を提供します。 我々は、最終的にフレーム場データを符号化するワイルスピノル値1形式に基づく新しい定式化を提案します。 グローバル$\mathrm{SL}(2,\mathbb{C})$対称性を持つ位相場理論から出発して、この対称性を局所ゲージ対称性に拡張すると重力が出現することを示します。 我々は、この理論の共変位相空間、その対称性、および電荷構造を分析し、許容コーナー項の役割と、境界電荷およびその代数への影響を探ります。 我々は、宇宙定数の組み込みや、このモデルから得られる新しい$ G \rightarrow 0 $スケーリング極限など、このフレームワークのいくつかの拡張を研究します。 位相幾何学レベルで既にフレーム場が存在することで、点粒子は位相幾何学理論と重力理論の両方において均一に結合することができる。 本稿では、理論のハミルトニアン解析を詳細に行い、現実条件の実装を明確にする。 そして、この定式化は離散化と量子化の両方に特に適した構造的特徴を備えていると主張する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This is a book about operational probabilistic theories. The standard approach in such theories is from a time forward perspective. In this book we mostly take a time symmetric perspective. This presents a branding problem. Is this a niche book merely about time symmetry? No. This is a comprehensive book about operational probabilistic theories, but mostly from a time symmetric perspective. In fact, this book consists of (1) a simple book about simple operations having simple causal structure (where all the inputs are before all the outputs), and (2) a complex book about complex operations that can have complicated causal structure (a complex operation is equipped with a causal diagram). For the simple case we are able to show that the time symmetric perspective is equivalent to the time forward perspective. In each book we set up (A) operational probabilistic theories (OPTs) in terms of operations, (B) Operational Quantum Theory (OQT) in terms of operator tensors which correspond to operations, and (C) the theory of Hilbert objects which can be doubled up to give operator tensors. Operations are required to be physical which guarantees that circuits built out of operations have probabilities between 0 and 1 and that certain causality conditions are met. We prove that when we wire together operations the resulting networks are also physical. We model Sorkin's impossible measurements with complex operations and show that physicality prevents anomalous signalling. We develop diagrammatic notation for Hilbert objects. This includes mirrors for doubling up and mirror theorems. We use this framework to prove time symmetric causal dilation theorems for various causal diagrams. | 本書は、操作的確率論に関する書籍です。 このような理論における標準的なアプローチは、時間順方向の視点から行われます。 本書では、主に時間対称的な視点からアプローチします。 これは、ブランディング上の問題を引き起こします。 本書は、単に時間対称性に関するニッチな書籍なのでしょうか？いいえ。 本書は、操作的確率論に関する包括的な書籍ですが、主に時間対称的な視点からアプローチしています。 実際、本書は、（1）単純な因果構造を持つ単純な操作（すべての入力がすべての出力より前にある場合）に関する簡単な書籍と、（2）複雑な因果構造を持つ可能性のある複雑な操作（複雑な操作には因果図が付属している）に関する複雑な書籍から構成されています。 単純なケースについては、時間対称的な視点が時間順方向の視点と同等であることを示すことができます。 各書籍では、(A) 操作の観点からの操作的確率論 (OPT)、(B) 操作に対応する演算子テンソルの観点からの操作的量子論 (OQT)、(C) 演算子テンソルを与えるために重ね合わせることができるヒルベルトオブジェクトの理論を構築します。 操作は物理的である必要があり、これにより、操作から構築された回路の確率が 0 から 1 の間であり、特定の因果条件が満たされることが保証されます。 操作を配線すると、結果として得られるネットワークも物理的であることを証明します。 複雑な操作を使用してソーキンの不可能な測定をモデル化し、物理的性質が異常な信号伝達を防ぐことを示します。 ヒルベルトオブジェクトの図式表記を開発します。 これには、重ね合わせのためのミラーとミラー定理が含まれます。 このフレームワークを使用して、さまざまな因果図の時間対称因果拡張定理を証明します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational waves (GW) emitted by binary systems allow us to perform precision tests of general relativity in the strong field regime. Ringdown signals allow for probing black hole mass and spin with high precision in GW astronomy. With improvements in current and next-generation GW detectors, developing likelihood-free parameter inference methods is crucial. This is especially important when facing challenges such as non-standard noise, partial data, or incomplete signal models that prevent the use of analytical likelihood functions. In this work, we propose an amortized simulation-based inference strategy to estimate ringdown parameters directly. Specifically, our method is based on amortized neural posterior estimation, which trains a neural density estimator of the posterior for all data segments within the prior range. The results show that our trained amortized network achieves statistically consistent parameter estimates with valid confidence coverage compared to established Markov-chain methods, while offering inference speeds that are orders of magnitude faster. Furthermore, we evaluate the robustness of the method against transient noise contamination. Our analysis reveals that the timing of glitch injection has a decisive impact on estimation bias, particularly during the tail of a signal with sparse information. Glitch strength is positively correlated with estimation error, but has limited effect at low signal-to-noise ratios. Mass and spin parameters are most sensitive to noise. This study not only provides an efficient and accurate inference framework for ringdown analysis but also lays a foundation for developing robust data-processing pipelines for future GW astronomy in realistic noise environments. | 連星系から放出される重力波（GW）は、強重力場領域における一般相対性理論の精密検証を可能にします。 リングダウン信号は、重力波天文学においてブラックホールの質量とスピンを高精度で探査することを可能にします。 現在および次世代の重力波検出器の改良に伴い、尤度に依存しないパラメータ推定法の開発が重要になっています。 これは、非標準ノイズ、部分的なデータ、または解析的尤度関数の使用を妨げる不完全な信号モデルなどの課題に直面する場合に特に重要です。 本研究では、リングダウンパラメータを直接推定するための償却シミュレーションベースの推論戦略を提案します。 具体的には、本手法は償却ニューラル事後推定に基づいており、事前範囲内のすべてのデータセグメントの事後分布のニューラル密度推定器を学習します。 結果は、学習済みの償却ネットワークが、確立されたマルコフ連鎖法と比較して、統計的に一貫性のあるパラメータ推定値と有効な信頼区間を達成し、推論速度が桁違いに速いことを示しています。 さらに、本手法の過渡的なノイズ汚染に対する堅牢性を評価します。 我々の分析によると、グリッチ注入のタイミングは推定バイアスに決定的な影響を与え、特に情報量の少ない信号の末尾部分で顕著であることが明らかになった。 グリッチの強度は推定誤差と正の相関関係にあるが、信号対雑音比が低い場合はその影響は限定的である。 質量とスピンのパラメータはノイズに対して最も敏感である。 