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| Original Text | 日本語訳 |
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| Modified theories of gravity often introduce geometric structure beyond general relativity in order to address unresolved problems in the gravitational sector without invoking ad hoc matter fields. Mimetic gravity, for example, generates an effective cosmological dark sector by isolating the conformal mode of the metric, while Horava--Lifshitz gravity attains power-counting renormalizability by endowing spacetime with a preferred dynamical foliation. Although chronology protection was not the original motivation for either theory, both enforce it classically through stable causality. This suggests that chronology protection itself may be elevated from a derived property to a guiding principle for constructing modified gravitational theories, especially if its implementation at the quantum-gravitational level leaves infrared imprints in the effective action. Motivated by this possibility, we introduce a toy metric--affine gravity model that modifies only the geometric sector. The model realizes stable causality by dynamically generating a global time function via breaking of projective invariance. We further show that mimetic gravity is recovered as a special case, while a broader dark sector emerges naturally. | 修正重力理論は、アドホックな物質場を導入することなく重力セクターの未解決問題に対処するために、一般相対性理論を超える幾何学的構造を導入することが多い。 例えば、模倣重力は計量の共形モードを分離することで有効な宇宙論的ダークセクターを生成する一方、ホラバ・リフシッツ重力は時空に好ましい動的葉層構造を与えることでべき乗計数再規格化可能性を実現する。 どちらの理論も当初は年代保護を目的としていなかったが、どちらも安定因果律を通して古典的に年代保護を強制する。 これは、特に量子重力レベルでの年代保護の実装が有効作用に赤外線痕跡を残す場合、年代保護自体が派生特性から修正重力理論構築の指針となる可能性を示唆している。 この可能性に触発され、幾何学セクターのみを修正するおもちゃの計量アフィン重力モデルを導入する。 このモデルは、射影不変性の破れによって大域的な時間関数を動的に生成することで安定因果律を実現する。 さらに、擬似重力は特殊なケースとして再現され、より広範なダークセクターが自然に出現することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the non-Gaussian features of the gravitational wave (GW) background generated by a population of inspiraling supermassive black hole (SMBH) binaries. We show that the SMBH GW amplitude distribution (GWAD) features a universal heavy power-law tail $\propto A^{-4}$, while the low-amplitude tail depends on the SMBH merger rate and the energy-loss mechanisms of the binaries. The distribution of the induced timing residuals inherits this heavy tail. As a result, the ensemble averaged statistical moments of order three and higher diverge, limiting their usefulness as measures of non-Gaussianity, and the GW background from SMBH binaries exhibits the single loud source principle, according to which the strongest signals are more likely to be caused by a small number of loud sources. We confirm that the variance-averaged Gaussian approximation accurately describes the timing residual statistics. This approximation justifies a factored likelihood structure that combines standard Gaussian-process PTA posteriors with the non-Gaussian population prior, enabling consistent incorporation of non-Gaussian effects into SMBH model inference. We provide a fast and flexible Python implementation to compute the distribution of timing residuals from a given SMBH merger rate or GWAD. | 本研究では、合体する超大質量ブラックホール（SMBH）連星系によって生成される重力波（GW）背景の非ガウス特性を研究する。 SMBH GW振幅分布（GWAD）は普遍的な重いべき乗則の裾野$\propto A^{-4}$を持ち、低振幅の裾野はSMBH合体率と連星系のエネルギー損失機構に依存することを示す。 誘導されたタイミング残差の分布はこの重い裾野を受け継ぐ。 その結果、3次以上のアンサンブル平均統計モーメントは発散し、非ガウス性の尺度としての有用性が制限される。 また、SMBH連星系からのGW背景は、最も強い信号は少数の大きな音源によって引き起こされる可能性が高いという単一音源原理を示す。 我々は、分散平均ガウス近似がタイミング残差統計を正確に記述することを確認する。 この近似により、標準的なガウス過程PTA事後分布と非ガウス分布の母集団事前分布を組み合わせた因子化尤度構造が正当化され、非ガウス効果をSMBHモデル推論に一貫して組み込むことが可能になります。 本稿では、与えられたSMBH合体率またはGWADからタイミング残差の分布を計算するための、高速かつ柔軟なPython実装を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analyse the effects of a non-standard evolution of the Universe during the reheating epoch on the spectrum of scalar-induced gravitational waves (SIGWs) accounting for the presence of primordial non-Gaussianity. We show that given values of $w$ and $c_s^2$ leave characteristic features in the spectrum which can be detectable by third generation interferometers like LISA. In addition, we argue that the specific reheating dynamics can suppress or even enhance the spectrum, with crucial consequences for its detectability. We perform a Fisher forecast for different values of $w$ and different scans to assess the detectability of the signal when different values of the amplitude and central frequency are considered. | 本稿では、宇宙の再加熱期における非標準的な進化が、原始的な非ガウス性の存在を考慮したスカラー誘起重力波（SIGW）のスペクトルに及ぼす影響を分析する。 我々は、与えられた$w$と$c_s^2$の値によって、LISAのような第3世代干渉計で検出可能な特徴がスペクトルに残ることを示す。 さらに、特定の再加熱ダイナミクスによってスペクトルが抑制されたり、逆に増強されたりする可能性があり、その検出可能性に重大な影響を与えることを論じる。 我々は、振幅と中心周波数の異なる値を考慮した場合の信号の検出可能性を評価するために、$w$の異なる値と異なるスキャンに対してフィッシャー予測を実行する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The cosmological gravitational wave background provides a powerful window on parity-violating physics at energies far beyond the reach of terrestrial experiments. However, any co-located planar detector network is insensitive to isotropic circular polarization, independent of its relative orien- tation. In this letter, we show that this no-go result can be evaded by a new class of co-located 3D interferometer designs, which we call Pyramid, whose non-coplanar configuration geometrically isolates chirality. This new design is a natural extension of the third generation of gravitational wave detectors. The coplanar correlation channel is blind to circular polarization, whereas the co-located non-coplanar channel is insensitive to the unpolarized background and acquires a response only in the presence of nonzero net helicity. Pyramid interferometers therefore furnish a unique probe of cosmological gravitational-wave chirality, opening a realistic terrestrial pathway to test parity violation and fundamental symmetry breaking in the early Universe. | 宇宙論的重力波背景は、地上実験では到達できないエネルギー領域におけるパリティ違反の物理現象を解明する強力な窓となる。 しかし、同一位置に配置された平面検出器ネットワークは、相対的な向きに関係なく、等方性円偏光に対して感度を持たない。 本稿では、この不都合な結果を、非共面構成によって幾何学的にカイラリティを分離する、ピラミッドと呼ばれる新しいクラスの同一位置配置3D干渉計設計によって回避できることを示す。 この新しい設計は、第3世代重力波検出器の自然な拡張である。 共面相関チャネルは円偏光に対して盲目であるが、同一位置に配置された非共面チャネルは無偏光背景に感度を持たず、正味ヘリシティがゼロでない場合にのみ応答を得る。 したがって、ピラミッド型干渉計は、宇宙論的重力波のカイラリティを独自に探査する手段となり、初期宇宙におけるパリティ対称性の破れや基本的な対称性の破れを検証するための現実的な地上での道を開くものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper we present a systematic construction of an(isotropic) black brane solutions in arbitrary spacetime dimensions $D$ in particular, with Lifshitz-like asymptotics. Two distinct holographic models are considered. The first model involves a scalar field with a potential coupled to two Maxwell fields, allowing for both electric and magnetic charges. The second model includes a scalar field, a Maxwell field, and a three-form field strength of a Kalb-Ramond field. For each model, exact solutions for the metric, scalar field, gauge fields, and coupling functions are derived, incorporating anisotropic scaling exponents and general warp factors, including Gaussian forms. The results generalize previously known five-dimensional anisotropic black brane solutions to arbitrary dimensions. We show that the third law of thermodynamics, which requires entropy to vanish as temperature approaches zero, is satisfied for a certain range of parameters in both models. However, for specific warp factors or coupling constants, the entropy-temperature relation exhibits non-monotonic or multi-valued behavior, suggesting the possibility of phase transitions and a violation of the third law. | 本論文では、特にリフシッツ型漸近挙動を伴う任意の時空次元 $D$ における異方性（等方性）ブラックブレーン解の体系的な構成を提示する。 