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 |
|---|---|
| Orbital eccentricity in gravitational-wave signals from merging compact object binaries is a powerful indicator of their formation channel. Several binary black hole mergers and a neutron star--black hole merger have been reported to exhibit signs of eccentricity, but which events are identified and the significance of the eccentricity differs between studies. Measurements of eccentricity can change depending on the choice of prior. The choice of prior is subtle: eccentricity is commonly measured at an arbitrary reference frequency, which varies from study to study. We use the candidate eccentric neutron star--black hole merger GW200105_162426 as a case study, employing a range of priors and reference frequencies, and find the results to be strongly prior-driven. We show that the varied results reported across different studies can be partially reconciled by accounting for the evolution of eccentricity with reference frequency. In order to make conclusive statements about eccentricity, we propose a detection statistic that does not depend on reference frequency, and which marginalises over astrophysically-motivated distributions in eccentricity. Using this detection statistic, we find reduced support for the eccentric hypothesis for GW200105_162426: we obtain a natural log Bayes factor ln B $\leq$ 0.9 comparing the eccentric, aligned-spin hypothesis to the quasi-circular, precessing hypothesis. Our results cast doubt on the eccentric interpretation of GW200105_162426 and underscore the importance of modelling the astrophysical distributions of eccentricity in nature. | コンパクト天体連星の合体から発生する重力波信号の軌道離心率は、それらの形成経路を示す強力な指標です。 いくつかのブラックホール連星合体と中性子星ブラックホール合体では、離心率の兆候が報告されていますが、どの事象が特定され、離心率の意義が研究によって異なっています。 離心率の測定値は、事前分布の選択によって変化する可能性があります。 事前分布の選択は微妙です。 離心率は一般的に任意の基準周波数で測定されますが、この基準周波数は研究ごとに異なります。 本研究では、離心率の高い中性子星ブラックホール合体候補であるGW200105_162426を事例研究として用い、さまざまな事前分布と基準周波数を用いて、結果が事前分布に大きく左右されることを明らかにしました。 また、離心率が基準周波数とともにどのように変化するかを考慮することで、異なる研究で報告されている結果のばらつきを部分的に説明できることを示します。 離心率について決定的な結論を出すために、我々は基準周波数に依存せず、天体物理学的に動機づけられた離心率の分布を周辺化する検出統計量を提案する。 この検出統計量を用いると、GW200105_162426の離心率仮説に対する支持が低下することがわかる。 すなわち、離心率がありスピンが整列している仮説と準円軌道で歳差運動している仮説を比較すると、自然対数ベイズ因子ln B ≤ 0.9となる。 我々の結果は、GW200105_162426の離心率解釈に疑問を投げかけ、自然界における離心率の天体物理学的分布をモデル化することの重要性を強調するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Penrose's original heuristic for his eponymous spacetime inequality -- a conjectured lower bound on the ADM mass in terms of the area of a horizon cross-section -- relies on the black hole final state conjecture. In this paper we isolate a substantially weaker but precise late-time condition, which we call the quasi final state hypothesis and prove the spacetime Penrose inequality under this hypothesis. More precisely, for an asymptotically flat globally hyperbolic spacetime with a black-hole-type apparent horizon tube ${H}_{app}$ satisfying the dominant energy condition and the quasi final state hypothesis, we show that every asymptotically flat initial data set whose boundary is a MOTS cross-section of ${H}_{app}$ satisfies the spacetime Penrose inequality. The quasi final state hypothesis requires only a late-time decay condition on the normal component of the shift and the ratio of timelike to spacelike mean curvature, together with convergence of the cross-sectional areas of ${H}_{app}$ to a finite limit. Our approach is new and formulated directly in spacetime. The main geometric object is what we call a \emph{tangentially maximal} hypersurface, carrying a foliation by spacelike spheres whose timelike mean curvature vanishes. We show that these hypersurfaces are governed by a quasilinear inward-parabolic PDE, and we develop the corresponding a priori theory and prove global existence. On these hypersurfaces, the spacetime Hawking mass reduces to the Riemannian Hawking mass, and the dominant energy condition gives nonnegative scalar curvature. The Riemannian Penrose inequality, combined with the area laws for dynamical and isolated horizons, then yields the result. | ペンローズが自身の名を冠した時空不等式のために考案したオリジナルのヒューリスティック（事象の地平線の断面積で表したADM質量の推定下限）は、ブラックホールの最終状態予想に基づいている。 本論文では、準最終状態仮説と呼ぶ、大幅に弱いが正確な後期条件を分離し、この仮説の下で時空ペンローズ不等式を証明する。 より正確には、支配的なエネルギー条件と準最終状態仮説を満たすブラックホール型の見かけの地平線管${H}_{app}$を持つ漸近的に平坦な大域双曲時空に対して、境界が${H}_{app}$のMOTS断面積である漸近的に平坦な初期データセットはすべて時空ペンローズ不等式を満たすことを示す。 準最終状態仮説は、シフトの法線成分と時間的平均曲率と空間的平均曲率の比に関する時間遅延減衰条件と、${H}_{app}$の断面積が有限値に収束することのみを要求する。 我々のアプローチは新規であり、時空において直接定式化されている。 主要な幾何学的対象は、我々が「接線最大」超曲面と呼ぶもので、時間的平均曲率がゼロとなる空間的球面による葉層構造を持つ。 これらの超曲面は準線形内向き放物型偏微分方程式によって支配されることを示し、対応する先験理論を展開し、大域的存在を証明する。 これらの超曲面上では、時空ホーキング質量はリーマンホーキング質量に還元され、支配エネルギー条件は非負のスカラー曲率を与える。 リーマンペンローズ不等式と動的および孤立した地平線に対する面積法則を組み合わせることで、結果が得られる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study the near-kernel sector of the Hamiltonian constraint operator in the one-vertex model of quantum reduced loop gravity using variational Monte Carlo methods with neural quantum states. The analysis is based on the symmetric Hamiltonian containing both Euclidean and Lorentzian contributions, and on the variational minimization of the positive quadratic operator $\hat{\mathcal Q}=\hat C \hat C^\dagger$ in truncated Hilbert spaces with spin cutoff up to $j_{\mathrm{max}}=1001$. The resulting near-kernel states are found to organize into three qualitatively distinct classes. At low cutoffs, we find solutions that do not factorize across the three edge degrees of freedom. At larger cutoffs, we find two different factorized branches, both described to very high accuracy by products of one-edge wavefunctions but localized in different spin regimes. One of these branches is matched with near-unit fidelity by reduced Thiemann coherent states, providing evidence for an emergent semiclassical organization of the near-kernel sector. The other is likewise strongly factorized, but its one-edge factors are not well described by the same coherent-state family. | 我々は、ニューラル量子状態を用いた変分モンテカルロ法を用いて、量子縮約ループ重力の一頂点モデルにおけるハミルトニアン拘束演算子の核近傍セクターを研究する。 解析は、ユークリッドおよびローレンツ寄与の両方を含む対称ハミルトニアンと、スピンカットオフが最大 $j_{\mathrm{max}}=1001$ の切り詰められたヒルベルト空間における正の二次演算子 $\hat{\mathcal Q}=\hat C \hat C^\dagger$ の変分最小化に基づいている。 結果として得られる核近傍状態は、質的に異なる 3 つのクラスに組織化されることがわかった。 低いカットオフでは、3 つのエッジ自由度にわたって因数分解されない解が見つかった。 高いカットオフでは、2 つの異なる因数分解された分岐が見つかり、どちらも一エッジ波動関数の積によって非常に高い精度で記述されるが、異なるスピン領域に局在している。 これらの分岐のうち1つは、縮小されたティーマンコヒーレント状態によってほぼ単位忠実度で対応付けられ、核近傍セクターの出現的な半古典的構造の証拠となる。 もう1つの分岐も同様に強く因子分解されるが、その1エッジ因子は同じコヒーレント状態族ではうまく説明できない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| As gravitational-wave ringdown signals grow louder, quasinormal-mode inference depends increasingly on the treatment of extrinsic parameters. Standard analyses fix sky localization - and sometimes also polarization and inclination - to point estimates from a prior inspiral-merger-ringdown analysis, artificially breaking degeneracies and underestimating the true uncertainty of mode-amplitude values. We test two alternatives: uninformative priors on the extrinsic parameters, sampled