本研究は、リングダウン解析のための効率的かつ正確な推論フレームワークを提供するだけでなく、現実的なノイズ環境下における将来の重力波天文学のための堅牢なデータ処理パイプラインの開発基盤を築くものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we introduce a screened Simpson-Visser regular solution and perform a comprehensive study of its physical and observational properties. We begin by analyzing the thermodynamic behavior of the black hole, including detailed investigations of the Hawking temperature, Gibbs free energy, and specific heat, which provide insights into its stability and phase structure. Next, we examine the geodesic structure of the spacetime, considering both massless (photon) and massive (timelike) particles. In particular, we study the photon sphere, the corresponding black hole shadow, and the innermost stable circular orbits (ISCO), which are crucial for understanding the motion of matter and light around the black hole. Furthermore, we explore the black hole's energy-emission rate radiation, highlighting the effects of the modified geometry on observational signatures. Finally, we investigate the topological aspects of the black hole, analyzing both the thermodynamic topology and the photon sphere's topological properties. Our analysis demonstrates the intricate interplay between the spacetime geometry, geodesic motion, and black hole thermodynamics, offering a deeper understanding of this class of regular black holes and their potential observational consequences. | 本研究では、遮蔽されたシンプソン・ヴィッサー正則解を導入し、その物理的および観測的特性を包括的に研究します。 まず、ブラックホールの熱力学的挙動を分析します。 これには、ホーキング温度、ギブズ自由エネルギー、比熱の詳細な調査が含まれ、ブラックホールの安定性と相構造に関する洞察が得られます。 次に、質量のない粒子（光子）と質量のある粒子（時間的粒子）の両方を考慮して、時空の測地線構造を調べます。 特に、ブラックホールの周囲の物質と光の運動を理解する上で重要な、光子球、対応するブラックホールの影、および最も内側の安定円軌道（ISCO）を研究します。 さらに、ブラックホールのエネルギー放出率放射を調査し、修正された幾何学が観測的特徴に及ぼす影響を強調します。 最後に、ブラックホールのトポロジー的側面を調査し、熱力学的トポロジーと光子球のトポロジー的特性の両方を分析します。 私たちの分析は、時空幾何学、測地線運動、ブラックホールの熱力学の間の複雑な相互作用を明らかにし、この種の規則的なブラックホールとその潜在的な観測的影響についてより深い理解を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| As cosmology rapidly approaches the data-dominated phase of stage IV large scale structure surveys, the modelling of nonlinear scales has become a serious challenge that faces the community, particularly when analysing models beyond $w$CDM. In this work, we emulate the matter power spectrum in a phenomenological parameterisation of modified gravity in which a time-varying effective gravitational constant $μ$ and a gravitational slip $η$ are binned in redshift. We are able to achieve accuracy $<1\%$ in the modified gravity boost relative to COLA (COmoving Lagrangian Acceleration) simulations. We forecast the constraining power for each bin using a simulated $3\times 2$pt LSST Y10-like data vector and a $6\times 2$pt LSST Y10 x Simons Observatory cosmic microwave background (CMB) lensing data vector. We recover the characteristic degeneracy between $μ$ and $η$ previously identified in Fisher forecasts and demonstrate that the best-constrained direction corresponds to the combination $Σ=μ(1+η)/2$ which governs the lensing potential. We show that while large scale structure is sensitive to growth of structure at low redshift, CMB lensing extends the sensitivity to a higher redshift range. These results demonstrate that fast emulation of nonlinear modified-gravity effects enables full Bayesian analyses of model-agnostic gravity parameterisations with realistic survey data vectors and astrophysical systematics. | 宇宙論が急速に第 IV 段階の大規模構造調査のデータ支配段階に近づくにつれて、非線形スケールのモデリングは、特に $w$CDM を超えるモデルを分析する場合に、コミュニティが直面する深刻な課題となっています。 この研究では、時間変動する有効重力定数 $μ$ と重力スリップ $η$ が赤方偏移でビン分けされた修正重力の現象論的パラメーター化で物質パワースペクトルをエミュレートします。 修正重力ブーストでは、COLA (COmoving Lagrangian Acceleration) シミュレーションと比較して $<1\%$ の精度を達成できます。 シミュレーションされた $3\times 2$pt LSST Y10 のようなデータベクトルと $6\times 2$pt LSST Y10 x Simons Observatory 宇宙マイクロ波背景 (CMB) レンズデータベクトルを使用して、各ビンの制約パワーを予測します。 我々は、フィッシャー予測で以前に特定されたμとηの間の特徴的な縮退を再現し、最も制約の強い方向がレンズ効果を支配する組み合わせΣ=μ(1+η)/2に対応することを示す。 大規模構造は低赤方偏移における構造の成長に敏感であるが、CMBレンズ効果は感度をより高い赤方偏移範囲にまで拡張することを示す。 これらの結果は、非線形修正重力効果の高速エミュレーションにより、現実的なサーベイデータベクトルと天体物理学的系統性を用いたモデル非依存重力パラメータ化の完全なベイズ解析が可能になることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The standard gravitational-baryogenesis operator $λ\,\nabla_μR\,J^μ$, with $λ\equiv ε/M_\ast^{2}$, is usually treated as a spectator interaction that generates an effective chemical potential in a prescribed background. When included in the gravitational action, however, it defines a genuine curvature--matter-coupling variational problem, relevant for the baryon, lepton, and $B\!-\!L$ currents, whether described microscopically by particle-physics operators or macroscopically by a fluid current $J^μ=n_Xu^μ$. Up to a boundary term the interaction is equivalent to $-λR\nabla_μJ^μ$, making its $f(R,{\rm matter})$ character manifest, but the metric equations remain open unless the metric dependence of $J^μ$ is specified. For an arbitrary local realization $J^μ(Ψ,g)$ we derive the universal part of the field equations and isolate the realization-dependent tensor generated by $δ_g J^μ$. In the vector-density realization the explicit $J^α\nabla_αR$ term cancels, but an algebraic term $-λg_{μν}R\nabla_αJ^α$ survives, so the theory admits only a partial effective-Planck-mass interpretation, $M_{\rm eff}^2=M_{\rm Pl}^2-2λ\nabla_μJ^μ$, and a time-dependent effective gravitational coupling during baryogenesis. Specializing to flat FRW with a homogeneous current $J^μ=n_Xu^μ$, we obtain the modified Friedmann and Raychaudhuri equations, the associated continuity relation, and dimensionless diagnostics that quantify when the spectator approximation is controlled. We also discuss the implications for gravitational-baryogenesis studies in modified theories of gravity, providing a consistent GR-side baseline for implementations in both standard cosmology and modified-gravity frameworks. | 標準的な重力バリオン生成演算子 $λ\,\nabla_μR\,J^μ$ ($λ\equiv ε/M_\ast^{2}$) は、通常、所定の背景において有効な化学ポテンシャルを生成する傍観者相互作用として扱われます。 