2つの異なるホログラフィックモデルを考察する。 最初のモデルは、電位を持つスカラー場が2つのマクスウェル場に結合しており、電気電荷と磁気電荷の両方を許容する。 2番目のモデルは、スカラー場、マクスウェル場、およびカルブ・ラモンド場の3形式場強度を含む。 各モデルについて、計量、スカラー場、ゲージ場、および結合関数の厳密解を導出し、異方性スケーリング指数とガウス形式を含む一般的なワープ因子を組み込む。 これらの結果は、これまで知られていた5次元異方性ブラックブレーン解を任意の次元に一般化するものである。 温度がゼロに近づくにつれてエントロピーがゼロになることを要求する熱力学第三法則が、両モデルのあるパラメータ範囲で満たされることを示す。 しかし、特定のワープファクターや結合定数においては、エントロピーと温度の関係は非単調または多値的な挙動を示し、相転移や第三法則の違反の可能性を示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper investigates the shadow and polarization images of a Kerr-Sen black hole illuminated by geometrically thick and optically thin accretion disks. We adopt two classes of accretion models, namely the phenomenological radiatively inefficient accretion flow (RIAF) model and the analytical ballistic approximation accretion flow (BAAF) model. Based on radiative transfer theory, we examine the effects of the spin parameter $a$, black hole charge $Q$, and observer inclination angle $θ$ on the shadow images. Both models show that, as the charge $Q$ increases, the photon rings and the central dark regions shrink simultaneously. Meanwhile, frame dragging gives rise to a pronounced brightness asymmetry, which becomes more significant with increasing $a$ and $θ$. The main difference between isotropic and anisotropic radiation is that, in the latter case, the higher order images are brighter in the upper and lower polar regions. For the BAAF model, because the conical approximation renders certain regions geometrically thinner, the spatial extent of the higher order images is narrower than that in the RIAF model, and the separation between the direct image and the higher order images is more distinct. In the polarization images, the spatial distribution of the polarization vector directions is mainly determined by gravitational lensing and frame dragging, whereas the intensity near the photon ring and the scale of the higher order images are significantly influenced by $Q$. | 本論文では、幾何学的に厚く光学的に薄い降着円盤によって照らされたカーセンブラックホールのシャドウ画像と偏光画像を調査する。 我々は、現象論的放射効率の低い降着流（RIAF）モデルと解析的弾道近似降着流（BAAF）モデルの2種類の降着モデルを採用する。 放射伝達理論に基づき、スピンパラメータ$a$、ブラックホール電荷$Q$、および観測者の傾斜角$θ$がシャドウ画像に及ぼす影響を調べる。 両モデルとも、電荷$Q$が増加するにつれて、光子リングと中心の暗い領域が同時に縮小することを示している。 一方、フレームドラッギングは顕著な輝度非対称性を引き起こし、これは$a$と$θ$の増加とともに顕著になる。 等方性放射と異方性放射の主な違いは、後者の場合、高次の画像が上極領域と下極領域でより明るいことである。 BAAFモデルでは、円錐近似によって特定の領域が幾何学的に細くなるため、高次画像の空間的広がりはRIAFモデルよりも狭くなり、直接画像と高次画像の分離がより明確になります。 偏光画像では、偏光ベクトルの方向の空間分布は主に重力レンズとフレームドラッギングによって決定されますが、光子リング付近の強度と高次画像のスケールはQによって大きく影響を受けます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a procedure to solve Einstein-dilaton-Maxwell models in quadratures using the potential reconstruction approach. We then apply this procedure to three distinct models, examining both the null energy condition (NEC) and the validity of the third law of thermodynamics in each case. The explicit knowledge of the blackening function -- as opposed to relying solely on numerical data -- allows us to discuss the validity of the third law in detail. The three models considered are: (I) a 5D model with two Maxwell fields, featuring anisotropy specified by a Gaussian function and a Lifshitz function; (II) the same 5D model as in (I), but with anisotropy parametrized by two Lifshitz parameters; and (III) a 6D model with one 2-form and one 3-form field, with the metric parametrized by two Lifshitz parameters. We show that for models I and II the parameter regions, where both the NEC and the third law are satisfied, exhibit no correlation between the two conditions. In contrast, for model III the validity of the NEC implies the validity of the third law. | 我々は、ポテンシャル再構成法を用いてアインシュタイン・ダイラトン・マクスウェルモデルを求積法で解く手順を開発する。 次に、この手順を3つの異なるモデルに適用し、それぞれのケースでヌルエネルギー条件（NEC）と熱力学第三法則の妥当性の両方を検証する。 数値データのみに頼るのではなく、ブラックニング関数を明示的に知ることで、第三法則の妥当性を詳細に議論することができる。 検討する3つのモデルは、(I) ガウス関数とリフシッツ関数によって異方性が指定される2つのマクスウェル場を持つ5次元モデル、(II) (I)と同じ5次元モデルだが、異方性が2つのリフシッツパラメータによってパラメータ化されている、(III) 2形式場と3形式場がそれぞれ1つずつあり、計量が2つのリフシッツパラメータによってパラメータ化されている6次元モデルである。 モデルIとIIでは、NECと第三法則の両方が満たされるパラメータ領域において、2つの条件間に相関がないことを示す。 対照的に、モデルIIIの場合、NECの妥当性は第三法則の妥当性を意味する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Langevin stochastic differential equations provide a dynamical description of pulsar timing noise and gravitational wave background (GWB) signals. They are also central to state space algorithms that have gained traction in pulsar timing array analysis due to their linear computational scaling with the number of observations. In this work, we utilize established methods in diffusion theory to derive analytical solutions (means, covariances, and probability density functions) to Langevin equations relevant to red noise and the GWB signal in pulsars. The solutions give direct physical insight on the dynamics of pulsar timing signals. As a canonical example, we show that the pulsar spin frequency modeled as an Ornstein-Uhlenbeck process is mathematically inconsistent with a stationary GWB signal when the timing residual is the direct observable. The nonstationarity can be partially dealt with by marginalizing over long time deterministic trends in the data. Then, we show that a random process based on an overdamped harmonic oscillator supports both a stationary spin frequency and phase residuals, consistent with a stationary GWB signal. We also turn our attention to a phenomenological model of a neutron star -- a two-component model with spin wandering -- that has been motivated to explain observed timing noise in radio pulsars. We derive analytical expressions for the means, covariances, and cross-covariances of the crust and superfluid rotational states driven by white noise. The associated constant deterministic torques are linked to the quadratic spin-down of pulsars. The solutions reveal the physical origin of nonstationarity in the residual model: the coexistence of damped and diffusive eigenmodes of the system. | ランジュバン確率微分方程式は、パルサーのタイミングノイズと重力波背景放射（GWB）信号の動的な記述を提供します。 また、観測数に対して計算量が線形に増加するため、パルサータイミングアレイ解析で注目を集めている状態空間アルゴリズムの中心でもあります。 本研究では、拡散理論における確立された手法を用いて、パルサーにおける赤色ノイズとGWB信号に関連するランジュバン方程式の解析解（平均値、共分散、確率密度関数）を導出します。 これらの解は、パルサータイミング信号のダイナミクスに関する直接的な物理的洞察を与えます。 典型的な例として、タイミング残差が直接観測可能な場合、オルンシュタイン・ウーレンベック過程としてモデル化されたパルサーのスピン周波数は、定常GWB信号と数学的に矛盾することを示します。 この非定常性は、データの長時間にわたる決定論的傾向を周辺化することで部分的に対処できます。 