jointly with the remnant mass, spin, mode amplitudes, and phases; and informed priors on sky position from the full signal posterior. The former yields wider marginal constraints on amplitude posteriors, and both avoid potential bias introduced by fixing the sky localization. In contrast, mode amplitude ratios remain consistent across approaches, making them a robust observable for Kerr spectroscopy. Our publicly available pipeline enables fast ringdown analyses capable of sampling all parameters, requiring tens of minutes on a laptop for a full inference. Applied to GW250114 and GW190521, our methods confirm the robust detection of the $(2,2,1)$ overtone in GW250114, and, for GW190521, find only mild evidence for the $(3,3,0)$ mode. | 重力波リングダウン信号が大きくなるにつれて、準正規モードの推論は外因性パラメータの扱い方にますます依存するようになります。 標準的な解析では、天球上の位置（場合によっては偏光と傾斜角も）を、以前のインスパイラル合体リングダウン解析からの点推定値に固定し、人為的に縮退を解消し、モード振幅値の真の不確実性を過小評価します。 私たちは2つの代替案を検証します。 1つは、残骸の質量、スピン、モード振幅、位相とともにサンプリングされる外因性パラメータに関する無情報事前分布、もう1つは、完全な信号事後分布からの天球位置に関する情報事前分布です。 前者は振幅事後分布に対する周辺制約を広くし、どちらも天球上の位置を固定することによって生じる可能性のあるバイアスを回避します。 対照的に、モード振幅比はアプローチ間で一貫しており、カー分光法にとって堅牢な観測量となります。 私たちが公開しているパイプラインは、すべてのパラメータをサンプリングできる高速リングダウン解析を可能にし、ラップトップで完全な推論を行うのに数十分しかかかりません。 GW250114とGW190521に我々の方法を適用したところ、GW250114では$(2,2,1)$倍音が確実に検出され、GW190521では$(3,3,0)$モードの弱い証拠しか見つかりませんでした。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We develop a geometric realization of a broad class of generalized black hole entropy functionals by establishing their direct correspondence with the Misner$-$Sharp quasilocal mass and the Wald Noether$-$charge entropy in scalar$-$tensor theories of gravity. The resulting models feature a scale-dependent effective gravitational coupling, whose functional dependence is determined by the underlying entropy parameters. Within this framework, we derive explicit Einstein-frame scalar potentials: for Barrow entropy, a steep exponential potential; for Tsallis$-$Cirto entropy, an exponential potential governed by the nonextensivity parameter; and for quantum-gravity and entanglement$-$induced corrections, an approximately linear potential. These distinct potentials generate characteristic cosmological phenomenology, with implications for inflationary dynamics, late-time dark-energy behavior, and non-singular bouncing cosmologies. The framework is compatible with current constraints from solar-system tests, big-bang nucleosynthesis, and pulsar-timing observations, and it yields predictions that can be probed by forthcoming observational surveys. In this way, the analysis establishes a unified and geometrically grounded connection between information$-$theoretic entropy proposals and gravitational field theory. | 我々は、スカラーテンソル重力理論におけるミスナー・シャープ準局所質量およびワルド・ノーター電荷エントロピーとの直接的な対応関係を確立することにより、広範なクラスの一般化ブラックホールエントロピー汎関数の幾何学的実現を開発する。 得られたモデルは、スケール依存の有効重力結合を特徴とし、その関数依存性は基礎となるエントロピーパラメータによって決定される。 この枠組みの中で、我々は明示的なアインシュタインフレームのスカラーポテンシャルを導出する。 バローエントロピーについては急峻な指数関数ポテンシャル、ツァリス・チルトエントロピーについては非拡張性パラメータによって支配される指数関数ポテンシャル、そして量子重力およびエンタングルメントによる補正についてはほぼ線形のポテンシャルである。 これらの異なるポテンシャルは、インフレーションダイナミクス、後期ダークエネルギーの振る舞い、および非特異バウンス宇宙論に影響を与える特徴的な宇宙論的現象を生み出す。 この枠組みは、太陽系実験、ビッグバン元素合成、パルサータイミング観測から得られた現在の制約と整合性があり、今後の観測調査で検証可能な予測をもたらします。 