しかし、重力作用に含めると、粒子物理演算子によって微視的に記述されるか、流体電流 $J^μ=n_Xu^μ$ によって巨視的に記述されるかにかかわらず、バリオン、レプトン、および $B\!-\!L$ 電流に関連する真の曲率-物質結合変分問題を定義します。 境界項を除いて、相互作用は $-λR\nabla_μJ^μ$ と等価であり、その $f(R,{\rm matter})$ 特性が明らかになりますが、$J^μ$ の計量依存性が指定されない限り、計量方程式は未解決のままです。 任意の局所的実現 $J^μ(Ψ,g)$ に対して、場の方程式の普遍的な部分を導出し、$δ_g J^μ$ によって生成される実現依存テンソルを分離します。 ベクトル密度実現では、明示的な $J^α\nabla_αR$ 項は相殺されますが、代数項 $-λg_{μν}R\nabla_αJ^α$ が残るため、理論は部分的な有効プランク質量解釈 $M_{\rm eff}^2=M_{\rm Pl}^2-2λ\nabla_μJ^μ$ と、バリオン生成中の時間依存有効重力結合のみを許容します。 均質な電流 $J^μ=n_Xu^μ$ を持つ平坦な FRW に特化することで、修正されたフリードマン方程式とレイチャウドリ方程式、関連する連続関係、およびスペクテーター近似が制御されるタイミングを定量化する無次元診断が得られます。 また、修正重力理論における重力バリオン生成研究への影響についても議論し、標準宇宙論と修正重力フレームワークの両方における実装のための一貫した GR 側のベースラインを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study a class of minimally coupled scalar field theories which leads to analytic solutions for the Hubble rate and the scalar field. The inflationary phenomenology for this class of models can be studied fully analytically. The resulting phenomenology is compatible with the ACT data and for limiting cases, the spectral index is bluer than the ACT constraints and tends to the value $n_{\mathcal{S}}=0.98$, while in the limiting case, the tensor-to-scalar ratio takes very small values, nearly zero. More importantly, the resulting cosmology describes a Universe that has a finite scale factor at $t=0$, thus non-singular, evolves and expands realizing a slow-roll inflationary era and after that it reaches classically a pressure singularity. Classically, the Universe can pass through this singularity, and a turnaround cosmology is realized with the Universe contracting after the turnaround point. However, before the singularity is realized classically, the quantum phenomena dominate the evolution, avoiding the singularity. Specifically we consider the Nojiri-Odintsov conformal anomaly mechanism and we prove that the conformal anomaly erases the classical singular evolution and at the same time it generates extreme particle creation, which eventually reheats the Universe. Thus in this model the scalar field oscillations and the numerous couplings of the inflaton to the Standard Model particles are not required for reheating. In this context, scalar perturbations are enhanced and thus the formation of primordial black holes and the generation of secondary gravitational waves is enhanced. We also discuss several other mechanisms that may lead to the avoidance of the pressure singularity. | 我々は、ハッブル率とスカラー場の解析解をもたらす、最小限に結合したスカラー場理論のクラスを研究する。 このクラスのモデルのインフレーション現象は、完全に解析的に研究することができる。 得られた現象はACTデータと整合しており、極限の場合、スペクトル指数はACTの制約よりも青みがかっており、$n_{\mathcal{S}}=0.98$の値に近づく。 一方、極限の場合、テンソルとスカラーの比は非常に小さい値、ほぼゼロになる。 さらに重要なことに、得られた宇宙論は、$t=0$で有限のスケール因子を持つ非特異な宇宙を記述し、ゆっくりとしたインフレーション時代を実現しながら進化・膨張し、その後、古典的に圧力特異点に到達する。 古典的には、宇宙はこの特異点を通過することができ、ターンアラウンド点の後に宇宙が収縮するターンアラウンド宇宙論が実現される。 しかし、特異点が古典的に実現される前に、量子現象が進化を支配し、特異点を回避します。 具体的には、野尻・オジンツォフ共形異常機構を考察し、共形異常が古典的な特異進化を消し去り、同時に極端な粒子生成を生成し、最終的に宇宙を再加熱することを証明します。 したがって、このモデルでは、再加熱のためにスカラー場の振動やインフラトンと標準模型粒子との多数の結合は必要ありません。 この文脈では、スカラー摂動が強化され、それによって原始ブラックホールの形成と二次重力波の生成が促進されます。 また、圧力特異点の回避につながる可能性のある他のいくつかの機構についても議論します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper we study the effective gravitational potential of Schwarzschild, Kerr, Reissner-Nordström and Kerr-Newman black holes with the relativistic corrections to evaluate the circular orbits and the Innermost Stable Circular Orbits (ISCOs), a purely relativistic phenomenon, of neutral and charged particles in the vicinity of these spacetimes. We study the circular orbits and ISCOs of black holes mathematically and graphically. Moreover, the astrophysical properties of ISCO are also dealt with. We find that the particle entering the ISCO loses a certain amount of energy, in different spacetimes, by gravitational radiative processes, before finally spiraling into ISCO. The electromagnetic effects of different spacetimes show how the charges sharpen the radius of the circular orbits, and the increasing product of particle and black hole charge increases the radius of the ISCO. Most importantly, the effective potential of the most general spacetime, as predicted by the no-hair conjecture, has been derived. | 本論文では、シュワルツシルト、カー、ライスナー・ノルドシュトロム、カー・ニューマンの各ブラックホールの有効重力ポテンシャルを相対論的補正を用いて研究し、これらの時空近傍における中性粒子および荷電粒子の円軌道と、純粋に相対論的な現象である最内安定円軌道（ISCO）を評価する。 我々は、ブラックホールの円軌道とISCOを数学的および図式的に研究する。 さらに、ISCOの天体物理学的特性についても考察する。 ISCOに進入する粒子は、最終的にISCOに螺旋状に落ち込む前に、異なる時空において重力放射過程によって一定量のエネルギーを失うことがわかった。 異なる時空の電磁効果は、電荷が円軌道の半径をどのように鋭くするかを示し、粒子とブラックホールの電荷の積が増加するとISCOの半径が増加する。 