次に、過減衰調和振動子に基づくランダム過程が、定常的なスピン周波数と位相残差の両方をサポートし、定常的なGWB信号と一致することを示します。 また、電波パルサーで観測されるタイミングノイズを説明するために考案された、スピンワンダリングを伴う2成分モデルである中性子星の現象論的モデルにも注目します。 白色ノイズによって駆動される地殻および超流動回転状態の平均、共分散、および相互共分散の解析的表現を導出します。 関連する一定の決定論的トルクは、パルサーの2次スピンダウンと関連付けられます。 これらの解は、残差モデルにおける非定常性の物理的起源、すなわちシステムの減衰固有モードと拡散固有モードの共存を明らかにします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate when temporal ordering becomes operationally meaningful in relativistic quantum field theory using localized detector models. A time parameter alone does not ensure that different sequences of operations are physically distinguishable. We show that distinguishability arises when the state satisfies the Kubo--Martin--Schwinger (KMS) condition and the detector couples through non-commuting observables. We consider uniformly accelerated two-level detectors interacting with a quantum field in the Minkowski vacuum. The restriction of the vacuum to the detector trajectory induces a thermal response characterized by the Unruh temperature and the Tolman profile. For sequential couplings through distinct observables, the reduced detector state depends on the ordering of interactions already at second order, with a dependence controlled by the KMS parameter. This asymmetry is quantified using quantum relative entropy. In a minimal model, the relevant states form a family of non-commuting Gibbs states with identical spectra and different generators, yielding a closed-form expression depending only on the dimensionless combination of temperature and detector energy scale. | 局所検出器モデルを用いて、相対論的量子場理論において時間順序が操作的に意味を持つようになる条件を考察する。 時間パラメータだけでは、異なる操作シーケンスが物理的に区別可能であるとは限らない。 状態が久保・マーティン・シュウィンガー（KMS）条件を満たし、かつ検出器が非可換な観測量を介して結合する場合に、区別可能性が生じることを示す。 ミンコフスキー真空中の量子場と相互作用する、一様に加速された2準位検出器を考える。 真空を検出器軌道に制限することで、アンルー温度とトルマンプロファイルによって特徴づけられる熱応答が生じる。 異なる観測量を介して連続的に結合する場合、縮小された検出器状態は、すでに2次レベルで相互作用の順序に依存し、その依存性はKMSパラメータによって制御される。 この非対称性は、量子相対エントロピーを用いて定量化される。 最小限のモデルでは、関連する状態は、同一のスペクトルと異なる生成子を持つ非可換ギブス状態のファミリーを形成し、温度と検出器エネルギー尺度の無次元の組み合わせのみに依存する閉形式の式が得られます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The stochastic gravitational wave background (SGWB) is conventionally treated as a passive relic of its astrophysical and cosmological sources, with negligible back-reaction on the matter content of the Universe. Here we show that this assumption needs to be modified once the SGWB and matter are treated as a dynamically coupled non-equilibrium system. Combining linearized general relativity with the fluctuation-dissipation theorem, we derive a generalized Langevin framework that drives the coupled system toward a dynamical equilibrium, which is characterized by a distinctive strain spectrum with a high-frequency cutoff $\mathcal{W}$, and a scale-dependent coupling parameter that screens gravity progressively for the most massive structures. Three findings support this framework. Fitting the equilibrium spectrum to the NANOGrav 15-year dataset yields a Bayes factor of $48\pm 3.8$ over the supermassive black hole binary baseline, achieved entirely within general relativity and the Standard Model. The PTA-calibrated screening mass scale $m_{c}\sim 10^{12}\text{--}10^{14}\,M_{\odot}$ overlaps, with no free cosmological parameter, the $Λ$CDM-derived linear-to-nonlinear transition mass $M_{\rm NL}$ of cosmic structure at $\sim 8\,h^{-1}\,\mathrm{Mpc}$. Most strikingly, promoting this concordance to a structural identification expresses $\mathcal{W}$ entirely in terms of $M_{\rm NL}$, and its inverse acquires a transparent physical reading as a coherence threshold for SGWB-matter coupling. $\mathcal{W}$ is thereby a derived quantity linking nanohertz gravitational-wave observables to the late-time cosmological sector. The framework makes distinctive scale-dependent predictions testable by forthcoming large-scale structure surveys and space-borne gravitational-wave observatories. | 確率的重力波背景 (SGWB) は、従来、その天体物理学的および宇宙論的起源の受動的な遺物として扱われ、宇宙の物質含有量に対する反作用は無視できるものとされてきた。 本稿では、SGWB と物質を動的に結合した非平衡系として扱う場合、この仮定を修正する必要があることを示す。 線形化された一般相対性理論とゆらぎ散逸定理を組み合わせることで、結合系を動的平衡へと導く一般化されたランジュバンフレームワークを導出する。 このフレームワークは、高周波カットオフ $\mathcal{W}$ を持つ特徴的な歪みスペクトルと、最も質量の大きい構造に対して重力を段階的に遮蔽するスケール依存の結合パラメータによって特徴付けられる。 このフレームワークを支持する 3 つの発見がある。 NANOGrav 15 年データセットに平衡スペクトルを適合させると、超大質量ブラックホール連星のベースラインに対して $48\pm 3.8$ のベイズ因子が得られ、これは完全に一般相対性理論と標準模型の範囲内で達成されます。 PTA で較正された遮蔽質量スケール $m_{c}\sim 10^{12}\text{--}10^{14}\,M_{\odot}$ は、自由な宇宙論的パラメータなしに、$\sim 8\,h^{-1}\,\mathrm{Mpc}$ の宇宙構造の $Λ$CDM 由来の線形から非線形への遷移質量 $M_{\rm NL}$ と重なります。 最も注目すべき点は、この一致を構造的同一視へと昇華させることで、$\mathcal{W}$ が完全に $M_{\rm NL}$ で表現され、その逆数が SGWB-物質結合のコヒーレンス閾値として明確な物理的意味を持つようになることである。 したがって、$\mathcal{W}$ はナノヘルツ重力波観測量を後期宇宙論セクターに結びつける派生量となる。 この枠組みにより、今後予定されている大規模構造調査や宇宙重力波観測所によって検証可能な、スケール依存の明確な予測が可能となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Black hole thermodynamics has recently witnessed three distinct classification schemes: based on local geometric properties of the temperature function, global topological invariants, and Riemann surface foliations in the complex plane. We show that these schemes are equivalent in the real domain via two dictionaries: one linking thermal stability to the monotonicity of the temperature curve, and the other connecting the number of black hole states to the foliation number of a Riemann surface. The number of extremal points of the temperature curve determines the classification in all three frameworks, tracing this unification to the critical point structure of the black hole solution space. As an illustration, several black holes demonstrate how counting extrema yields topological invariants and phase transition information. This unified framework simplifies black hole thermodynamic analysis and provides a foundation for exploring more complex black holes. | ブラックホールの熱力学は近年、温度関数の局所的な幾何学的性質、大域的な位相不変量、複素平面上のリーマン面の葉層構造に基づく3つの異なる分類体系を提唱してきた。 本稿では、これらの体系が実数領域において等価であることを、2つの辞書を用いて示す。 1つは熱安定性を温度曲線の単調性に結びつける辞書、もう1つはブラックホールの状態数とリーマン面の葉層構造数を結びつける辞書である。 温度曲線の極値点の数が、これら3つの枠組みすべてにおける分類を決定し、この統一はブラックホール解空間の臨界点構造に由来する。 例として、いくつかのブラックホールを用いて、極値を数えることで位相不変量と相転移情報が得られることを示す。 この統一された枠組みは、ブラックホールの熱力学的解析を簡素化し、より複雑なブラックホールを研究するための基礎を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| I investigate the quantum dynamics of a spin-$1/2$ particle in a static, spherically symmetric Einstein-Gauss-Bonnet (EGB) black-hole spacetime within the Hamiltonian framework. Starting from the Dirac equation in curved spacetime, formulated via the tetrad formalism and the associated spin connection, we construct the corresponding Dirac Hamiltonian in the EGB background. Using this Hamiltonian, we derive the Heisenberg equations of motion for the position and momentum operators, obtaining explicit expressions for the velocity and force operators. This operator-based approach provides a direct description of particle dynamics beyond classical geodesic motion, incorporating both relativistic and quantum effects. We show that the resulting force operator contains corrections explicitly dependent on the Gauss-Bonnet coupling parameter $ξ$, which encode higher-curvature modifications of the gravitational interaction at the quantum level. In particular, the effective radial force deviates from its general relativistic counterpart by terms that become significant in the strong-field regime. | 本研究では、ハミルトニアンフレームワークを用いて、静的で球対称なアインシュタイン・ガウス・ボンネ（EGB）ブラックホール時空におけるスピン1/2粒子の量子力学を研究する。 