このようにして、この分析は情報理論的エントロピーの提案と重力場理論との間に、統一的かつ幾何学的に根拠づけられたつながりを確立します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We compute the gravitational impulse for two classical massive scalars in the ultrarelativistic limit to all orders in Newton's constant $G_N$ at fixed $G_N s/m b$ to $O(m^4/s^2)$. By computing the 4 and 5-point scattering amplitudes in the small-mass regime of $-t\sim m^2$, we are able to resum all large $G_N s$ corrections. Applying the KMOC formula for the impulse and taking the large mass limit, we recover the classical result at high energies. This resummation is in complete agreement with known results in the post-Minkowski expansion, and in the massless limit we recover previous results for the radiated energy. We use this resummed amplitude to predict the leading high-energy behavior of the PM expansion to eleventh post-Minkowski order. | 我々は、超相対論的極限において、ニュートン定数 $G_N$ のすべての次数まで、$G_N s/m b$ を $O(m^4/s^2)$ に固定して、2 つの古典的な質量を持つスカラーの重力インパルスを計算します。 $-t\sim m^2$ の小質量領域で 4 点および 5 点散乱振幅を計算することにより、すべての大きな $G_N s$ 補正を再和することができます。 インパルスに KMOC 式を適用し、大質量極限を取ると、高エネルギーで古典的な結果が再現されます。 この再和は、ポストミンコフスキー展開の既知の結果と完全に一致し、質量ゼロ極限では、放射エネルギーに関する以前の結果が再現されます。 我々は、この再和された振幅を使用して、PM 展開の高エネルギー領域における主要な振る舞いを、ポストミンコフスキーの 11 次まで予測します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Gravitational-wave observations provide a powerful probe of compact objects and strong-field gravity. In this work, we investigate the detectability of binaries containing (sub-)solar-mass black holes and superspinars with current and next-generation gravitational-wave observatories. Such objects may arise from primordial formation channels or from more exotic high-energy scenarios, and their detection would provide important insights into the population of low-mass compact objects and the physics of extreme gravitational fields. We model the gravitational-wave signals using the frequency-domain post-Newtonian inspiral waveform model TaylorF2, and truncate the signal at the innermost stable circular orbit (ISCO) to avoid contamination from the post-inspiral regime. We assess the observability of these systems using the sensitivities of current detectors such as Advanced LIGO and upcoming third-generation observatories including the Einstein Telescope and Cosmic Explorer. Our results show that while current detectors have limited reach for very low-mass binaries, third-generation observatories can enhance both detection capability and parameter-estimation precision. Their improved strain sensitivity and extended low-frequency coverage allow these observatories to track the inspiral phase over a substantially larger number of gravitational-wave cycles. As a result, they achieve considerably higher signal-to-noise ratios and provide dramatically improved constraints on binary parameters. In particular, it is possible to measure the primary spin parameter with precision $Δχ_{1z}~\sim~10^{-4}-10^{-3}$, potentially allowing clear observational discrimination between near-extremal black holes and superspinars in the mass range $0.1~M_\odot-2~M_\odot$ and with signal-to-noise ratio of $\sim 100-350$. | 重力波観測は、コンパクト天体や強重力場を調査する強力な手段となる。 本研究では、太陽質量以下のブラックホールやスーパースピナーを含む連星系の検出可能性を、現行および次世代の重力波観測所を用いて調査する。 このような天体は、原始的な形成経路や、より特異な高エネルギーシナリオから生じる可能性があり、その検出は、低質量コンパクト天体の分布や極限重力場の物理に関する重要な知見をもたらすだろう。 我々は、周波数領域のポストニュートン型インスパイラル波形モデルTaylorF2を用いて重力波信号をモデル化し、インスパイラル後の領域からの混入を避けるため、最も内側の安定円軌道（ISCO）で信号を切り捨てる。 Advanced LIGOなどの現行検出器や、アインシュタイン望遠鏡やコズミックエクスプローラーなどの次世代観測所の感度を用いて、これらの系の観測可能性を評価する。 我々の結果は、現在の検出器では極めて低質量の連星系を観測できる範囲が限られている一方で、第3世代の観測所は検出能力とパラメータ推定精度の両方を向上させることができることを示している。 これらの観測所は、歪み感度の向上と低周波カバレッジの拡張により、重力波サイクルのかなり多くの期間にわたって合体段階を追跡できる。 その結果、信号対雑音比が大幅に向上し、連星パラメータに対する制約が劇的に改善される。 