最も重要なのは、無毛仮説によって予測された、最も一般的な時空の有効ポテンシャルが導出されたことである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this letter, we have considered accretion of a particular type of Dark Energy model onto a Schwarzschild type black hole. Before using the model, the free parameters of the Dark Energy model have been constrained with differential ages data. A narrow peak on top of a wide plateau in two parameters' distributions indicates a well defined best fit value embedded within a broad region of near-degenerate solutions. This means the data strongly favours one specific parameter value but also permit a wide range with comparable likelihood. Physically, it reflects that the Dark Energy dynamics are locally constrained yet globally insensitive to small parameter variations. An increasing $\log_{10}\left[M(z)/M_{0}\right]$ since $z=3$ signifies that black holes have continuously grown through accretion and mergers within the standard hierarchical formation scenario. The precise rate of this growth depends on the radiative efficiency $ε$, the effective accretion parameter $λ_{\rm eff}$, and the cumulative impact of merger events. | この論文では、特定のタイプのダークエネルギーモデルがシュワルツシルト型ブラックホールに降着する様子を考察した。 モデルを使用する前に、ダークエネルギーモデルの自由パラメータは、差分年齢データによって制約されている。 2つのパラメータ分布における広いプラトーの上に狭いピークがあることは、ほぼ縮退した解の広い領域内に埋め込まれた、明確に定義された最適適合値を示している。 これは、データが特定のパラメータ値を強く支持しているが、同程度の尤度で広い範囲も許容していることを意味する。 物理的には、ダークエネルギーのダイナミクスは局所的に制約されているが、全体的には小さなパラメータ変動に対して鈍感であることを反映している。 z=3以降、$\log_{10}\left[M(z)/M_{0}\right]$が増加していることは、ブラックホールが標準的な階層的形成シナリオ内で降着と合体によって継続的に成長してきたことを示している。 この成長の正確な速度は、放射効率$ε$、有効降着パラメータ$λ_{\rm eff}$、および合体イベントの累積的な影響に依存する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The frequency-domain waveform emitted by a two-body scattering process is computed in the extreme-mass-ratio limit through the fifth post-Minkowskian (PM) order (i.e., $O(G^5)$) and the fractional sixth post-Newtonian (PN) order. The current accuracy of the scattering waveform obtained by quantum amplitude methods is the one-loop level corresponding to the 3PM order, whereas the 4PM waveform is known up to the 2PN order only as derived within the traditional multipolar-post-Minkowskian formalism. Direct comparison between these waveforms to the first order in the mass ratio shows that they differ at most by the effect of an angular-independent time shift, leading to a complete physical agreement at the same level of accuracy. The new results at the 4PM and 5PM orders thus provide a benchmark for future multiloop calculations. The soft limit of the waveform at the leading order in the small-frequency expansion gives the gravitational wave memory, which is evaluated at the 4PM and 5PM orders. The waveform is also used to obtain the radiated energy at $O(G^6)$, improving its knowledge from 3PN to 6PN level. | 二体散乱過程から放出される周波数領域波形は、極限質量比の極限において、第 5 次ポストミンコフスキー (PM) 次 (すなわち $O(G^5)$) および第 6 次ポストニュートン (PN) 次まで計算される。 量子振幅法によって得られる散乱波形の現在の精度は、3PM 次に対応する 1 ループレベルであるが、4PM 波形は、従来の多極ポストミンコフスキー形式論で導出された 2PN 次までしか知られていない。 これらの波形を質量比の 1 次まで直接比較すると、角度に依存しない時間シフトの影響によってのみ異なることが示され、同じ精度レベルで完全な物理的一致が得られる。 したがって、4PM 次および 5PM 次における新しい結果は、将来のマルチループ計算のベンチマークとなる。 小周波数展開における主要項での波形のソフトリミットは重力波メモリを与え、これは4PMおよび5PMの次数で評価される。 この波形は、$O(G^6)$での放射エネルギーを取得するためにも使用され、その知識を3PNレベルから6PNレベルに向上させる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present, to our knowledge, the first systematic study of early-late cosmic evolution and acceleration in the framework of $f(T,\mathcal{L}_m)$ gravity, an extension of teleparallel theories coupling torsion with the matter Lagrangian. By incorporating the Big-Bang Nucleosynthesis (BBN) bound on the freeze-out temperature, we obtain a tight constraint on the inverse-torsion parameter, ensuring consistency with early-time physics. Employing Markov Chain Monte Carlo analyses with progressively richer observational datasets, CC, Union3, and SN22 supernovae, we constrain a well-motivated model and reconstruct key cosmological functions. The reconstructed Hubble and distance modulus functions show excellent agreement with the observations, confirming the observational viability of the model. The model successfully reproduces the observed late-time expansion history, yielding a transition from deceleration to acceleration through the deceleration parameter. The effective equation of state is found to remain negative throughout, with present values $w_0 > -1$, indicating a quintessence-like behavior rather than a cosmological constant or phantom regime. These results highlight the ability of $f(T,\mathcal{L}_m)$ gravity to mimic the concordance scenario while allowing controlled deviations in the expansion history. | 本稿では、我々の知る限り、初期・後期宇宙進化と加速膨張に関する体系的な研究を、$f(T,\mathcal{L}_m)$重力理論（物質ラグランジアンとねじれを結合させたテレパラレル理論の拡張）の枠組みで初めて提示する。 ビッグバン元素合成（BBN）による凍結温度の制約を取り入れることで、逆ねじれパラメータに厳密な制約を与え、初期宇宙の物理との整合性を確保する。 CC、Union3、SN22超新星といった、より豊富な観測データセットを用いたマルコフ連鎖モンテカルロ解析により、妥当なモデルを制約し、主要な宇宙論的関数を再構築する。 再構築されたハッブル定数と距離係数は観測結果と非常に良く一致しており、モデルの観測的妥当性を確認している。 このモデルは、観測された後期宇宙膨張史をうまく再現し、減速パラメータを介して減速から加速への遷移を示す。 有効状態方程式は全体を通して負の値を維持し、現在の値は $w_0 > -1$ であり、宇宙定数やファントム領域ではなく、クインテッセンスのような振る舞いを示している。 