曲がった時空におけるディラック方程式をテトラッド形式と関連するスピン接続を用いて定式化し、EGB背景における対応するディラックハミルトニアンを構築する。 このハミルトニアンを用いて、位置演算子と運動量演算子のハイゼンベルク運動方程式を導出し、速度演算子と力演算子の明示的な式を得る。 この演算子に基づくアプローチは、古典的な測地線運動を超えた粒子力学を直接記述し、相対論的効果と量子効果の両方を取り入れている。 結果として得られる力演算子には、ガウス・ボンネ結合パラメータξに明示的に依存する補正が含まれており、これは量子レベルでの重力相互作用の高曲率修正を符号化していることを示す。 特に、有効な半径方向の力は、一般相対論における対応する力から、強磁場領域で重要となる項だけずれる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We prove positivity of a weighted holographic energy for four-dimensional spacetimes with negative cosmological constant whose conformal boundary at infinity is conformally static and admits either spherical sections, or toroidal sections with compatible spin structure. | 我々は、無限遠における共形境界が共形的に静的であり、球面セクションまたは適合するスピン構造を持つトーラスセクションのいずれかを許容する、負の宇宙定数を持つ4次元時空に対する重み付きホログラフィックエネルギーの正値性を証明する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| GW231123 is the strongest current candidate for a lensed gravitational wave event and a unique case for testing how point-mass lensing affects propagation-based tests of gravity. In the real GW231123 data, an unlensed IMRPhenomXPHM analysis yields an apparent nonzero graviton mass posterior. We show that this anomaly is naturally explained by unmodeled point-mass lensing: once lensing is included, the apparent graviton mass signal disappears. In GW231123-like injection-recovery tests, a lensed NRSur7dq4 signal with zero graviton mass, recovered with the same unlensed IMRPhenomXPHM template, produces a similarly pronounced spurious graviton mass posterior, whereas lensing-included analyses with IMRPhenomXPHM, IMRPhenomXO4a, and NRSur7dq4 remain mutually consistent with no evidence for nonzero graviton mass. The similarity between the injected and real data posteriors shows that unmodeled point-mass lensing can mimic modified gravitational wave propagation. These results identify a concrete failure mode in tests of gravity and strengthen the interpretation of GW231123 as a lensed candidate. | GW231123は、重力レンズ効果を受けた重力波イベントの有力候補であり、点質量レンズ効果が重力の伝播に基づく検証にどのように影響するかを検証する上で、他に類を見ない事例である。 実際のGW231123データにおいて、レンズ効果を考慮しないIMRPhenomXPHM解析では、見かけ上ゼロでない重力子質量事後確率が得られた。 本稿では、この異常はモデル化されていない点質量レンズ効果によって自然に説明できることを示す。 レンズ効果を考慮に入れると、見かけ上の重力子質量シグナルは消失する。 GW231123のような注入・回復テストでは、重力子質量がゼロのレンズ効果を受けたNRSur7dq4信号を、同じレンズ効果を受けていないIMRPhenomXPHMテンプレートで回復すると、同様に顕著な偽の重力子質量事後分布が生じる。 一方、IMRPhenomXPHM、IMRPhenomXO4a、およびNRSur7dq4を用いたレンズ効果を考慮した解析では、重力子質量がゼロでないという証拠はなく、互いに矛盾しない結果となった。 注入データと実測データの事後分布が類似していることから、モデル化されていない点質量レンズ効果が、修正された重力波伝播を模倣できることが示された。 これらの結果は、重力テストにおける具体的な失敗モードを特定し、GW231123をレンズ効果を受けた候補として解釈する根拠を強化するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct a consistent anti-de Sitter completion of the static and spherically symmetric black-hole solution sourced by the Palatini-inspired nonlinear electrodynamics \(Y^n\) model. Starting from the Einstein--Hilbert action with a negative cosmological constant and the first-order PINLED sector, we derive the full set of field equations and show that the nonlinear electromagnetic solution preserves its original parametric structure, while the lapse function acquires the standard AdS contribution. We then analyze the horizon structure, Hawking temperature, extended phase-space thermodynamics, and the associated equation of state. In addition, we investigate null and timelike geodesics, with emphasis on the effective potentials, photon sphere, shadow radius for a static observer at finite distance, and innermost stable circular orbit. The resulting framework furnishes the exact AdS extension of the asymptotically flat PINLED black hole and provides a coherent basis for numerical and phenomenological studies of its thermodynamic, optical, and orbital properties. | 我々は、パラティーニに触発された非線形電気力学 \(Y^n\) モデルから得られる静的で球対称なブラックホール解の、一貫した反ド・ジッター補完を構築する。 負の宇宙定数と一次 PINLED セクターを持つアインシュタイン・ヒルベルト作用から出発して、場の方程式の完全なセットを導出し、非線形電磁気解が元のパラメトリック構造を保持する一方で、ラプス関数が標準的な AdS 寄与を獲得することを示す。 次に、事象の地平線構造、ホーキング温度、拡張された位相空間熱力学、および関連する状態方程式を解析する。 さらに、有効ポテンシャル、光子球、有限距離の静的観測者に対する影の半径、および最も内側の安定な円軌道に重点を置いて、ヌル測地線と時間的測地線を調査する。 結果として得られるフレームワークは、漸近的に平坦な PINLED ブラックホールの正確な AdS 拡張を提供し、その熱力学的、光学的、および軌道特性の数値的および現象論的研究のための一貫した基礎を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate propagation of generic waves on thin planar domain walls effectively described by the scalar DBI model. We pay a particular attention to the possibility of caustic (shock) formation - the process, which may lead to intensive particle emission by domain walls. It is demonstrated that no singularities arise in DBI in 2D flat spacetime in the hyperbolic case, if one starts from smooth initial conditions. Technically, this happens because the same family characteristics of the relevant PDE remain parallel at all the times, albeit not being straight lines generically. Crucially, characteristic curves cease to be parallel beyond the simplified setup of DBI in 2D flat spacetime. In particular, this is shown to be the case in $D>2$ for spherical waves, in an expanding Universe, and in the case of a minimal deformation of DBI necessary for avoiding the domain wall problem in cosmology. However, we prove that DBI remains shock free in the hyperbolic case in all these physically relevant situations. This strongly suggests that caustics can form on planar domain walls only due to the loss of hyperbolicity, and they have a cusp profile. We demonstrate, how the non-trivial structure of DBI characteristics beyond the 2D flat spacetime setup uncovered in this work can significantly affect cusp formation. | 我々は、スカラーDBIモデルによって効果的に記述される薄い平面ドメイン壁上の一般的な波の伝播を調査する。 我々は、ドメイン壁による激しい粒子放出につながる可能性のあるプロセスである、焦線（衝撃波）形成の可能性に特に注目する。 滑らかな初期条件から始めると、双曲型の場合の2次元平坦時空におけるDBIには特異点が生じないことが示される。 技術的には、これは関連する偏微分方程式の同じ族の特性が、一般的には直線ではないものの、常に平行であるためである。 重要なことに、特性曲線は、2次元平坦時空におけるDBIの単純化された設定を超えると平行ではなくなる。 特に、これは、球面波の場合の$D>2$、膨張宇宙の場合、および宇宙論におけるドメイン壁問題を回避するために必要なDBIの最小限の変形の場合に当てはまることが示される。 しかし、我々は、これらの物理的に関連するすべての状況において、双曲型の場合のDBIは衝撃波を生じないことを証明する。 これは、双曲性の喪失によってのみ平面ドメインウォール上に集束線が形成され、それらが尖った形状を持つことを強く示唆している。 本研究で明らかになった、2次元平面時空設定を超えたDBI特性の非自明な構造が、尖った形状の形成に大きく影響することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The pulsar timing array (PTA) is a powerful technique for detecting nanohertz gravitational wave backgrounds (GWBs). However, conventional PTAs lack sensitivity to parity violation in the GWB. In this work, we propose a dipole pulsar timing array system (dPTA). By deriving the overlap reduction functions (ORFs) from the cross-correlation of timing signals, we find that this system exhibits sensitivity to chiral GWBs in the nanohertz regime. Furthermore, through numerical calculations of its sensitivity curves, we demonstrate that the dPTA extends the detectable frequency range of PTAs for GWBs from the nanohertz to the microhertz regime. | パルサータイミングアレイ（PTA）は、ナノヘルツ重力波背景放射（GWB）を検出するための強力な手法です。 