本ウェブサイトはあくまで非公式です．
研究に用いる場合には，必ず原論文を読んでください．このウェブサイトはあくまで情報収集をサポートするためのものであり，正確性を保証するものではありません．
掲載されている論文の著作権は各論文の著者にあります．
本ウェブサイトで利用しているメタデータ（タイトルやアブストラクト等）はCC0 1.0の下で利用が許可されています．
本ウェブサイトの利用によって生じたあらゆる損害について管理人は責任を負いません．
Thank you to arXiv for use of its open access interoperability. This service was not reviewed or approved by, nor does it necessarily express or reflect the policies or opinions of, arXiv.
本ウェブページの作成にはarXiv APIを使用しています.arXivのオープンアクセスな相互運用性を利用できることについて,arXivに心より感謝申し上げます.このウェブサイトはarXivによってレビューまたは承認されたものではなく，必ずしもarXivの方針または意見を表明または反映するものではありません．
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Scalar-induced gravitational waves (SIGWs) have recently attracted considerable interest, both as a possible explanation for the nanohertz signal reported by the Pulsar Timing Array (PTA) collaboration and for their connection with primordial black hole (PBH) physics. In addition to SIGWs, scalar-tensor-induced gravitational waves (STGWs) have emerged as a promising cosmological source of the stochastic gravitational wave background (SGWB). In this paper, we compute the STGWs generated during a generic matter-dominated (MD) era, as well as during an early matter-dominated (eMD) epoch followed by a sudden transition to the standard radiation-dominated (RD) stage, working in the Poisson gauge. We find that, in a purely MD age, the corresponding energy density rapidly dilutes, whereas in the presence of an eMD phase it remains non-vanishing due to the short duration of the eMD period. We then investigate whether the STGW signal could provide a dominant contribution to the $\texttt{NANOGrav 15-year}$ dataset and we forecast the prospects for its detection with future observations by the Square Kilometre Array (SKA). In particular, we consider STGWs generated during both eMD and RD eras, including their linear-order contributions. Our results show that the GWs induced by scalar-tensor mixing constitute a viable target for future, more sensitive detections of the SGWB. | スカラー誘起重力波（SIGW）は、パルサータイミングアレイ（PTA）コラボレーションによって報告されたナノヘルツ信号の可能な説明として、また原始ブラックホール（PBH）物理学との関連性から、近年大きな注目を集めている。 SIGWに加えて、スカラーテンソル誘起重力波（STGW）は、確率的重力波背景（SGWB）の有望な宇宙論的源として浮上している。 本論文では、ポアソンゲージを用いて、一般的な物質優勢（MD）時代、および初期物質優勢（eMD）時代に続いて標準的な放射優勢（RD）段階に急激に移行した場合に生成されるSTGWを計算する。 純粋なMD時代では、対応するエネルギー密度は急速に希釈されるが、eMD段階が存在する場合は、eMD期間が短いため、ゼロにならないことがわかった。 次に、STGW信号がNANOGrav 15年データセットに支配的な寄与をもたらす可能性があるかどうかを調査し、スクエア・キロメートル・アレイ（SKA）による将来の観測でその検出の見込みを予測します。 特に、eMD時代とRD時代の両方で生成されたSTGW、およびそれらの線形次数寄与を考慮します。 私たちの結果は、スカラー・テンソル混合によって誘発される重力波が、将来のより高感度なSGWB検出の実現可能なターゲットであることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate the stability of ultra-compact stellar configurations in the context of an interacting vacuum component. By extending the Tolman-Oppenheimer-Volkoff equations to include a covariant energy exchange between the fluid and vacuum sectors, we examine how the classical Buchdahl stability limit is modified. We analyze two phenomenological interaction models: a coupling to the matter energy density gradient and a direct coupling to the spacetime curvature. Numerical integration reveals that while standard General Relativity predicts a central pressure divergence as the compactness approaches the Buchdahl threshold, the interaction term $Q_ν$ relaxes the pressure gradient and maintains a finite, well-behaved central pressure for proper domains of the coupling parameter. These results demonstrate that an interacting vacuum provides a physical mechanism to bypass classical geometric bounds, potentially supporting ultra-compact objects in regimes previously considered singular. | 我々は、相互作用する真空成分の文脈において、超コンパクトな恒星配置の安定性を調査する。 トルマン・オッペンハイマー・ボルコフ方程式を拡張し、流体セクターと真空セクター間の共変エネルギー交換を含めることで、古典的なブッフダール安定性限界がどのように変化するかを調べる。 我々は、物質エネルギー密度勾配との結合と時空曲率との直接結合という2つの現象論的相互作用モデルを解析する。 数値積分により、標準的な一般相対性理論ではコンパクト性がブッフダール閾値に近づくにつれて中心圧力が発散すると予測されるが、相互作用項 $Q_ν$ は圧力勾配を緩和し、結合パラメータの適切な領域において有限で良好な中心圧力を維持することが明らかになった。 これらの結果は、相互作用する真空が古典的な幾何学的制約を回避する物理的メカニズムを提供し、これまで特異であると考えられていた領域で超コンパクトな天体を支える可能性があることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate the cosmological implications of non-polynomial quasi-topological gravity (NPQTG), a novel class of modified gravitational theories in which the background dynamics is encoded in a single function of the Hubble parameter. This framework provides a minimal and theoretically consistent extension of general relativity, incorporating higher-curvature effects while preserving second-order field equations and avoiding higher-derivative instabilities. We first establish the general conditions for cosmological viability and construct explicit realizations, including polynomial, quartic, power-law and non-polynomial models, demonstrating how different functional forms lead to distinct expansion histories. Focusing on the quartic and power-law cases, we show that the resulting cosmological evolution reproduces the standard thermal history of the Universe and gives rise to an effective dark-energy sector of geometric origin, with dynamical equation-of-state behavior that can lie in the quintessence or phantom regime. We then confront the models with observational data from Type Ia Supernovae, Cosmic Chronometers, and Baryon Acoustic Oscillations, using a Bayesian MCMC analysis. We find that both models provide an excellent fit to the data, remaining fully compatible with current constraints and statistically competitive with $Λ$CDM. Our results demonstrate that NPQTG offers a simple and efficient framework for describing late-time cosmic acceleration with dynamical dark energy, while maintaining theoretical consistency and observational viability. | 本稿では、背景ダイナミクスがハッブルパラメータの単一関数で表現される、修正重力理論の新しいクラスである非多項式準位相重力（NPQTG）の宇宙論的意義を考察する。 この枠組みは、一般相対性理論の最小限かつ理論的に整合性のある拡張であり、高次の曲率効果を取り入れつつ、2次場の方程式を維持し、高階微分不安定性を回避している。 まず、宇宙論的実現可能性の一般的な条件を確立し、多項式、4次、べき乗則、非多項式モデルを含む具体的な実現例を構築し、異なる関数形式がどのように異なる膨張履歴をもたらすかを示す。 4次およびべき乗則の場合に焦点を当て、結果として得られる宇宙論的進化が宇宙の標準的な熱的履歴を再現し、幾何学的起源の有効なダークエネルギーセクターを生み出し、その動的状態方程式の挙動はクインテッセンス領域またはファントム領域に属する可能性があることを示す。 次に、ベイズMCMC解析を用いて、Ia型超新星、宇宙クロノメーター、バリオン音響振動の観測データとモデルを比較しました。 その結果、両モデルともデータに非常によく適合し、現在の制約条件と完全に整合しており、統計的にΛCDMモデルと遜色ないことが分かりました。 