これらの結果は、$f(T,\mathcal{L}_m)$ 重力が、膨張履歴における制御された偏差を許容しながら、コンコーダンスシナリオを模倣できる能力を強調している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the properties of black hole shadows in the renormalization group (RG) improved Bonanno-Reuter spacetime, incorporating quantum gravitational corrections via the scale-dependent parameter $(\tildeω)$ in a plasma medium. Light propagation in a non-uniform, pressureless plasma with a radial density profile is analyzed through modified equations of motion. The black hole shadow angular radius is computed, and its dependence on $\tildeω$ and the plasma index is analyzed. The analysis of specific limiting cases indicates systematic deviations of the black hole shadow relative to the classical Schwarzschild limit. Using Event Horizon Telescope (EHT) observations of Sgr~A*, we place constraints on $\tildeω$. Furthermore, within the considered parameter range, plasma and quantum-gravity effects exhibit an observational degeneracy, which future high-resolution measurements with the next-generation EHT are expected to break, thereby providing tighter constraints on the model parameters. | 本研究では、プラズマ媒質中のスケール依存パラメータ $(\tildeω)$ を介して量子重力補正を取り入れた、繰り込み群 (RG) 改良型ボナンノ・ロイター時空におけるブラックホールシャドウの特性を調査する。 半径方向密度プロファイルを持つ不均一で圧力のないプラズマにおける光伝搬は、修正された運動方程式によって解析される。 ブラックホールシャドウの角半径が計算され、$\tildeω$ とプラズマ指数への依存性が解析される。 特定の極限ケースの解析は、古典的なシュワルツシルト限界に対するブラックホールシャドウの系統的なずれを示している。 Sgr~A* のイベントホライズンテレスコープ (EHT) 観測を用いて、$\tildeω$ に制約を与える。 さらに、検討対象のパラメータ範囲内では、プラズマ効果と量子重力効果は観測上の縮退を示し、次世代 EHT による将来の高解像度測定によってこの縮退が解消され、モデルパラメータに対するより厳しい制約が得られると期待される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the quantum stability of a timelike topological wormhole with a simple geometry $M_2 \times S^2$, supported classically by anisotropic fluid. We compute the one-loop quantum backreaction generated by the vacuum fluctuations of a minimally coupled, massive scalar field propagating on the wormhole background. Using dimensional regularization we renormalize the one-loop energy-momentum tensor and identify the necessary gravitational counterterms. We then solve the semiclassical Einstein equations to linear order in $\hbar$ for both time-dependent and static metric {\it Ansätze}. Depending on the choice of finite counterterms, the quantum effects can induce either negative or positive angular pressure, which will tend to destabilize or stablize the wormhole, respectively. We also show that a classically traversable wormhole will remain traversable when the quantum backreaction is taken into account. It would be of interest to investigate whether these conclusions remain true when the equations of semiclassical gravity are self-consistently solved. | 本研究では、異方性流体によって古典的に支えられた、単純な幾何学 $M_2 \times S^2$ を持つ時間的トポロジカルワームホールの量子安定性を調査する。 ワームホール背景上を伝播する、最小結合の質量を持つスカラー場の真空ゆらぎによって生成される1ループ量子バックリアクションを計算する。 次元正則化を用いて1ループエネルギー・運動量テンソルを再規格化し、必要な重力カウンタータームを特定する。 次に、時間依存および静的計量 {\it Ansätze} の両方について、半古典的アインシュタイン方程式を $\hbar$ の線形次数まで解く。 有限カウンタータームの選択に応じて、量子効果は負または正の角圧を誘起し、それぞれワームホールを不安定化または安定化させる傾向がある。 また、量子バックリアクションを考慮した場合でも、古典的に通過可能なワームホールは通過可能であることを示す。 半古典重力の方程式を自己無撞着に解いた場合にも、これらの結論が依然として成り立つかどうかを調査することは興味深いだろう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Warm inflation is commonly studied under the assumption that the stochastic force sourcing inflaton fluctuations is Markovian. Realistic thermal systems, however, possess finite relaxation times and can therefore generate colored noise with non-zero correlation time. In this work, we investigate warm inflation beyond the Markovian limit and determine how finite correlation time modifies the primordial scalar power spectrum. We show that memory effects suppress the scalar spectrum relative to the standard white-noise result and derive a simple expression for this correction in terms of the background thermal dynamics. In particular, we relate the size of the non-Markovian effect directly to the thermal ratio between the bath temperature and the Hubble scale, thereby establishing a transparent link between warm-inflation background quantities and the validity of the Markovian approximation. We also derive the corresponding modification of the tensor-to-scalar ratio and the induced shifts in the scalar spectral index and the running of the scalar spectral index. Our results provide a simple and practical diagnostic for identifying when finite correlation-time effects become relevant in warm-inflation model building. | 温暖インフレーションは、インフラトンのゆらぎを生み出す確率的力がマルコフ的であるという仮定の下で一般的に研究されています。 しかし、現実的な熱系は有限の緩和時間を持つため、相関時間がゼロでない有色ノイズを生成する可能性があります。 本研究では、マルコフ限界を超えた温暖インフレーションを調査し、有限の相関時間が原始スカラーパワースペクトルをどのように変化させるかを明らかにします。 記憶効果によってスカラースペクトルが標準的な白色ノイズの結果に比べて抑制されることを示し、背景熱力学を用いてこの補正を表す簡単な式を導出します。 特に、非マルコフ効果の大きさを、浴温度とハッブルスケールの熱比に直接関連付けることで、温暖インフレーションの背景量とマルコフ近似の妥当性との間に明確な関連性を確立します。 また、テンソル・スカラー比の対応する変化、およびスカラースペクトル指数とスカラースペクトル指数のランニングにおける誘導シフトも導出します。 我々の研究結果は、温暖インフレモデル構築において、有限相関時間効果が重要になる時期を特定するための、シンプルで実用的な診断方法を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We prove that autoparallel curves associated with a torsion-free but not necessarily metric-compatible affine connection can be derived from an action principle. We explicitly construct the action functional and show by standard variational techniques that it produces the desired equations. Our analysis is based on systematically solving the inverse problem of the calculus of variation and the associated Helmholtz conditions. This demonstrates that the dynamics of autoparallels admit a consistent variational formulation even in the presence of non-metricity. Our results provide a variational framework for particle motion in metric-affine geometries and thereby contribute to the mathematical foundations of the geodesic principle in relativistic gravity. | ねじれのない、しかし必ずしも計量に適合するとは限らないアフィン接続に関連する自己平行曲線は、作用原理から導出できることを証明する。 我々は作用汎関数を明示的に構築し、標準的な変分法を用いて、それが所望の方程式を生成することを示す。 我々の解析は、変分法の逆問題とそれに関連するヘルムホルツ条件を体系的に解くことに基づいている。 これにより、自己平行曲線のダイナミクスは、非計量性が存在する場合でも、一貫した変分定式化が可能であることを示す。 