しかし、従来のPTAはGWBにおけるパリティ違反に対する感度が不足しています。 本研究では、双極子パルサータイミングアレイシステム（dPTA）を提案します。 タイミング信号の相互相関からオーバーラップ低減関数（ORF）を導出することで、このシステムがナノヘルツ領域のカイラルGWBに対して感度を示すことを明らかにしました。 さらに、感度曲線の数値計算を通して、dPTAがGWBに対するPTAの検出可能な周波数範囲をナノヘルツ領域からマイクロヘルツ領域に拡張することを実証しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate measures of distance and redshift in cosmological space-times that admit a shear-free foliation, which we henceforth refer to as `quasi-Newtonian'. Space expands isotropically in this description, and small-scale gravitational physics has a natural Newtonian limit, which makes it ideal for considering the physics of wide classes of cosmological models. By assuming that the energy-momentum tensor is dominated by rest-mass density, and that the 3-velocity of matter is small in the quasi-Newtonian frame, we derive fundamental results for kinematics and light propagation. Our results provide a new way of formulating general-relativistic cosmologies with non-perturbative structures in terms of quantities that can be understood from cosmological perturbation theory and post-Newtonian expansions, and allow us to quantify departures of observables from the predictions of Friedmann cosmology. It thereby provides a route to understanding inherently relativistic space-time structures, such as those that occur in Lemaître-Tolman-Bondi, Szekeres solutions, and Bianchi cosmologies in terms of Newtonian degrees of freedom. We illustrate our results using the degenerate Kasner solution as an example, and explain how our approach can be used to provide new insights into the current cosmological tensions. | 本稿では、せん断のない葉層構造を持つ宇宙論的時空（以下、「準ニュートン的」と呼ぶ）における距離と赤方偏移の尺度を調査する。 この記述では空間は等方的に膨張し、小規模重力物理学には自然なニュートン極限が存在するため、幅広いクラスの宇宙論モデルの物理学を考察するのに理想的である。 準ニュートン的枠組みにおいて、エネルギー・運動量テンソルが静止質量密度によって支配され、物質の3速度が小さいと仮定することで、運動学と光伝播に関する基本的な結果を導出する。 我々の結果は、宇宙論的摂動論とポストニュートン展開から理解できる量を用いて、非摂動構造を持つ一般相対論的宇宙論を定式化する新しい方法を提供し、観測量がフリードマン宇宙論の予測からどれだけ乖離しているかを定量化することを可能にする。 これにより、ルメートル＝トルマン＝ボンディ解、セケレス解、ビアンキ宇宙論などに見られるような、本質的に相対論的な時空構造をニュートン力学的な自由度で理解する道が開かれる。 本稿では、縮退したカスナー解を例として結果を示し、このアプローチが現在の宇宙論的矛盾に対する新たな洞察をもたらすためにどのように活用できるかを説明する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The dense environment of our Galactic Center (GC) offers a unique laboratory for probing ultralight dark matter (ULDM). We explore the prospect of detecting a scalar ULDM field through its effects on the orbital dynamics of S-stars around the supermassive black hole in the GC, Sgr A$^*$. We consider both linear and quadratic couplings between the real scalar field $φ$ and Standard Model particles, and analyze two representative ULDM structures: the scalar gravitational atom and the spherical soliton. We find that quadratic coupling induces a non-oscillatory perturbation, leading to a long-term secular orbital evolution. We use the observed periastron precession rate of S2 star to put stringent constraints on the total ULDM mass in the GC and the quadratic coupling constant. For the gravitational atom $|211\rangle$ state, we constrain the mass ratio of ULDM to Sgr A$^*$ to $β\lesssim 10^{-3}$ at $m \sim 10^{-18}$ eV, and for the spherical soliton which extends to $\sim 0.2\,$pc, the mass ratio is limited to $β\lesssim 1$ at $m \sim 3\times10^{-20}$ eV. Notably, the resulting limits on the quadratic coupling constant surpass current bounds in the mass range $10^{-20} \,\text{eV} \lesssim m \lesssim 10^{-18}$ eV. | 銀河中心（GC）の高密度な環境は、超軽量暗黒物質（ULDM）を調査するためのユニークな実験場を提供します。 私たちは、GC内の超大質量ブラックホールSgr A$^*$の周りのS星の軌道力学への影響を通して、スカラーULDM場を検出する可能性を探ります。 実スカラー場$φ$と標準模型粒子との間の線形および二次結合の両方を考慮し、2つの代表的なULDM構造、すなわちスカラー重力原子と球状ソリトンを分析します。 二次結合は非振動摂動を引き起こし、長期的な永年軌道進化につながることがわかりました。 観測されたS2星の近星点歳差率を使用して、GC内のULDMの総質量と二次結合定数に厳しい制約を与えます。 重力原子$|211\rangle$状態の場合、$m \sim 10^{-18}$ eVでULDMとSgr A$^*$の質量比を$β\lesssim 10^{-3}$に制限し、$\sim 0.2\,$pcまで広がる球状ソリトンの場合、質量比は$m \sim 3\times10^{-20}$ eVで$β\lesssim 1$に制限されます。 注目すべきは、結果として得られる二次結合定数の制限が、質量範囲$10^{-20} \,\text{eV} \lesssim m \lesssim 10^{-18}$ eVにおける現在の制限を超えていることです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Bayesian methods for the detection of continuous gravitational waves (CGWs) in Pulsar Timing Array (PTA) data incur substantial computational costs that grow rapidly due to the number of noise and signal parameters characterizing the fitted model being proportional to the size of the PTA. This computational burden limits the scalability of these methods for large-scale PTAs comprising hundreds of pulsars anticipated from next-generation radio astronomy facilities. In this work, we introduce a computationally efficient frequentist method designed to circumvent this challenge. This is achieved by combining an adaptive spline fitting algorithm that non-parametrically suppresses red noise, thereby eliminating the need for complex noise modeling inherent to Bayesian methods, with a novel scheme for optimizing the subsets of pulsars included in the search. We quantify the performance of our method on a simulated dataset based on the NANOGrav 15-year data release and find that it achieves a performance comparable to that of Bayesian analysis: for a CGW signal with a signal-to-noise ratio of $\approx 10$, our method yields a relative characteristic strain error of 1.0\% and a frequency error of 0.072\% from the injected values by using the optimal pulsar selections, while the same errors are 1.7\% and 0.16\%, respectively, for the standard Bayesian analysis. At the same time, our analysis completes in less than 5 hours, in contrast to the 1-2 days required by Bayesian methods. This allows us to perform a rigorous study of our method using multiple data realizations and signal parameters, establishing it as an efficient and scalable tool for CGW searches with large-scale PTAs. | パルサータイミングアレイ（PTA）データにおける連続重力波（CGW）の検出にベイズ法を用いる場合、適合モデルを特徴付けるノイズおよび信号パラメータの数がPTAの規模に比例するため、計算コストが著しく増加します。 この計算負荷は、次世代電波天文学施設から期待される数百個のパルサーを含む大規模PTAへのこれらの手法の拡張性を制限します。 本研究では、この課題を回避するために設計された、計算効率の高い頻度論的手法を紹介します。 これは、赤色ノイズを非パラメトリックに抑制する適応スプラインフィッティングアルゴリズムと、探索対象とするパルサーのサブセットを最適化する新しいスキームを組み合わせることで実現されます。 これにより、ベイズ法に固有の複雑なノイズモデリングが不要になります。 NANOGravの15年間のデータ公開に基づいたシミュレーションデータセットを用いて、本手法の性能を定量化しました。 その結果、ベイズ分析と同等の性能が得られることが分かりました。 信号対雑音比が約10のCGW信号の場合、最適なパルサー選択を用いることで、注入値からの相対特性歪み誤差は1.0%、周波数誤差は0.072%となります。 一方、標準的なベイズ分析では、これらの誤差はそれぞれ1.7%と0.16%です。 また、本手法は5時間以内に分析を完了できますが、ベイズ法では1～2日かかります。 