私たちの結果は、NPQTGが、理論的な整合性と観測的な妥当性を維持しながら、動的ダークエネルギーを用いた後期宇宙加速を記述するためのシンプルかつ効率的な枠組みを提供することを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate how strongly late-time inferences about DE dynamics depend on the functional prior used to represent the expansion history. Using identical late-time combinations of CC, DESI BAO measurements, the Pantheon+ SN1a sample, and the H0DN prior, we compare a node-based reconstruction of the reduced Hubble function $E(z)$ with a representative family of smooth low-dimensional DE EoS parametrizations, including CPL. Over the redshift range constrained by the data, both approaches yield consistent $H(z)$, and, in the absence of H0DN, compatible values of $H_0$. However, a clear method dependence emerges at intermediate redshift ($z\sim1.7$): the reconstruction favors stronger deceleration, $q_{\rm Rec}(1.7)\simeq0.56-0.61$, whereas the smooth parametrizations cluster at $q(1.7)\simeq0.32-0.40$, implying a persistent $\sim2-3σ$ discrepancy across dataset combinations and parametrizations. For the EoS-based parametrizations, whose effective DE densities remain positive by construction, the preferred $w_{\rm DE}(1.7)<-1$ values correspond to NECB-violating (phantom-like) behaviour, but this is a less robust discriminator as $w_{\rm DE}$ becomes ill-conditioned as $ρ_{\rm DE}\to0$. In the effective-fluid mapping, the reconstruction accommodates the same late-time kinematical preference through a rapid descent of $ρ_{\rm DE}(z)$ toward very small values and a sign change, whereas the EoS-based parametrizations absorb it through smoother, and in several cases NECB-violating, evolution over $z\sim1-2$. Although the reconstruction improves the best-fit likelihood, especially with H0DN, Bayesian evidence continues to favor the simpler parametric descriptions. Our results isolate $z\sim1.5-2$ as the key window in which EoS-based DE parametrizations can compress localized kinematic structure and associated features of DE that are still permitted by current late-time data. | 我々は、DEダイナミクスの後期推論が、膨張履歴を表すために使用される関数事前分布にどの程度強く依存するかを調査する。 同一の後期組み合わせのCC、DESI BAO測定、Pantheon+ SN1aサンプル、およびH0DN事前分布を使用して、縮小ハッブル関数$E(z)$のノードベースの再構成を、CPLを含む代表的な滑らかな低次元DE EoSパラメータ化のファミリーと比較する。 データによって制約される赤方偏移範囲では、両方のアプローチが一貫した$H(z)$を生成し、H0DNがない場合には、互換性のある$H_0$の値が得られる。 しかし、中間赤方偏移 ($z\sim1.7$) では明確な方法依存性が現れる。 再構成ではより強い減速が好まれ、$q_{\rm Rec}(1.7)\simeq0.56-0.61$ となるのに対し、滑らかなパラメーター化では $q(1.7)\simeq0.32-0.40$ に集中し、データセットの組み合わせとパラメーター化の間で持続的な $\sim2-3σ$ の不一致が生じる。 構成上有効な DE 密度が正のままである EoS ベースのパラメーター化では、好ましい $w_{\rm DE}(1.7)<-1$ の値は NECB 違反 (ファントムのような) 挙動に対応するが、$ρ_{\rm DE}\to0$ で $w_{\rm DE}$ の条件が悪くなるため、これはあまり頑健な判別器ではない。 有効流体マッピングでは、再構成は $ρ_{\rm DE}(z)$ が非常に小さな値に向かって急速に減少し、符号が変化することによって、同じ後期運動学的嗜好に対応しますが、EoS ベースのパラメーター化は、$z\sim1-2$ にわたるより滑らかな、そしていくつかのケースでは NECB に違反する進化によってそれを吸収します。 再構成は、特に H0DN の場合、最良適合尤度を改善しますが、ベイズ証拠は、より単純なパラメーター記述を支持し続けます。 私たちの結果は、EoS ベースの DE パラメーター化が、現在の後期データによってまだ許容されている、局所的な運動学的構造と関連する DE の特徴を圧縮できる重要なウィンドウとして、$z\sim1.5-2$ を特定します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| It is known that the semiclassical approximation to the gravity path integral can be leveraged to explain certain inherently quantum aspects of gravity. One such aspect is the state-counting interpretation of the Bekenstein-Hawking entropy of black holes. A second aspect is the Page curve for the entanglement entropy of Hawking radiation, which agrees with expectations from unitarity. We show that these two questions are equivalent from the gravity path integral point of view. In particular, the Hawking's information loss puzzle gets resolved automatically by considering any (over)complete basis of black hole microstates which is compatible with black hole entropy. The tool which relates the two questions is a convex optimization problem for the von Neumann entropy of Hawking radiation. | 重力経路積分の半古典近似は、重力の本質的に量子的な側面を説明するために利用できることが知られています。 そのような側面の1つは、ブラックホールのベッケンシュタイン・ホーキングエントロピーの状態計数解釈です。 もう1つの側面は、ユニタリ性からの期待と一致するホーキング放射のエンタングルメントエントロピーのページ曲線です。 本稿では、これら2つの問題が重力経路積分の観点から同等であることを示します。 特に、ホーキングの情報損失パズルは、ブラックホールエントロピーと互換性のあるブラックホール微視的状態の任意の（過剰）完全基底を考慮することで自動的に解決されます。 これら2つの問題を関連付けるツールは、ホーキング放射のフォン・ノイマンエントロピーに関する凸最適化問題です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The radial acceleration relation reveals a nearly universal acceleration scale of order $10^{-10}\,\mathrm{ms^{-2}}$ in galactic dynamics, whose origin remains unexplained within conventional cold dark matter scenarios. We propose that this scale arises from an intrinsic infrared spectral property of the dark sector. Specifically, we hypothesize that a long-lived, color-neutral gluonic vacuum component survives the post-inflationary expansion era and, at large distances, develops a spectrally rigid lowest-weight structure. The microscopic seed for this infrared organization is provided by the QCD trace anomaly, which breaks classical scale invariance and, through dimensional transmutation, generates an intrinsic infrared scale in the gluonic sector. Requiring Lorentz covariance together with a positive-energy lowest-weight unitary realization then selects the Anti de Sitter algebra $\mathfrak{so}(2,3)$ as the simplest symmetry admitting a discrete tower of states with a representation-theoretically protected gap. The associated gap introduces a finite correlation length $r_{\texttt{c}}$ that controls the large-scale coherence of the dark sector. A self-gravitating condensate dominated by the lowest-weight mode generates a characteristic acceleration $g^{}_\star = G M_h / r_{\texttt{c}}^2$, naturally of the same order as the observed galactic acceleration scale, within standard Newtonian gravity. In this framework, the galactic acceleration scale appears as the gravitational imprint of a trace-anomaly-seeded infrared spectral gap in a coherent gluonic dark sector, rather than as a consequence of modified gravity or of galaxy-by-galaxy formation histories. | 半径方向の加速度関係は、銀河力学においてほぼ普遍的な10⁻¹⁰ ms⁻²程度の加速度スケールが存在することを明らかにしているが、その起源は従来の冷たい暗黒物質シナリオでは説明されていない。 我々は、このスケールが暗黒セクター固有の赤外線スペクトル特性から生じると提案する。 具体的には、長寿命で色中立なグルーオン真空成分がインフレーション後の膨張期を生き残り、遠方でスペクトル的に剛性の高い最低重量構造を発達させると仮説を立てる。 