特に、主スピンパラメータを精度$Δχ_{1z}~\sim~10^{-4}-10^{-3}$で測定することが可能であり、質量範囲$0.1~M_\odot-2~M_\odot$の極限に近いブラックホールとスーパースピナーを、信号対雑音比$\sim 100-350$で明確に観測的に区別できる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study scalar field theories that break diffeomorphism invariance down to the subgroup of transverse diffeomorphisms through the matter sector in cosmological backgrounds. We focus on single- and multi-field models and develop the corresponding cosmological perturbation theory. We analyze the different contributions to the pressure perturbation, discussing the adiabaticity and the effects in the perturbation coefficients of the interactions that arise in the multi-field case as a consequence of the symmetry breaking. We also consider the stability of the perturbations in terms of the effective speed of sound and present particular models that could be of phenomenological interest. | 本研究では、宇宙論的背景において、物質セクターを横断する微分同相写像のサブグループまで微分同相写像不変性を破るスカラー場理論を研究する。 単一場モデルと多場モデルに焦点を当て、対応する宇宙論的摂動理論を展開する。 圧力摂動への様々な寄与を分析し、断熱性と、対称性の破れの結果として多場の場合に生じる相互作用の摂動係数への影響について議論する。 また、実効音速の観点から摂動の安定性を考察し、現象論的に興味深い可能性のある特定のモデルを提示する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Low-energy effective theories provide a natural description of four-dimensional physics in higher-dimensional geometries, where the imprint of the bulk geometry appears as parameters of the lower-dimensional theory. Inspired by the Damour-Esposito-Farése (DEF) model of spontaneous scalarization in first generation Scalar-Tensor theories of gravity, we investigate the possibility of tachyonic instability and spontaneous scalarization in braneworld scenarios. We consider the two-brane Randall-Sundrum model where the low-energy effective theory on either brane is of scalar-tensor nature with the extra-dimensional radion playing the role of the scalar. We have determined the possibilities for tachyonic (in)stability of the radion field on either branes in three scenarios: the Randall-Sundrum (RS) model with fine-tuning conditions in which the potential of the radion field vanishes identically, the RS model without fine-tunings where the radion potential arises purely from the gravity sector, and the RS model with a bulk stabilizing field that generates a radion potential with a minimum. With the bulk stabilizing field, we have found that on-brane matter with $T>0$ changes the VEV of the radion, destroying the resolution of the gauge hierarchy problem, whereas on-brane matter with $T<0$ does not alter the stability and VEV of the radion. We further determined the exact condition of tachyonic (in)stability of radion field on Planck brane with the FLRW background geometry on the brane. Finally, we have extended the same formalism to study the tachyonic (in)stability conditions of $f(R)$ theories of gravity with the motivation that the 4D effective theory on RS branes can be casted into a $f(R)$ theory on the branes at the inflationary epoch of cosmology. | 低エネルギー有効理論は、より高次元の幾何学における4次元物理学の自然な記述を提供し、バルク幾何学の痕跡は低次元理論のパラメータとして現れます。 第一世代のスカラーテンソル重力理論における自発的スカラー化のダモール・エスポジート・ファレーゼ（DEF）モデルに触発され、ブレーンワールドシナリオにおけるタキオン不安定性と自発的スカラー化の可能性を調査します。 我々は、2つのブレーンを持つランドール・サンドラムモデルを検討します。 このモデルでは、いずれかのブレーン上の低エネルギー有効理論はスカラーテンソルの性質を持ち、余剰次元のラジオンがスカラーの役割を果たします。 我々は、3 つのシナリオで、いずれのブレーン上のラジオン場のタキオン的（不安定）可能性を決定した。 すなわち、ラジオン場のポテンシャルが恒等的にゼロになる微調整条件付きの Randall-Sundrum (RS) モデル、ラジオン ポテンシャルが純粋に重力セクターから生じる微調整なしの RS モデル、および最小値を持つラジオン ポテンシャルを生成するバルク安定化場付きの RS モデルである。 バルク安定化場の場合、$T>0$ のブレーン上の物質はラジオンの VEV を変化させ、ゲージ階層問題の解決を破壊するが、$T<0$ のブレーン上の物質はラジオンの安定性と VEV を変化させないことがわかった。 さらに、ブレーン上に FLRW 背景幾何学を持つ Planck ブレーン上のラジオン場のタキオン的（不安定）の正確な条件を決定した。 