このため、複数のデータ実現と信号パラメータを用いて本手法を厳密に検証することが可能となり、大規模PTAを用いたCGW探索のための効率的かつ拡張性の高いツールとして確立されました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate quantum field theory in Rindler space with a UV cutoff by considering a free scalar field on a lattice in Rindler coordinates. We find that the Minkowski vacuum is not exactly thermal with respect to the local lattice Rindler Hamiltonian. Nevertheless, for observables sufficiently far from the horizon, the Wightman function and the Unruh--DeWitt detector response reproduce the expected thermal behavior in the continuum limit. Thus, the Unruh effect survives operationally, even though exact thermality is lost at the state level. We also show that the Rindler vacuum energy density reproduces the standard continuum behavior away from the horizon, while the UV singularity at the horizon is replaced by a stretched-horizon contribution. Furthermore, the retarded Green function exhibits a component reflected at the stretched horizon, implying that an ingoing wave packet is reflected at a proper distance of order the cutoff. This provides an effective brick-wall picture in the UV-regulated theory. Our analysis suggests that, once a cutoff is introduced, the global Minkowski description and the wedge description based on a local Rindler Hamiltonian are no longer equivalent at the operator level. | リンドラー座標系における格子上の自由スカラー場を考察することで、紫外カットオフを持つリンドラー空間における量子場理論を研究する。 ミンコフスキー真空は、局所格子リンドラーハミルトニアンに関して厳密には熱的ではないことがわかった。 しかしながら、事象の地平線から十分に離れた観測量については、ワイトマン関数とアンルー・デウィット検出器の応答は、連続極限における期待される熱的振る舞いを再現する。 したがって、状態レベルでは厳密な熱性が失われるにもかかわらず、アンルー効果は操作的に存続する。 また、リンドラー真空のエネルギー密度は、事象の地平線から離れた場所では標準的な連続的振る舞いを再現する一方、事象の地平線における紫外特異点は、引き伸ばされた地平線による寄与に置き換えられることも示す。 さらに、遅延グリーン関数は、引き伸ばされた地平線で反射される成分を示し、入射波束がカットオフと同程度の適切な距離で反射されることを示唆する。 これは、紫外制御理論において有効なブリックウォール像を提供する。 我々の分析によると、カットオフが導入されると、グローバルなミンコフスキー記述と、ローカルなリンドラーハミルトニアンに基づくウェッジ記述は、演算子レベルではもはや等価ではなくなる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We calculate the gravitational wave signal from the collapse of a rotating 300 $M_\odot$ star at the upper end of the pair-instability regime. The large-scale asymmetries that develop during the collapse produce a strong signal in the deci-Hz range that has a characteristic shape which is likely amenable to a template-based search. The most ambitious designs for deci-Hz detectors could detect such signals out to distances of 200 Mpc, possibly at a rate of 0.5 per year. | 我々は、対不安定性領域の上限にある回転する300太陽質量の恒星の崩壊から生じる重力波信号を計算した。 崩壊中に発生する大規模な非対称性は、デシヘルツ帯で強い信号を生み出し、その特徴的な形状はテンプレートベースの探索に適していると考えられる。 デシヘルツ検出器の最も野心的な設計では、このような信号を200メガパーセクの距離まで検出でき、検出率は年間0.5程度になる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the quasinormal modes (QNMs) of a thick brane model in $f(T)$ gravity with $f(T) = T + αT^2$. Requiring the energy density to remain positive and the scalar field to be real constrains the parameter $α$ to the range $[-\frac{7}{48},\frac{1}{48}]$. Within this allowed region, we find that the parameter $α$ can induce a brane-splitting structure. The quasinormal frequencies of the system are computed using both the asymptotic iteration method and the Bernstein spectral method. The two approaches show good agreement in the low-overtone regime. For $α<0$, the decay rate of the first QNM decreases as $|α|$ increases, whereas higher overtones exhibit the opposite behavior. To further examine the influence of model parameters on the QNM spectrum, we also perform numerical time-domain evolution of perturbations, whose results are consistent with the frequency-domain analysis. Our results provide a concrete example of quasinormal spectra in thick brane models within $f(T)$ gravity and may offer useful insights for future observational tests of extra dimensions. | $f(T)$重力理論における厚いブレーンモデルの準正規モード（QNM）を、$f(T) = T + αT^2$ で調べます。 エネルギー密度が正であり、スカラー場が実数であるという条件により、パラメータ $α$ は $[-\frac{7}{48},\frac{1}{48}]$ の範囲に制限されます。 この許容範囲内で、パラメータ $α$ がブレーン分裂構造を誘発することがわかります。 システムの準正規周波数は、漸近反復法とベルンシュタインスペクトル法の両方を使用して計算されます。 2 つのアプローチは、低次倍音領域でよく一致しています。 $α<0$ の場合、最初の QNM の減衰率は $|α|$ の増加とともに減少しますが、高次倍音は逆の挙動を示します。 モデルパラメータが QNM スペクトルに及ぼす影響をさらに調べるために、摂動の数値的な時間領域発展も実行し、その結果は周波数領域解析と一致しています。 我々の結果は、$f(T)$重力理論における厚いブレーンモデルでの準正規スペクトルの具体的な例を示しており、余剰次元の将来の観測的検証に役立つ洞察を提供する可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Based on the backward ray-tracing method, this paper numerically investigates the shadow and polarization images of rotating Einstein-Gauss-Bonnet (EGB) black hole within the framework of a thin disk model. We systematically analyze the effects of the main model parameters and the observation inclination angle $θ_o$ on both types of images. The results show that, as an intrinsic property of the black hole, the inner shadow undergoes significant deformation with increasing $θ_o$. The increase of the GB coupling constant $ξ$ only reduces the size of the inner shadow, while the spin parameter a does not alter its size but also its shape. And, the photon ring is more sensitive to variations in $θ_o$, while it is less affected by $ξ$ and $a$. For polarization images, the influence of $ξ$ on the polarization intensity is generally consistent with that observed in the accretion disk images. However, the polarization direction near the region of the inner shadow and photon ring changes significantly with $ξ$. This feature can provide an additional and effective observational tool for extracting information about the spacetime structure in Einstein-Gauss-Bonnet (EGB) gravity. Finally, we conclude that, compared to previous reliance on either accretion disk or polarization images alone, the simultaneous combination and synergistic analysis of both can more profoundly reveal the optical properties of rotating EGB black holes, providing a stronger theoretical basis for identifying such black holes through future high-resolution observations. | 本論文では、逆光線追跡法に基づき、薄い円盤モデルの枠組みの中で回転するアインシュタイン・ガウス・ボンネ（EGB）ブラックホールの影像と偏光像を数値的に調査する。 我々は、主要なモデルパラメータと観測傾斜角$θ_o$が両方のタイプの像に及ぼす影響を体系的に分析する。 結果として、ブラックホールの固有の性質として、内側の影は$θ_o$の増加に伴って大きく変形することがわかった。 GB結合定数$ξ$の増加は内側の影のサイズを小さくするだけであり、スピンパラメータaはサイズだけでなく形状も変化させる。 また、光子リングは$θ_o$の変化に対してより敏感であるが、$ξ$と$a$の影響は少ない。 偏光像については、偏光強度に対する$ξ$の影響は、降着円盤像で観測されたものと概ね一致する。 しかし、内側の影と光子リングの領域付近の偏光方向は、$ξ$によって大きく変化する。 この機能は、アインシュタイン・ガウス・ボンネ（EGB）重力における時空構造に関する情報を抽出するための、追加的かつ効果的な観測ツールとなり得る。 結論として、従来のように降着円盤画像または偏光画像のみに依存するのではなく、両者を同時に組み合わせ、相乗的に解析することで、回転するEGBブラックホールの光学的特性をより深く明らかにすることができ、将来の高解像度観測を通じてそのようなブラックホールを特定するためのより強力な理論的基盤を提供できる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Data from gravitational-wave (GW) detectors often contains a high rate of non-Gaussian transient noise, known as glitches. The parameters estimated from GW signals coinciding with detector glitches are occasionally biased away from their true values. During the first part of the fourth LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) observing run, 29% of GW candidates had overlapping or nearby glitches in one or more detectors. In the latter part of the fourth observation run, sensitivity improvements have increased the rates of GW detection. Consequently, scenarios in which GW signals and detector glitches overlap in time are more likely. In this study, we quantify shifts in inferred posterior distributions for short-duration compact binary coalescence GW signals interacting with common LIGO glitches as a function of time between the signal merger time and the glitch. We find statistically significant biases in parameter estimation for mass, spin, and sky position for "blip", "thunder", and "fast-scattering" glitches. Using these results, we provide estimates of what parameters are most affected by overlapping noise sources, as well as what constitutes a "safe" time separation between a gravitational wave signal and a glitch, without requiring glitch subtraction for unbiased source property estimation. We find that in a majority of cases, all parameters are susceptible to significant bias due to glitch interference. Additionally, we find that glitches that occur within the time prior of the GW signal cause more extreme biases than glitches outside of the time prior. | 重力波（GW）検出器からのデータには、グリッチと呼ばれる非ガウス型の過渡ノイズが高頻度で含まれることが多い。 