この赤外線構造の微視的な種は、古典的なスケール不変性を破り、次元変換を通じてグルーオンセクターに固有の赤外線スケールを生成するQCDトレース異常によって提供される。 ローレンツ共変性と正エネルギーの最低ウェイトユニタリー実現を要求すると、表現論的に保護されたギャップを持つ離散的な状態のタワーを許容する最も単純な対称性として、反ド・ジッター代数 $\mathfrak{so}(2,3)$ が選択される。 関連するギャップは、ダークセクターの大規模なコヒーレンスを制御する有限の相関長 $r_{\texttt{c}}$ を導入する。 最低ウェイトモードが支配的な自己重力凝縮体は、標準的なニュートン重力の範囲内で、観測された銀河の加速度スケールと自然に同程度の特性加速度 $g^{}_\star = G M_h / r_{\texttt{c}}^2$ を生成する。 この枠組みでは、銀河の加速スケールは、修正された重力や銀河ごとの形成履歴の結果としてではなく、コヒーレントなグルーオン暗黒セクターにおける痕跡異常に起因する赤外線スペクトルギャップの重力的な痕跡として現れる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Celestial symmetries of gravity and gauge theory can be enhanced to a $w_{1+\infty}$ algebra and an $S$-algebra respectively, when restricting to a single graviton/gluon helicity sector. Difficulties in combining both sectors in the full theory have been pointed out in the previous literature. In this work, we face this problem from the covariant phase space perspective and analyze in detail the structure of the mixed-helicity bracket of the higher-spin charges for both gravity and Yang--Mills theory. We show that, when restricting one of the two helicities to the wedge sector, a closed algebra can be obtained for all spins in terms of a notion of shadow charge we introduce. Furthermore, when focusing on the lower spin subalgebra sectors, in the case of gravity, we show that a dual mass extension of the BMS algebra can be consistently constructed; in the case of Maxwell theory, inclusion of magnetic charges allows us to recover a non-vanishing expression for the electromagnetic central charge previously obtained through different methods. | 重力とゲージ理論の天体対称性は、単一の重力子/グルーオンヘリシティセクターに制限すると、それぞれ $w_{1+\infty}$ 代数と $S$ 代数に拡張できます。 完全な理論で両方のセクターを組み合わせることの難しさは、これまでの文献で指摘されています。 この研究では、共変位相空間の観点からこの問題に取り組み、重力とヤン・ミルズ理論の両方について、高スピン電荷の混合ヘリシティブラケットの構造を詳細に分析します。 2 つのヘリシティのうちの 1 つをウェッジセクターに制限すると、導入したシャドウ電荷の概念で、すべてのスピンに対して閉じた代数が得られることを示します。 さらに、重力の場合、低スピン部分代数セクターに注目すると、BMS 代数の双対質量拡張を一貫して構築できることを示します。 マクスウェル理論の場合、磁荷を考慮に入れることで、これまで様々な方法で得られてきた電磁中心電荷の非零の式を再現することができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The emergence of precision gravity simulators in quantum and fluid systems is opening new avenues for probing curved-spacetime physics and black-hole phenomenology under controlled laboratory conditions. In parallel, advances in understanding how fundamental physics can be probed in the spectral signatures of black holes and exotic compact objects motivate the development of modern spectroscopic techniques within analogue-gravity experiments. In this work, we model the spectral properties of analogue black holes sourced by broadband stochastic noise, a crucial aspect in realistic experiments that poses substantial challenges for established data-analysis techniques. Using simulation-based inference, we demonstrate that the physical parameters encoded in noisy spectra can be reliably extracted, showing that these techniques provide a powerful tool for studying both spacetime properties and boundary effects in gravity simulators. | 量子系および流体系における高精度重力シミュレーターの出現は、制御された実験室条件下で曲がった時空物理学とブラックホール現象論を探求するための新たな道を開いています。 同時に、ブラックホールやエキゾチックなコンパクト天体のスペクトル特性から基礎物理学をどのように探究できるかについての理解が進むにつれ、アナログ重力実験における最新の分光技術の開発が促進されています。 本研究では、広帯域確率ノイズによって生成されるアナログブラックホールのスペクトル特性をモデル化します。 これは、現実的な実験において重要な側面であり、既存のデータ解析技術にとって大きな課題となっています。 シミュレーションに基づく推論を用いることで、ノイズを含むスペクトルに符号化された物理パラメータを確実に抽出できることを示し、これらの技術が重力シミュレーターにおける時空特性と境界効果の両方を研究するための強力なツールとなることを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The observed unusual behaviors of the orbits of Trans-Neptunian objects as well as the gravitational anomalies detected by the Optical Gravitational Lensing Experiment can be explained by assuming the existence of a ninth planet in the Solar System, having a mass of the order of $5-10M_{\oplus}$, and located at the distance of 300-1000 AU from the Sun. Since no optical counterpart of Planet 9 was observed, it is reasonable to assume that it has a very low luminosity. Various proposals on the nature of Planet 9 have been advanced, including the possibility that it is a black hole, an axion or a dark matter star. We propose that dark matter heating of Planet 9 could generate a thermal radio flux that could allow its observational detection, even if Planet 9 is a very dark object. We estimate the dark matter impact parameter, the mass and the kinetic energy deposition rates, as well as the surface temperature of Planet 9. By adopting a specific model for the time evolution of the planet, and assuming a long time capture of dark matter, the surface temperature of Planet 9, and the spectral features of the emitted radiation are obtained. Our results indicate that dark matter capture may provide an efficient mechanism for the heating of Planet 9, and also provide a specific observational signature of the planet. The numerical evaluations depend on the unknown value of the dark matter-ordinary matter interaction cross-section, with the estimates obtained as a function of its ratio and the saturation cross section for dark matter to deposit its entire energy. For a value of this ratio of $10^{-10}$, and for a dark matter density of the order of $1.32\times 10^{-17}$ g/cm$^3$, in a few Gyrs the surface temperature of Planet 9 can reach values of the order of 200 K, or even higher, with a maximum wavelength of around $λ_{max}=1.44\times 10^{-3}$ cm, situated in the infrared domain. | 海王星以遠天体の軌道の異常な挙動や、光学重力レンズ実験で検出された重力異常は、太陽系に質量が $5-10M_{\oplus}$ 程度で、太陽から 300-1000 AU の距離にある第 9 の惑星の存在を仮定することで説明できます。 第 9 惑星の光学的な対応天体は観測されていないため、非常に低い光度を持つと考えるのが妥当です。 第 9 惑星の性質については、ブラックホール、アクシオン、またはダークマター星である可能性など、さまざまな提案がなされています。 私たちは、第 9 惑星が非常に暗い天体であっても、ダークマターによる加熱によって熱電波フラックスが発生し、観測による検出が可能になる可能性があると提案します。 我々は、惑星9のダークマター衝突パラメータ、質量および運動エネルギー沈着率、ならびに表面温度を推定した。 惑星の時間発展に関する特定のモデルを採用し、ダークマターの長期捕獲を仮定することで、惑星9の表面温度と放出される放射線のスペクトル特性が得られた。 我々の結果は、ダークマターの捕獲が惑星9の加熱に効率的なメカニズムを提供する可能性があり、また惑星特有の観測的特徴を提供する可能性があることを示している。 数値評価は、ダークマターと通常の物質の相互作用断面積の未知の値に依存し、推定値は、その比率とダークマターが全エネルギーを沈着させるための飽和断面積の関数として得られた。 