我々の結果は、計量アフィン幾何学における粒子運動の変分フレームワークを提供し、それによって相対論的重力における測地線原理の数学的基礎に貢献する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Thermodynamic geometry provides a powerful framework for probing the microscopic structure of thermodynamic systems. Among its formulations, Geometrothermodynamics (GTD) has been widely applied to black hole thermodynamics, owing to its Legendre-invariant construction. However, recent work has shown that conventional GTD metrics fail to encode essential physical boundaries of thermodynamic phase space. By modifying the conventional metric structure, three new GTD metrics were previously introduced, which successfully capture these boundaries in regular spacetime. Whether such modified metrics remain viable in different spacetime backgrounds and under changes of thermodynamic ensemble has remained an open question. In this work, I address this issue by investigating the behavior of modified GTD metrics in AdS spacetime and across different thermodynamic ensembles in the framework of Bardeen AdS black hole. An analysis of thermodynamic geodesics demonstrates that the modified GTD metrics consistently respect physical boundaries of the phase space, in contrast to conventional GTD metrics. This behavior is preserved in AdS spacetime and under Legendre transformations, establishing the robustness and universality of the modified GTD framework. | 熱力学幾何学は、熱力学系の微視的構造を調査するための強力な枠組みを提供する。 その定式化の中でも、幾何熱力学（GTD）は、ルジャンドル不変な構成のため、ブラックホールの熱力学に広く応用されてきた。 しかし、最近の研究では、従来のGTD計量では熱力学的位相空間の本質的な物理的境界を符号化できないことが示されている。 従来の計量構造を修正することで、3つの新しいGTD計量が以前に導入され、通常の時空でこれらの境界をうまく捉えている。 このような修正された計量が、異なる時空背景や熱力学的アンサンブルの変化の下でも有効であるかどうかは、未解決の問題として残されている。 本研究では、バーディーンAdSブラックホールの枠組みで、AdS時空および異なる熱力学的アンサンブルにおける修正GTD計量の挙動を調査することにより、この問題に取り組む。 熱力学的測地線の解析により、修正GTD計量は、従来のGTD計量とは対照的に、位相空間の物理的境界を一貫して尊重することが示される。 この挙動はAdS時空およびルジャンドル変換の下でも維持され、修正GTDフレームワークの堅牢性と普遍性を確立する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Scalar--tensor theories of gravity provide a natural extension of general relativity and may predict naked singularities as alternative compact objects. In this work, we investigate a novel exact solution within the Freud--Nambu scalar--tensor gravity framework, generalizing the Janis--Newman--Winicour (JNW) naked singularity spacetime through the introduction of a parameter $q$ coupled to a real scalar field $\varphi$ with mass $μ$. Although the metric remains identical to the JNW solution, the scalar field profile is modified, providing a parametrized deformation of this class of spacetimes. We analyze particle dynamics in this background, including a direct linear coupling between the test particle and the scalar field characterized by the parameter $g_s$. The influence of these parameters on astrophysical observables is studied through the specific angular momentum, the innermost stable circular orbit (ISCO), and the radiative efficiency of accretion. We also derive the epicyclic frequencies governing oscillatory motion and explore their implications for quasi-periodic oscillations (QPOs) in black hole binaries. Within the epicyclic resonance model, the upper and lower QPO frequencies depend sensitively on the parameters $n$, $g_s$, and $q$. To constrain the model, we perform a Markov Chain Monte Carlo analysis using twin-peak QPO data from the microquasars XTE~J1550--564 and GRS~1915+105. The resulting black hole masses agree with previous estimates and provide the first observational constraints on the parameters $q$ and $g_s$, indicating that modified gravity effects may leave detectable imprints on strong-field astrophysical phenomena. | スカラー-テンソル重力理論は一般相対論の自然な拡張であり、代替コンパクト天体として裸の特異点を予測する可能性がある。 本研究では、質量$μ$を持つ実スカラー場$\varphi$に結合したパラメータ$q$を導入することにより、Janis-Newman-Winicour（JNW）裸の特異点時空を一般化し、Freud-Nambuスカラー-テンソル重力枠組みにおける新たな厳密解を探求する。 計量はJNW解と同一であるが、スカラー場のプロファイルは修正され、このクラスの時空のパラメータ化された変形を与える。 我々は、この背景において、テスト粒子とパラメータ$g_s$で特徴付けられるスカラー場との間の直接的な線形結合を含む粒子ダイナミクスを解析する。 これらのパラメータが天体物理学的観測量に与える影響は、比角運動量、最内安定円軌道（ISCO）、および降着の放射効率を通して研究される。 また、振動運動を支配する周回軌道周波数を導出し、ブラックホール連星における準周期振動（QPO）への影響を探る。 周回軌道共鳴モデルにおいて、QPO周波数の上限と下限は、パラメータ$n$、$g_s$、$q$に大きく依存する。 このモデルを制約するために、マイクロクエーサーXTE~J1550--564とGRS~1915+105のツインピークQPOデータを用いてマルコフ連鎖モンテカルロ解析を行った。 得られたブラックホール質量はこれまでの推定値と一致し、パラメータ$q$と$g_s$に対する観測的制約を初めて提供する。 これは、重力の影響が強磁場天体現象に検出可能な痕跡を残す可能性があることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| ArXiv:2508.17898 proposed the booklet wormhole as the holographic dual of the GHZ state. This paper extends the investigation into this geometry, particularly focusing on the junction conditions for matter fields. We show that the symmetry of the GHZ state requires the bulk to admit special Killing vector fields that standard manifolds cannot realize. Moreover, these bulk symmetries require unprecedented quantum non-local junction conditions at the multi-way interface: Observers entering from different horizons will perceive different states inside the wormhole, where the junction conditions appear as constraints on the observables of different sets of observers. We finally discuss how to render booklet wormholes traversable via boundary deformations. A localized wave packet injected from one page generally evolves into a non-local mixed state on each remaining page, with the information encoded in the entanglement between different pages. | ArXiv:2508.17898 は、GHZ 状態のホログラフィック双対としてブックレットワームホールを提案しました。 本論文では、この幾何学の研究を拡張し、特に物質場の接合条件に焦点を当てます。 