検出器のグリッチと同時に発生するGW信号から推定されるパラメータは、真の値からずれることがある。 第4次LIGO-Virgo-KAGRA（LVK）観測期間の前半では、GW候補の29%が1つ以上の検出器でグリッチが重なったり、近接したりしていた。 第4次観測期間の後半では、感度の向上によりGW検出率が増加した。 その結果、GW信号と検出器のグリッチが時間的に重なるシナリオが発生する可能性が高くなった。 本研究では、信号合体時間とグリッチの間の時間の関数として、一般的なLIGOグリッチと相互作用する短時間コンパクト連星合体GW信号の推定事後分布のシフトを定量化した。 「ブリップ」、「サンダー」、「高速散乱」グリッチについて、質量、スピン、および天球位置のパラメータ推定に統計的に有意なバイアスがあることがわかった。 これらの結果を用いて、ノイズ源の重なりによって最も影響を受けるパラメータ、および重力波信号とグリッチ間の「安全な」時間間隔を推定します。 これにより、バイアスのないソース特性推定のためにグリッチ減算を行う必要がなくなります。 その結果、ほとんどの場合、すべてのパラメータがグリッチ干渉による大きなバイアスを受けやすいことがわかりました。 さらに、重力波信号の直前の時間内に発生するグリッチは、直前の時間外に発生するグリッチよりも極端なバイアスを引き起こすことがわかりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the vacuum-induced current density for a charged scalar field in a $(D+1)$-dimensional cosmic dispiration spacetime threaded by a magnetic flux. This background combines a cosmic string and a screw dislocation, yielding a nontrivial helical geometry. By constructing the normalized mode functions of the Klein--Gordon equation, we evaluate the Wightman function and obtain the vacuum expectation value of the current density. We show that, in addition to the azimuthal component describing a persistent current around the defect, a nonvanishing axial component is induced as a direct consequence of the helical structure of the spacetime. Both components are periodic functions of the magnetic flux, depending only on its fractional part, reflecting the Aharonov--Bohm nature of the effect. Closed expressions are obtained for both massive and massless fields in arbitrary dimensions. We demonstrate that the screw dislocation parameter plays a crucial role in the behavior of the induced currents, leading to the regularization of the axial component at the origin and controlling its magnitude. The asymptotic behavior of both components is analyzed in detail. Our results reduce to known expressions in the absence of the screw dislocation, providing a consistency check. In particular, we examine the physically relevant $(3+1)$-dimensional case, where numerical analysis reveals nontrivial features arising from the interplay between topology and gauge effects. | 我々は、磁束が貫く$(D+1)$次元宇宙膨張時空における荷電スカラー場の真空誘起電流密度を調査する。 この背景は宇宙ひもとらせん転位を組み合わせたもので、非自明ならせん形状を生み出す。 クライン・ゴルドン方程式の正規化モード関数を構築することにより、ワイトマン関数を評価し、電流密度の真空期待値を得る。 欠陥周辺の持続電流を表す方位角成分に加えて、時空のらせん構造の直接的な結果として、ゼロでない軸方向成分が誘起されることを示す。 両成分は磁束の周期関数であり、その分数部分のみに依存し、効果のアハロノフ・ボーム的性質を反映している。 任意の次元における質量のある場と質量のない場の両方について、閉じた式が得られる。 我々は、らせん転位パラメータが誘起電流の挙動において重要な役割を果たし、原点における軸方向成分の正則化と大きさの制御につながることを示す。 両成分の漸近挙動を詳細に解析する。 我々の結果は、らせん転位がない場合には既知の式に帰着し、整合性の検証となる。 特に、物理的に関連性の高い(3+1)次元の場合を検証し、数値解析によってトポロジーとゲージ効果の相互作用から生じる非自明な特徴を明らかにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| So far, only a single theory of multiple spin-2 fields is known that features genuine multi-field interactions while remaining free of Boulware-Deser-type ghost instabilities. In this paper we show that this is the most general ghost-free multi spin-2 interaction type possible. We start with the general class of multivielbein interactions containing antisymmetrised products of vielbeins, considered earlier by Hinterbichler and Rosen. We formulate a necessary condition for these theories to be ghost-free. For two vielbeins the theory parameters remain unrestricted, reproducing the ghost-free bimetric theory. But for more than two vielbeins with genuine multi-field interactions, we show that the couplings are restricted precisely to yield the known ghost-free multivielbein theory, thus establishing its uniqueness. We also show that more general interactions, constructed using the ghost-free bimetric and multivielbein potentials as building blocks, satisfy the necessary ghost-free conditions provided the associated interaction graphs have a tree structure. | これまで、真の多場相互作用を持ちながらブールウェア・デザー型のゴースト不安定性を持たずに済む、複数のスピン2場の理論は1つしか知られていません。 本論文では、これがゴーストのない最も一般的な多スピン2相互作用タイプであることを示します。 まず、ヒンタービヒラーとローゼンが以前に検討した、反対称化されたヴィールバインの積を含む、一般的な多ヴィールバイン相互作用のクラスから始めます。 これらの理論がゴーストフリーであるための必要条件を定式化します。 2つのヴィールバインの場合、理論パラメータは制限されず、ゴーストフリーのバイメトリック理論を再現します。 しかし、真の多場相互作用を持つ2つ以上のヴィールバインの場合、結合が制限されて既知のゴーストフリーの多ヴィールバイン理論が得られることを示し、その一意性を確立します。 また、ゴーストフリーのバイメトリックポテンシャルと多ヴィールバインポテンシャルを構成要素として構築された、より一般的な相互作用は、関連する相互作用グラフがツリー構造を持つ限り、必要なゴーストフリー条件を満たすことも示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We apply a general relativistic framework to static and rotating black hole solutions in Scalar-Tensor-Vector Gravity or modified gravity (MOG). Our results yield exact analytic, closed-form relations expressing the mass $M$, the MOG coupling parameter $α$, and the distance $D$ of a Schwarzschild-MOG black hole in terms of a minimal set of directly measurable elements of the accretion disk: the total frequency shift, the telescope aperture angle, and the redshift rapidity. The resulting expressions are derived for particles close to the midline and line of sight, where the redshift rapidity is treated as a relativistic invariant encoding the evolution of the frequency shift with respect to the emitter's proper time in MOG spacetime. We further extend the formalism to the rotating Kerr-MOG geometry and obtain corresponding relations that determine the rotation parameter $a$ jointly with $M$, $α$, and $D$ on the midline. In the rotating background, we introduced the redshift acceleration (general-relativistic version of jerk) to disentangle the spacetime parameters. Crucially, the explicit appearance of $α$ in these formulas enables direct empirical estimation of this parameter, thereby providing a means to test for departures from standard general relativity. The previous results obtained in the standard Schwarzschild/Kerr backgrounds are recovered in the limit $α\to 0$. The derived expressions are concise and suitable for incorporation into black hole parameter-estimation pipelines. | 我々は、スカラー・テンソル・ベクトル重力（STVG）または修正重力（MOG）における静的および回転ブラックホール解に一般相対論的枠組みを適用する。 我々の結果は、シュワルツシルト-MOGブラックホールの質量$M$、MOG結合パラメータ$α$、および距離$D$を、降着円盤の直接測定可能な最小限の要素（全周波数シフト、望遠鏡開口角、および赤方偏移ラピディティ）で表す厳密な解析的閉形式関係式を与える。 得られた式は、中心線および視線に近い粒子について導出され、赤方偏移ラピディティは、MOG時空における放射体の固有時間に対する周波数シフトの進化を符号化する相対論的不変量として扱われる。 