この比率の値が $10^{-10}$ で、暗黒物質の密度が $1.32\times 10^{-17}$ g/cm$^3$ のオーダーの場合、数 Gyrs で惑星 9 の表面温度は 200 K のオーダー、あるいはそれ以上の値に達し、最大波長は約 $λ_{max}=1.44\times 10^{-3}$ cm で、赤外線領域に位置します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The temporal and spatial coincidence between the gravitational wave (GW) event GW190425 and the fast radio burst (FRB) event FRB 20190425A raises the intriguing possibility of a physical connection between the two. The widely discussed possibility invoking the collapse of a supermassive neutron star as the merger product suffers the inconsistency between the model prediction and the measured inclination angle of the system. Here, we propose a novel physical mechanism to account for the association. We envisage a magnetar located at about 2.5 light hours away from the binary neutron star merger site. The kiloherz GWs generated by the merger are converted into kiloherz electromagnetic (EM) radiation via the Gertsenshtein-Zeldovich (GZ) effect near the magnetar. Subsequent inverse Compton scattering off the kilohertz EM waves by relativistic particles generates the observed gigahertz FRB emission. Our calculation reveals that, with appropriate parameter choices, the properties of FRB 20190425A can be reproduced. | 重力波（GW）イベントGW190425と高速電波バースト（FRB）イベントFRB 20190425Aの時間的・空間的な一致は、両者の間に物理的なつながりがあるという興味深い可能性を提起する。 合体生成物として超大質量中性子星の崩壊を想定する広く議論されている可能性は、モデル予測と測定された系の傾斜角との間に矛盾がある。 本稿では、この関連性を説明する新しい物理的メカニズムを提案する。 我々は、連星中性子星合体地点から約2.5光時間離れた場所にマグネターが存在すると想定する。 合体によって生成されたキロヘルツの重力波は、マグネター近傍のゲルツェンシュタイン・ゼルドビッチ（GZ）効果によってキロヘルツの電磁波（EM）に変換される。 キロヘルツの電磁波が相対論的粒子によって逆コンプトン散乱されることで、観測されたギガヘルツのFRB放射が生成される。 我々の計算によると、適切なパラメータを選択すれば、FRB 20190425Aの特性を再現できることが明らかになった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this work, we address the question about the fate of chaos in the Mixmaster model when we promote the system at a quantum level. We consider Deformed Commutation Relations for the Misner anisotropic variables, whose Deformed Algebras are related to two different Quantum Gravity approaches, i.e. Loop Quantum Gravity and String Theory. Also, this approach naturally implements a form of Non-Commutativity between the space variables, i.e. the anisotropies, that live in a two-dimensional space. In particular, we consider the deformation in the semiclassical limit, where the Deformed Commutators become Deformed Poisson Brackets. Then, we derive the modified Belinskii-Khalatnikov-Lifshitz map in both cases, whose properties determine the chaotic behavior for the dynamics at a classical level. The result is that chaos is removed in both cases. In fact, depending on the sign of the deformation, the dynamics will either settle into oscillations between two almost-constant angles, or stop reflecting after a finite number of iterations and reach the singularity as one last simple Kasner solution. | 本研究では、Mixmasterモデルを量子レベルで拡張した際に、カオスがどのように変化するかという問題を取り上げます。 Misner異方性変数に対する変形交換関係を考察します。 この変形代数は、ループ量子重力と弦理論という2つの異なる量子重力アプローチに関連しています。 また、このアプローチは、2次元空間に存在する空間変数、すなわち異方性の間に、ある種の非可換性を自然に実現します。 特に、変形交換子が変形ポアソン括弧となる半古典極限における変形を考察します。 そして、両方のケースにおいて、修正されたBelinskii-Khalatnikov-Lifshitz写像を導出します。 この写像の特性は、古典レベルでの力学系のカオス的挙動を決定します。 結果として、どちらのケースにおいてもカオスは除去されます。 実際、変形の符号によっては、力学はほぼ一定の2つの角度の間で振動に落ち着くか、有限回の反復後に反射を停止し、最後の単純なカスナー解として特異点に到達するかのいずれかになる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate the impact of a late-time transition in the standardized absolute magnitude $M$ on the best-fit values of cosmological parameters using the Pantheon+ dataset. Extending previous analyses which focused on flat $Λ$CDM, we examine this transition within flat $Λ$CDM, wCDM, and CPL cosmologies, as well as a model-independent cosmographic expansion, employing both frequentist ($χ^2$ minimization with \textit{AIC}/\textit{BIC}) and Bayesian (MCMC and Nested Sampling) inference frameworks. We confirm that the data consistently favor a step in absolute magnitude of $ΔM \simeq 0.19~\mathrm{mag}$ at a characteristic distance of $d_{\mathrm{crit}} \approx 20~\mathrm{Mpc}$. The inclusion of this transition leads to a statistically significant improvement in the quality of fit and has a distinct impact on parameter estimation: it induces a systematic increase in the inferred Hubble constant of approximately $2\%$ across all tested models. In contrast, we find that the dynamical parameters governing the background expansion, including the matter density $Ω_m$ and the dark energy equation of state ($w_0, w_a$), remain stable and largely unaffected. These results indicate that the $20~\mathrm{Mpc}$ feature acts primarily as a low-redshift calibration shift rather than a modification of the late-time expansion history. | Pantheon+データセットを用いて、標準化された絶対等級$M$の晩期遷移が宇宙論パラメータの最適値に与える影響を調査します。 平坦な$Λ$CDMに焦点を当てた以前の解析を拡張し、この遷移を平坦な$Λ$CDM、wCDM、CPL宇宙論、およびモデルに依存しない宇宙膨張の中で、頻度論的（AIC/BICを用いた$χ^2$最小化）およびベイズ的（MCMCおよびネストサンプリング）推論フレームワークの両方を用いて調べます。 データは一貫して、特性距離$d_{\mathrm{crit}} \approx 20~\mathrm{Mpc}$で絶対等級に$ΔM \simeq 0.19~\mathrm{mag}$のステップがあることを支持していることを確認しました。 この遷移を含めることで、適合度の統計的に有意な改善が見られ、パラメータ推定に明確な影響があります。 すなわち、テストしたすべてのモデルにおいて、推定されるハッブル定数が約 2% 系統的に増加します。 対照的に、背景膨張を支配する力学的パラメータ、すなわち物質密度 Ω_m およびダークエネルギー状態方程式 (w_0、w_a) は安定しており、ほとんど影響を受けないことがわかりました。 これらの結果は、20 Mpc の特徴が、後期膨張履歴の変更というよりも、主に低赤方偏移較正シフトとして作用することを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We introduce a new geometric framework for relativistic particle dynamics based on contact geometry and suitable for treating dissipative processes like particle decay. The dynamics is formulated on a nine--dimensional extended phase space consisting of four position coordinates, four momenta, and an additional variable (functioning as a geometric variant of the particle's proper time). In this setting, the evolution is generated by an evolution contact vector field with a contact Hamiltonian encoding the mass shell. By promoting the proper time to an independent variable, the relativistic Hamilton canonical equations are rewritten in a fully geometric form without having to identify the proper time with a parameter along the worldlines. This makes for instance the evolution of massless particles (photons) well-defined without the need of reparametrization. The framework is then applied to decaying particles. Finally, we formulate a covariant kinetic theory and show how decaying particles can be described geometrically in this framework, changing the entropy. | 本稿では、接触幾何学に基づき、粒子崩壊などの散逸過程を扱うのに適した、相対論的粒子ダイナミクスのための新しい幾何学的枠組みを提案する。 