GHZ 状態の対称性により、バルクは標準的な多様体では実現できない特別なキリングベクトル場を許容する必要があることを示します。 さらに、これらのバルク対称性により、マルチウェイインターフェースで前例のない量子非局所接合条件が必要になります。 異なる地平線から入ってくる観測者は、ワームホール内部で異なる状態を知覚し、接合条件は異なる観測者セットの観測量に対する制約として現れます。 最後に、境界変形によってブックレットワームホールを通過可能にする方法について議論します。 1 つのページから注入された局所化された波束は、一般的に残りの各ページで非局所混合状態に進化し、情報は異なるページ間のエンタングルメントに符号化されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Plasma, as a medium around the black hole for light propagation, is known to visibly alter the shape of its shadow and the observables, which could impact the interpretation of the Event Horizon Telescope results. In this study, we examine how dark matter and non-magnetized, pressureless plasma influence the shadow of a Kerr-like black hole. We analyze the null-geodesics in the presence of both homogeneous and inhomogeneous plasma profiles and show how their influence on photon orbits affects the resulting black hole shadow. Our findings indicate that increasing the black hole's spin generally enlarges both the shadow radius and deformation. Additionally, the viewing angle decreases the shadow radius while reducing deformation as the observer moves farther from the equatorial plane. For this model, astrophysically reasonable amounts of dark matter show no significant impact on the photon trajectories. However, we observe that increasing plasma density increases both the shadow radius and deformation for homogeneous plasma, while it decreases them for inhomogeneous plasma. The emission rate also depends significantly on the model of plasma chosen, with homogeneous plasma causing significantly more emission as plasma strength increases. We also study the constraints obtained from comparing theoretical shadow radii with EHT observations of M87* and Sgr A*, which allows us to infer reasonable plasma distribution properties and frequencies in our theoretical model. | ブラックホール周囲の光伝播媒体であるプラズマは、ブラックホールの影の形状と観測対象を可視的に変化させることが知られており、イベント・ホライズン・テレスコープの結果の解釈に影響を与える可能性があります。 本研究では、暗黒物質と非磁性・無圧力プラズマがカー型ブラックホールの影にどのような影響を与えるかを検証します。 均質および不均質のプラズマプロファイルが存在する場合のヌル測地線を解析し、それらが光子軌道に与える影響が、結果として生じるブラックホールの影にどのような影響を与えるかを示します。 ブラックホールの自転速度が増加すると、一般的に影の半径と変形が拡大することが示されました。 さらに、観測者が赤道面から遠ざかるにつれて、視野角は影の半径を減少させ、変形は減少します。 このモデルでは、天体物理学的に妥当な量の暗黒物質は光子の軌道に大きな影響を与えません。 しかし、プラズマ密度が増加すると、均質プラズマでは影の半径と変形がともに増加するのに対し、不均質プラズマでは減少することが観測されました。 放射率は選択されたプラズマモデルにも大きく依存し、均質プラズマではプラズマ強度が増加するにつれて放射量が大幅に増加します。 また、理論的な影の半径とM87*およびSgr A*のEHT観測結果を比較することで得られた制約についても検討し、理論モデルにおけるプラズマ分布特性と頻度を合理的に推定しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We formulate an analogue transverse first law for general closed marginally trapped surfaces in arbitrary spacetimes. The construction is intrinsically quasi-local and is attached directly to an individual marginally trapped surface, rather than to a preferred horizon worldtube. Taking the Hawking energy as the internal energy and an invariant effective surface gravity associated with the marginally trapped surface as the quantity controlling the thermal term, we derive a balance law in which the variation of energy splits into a generalized heat contribution and a total work contribution. In this way, the resulting law provides a codimension-two, transverse counterpart to existing horizon-based formulations of black-hole thermodynamics. We show that the formalism reproduces the expected results for round spheres in spherically symmetric spacetimes. We then examine semiclassical equilibrium and evaporating regimes, and extend the analysis to non-spherically symmetric marginally trapped surfaces in Kerr. These examples indicate that the framework remains applicable in situations where a horizon-based treatment is either nonunique or technically cumbersome, and suggest that closed marginally trapped surfaces provide a natural arena for a genuinely quasi-local thermodynamics of black holes. | 任意の時空における一般的な閉じた境界捕捉面に対するアナログ横断第一法則を定式化する。 この構成は本質的に準局所的であり、特定の地平線ワールドチューブではなく、個々の境界捕捉面に直接付随する。 ホーキングエネルギーを内部エネルギーとし、境界捕捉面に関連付けられた不変有効表面重力を熱項を制御する量とすると、エネルギーの変化が一般化された熱寄与と全仕事寄与に分割される平衡法則が得られる。 このようにして得られた法則は、既存の地平線ベースのブラックホール熱力学の定式化に対する余次元２の横断的対応物を提供する。 この形式が球対称時空における球体に対して期待される結果を再現することを示す。 次に、半古典的平衡状態と蒸発状態を調べ、解析をカー空間における非球対称境界捕捉面に拡張する。 これらの例は、地平線に基づく処理が一意でない場合や技術的に煩雑な場合にも、この枠組みが適用可能であることを示しており、閉じた境界捕捉面がブラックホールの真に準局所的な熱力学のための自然な場を提供することを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Spatially varying near-horizon fluctuations of temperature of a Schwarzschild Black Hole is considered within the Euclidean Gravity approach. We present evidence that suggests that such fluctuations in temperature are closely related with the near-horizon supertranslations of a Black Hole. This allows one to express the temperature-dependent corrections to the near-horizon part of the Euclidean gravity action or Free energy in terms of polynomial functionals of a near-horizon supertranslation for all orders. The leading order term turns out to be proportional to the near-horizon supertranslation charge. We also show that this same term results from a microscopic state counting of the near-horizon field with the constraint of near-horizon supertranslation symmetry imposed. The constructed near-horizon partition function provides a physically appealing intuitive description of the low-energy part of horizon physics as a sum over all possible near-horizon supertranslations. This suggests a dual description of near-horizon physics in terms of alternate variables. The implications of these results are briefly discussed. | ユークリッド重力アプローチを用いて、シュワルツシルトブラックホールの地平線近傍における温度の空間的に変化する変動を考察する。 