我々はさらに、この形式を回転カー-MOG幾何学に拡張し、中心線上で回転パラメータ$a$を$M$、$α$、および$D$と同時に決定する対応する関係式を得る。 回転する背景において、時空パラメータを分離するために、赤方偏移加速度（ジャークの一般相対論的バージョン）を導入しました。 重要なことに、これらの式にαが明示的に現れることで、このパラメータを直接経験的に推定することが可能になり、標準的な一般相対性理論からの逸脱を検証する手段が得られます。 標準的なシュワルツシルト/カー背景で得られた以前の結果は、α→0の極限で再現されます。 導出された式は簡潔であり、ブラックホールパラメータ推定パイプラインへの組み込みに適しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In 1918 Weyl introduced Weyl conformal geometry and its associated quadratic action which was the first gauge theory, of a spacetime symmetry, the Weyl gauge theory (of dilatations and Poincaré symmetry). The initial physical interpretation of his theory was however short-lived and led to the downfall of Weyl geometry as a physical theory. We review how this action was re-born into a physical Weyl gauge theory of gravity. This is the only gauge theory of a spacetime symmetry with a physical gauge boson, is Weyl anomaly-free, has {\it exact} geometric interpretation, with all scales of geometric origin, and generates Einstein-Hilbert action and a positive cosmological constant in its spontaneously broken phase. A more fundamental Weyl-Dirac-Born-Infeld gauge theory action exists in Weyl geometry, that does not need a UV regularisation, of which the (geometrically regularised) Weyl gauge theory is the leading order. | 1918年、ワイルはワイル共形幾何学とそれに関連する二次作用を導入しました。 これは時空対称性の最初のゲージ理論、ワイルゲージ理論（膨張とポアンカレ対称性）でした。 しかし、彼の理論の最初の物理的解釈は短命で、物理理論としてのワイル幾何学の衰退につながりました。 この作用がどのようにして重力の物理的なワイルゲージ理論として生まれ変わったのかを概説します。 これは物理的なゲージボソンを持つ唯一の時空対称性のゲージ理論であり、ワイル異常がなく、幾何学的起源のすべてのスケールで厳密な幾何学的解釈を持ち、自発的に破れた相でアインシュタイン・ヒルベルト作用と正の宇宙定数を生成します。 ワイル幾何学には、UV正則化を必要としない、より基本的なワイル・ディラック・ボーン・インフェルドゲージ理論作用が存在し、その（幾何学的に正則化された）ワイルゲージ理論は主要な項です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Dirac quantization of spherically symmetric gravity coupled to a scalar field in Loop Quantum Gravity remains unresolved, mainly because of the difficulty in maintaining a consistent constraint algebra at the quantum level. One possible way to overcome this obstruction is to fix the gauge by coupling the system to a physical clock. However, this approach requires careful control of the consistency of the gauge-fixed theory and factor-ordering ambiguities. Here, we address these issues by analyzing whether the gauge-fixed quantization reproduces the well-known results for the quantization of a black hole in vacuum using the Dirac method. This requires a treatment valid throughout the outer region of the black hole, where the asymptotic approximations considered in previous studies do not hold true. | ループ量子重力におけるスカラー場と結合した球対称重力のディラック量子化は、量子レベルで一貫した拘束代数を維持することが困難であるため、未解決のままである。 この障害を克服する一つの方法は、システムを物理的な時計に結合してゲージを固定することである。 しかし、このアプローチでは、ゲージ固定理論の一貫性と因子順序の曖昧さを慎重に制御する必要がある。 本稿では、ゲージ固定量子化が、ディラック法を用いた真空中のブラックホールの量子化に関するよく知られた結果を再現するかどうかを分析することで、これらの問題に取り組む。 これには、以前の研究で考慮された漸近近似が成り立たないブラックホールの外側領域全体で有効な処理が必要となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It has been shown that multiway junctions gluing $n$ copies of locally AdS$_3$ spacetimes ($n\geq 2$) can be described by $n-1$ strings obeying non-linear Nambu-Goto equations coupled by Monge-Ampère like terms. Here we study how such junctions along with their stringy degrees of freedom can be interpreted in terms of an interface between $n$ identical holographic conformal theories each defined on a semi-infinite line (wire). We study the gravitational scattering problem at the multiway junction, and show that at the linearized order the dual interfaces correspond to quantum maps which factorize into a product of a scattering matrix determined only by the tension of the dual junction and relative automorphisms of the Virasoro algebra governed by the $n-1$ stringy modes. Both of these are universal in the sense that they are independent of linear modifications of the background state. These generalize earlier results for the 2-way junctions implying that the dual interface is a tunable energy transmitter. We comment on understanding the quantum map corresponding to the full non-linear gravitational problem, and study Ward identities and unitarity bounds. | 局所的に AdS_3 時空 (n ≥ 2) の n 個のコピーを接着する多分岐接合部は、モンジュ・アンペール型項で結合された非線形南部・後藤方程式に従う n-1 本の弦で記述できることが示されています。 本稿では、このような接合部とその弦の自由度が、それぞれ半無限線 (ワイヤー) 上に定義された n 個の同一のホログラフィック共形理論間の界面としてどのように解釈できるかを研究します。 多分岐接合部における重力散乱問題を研究し、線形化された次数では、双対界面が、双対接合部の張力と n-1 本の弦モードによって支配されるビラソロ代数の相対自己同型写像のみによって決定される散乱行列の積に因数分解される量子写像に対応することを示します。 これらはどちらも、背景状態の線形修正に依存しないという意味で普遍的です。 これらは、双方向接合部に関する以前の結果を一般化したものであり、デュアルインターフェースが調整可能なエネルギー伝達体であることを示唆している。 我々は、完全な非線形重力問題に対応する量子写像の理解について考察し、ワード恒等式とユニタリ性境界を研究する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Black hole impacts on accretion disks in galactic nuclei can power luminous transients, but predicting their observable signatures is challenging because the post-collision flow is highly time-dependent and inhomogeneous. We present a radiative post-processing framework for relativistic hydrodynamics simulations of black hole-disk collisions. Using physically motivated prescriptions for shock heating, optical depth via an eikonal solver, and photon escape fractions that account for advection trapping and diffusion, we predict light curves and spectral energy distributions over a range of disk densities and collision velocities. Our results indicate that the emission is dominated by the long-lived, highly super-Eddington accretion flow onto the secondary black hole, rather than by cooling of the unbound ejecta. In the parameter range explored, the luminosity can reach several times the Eddington luminosity of the secondary, and the emission is generically dominated by soft X-rays. We find that lower velocity collisions produce brighter flares, while the disk surface density mainly controls spectral evolution: low-density disks typically produce keV-peaked flares with weak spectral evolution, whereas high-density disks show softer early emission and late-time hardening. A depletion-time estimate calibrated to our results suggests characteristic durations of hours to days for intermediate-mass secondaries, and yields $t_{\rm flare} \propto P_{\rm QPE}$. We discuss implications for QPE-like transients and for the SMBH-binary candidate OJ 287. | 銀河核の降着円盤へのブラックホールの衝突は、高輝度の過渡現象を引き起こす可能性があるが、衝突後の流れは時間依存性が高く不均一であるため、観測可能な特徴を予測することは困難である。 本稿では、ブラックホールと円盤の衝突に関する相対論的流体力学シミュレーションのための放射後処理フレームワークを提示する。 衝撃加熱、アイコナールソルバーによる光学的深さ、移流捕捉と拡散を考慮した光子脱出率について物理的に妥当な処方箋を用いることで、円盤密度と衝突速度の範囲にわたる光度曲線とスペクトルエネルギー分布を予測する。 我々の結果は、放射は束縛されていない噴出物の冷却ではなく、二次ブラックホールへの長寿命でエディントン光度をはるかに超える降着流によって支配されていることを示している。 調査したパラメータ範囲では、光度は二次ブラックホールのエディントン光度の数倍に達する可能性があり、放射は一般的に軟X線によって支配されている。 低速衝突ではより明るいフレアが発生することがわかった一方、円盤表面密度がスペクトル進化を主に制御している。 低密度円盤では一般的にスペクトル進化が弱いkeVピークのフレアが発生するのに対し、高密度円盤では初期の放射が軟化し、後期に硬化する。 我々の結果に合わせて較正された枯渇時間の推定値は、中間質量伴星の場合、特徴的な継続時間が数時間から数日であることを示唆しており、$t_{\rm flare} \propto P_{\rm QPE}$ となる。 我々は、QPEのような過渡現象と、超大質量ブラックホール連星候補OJ 287への影響について議論する。 |