このダイナミクスは、4つの位置座標、4つの運動量、および追加変数（粒子の固有時間の幾何学的変種として機能する）からなる9次元拡張位相空間上で定式化される。 この設定では、質量殻を符号化する接触ハミルトニアンを持つ進化接触ベクトル場によって進化が生成される。 固有時間を独立変数に昇格させることで、相対論的ハミルトン正準方程式は、固有時間を世界線に沿ったパラメータと同一視することなく、完全に幾何学的な形式で書き直される。 これにより、例えば質量のない粒子（光子）の進化は、再パラメータ化を必要とせずに明確に定義される。 次に、この枠組みを崩壊粒子に適用する。 最後に、共変運動論を定式化し、この枠組みにおいて崩壊粒子がエントロピーを変化させながら幾何学的に記述できることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We show that averaging matter dynamics over stochastic gravitational fluctuations gives rise to a complex velocity field \(η_μ = π_μ - i u_μ\) living as a section of the pullback bundle \(E = π_{2}^{*}(T^{*}M)\to \mathcal{C}\times M\). We prove that \(η_μ\) is isomorphic, via the Schrödinger representation, to the symmetric logarithmic derivative (SLD) operator \(L_μ\) on the Hilbert space \(\mathcal{H}_{x} = L^{2}(\mathcal{C})\), up to a trace-zero projection. This isomorphism \(\widetilde{\mathcal{T}}:Γ(E / \sim)\to Γ(\mathcal{L})\) is a bundle isomorphism preserving the flat \(U(1)\) connection (proved in \cite{meza2026topological}) and the quantum Fisher metric. The quantum Fisher information metric \(g_{μν}^{\mathrm{FS}}\) is expressed directly in terms of \(η_μ\) as \(g_{μν}^{\mathrm{FS}} = - \frac{4m^{2}}{\hbar^{2}}\mathrm{Re}\langle (η_μ - \langle η_μ\rangle)(η_ν - \langle η_ν\rangle)\rangle_{\mathcal{P}}\). The holonomy of \(η_μ\) is quantized, leading to topological phases observable in atom interferometry. | 確率的な重力ゆらぎによる物質ダイナミクスの平均化により、プルバックバンドル \(E = π_{2}^{*}(T^{*}M)\to \mathcal{C}\times M\) の断面として存在する複素速度場 \(η_μ = π_μ - i u_μ\) が生じることを示す。 また、\(η_μ\) は、シュレーディンガー表現を介して、ヒルベルト空間 \(\mathcal{H}_{x} = L^{2}(\mathcal{C})\) 上の対称対数微分 (SLD) 演算子 \(L_μ\) とトレースゼロ射影を除いて同型であることを証明する。 この同型写像 \(\widetilde{\mathcal{T}}:Γ(E / \sim)\to Γ(\mathcal{L})\) は、平坦な \(U(1)\) 接続 (\cite{meza2026topological} で証明済み) と量子フィッシャー計量を保存する束同型写像です。 量子フィッシャー情報計量 \(g_{μν}^{\mathrm{FS}}\) は、\(η_μ\) を用いて直接次のように表されます。 \(g_{μν}^{\mathrm{FS}} = - \frac{4m^{2}}{\hbar^{2}}\mathrm{Re}\langle (η_μ - \langle η_μ\rangle)(η_ν - \langle η_ν\rangle)\rangle_{\mathcal{P}}\)。 \(η_μ\)のホロノミーは量子化され、原子干渉法で観測可能なトポロジカル位相が生じる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The article deals with photon propagation in pp-wave spacetimes in the strong gravitational-wave regime and its consequences for redshift measurements. We show that null geodesics crossing a localized pp-wave pulse exhibit an energy memory effect, producing a finite asymptotic shift in the photon frequency measured by static observers. This path-dependent contribution acts directly on the redshift observable and may help account for divergent interpretations of supernova redshift data in the presence of intervening gravitational radiation. | 本論文では、強い重力波領域におけるpp波時空での光子伝播と、それが赤方偏移測定に及ぼす影響について論じる。 局所的なpp波パルスを横切るヌル測地線はエネルギー記憶効果を示し、静的観測者によって測定される光子周波数に有限の漸近的なずれを生じさせることを示す。 この経路依存的な寄与は赤方偏移観測量に直接作用し、介在する重力波放射が存在する場合の超新星赤方偏移データの解釈の相違を説明するのに役立つ可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| An intriguing open problem in general relativity is whether a stationary equilibrium configuration of multiple, physically relevant black holes can exist. In such a hypothetical setup, the gravitational attraction would need to be balanced by the repulsive spin-spin and electromagnetic interactions. This contribution reports on a method to address this problem for an arbitrary number of $n$ aligned, rotating and possibly charged black holes in an asymptotically flat spacetime. By employing soliton methods to study the underlying boundary value problem for the Einstein-Maxwell equations, we derive the most general form of the boundary data on the symmetry axis. The resulting axis potentials are necessarily rational functions of a specific form, depending on a finite number of parameters. This powerful result reduces the search for $n$-black-hole solutions from solving a highly nonlinear PDE system to analysing a well-defined, finite-parameter family of candidate solutions. We briefly review known results for special cases, such as the constructive uniqueness proofs for a single black hole in vacuum or electrovacuum, and the non-existence proof for two stationary black holes in vacuum, before stating the open problem for more general configurations. | 一般相対性理論における興味深い未解決問題の一つは、物理的に意味のある複数のブラックホールが定常平衡状態にある構成が存在し得るかどうかである。 このような仮想的な構成では、重力による引力は、スピン間および電磁気的な斥力による相互作用によって相殺される必要がある。 本稿では、漸近的に平坦な時空における任意の数の $n$ 個の整列した回転する、場合によっては電荷を持つブラックホールに対して、この問題に取り組む方法を報告する。 アインシュタイン・マクスウェル方程式の基礎となる境界値問題を研究するためにソリトン法を用いることで、対称軸上の境界データの最も一般的な形式を導出する。 結果として得られる軸ポテンシャルは、有限個のパラメータに依存する特定の形式の有理関数となる。 この強力な結果により、$n$個のブラックホールの解の探索は、高度に非線形な偏微分方程式系を解くことから、明確に定義された有限パラメータの候補解の族を解析することへと簡略化される。 真空または電気真空中の単一のブラックホールの構成的一意性証明や、真空中の2つの静止ブラックホールの非存在証明など、特殊なケースに関する既知の結果を簡単に概説した後、より一般的な構成に対する未解決問題を述べる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In the presence of confinement, small-data solutions to nonlinear dispersive equations can exhibit a gradual energy transfer from low to high frequencies, a mechanism driving the emergence of weakly turbulent dynamics. We show that such a forward energy transfer, manifested as arbitrary inflation of higher order Sobolev norms, occurs for small-data solutions of a quasilinear cubic wave equation on the Schwarzschild-AdS black hole exterior with Dirichlet conditions at infinity, for generic values of the mass parameter. This result is motivated by the question of nonlinear stability or instability of Schwarzschild-AdS as a solution to the Einstein vacuum equations, but the strategy of proof applies to a broader class of backgrounds exhibiting stable trapping of null geodesics. As an application, we obtain the analogous norm inflation statement on $\mathbb R \times \mathbb S^3_+$ for generic perturbations of the round metric on the hemisphere $\mathbb S^3_+$ preserving the trapping structure at the boundary. | 閉じ込めが存在する場合、非線形分散方程式の小データ解は、低周波数から高周波数への段階的なエネルギー伝達を示すことがあり、これは弱乱流ダイナミクスの出現を促すメカニズムである。 