このような温度変動がブラックホールの地平線近傍の超並進運動と密接に関連していることを示唆する証拠を提示する。 これにより、ユークリッド重力作用または自由エネルギーの地平線近傍部分に対する温度依存補正を、すべての次数における地平線近傍の超並進運動の多項式汎関数で表現できる。 主要な次数項は、地平線近傍の超並進運動の電荷に比例することがわかる。 また、この項は、地平線近傍の超並進運動の対称性という制約を課した地平線近傍場の微視的状態計数から生じることも示す。 構築された地平線近傍の分配関数は、地平線物理の低エネルギー部分を、考えられるすべての地平線近傍の超並進運動の総和として、物理的に魅力的な直感的な記述を提供する。 これは、代替変数による地平線近傍物理の双対的な記述を示唆している。 これらの結果が持つ意味について簡単に考察する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this manuscript, we develop a class of inhomogeneous relativistic cosmological models with the following properties: (i) They contain cosmological observers to whom the spatial geometry and the expansion are homogeneous and isotropic; (ii) Matter behaves closely to dust, as it is formed by an ensemble of massive particles whose number density $4$-vector is conserved and reacts viscously to the local tidal forces; (iii) They generalize the dust FLRW model; (iv) They give rise to effective models on large scales that reproduce the FLRW behaviour with dust and a running dark-energy term, which appears as a backreaction effect from the local gravitational potential; (v) By suitably setting the distribution of energy in the current universe, the effective large-scale equation-of-state parameter can reproduce, in principle, any polynomial on the scale factor whose term of order zero is negative; (vi) The luminous distance observations imply an apparent large-scale acceleration, as the deceleration parameter is negative, while in reality the universe is decelerating. | 本稿では、我々は以下の特性を持つ非一様相対論的宇宙モデルの一群を展開する: (i) これらには、空間幾何学と膨張が一様かつ等方性である宇宙観測者が含まれる。 (ii) 物質は、数密度 $4$ ベクトルが保存され、局所的な潮汐力に粘性的に反応する質量の大きい粒子の集団で形成されるため、ダストに近い挙動を示す。 (iii) これらはダスト FLRW モデルを一般化する。 (iv) これらは、ダストと、局所的な重力ポテンシャルからの反作用効果として現れる実行中のダークエネルギー項を持つ FLRW の挙動を再現する、大規模で有効なモデルを生み出す。 (v) 現在の宇宙のエネルギー分布を適切に設定することにより、有効な大規模状態方程式パラメータは、原理的には、次数ゼロの項が負であるスケール係数の任意の多項式を再現できる。 (vi) 光速距離の観測では減速パラメータが負であるため、見かけ上の大規模な加速が示唆されるが、実際には宇宙は減速している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We start a systematic investigation of the one-loop mass corrections to (super-)string massive higher-spin states. While the imaginary part of the relevant amplitudes are finite, being related to the width of the decay of the states into two lower-mass states at tree level, the real part is generally IR-divergent and needs regularization and renormalization. We mostly focus on states of the first Regge trajectory in the NS-NS sector of Type-II string theories. We explicitly derive a closed-form expression for the integral over the insertion point, relying on properties of elliptic functions and lattice sums. We then regularize the IR divergent integral over the modular parameter of the torus, applying the $i\varepsilon$-prescription in string theory. As a result we compute the desired mass corrections up to level $N = 10$ and analyze their behavior at increasing $N$. Finally, we speculate on the existence of mixing among lower-spin states and conjecture that the one-loop mass matrix be governed by some random matrix theory. | 我々は、（超）弦理論の高質量スピン状態への1ループ質量補正の体系的な研究を開始する。 関連する振幅の虚数部は有限であり、ツリーレベルで状態が2つの低質量状態へ崩壊する幅に関係しているが、実数部は一般にIR発散性を示すため、正則化と繰り込みが必要となる。 我々は主に、タイプII弦理論のNS-NSセクターにおける最初のRegge軌道の状態に焦点を当てる。 楕円関数と格子和の性質を利用して、挿入点上の積分の閉じた形式表現を明示的に導出する。 次に、弦理論における$i\varepsilon$規定を適用し、トーラスのモジュラーパラメータ上のIR発散積分を正則化する。 その結果、レベル$N = 10$までの所望の質量補正を計算し、$N$の増加に対する挙動を解析する。 最後に、低スピン状態間の混合の存在について推測し、1 ループの質量行列が何らかのランダム行列理論によって支配されると推測します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the geodesic structure, shadow, thermodynamics, and Hawking radiation from a dyonic ModMax black hole in Kalb-Ramond gravity with a cloud of strings. The combined presence of ModMax nonlinear electrodynamics, the Lorentz-violating Kalb-Ramond background, and the string cloud breaks asymptotic flatness and introduces a global conical deficit that modifies all observables through a single geometric prefactor. We derive analytic expressions for the photon sphere, critical impact parameter, and shadow radius, and show that the shadow size depends on both the non-flat asymptotics and the ModMax screening of the dyonic charge. For massive test particles, we determine the innermost stable circular orbit and the accretion efficiency as functions of all model parameters. We also establish the first law of black hole thermodynamics and the generalized Smarr relation for this solution, identify a Hawking-Page-type phase transition in the specific heat, and compute the spectral energy emission rate, which we show is directly governed by the shadow radius in the geometric-optics limit. Our results demonstrate that the interplay of these three ingredients produces a phenomenology observationally distinguishable from standard Reissner-Nordström black holes. | カルブ・ラモンド重力における弦雲を伴うダイオンModMaxブラックホールの測地線構造、影、熱力学、およびホーキング放射を調査する。 ModMax非線形電気力学、ローレンツ対称性を破るカルブ・ラモンド背景、および弦雲が組み合わさることで漸近的な平坦性が破れ、単一の幾何学的係数によってすべての観測量を変化させるグローバルな円錐欠損が生じる。 光子球、臨界衝突パラメータ、および影半径の解析的表現を導出し、影のサイズが非平坦な漸近性とダイオン電荷のModMax遮蔽の両方に依存することを示す。 質量のあるテスト粒子については、最も内側の安定円軌道と降着効率をすべてのモデルパラメータの関数として決定する。 また、この解に対してブラックホール熱力学の第一法則と一般化されたスマール関係を確立し、比熱におけるホーキング・ページ型の相転移を特定し、スペクトルエネルギー放出率を計算しました。 この放出率は幾何光学の極限において影の半径によって直接支配されることを示します。 私たちの結果は、これら3つの要素の相互作用が、標準的なライスナー・ノルドシュトロムブラックホールとは観測的に区別できる現象を生み出すことを示しています。 |