我々は、質量パラメータの一般的な値に対して、シュワルツシルト-AdSブラックホールの外部におけるディリクレ条件を持つ準線形三次波動方程式の小データ解において、高次ソボレフノルムの任意の膨張として現れるこのような順方向エネルギー伝達が発生することを示す。 この結果は、アインシュタイン真空方程式の解としてのシュワルツシルト-AdSの非線形安定性または不安定性の問題に動機づけられているが、証明戦略はヌル測地線の安定な捕捉を示すより広いクラスの背景に適用できる。 応用例として、境界でのトラップ構造を保持する半球 $\mathbb S^3_+$ 上の円形計量の一般的な摂動に対して、$\mathbb R \times \mathbb S^3_+$ 上で類似のノルム膨張ステートメントを得る。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present a hybrid study that combines a concise review of scalar-field cosmology with new analytic developments that integrate averaging reductions for oscillatory regimes with dynamical-systems techniques. For oscillatory fields, we derive an averaging reduction that yields an effective slow system whose time averages control dissipation; introducing uniform derivative bounds, Barbalat/LaSalle arguments, and a finite-dimensional center/stable manifold reduction, we carry out late-time analysis of the models. We prove persistence of equilibria, decay estimates, and local invariant manifolds under small $C^k$ perturbations of $χ(φ)$ and $G(a)$, quantify how averaged dissipation lifts to the full oscillatory dynamics with an $\mathcal{O}(H)$ error, and provide numerical examples. In addition to asymptotic reductions, we obtain exact quadrature solutions in general relativistic, anisotropic, and brane-world settings, yielding closed-form expressions for $t(a)$, $φ(a)$, and $H(a)$ and enabling analytic computation of inflationary observables. | 本稿では、スカラー場宇宙論の簡潔な概説と、振動領域の平均化縮約を力学系手法と統合する新たな解析的展開を組み合わせたハイブリッド研究を提示する。 振動場については、時間平均が散逸を制御する有効な低速系をもたらす平均化縮約を導出する。 一様微分境界、Barbalat/LaSalleの議論、および有限次元中心/安定多様体縮約を導入し、モデルの後期時間解析を実行する。 我々は、$χ(φ)$と$G(a)$の小さな$C^k$摂動の下での平衡、減衰推定、および局所不変多様体の持続性を証明し、平均化された散逸が$\mathcal{O}(H)$の誤差で完全な振動ダイナミクスにどのように引き上げられるかを定量化し、数値例を示す。 漸近的な縮小に加えて、一般相対論的、異方性、およびブレーンワールドの設定で正確な求積解を取得し、$t(a)$、$φ(a)$、および$H(a)$の閉形式の表現を得て、インフレーション観測量の解析的計算を可能にします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study Bardeen-like regular black holes without Cauchy horizons via gravitational lensing. In the weak field, the deflection angle receives a positive $\ell$-dependent correction, producing a slightly larger Einstein ring. For the galaxy ESO 325-G004, the predicted ring radius is consistent with current observations. In the strong field, for Sgr A* and M87*, the asymptotic position $θ_{\infty}$ remains identical to the Schwarzschild value; however, SDL coefficients are $\ell$-dependent, the angular separation s increases and the relative flux ratio $r_{\mathrm{mag}}$ decreases as $\ell$ increases. Time delays between relativistic images for Sgr A* and M87* also increase mildly with $\ell$. Our calculated values for these observables remain consistent with current observations. Future strong-field measurements of $ΔT_{2,1}$, s, and $r_{\mathrm{mag}}$ may offer a viable test for regular black holes free of Cauchy horizons and may distinguish Bardeen-like from Schwarzschild black holes. | 重力レンズ効果を用いて、コーシー地平線を持たないバーディーン型正則ブラックホールを研究する。 弱い重力場では、偏向角は正の$\ell$依存補正を受け、わずかに大きなアインシュタインリングが生成される。 銀河ESO 325-G004の場合、予測されるリング半径は現在の観測と一致する。 強い重力場では、Sgr A*とM87*の場合、漸近位置$θ_{\infty}$はシュワルツシルト値と同一のままである。 ただし、SDL係数は$\ell$に依存し、$\ell$が増加するにつれて角分離sは増加し、相対フラックス比$r_{\mathrm{mag}}$は減少する。 Sgr A*とM87*の相対論的像間の時間遅延も$\ell$とともにわずかに増加する。 これらの観測量の計算値は、現在の観測と一致する。 将来の強磁場測定による$ΔT_{2,1}$、s、および$r_{\mathrm{mag}}$は、コーシー地平線を持たない通常のブラックホールの有効なテストとなり、バーディーン型ブラックホールとシュワルツシルト型ブラックホールを区別する可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We introduce pyEFPEHM, a post-Newtonian (PN) inspiral waveform model for eccentric and spin-precessing compact binaries that includes higher-order modes and matter effects. Accurate and efficient waveform models capturing these effects are essential for probing compact-binary formation channels and exploiting current and future gravitational-wave (GW) observations. pyEFPEHM extends pyEFPE, significantly improving its physical content and accuracy. In particular, we show that above 2.5PN order the quasi-circular contributions to the orbital phasing dominate at each PN order, and incorporate all available higher-order quasi-circular PN corrections to the phasing, including adiabatic tidal effects. We generalize the multiple-scale analysis solution of the spin-precession equations, extending it to higher PN orders and including all available quasi-circular corrections. Finally, we add eccentric corrections up to 1PN order in the waveform amplitudes, including the GW multipoles $(l,|m|)=(2,2),(2,1),(2,0),(3,3),(3,2),(3,1),(3,0),(4,4),(4,2),(4,0)$. We validate pyEFPEHM against analytical waveform models and numerical relativity simulations, showing that it provides a robust and computationally efficient description of the inspiral, with good agreement across a broad region of parameter space and up to close to merger. The accuracy degrades in the late inspiral for systems with very unequal masses ($m_2/m_1 \lesssim 0.1$), significant spins aligned with the orbital angular momentum ($|χ_\mathrm{eff}| \gtrsim 0.5$), and high eccentricities ($e \gtrsim 0.6$), where the PN expansion is expected to break down. pyEFPEHM represents a significant step toward physically complete and efficient waveform modeling of eccentric and precessing binaries, providing a foundation for future extensions including higher-order corrections, calibration to numerical relativity, and merger ringdown modeling. | 本稿では、高次モードと物質効果を含む、離心率が高くスピン歳差運動をするコンパクト連星のためのポストニュートン（PN）インスパイラル波形モデルであるpyEFPEHMを紹介します。 これらの効果を捉える正確かつ効率的な波形モデルは、コンパクト連星の形成経路を調査し、現在および将来の重力波（GW）観測を活用するために不可欠です。 pyEFPEHMはpyEFPEを拡張し、その物理的内容と精度を大幅に向上させています。 特に、2.5PN次数以上では、各PN次数において準円軌道の寄与が軌道位相に支配的であることを示し、断熱潮汐効果を含む、位相に対する利用可能なすべての高次準円軌道PN補正を組み込みます。 スピン歳差運動方程式の多重スケール解析解を一般化し、それをより高次のPN次数に拡張し、利用可能なすべての準円軌道補正を含めます。 最後に、GW多重極$(l,|m|)=(2,2),(2,1),(2,0),(3,3),(3,2),(3,1),(3,0),(4,4),(4,2),(4,0)$を含む、波形振幅の1PN次までの偏心補正を追加します。 pyEFPEHMを解析波形モデルおよび数値相対性理論シミュレーションと比較検証し、広範囲のパラメータ空間と合体直前まで良好な一致を示し、インスパイラルの堅牢かつ計算効率の良い記述を提供することを示します。 質量が非常に不均等な系 ($m_2/m_1 \lesssim 0.1$)、軌道角運動量と大きく一致するスピン ($|χ_\mathrm{eff}| \gtrsim 0.5$)、および高い離心率 ($e \gtrsim 0.6$) では、PN 展開が破綻すると予想されるため、合体後期の合体時に精度が低下します。 pyEFPEHM は、離心率が高く歳差運動をする連星の物理的に完全かつ効率的な波形モデリングに向けた重要な一歩であり、高次補正、数値相対性理論への較正、および合体リングダウンモデリングを含む将来の拡張の基礎を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We calculate the response of an Unruh--DeWitt detector in a 2+1d spacetime that contains a BTZ black hole in a superposition of locations. Upon performing a Quantum Reference Frame (QRF) transformation, this can also be seen as a detector in a superposition of locations in a single classical black hole spacetime. We use this to derive the form of the interaction of the detector and scalar field in such a superposition of spacetimes, ignoring backreaction. We define a measurement whose outcome probabilities contain a nonclassical contribution that would be absent for a black hole described by a classical mixture of positions. Finally, we compare our results with a previously studied setup involving a mass-superposed black hole by Foo et al in [Phys. Rev. Lett. 129, 181301 (2022)], and highlight a key difference. We show analytically how this difference arises from singularities in the spectrum probed by the detector. | 我々は、位置の重ね合わせ状態にあるBTZブラックホールを含む2+1次元時空におけるUnruh-DeWitt検出器の応答を計算する。 量子参照フレーム（QRF）変換を行うと、これは単一の古典的ブラックホール時空における位置の重ね合わせ状態にある検出器としても見ることができる。 我々はこれを利用して、バックリアクションを無視して、このような時空の重ね合わせ状態における検出器とスカラー場の相互作用の形式を導出する。 我々は、古典的な位置の混合によって記述されるブラックホールには存在しない非古典的寄与を結果確率に含む測定を定義する。 最後に、我々の結果をFooらによる[Phys. Rev. Lett. 129, 181301 (2022)]で以前に研究された質量重ね合わせブラックホールを含む設定と比較し、重要な違いを強調する。 我々は、この違いが検出器によってプローブされるスペクトルの特異点からどのように生じるかを解析的に示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present GreyRing, a new model for the post-merger signal in black-hole binary coalescences based on the greybody factor of the remnant. The model accurately reproduces the full frequency-domain ringdown signal of a large set of comparable-mass, aligned-spin numerical relativity waveforms, achieving mismatches of order ${\cal O}(10^{-6})$ for the dominant $(\ell,m)=(2,2)$ mode, and typically outperforming state-of-the-art time-domain models. Building on this model, we introduce a novel consistency test of strong gravity based on the greybody factor: the remnant mass and spin inferred from GreyRing can be compared with those obtained through standard black hole spectroscopy. This agnostic test relies exclusively on the post-merger signal and does not require the inclusion of overtones or the choice of very early ringdown starting times, combining the advantages of inspiral-merger-ringdown consistency tests and traditional black hole spectroscopy. We apply the test to GW250114 and find that the remnant mass and spin inferred from GreyRing are consistent with those measured from the full signal. Remarkably, the inferred parameters can be measured with a precision comparable to, or slightly better than, that achieved with standard black-hole spectroscopy. Our greybody-factor waveform model allows for new precision tests of strong gravity using the ringdown signal. | 本稿では、ブラックホール連星合体における合体後の信号に関する、残骸のグレイボディ因子に基づく新しいモデルであるGreyRingを発表する。 このモデルは、質量が同程度でスピンが整列した多数の数値相対性理論波形の周波数領域におけるリングダウン信号全体を正確に再現し、支配的な$(\ell,m)=(2,2)$モードで${\cal O}(10^{-6})$程度の不一致を達成し、通常は最先端の時間領域モデルを上回る性能を示す。 このモデルを基に、グレイボディ因子に基づく強重力の新しい整合性テストを導入する。 GreyRingから推定される残骸の質量とスピンは、標準的なブラックホール分光法によって得られた値と比較できる。 この中立的なテストは、合体後の信号のみに依存し、倍音の包含や非常に早いリングダウン開始時間の選択を必要としないため、インスパイラル合体リングダウン整合性テストと従来のブラックホール分光法の利点を兼ね備えている。 我々はGW250114にこのテストを適用し、グレイリングから推定された残骸の質量とスピンが、フルシグナルから測定された値と一致することを発見した。 驚くべきことに、推定されたパラメータは、標準的なブラックホール分光法で達成される精度と同等か、わずかにそれを上回る精度で測定できる。 我々のグレイボディ因子波形モデルは、リングダウン信号を用いた強い重力の新たな高精度テストを可能にする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate properties of the five-dimensional Chern--Simons AdS black hole coupled to $\mathrm{SU}(2)$ solitons by means of a minisuperspace approximation adapted to static, spherically symmetric configurations. The reduced action reproduces the known branch of solutions and provides a variational framework in which the boundary terms determine the conserved quantities and their conjugate variables. In particular, we recover the energy and the $\mathrm{U}(1)$ charge previously obtained by Hamiltonian methods, while the enlarged parameter space also reveals a momentum conjugate to the trace-torsion mode. The Euclidean action yields an entropy satisfying the first law of black hole thermodynamics. In contrast to many other torsional black hole models, the axial torsion parameter, describing the secondary black hole hair, together with the trace-torsion mode, contributes nontrivially to the entropy. The expression for the entropy obtained in this way is further confirmed by the other two methods found in the literature. | 静的で球対称な構成に適合したミニスーパースペース近似を用いて、$\mathrm{SU}(2)$ソリトンと結合した5次元チャーン・サイモンズAdSブラックホールの特性を調べた。 縮小された作用は既知の解の分岐を再現し、境界項が保存量とその共役変数を決定する変分フレームワークを提供する。 特に、ハミルトニアン法によって以前に得られたエネルギーと$\mathrm{U}(1)$電荷を回復し、拡張されたパラメータ空間はトレースねじれモードに共役な運動量も明らかにする。 ユークリッド作用は、ブラックホール熱力学の第一法則を満たすエントロピーを与える。 他の多くのねじれブラックホールモデルとは対照的に、二次ブラックホールヘアを記述する軸方向ねじれパラメータは、トレースねじれモードとともに、エントロピーに非自明に寄与する。 このようにして得られたエントロピーの式は、文献に見られる他の2つの方法によってさらに確認される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study gravitational wave emission by circular extreme-mass-ratio systems in a spherically symmetric scalar environment. Previous studies have focused on the impact of scalar radiation channels, revealing a rich structure of resonances, sharp features and floating orbits. Through the backreaction of the cloud on the metric, corrections to the gravitational sector come in at the same order. We develop the computational methods, and provide a characterization of this new, fully relativistic cloud signature. Remarkably, corrections to the polar sector can dominate all other dissipative corrections. We identify scalar field masses $Mμ\lesssim 0.12$ as the regime where polar can overtake axial and scalar channels at small separation. For small $Mμ$, vacuum dephasing is dominated mostly by conservative and polar cloud corrections, with scalar radiation acting as only a minor correction. At large $Mμ$, both terms terms are shown to be highly non-negligible. Our results therefore motivate including these relativistic signatures in beyond-vacuum EMRI templates. | 球対称スカラー環境における円形極端質量比系による重力波放射を研究する。 これまでの研究では、スカラー放射チャネルの影響に焦点を当て、共鳴、鋭い特徴、浮遊軌道の豊富な構造を明らかにしてきた。 雲が計量に及ぼす反作用により、重力セクターへの補正が同程度の大きさで現れる。 我々は計算手法を開発し、この新しい完全相対論的な雲のシグネチャの特徴付けを提供する。 驚くべきことに、極セクターへの補正は他のすべての散逸補正を凌駕する可能性がある。 我々は、スカラー場質量 $Mμ\lesssim 0.12$ を、小さな分離で極が軸方向およびスカラーチャネルを上回る領域として特定する。 小さい $Mμ$ の場合、真空デコヒーレンスは主に保存的および極雲補正によって支配され、スカラー放射はわずかな補正としてのみ作用する。 大きい $Mμ$ の場合、両方の項が非常に無視できないことが示される。 したがって、我々の結果は、これらの相対論的特徴を真空を超えるEMRIテンプレートに含めることを促すものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| A rotating metric solution in Einstein-Gauss-Bonnet gravity with a negative cosmological constant was recently found in the Chern-Simons point. We construct a rotating thin shell gluing two spacetimes in Einstein-Gauss-Bonnet gravity, using the Davis junction conditions. We take the inner and outer spacetimes as replicas of the same rotating metric, with different values of mass and angular momentum. We show that the only possible thin shells either are vacuum thin shells or have a non-zero pressure in one tangential direction while the remaining stress tensor components vanish. We obtain the equation of motion for the shell, which resembles the continuity equation for a shell in General Relativity (GR), even though the quantity analogous to the intrinsic mass of the shell in GR is not connected to its stress tensor. We study the special case of vacuum thin shells connecting two spacetimes with zero hair. We obtain analytically the possible trajectories of the shell, and in certain situations we observe that the solution ceases to be valid. We find cases where the vacuum shell collapses and a naked singularity is formed. There two types of static vacuum thin shell solutions, one being stable occurring when both inner and outer spacetimes are overextremal, and the other unstable occurring when the horizons of inner and outer spacetimes approach each other, and are close to extremality. | 負の宇宙定数を持つアインシュタイン・ガウス・ボンネ重力における回転計量解が、最近チャーン・サイモンズ点で発見された。 我々は、デイビス接合条件を用いて、アインシュタイン・ガウス・ボンネ重力において2つの時空を繋ぐ回転薄殻を構築する。 内側と外側の時空を、質量と角運動量の異なる値を持つ同じ回転計量の複製とみなす。 可能な薄殻は、真空薄殻であるか、残りの応力テンソル成分がゼロである一方で、1つの接線方向に非ゼロの圧力を持つかのいずれかであることを示す。 我々は、一般相対性理論（GR）における殻の固有質量に相当する量が応力テンソルとは関連していないにもかかわらず、一般相対性理論（GR）における殻の連続方程式に似た、この殻の運動方程式を得る。 我々は、ゼロヘアで2つの時空を繋ぐ真空薄殻の特殊な場合を研究する。 我々は解析的にシェルの可能な軌道を求め、特定の状況下では解が有効でなくなることを観察した。 真空シェルが崩壊し、裸の特異点が形成されるケースが見つかった。 静的真空薄シェル解には2種類あり、1つは安定で、内側と外側の時空が両方とも極値に近い場合に発生し、もう1つは不安定で、内側と外側の時空の地平線が互いに接近し、極値に近い場合に発生する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present the first formulation of linearised gravity in four dimensions which is manifestly Lorentz covariant and democratic, i.e. treats the two frames related by electric-magnetic duality on equal footing. It is well-known that four-dimensional linearised gravity belongs to a class of singleton representations of the four-dimensional conformal algebra $\mathfrak{so}(2,4)$. Our key insight is viewing this algebra as the isometry of $\text{AdS}_5$ and realising the massless spin-2 field as an edge mode of a five-dimensional topological field taking values in a specific finite-dimensional representation of $\mathfrak{so}(2,4)$. The desired four-dimensional action is then found by a covariant boundary reduction procedure. | 本稿では、明らかにローレンツ共変かつ民主的である、すなわち電磁双対性によって関連付けられた2つのフレームを同等に扱う、4次元線形化重力の最初の定式化を提示する。 4次元線形化重力は、4次元共形代数 $\mathfrak{so}(2,4)$ のシングルトン表現のクラスに属することはよく知られている。 我々の重要な洞察は、この代数を $\text{AdS}_5$ の等長変換とみなし、質量ゼロのスピン2場を、$\mathfrak{so}(2,4)$ の特定の有限次元表現で値をとる5次元位相場のエッジモードとして実現することである。 そして、共変境界縮小手順によって、所望の4次元作用が求められる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Next-generation (XG) gravitational-wave detectors, such as Cosmic Explorer (CE) and the Einstein Telescope (ET), will observe compact binary coalescences at unprecedented rates and signal-to-noise ratios (SNRs). Accurate sky localization of these sources is crucial for several aspects of the science case of CE and ET. The localization of most binary black hole (BBH) signals, which will spend at most a few minutes within the XG detector's effective sensitivity band, will continue to rely primarily on timing triangulation across a network of detectors. A key design choice for triangulation is the baseline between instruments. We investigate how the baseline affects the localization capabilities of a two-detector CE network, analyzing both fixed-parameter injections and a realistic BBH population consistent with the latest GWTC-4 results. For detector-frame total masses up to $\sim\!100\,{\rm M}_\odot$, we find that baselines corresponding to light travel times of $8-11$ ms ($\sim\!2300-3300$ km) offer a reasonable compromise, producing predominantly unimodal or bimodal sky localizations suitable for electromagnetic follow-up and statistical host galaxy identification and galaxy cross-correlation studies. Shorter baselines significantly degrade localization, particularly for high SNR events. Crucially, we find that adding a third detector to the network eliminates localization multimodality for a substantial fraction of sources. A network with two CEs and LIGO-India provides unimodal posteriors for a good fraction of events, whereas two CEs plus ET would provide unimodal posteriors for essentially all of them. These considerations should be useful to inform the development of the XG detector network. | 次世代重力波検出器（XG）であるコズミック・エクスプローラー（CE）やアインシュタイン望遠鏡（ET）などは、これまでにない頻度と信号対雑音比（SNR）でコンパクトな連星合体を観測します。 これらの天体の正確な天球上の位置特定は、CEとETの科学的意義のいくつかの側面において極めて重要です。 XG検出器の有効感度帯域内にせいぜい数分しか存在しないほとんどの連星ブラックホール（BBH）信号の位置特定は、引き続き検出器ネットワーク全体にわたるタイミング三角測量に主に依存します。 三角測量の重要な設計上の選択肢は、機器間のベースラインです。 本稿では、固定パラメータ注入と最新のGWTC-4の結果と整合する現実的なBBH集団の両方を分析し、ベースラインが2つの検出器からなるCEネットワークの位置特定能力にどのように影響するかを調査します。 検出器フレームの総質量が約 100 M☉ までの場合、光の移動時間が 8～11 ms (約 2300～3300 km) に相当するベースラインが妥当な妥協点となり、電磁追跡や統計的な宿主銀河の同定、銀河間の相互相関研究に適した、主に単峰性または二峰性の天球位置推定値が得られることがわかりました。 ベースラインが短いと、特に高 SNR イベントの場合、位置推定精度が著しく低下します。 重要なことに、ネットワークに 3 番目の検出器を追加すると、かなりの割合のソースの位置推定値の多峰性が解消されることがわかりました。 2 つの CE と LIGO-India からなるネットワークでは、かなりの割合のイベントに対して単峰性の事後分布が得られますが、2 つの CE と ET を加えると、ほぼすべてのイベントに対して単峰性の事後分布が得られます。 これらの考察は、XG 検出器ネットワークの開発に役立つはずです。 |