最後に、RSブレーン上の4次元有効理論を宇宙論のインフレーション期のブレーン上のf(R)理論に変換できるという動機に基づき、同じ形式論を拡張して、重力のf(R)理論のタキオン的（不安定）条件を研究しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this paper, we explore wormhole solutions in a higher-derivative theory of gravity where the action depends not only on the Ricci scalar \(R\), but also on its d'Alembertian, \(\Box R\). Such \(f(R,\Box R)\) models are motivated by quantum corrections to general relativity and naturally extend the space of possible gravitational geometries. Our goal is to examine whether traversable wormholes can exist in this framework and to understand the role of higher-order curvature terms in supporting them. We derive the field equations for a static, spherically symmetric wormhole and study their solutions using both analytical arguments and numerical methods. Particular attention is given to the classical energy conditions, which are usually violated in wormhole physics. We find that the higher-derivative corrections can effectively contribute to the stress-energy tensor, reducing the amount of exotic matter required at the throat, and in some cases eliminating the need for it altogether. | 本論文では、作用がリッチスカラー \(R\) だけでなく、そのダランベール行列 \(\Box R\) にも依存する高階微分重力理論におけるワームホール解を探求する。 このような \(f(R,\Box R)\) モデルは、一般相対性理論に対する量子補正によって動機づけられ、可能な重力幾何学の空間を自然に拡張する。 我々の目標は、この枠組みで通過可能なワームホールが存在するかどうかを調べ、それらを支える高階曲率項の役割を理解することである。 静的で球対称なワームホールの場の方程式を導出し、解析的議論と数値的手法の両方を用いてその解を研究する。 ワームホール物理学では通常破られる古典的なエネルギー条件に特に注意を払う。 高階微分補正は、応力エネルギーテンソルに効果的に寄与し、スロートで必要とされるエキゾチック物質の量を減らし、場合によってはそれを完全に不要にすることができることがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| By introducing a nonminimal coupling between the Kalb--Ramond field and the electromagnetic field, we construct an exact four-dimensional static, spherically symmetric dyonic black hole solution in Lorentz-violating gravity with a background Kalb--Ramond field. The curvature invariants show that the spacetime retains a genuine curvature singularity at $r=0$. We then analyze the geodesic motion of null and timelike particles and obtain the photon-sphere radius, the shadow radius, and the innermost stable circular orbit, demonstrating that both the Lorentz-violating parameter and the dyonic charges can appreciably modify the shadow size and the domain of stable circular motion. In the extended phase space, we derive the thermodynamic quantities and verify the first law of black hole thermodynamics together with the Smarr relation. The system also exhibits a first-order phase transition between small and large black holes, and its phase structure is strongly influenced by the Lorentz-violating parameter and the dyonic charges. | カルブ・ラモンド場と電磁場の間に非最小結合を導入することで、背景カルブ・ラモンド場を持つローレンツ違反重力における、厳密な4次元静的球対称ダイオンブラックホール解を構築します。 曲率不変量は、時空が$r=0$で真の曲率特異点を保持することを示しています。 次に、ヌル粒子と時間的粒子の測地線運動を解析し、光子球半径、影半径、および最も内側の安定円軌道を取得し、ローレンツ違反パラメータとダイオン電荷の両方が影のサイズと安定円運動の領域を大きく変化させることができることを示します。 拡張された位相空間において、熱力学的量を導出し、ブラックホール熱力学の第一法則とスマール関係を検証します。 このシステムは、小さなブラックホールと大きなブラックホールの間の一次相転移も示し、その位相構造はローレンツ違反パラメータとダイオン電荷によって強く影響を受けます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| [Abridged] In slow roll inflation, the power spectrum (PS) of primary gravitational waves (PGWs) generated from the quantum vacuum rises as $k^2$ over wave numbers $k$ which never leave the Hubble radius. In fact, over such small scales, the PS exhibits a similar behavior at any time after inflation. In a recent work, we had argued that the PS of PGWs has to be regularized to truncate the unphysical quadratic rise at large wave numbers. Assuming instantaneous transitions from inflation to the epochs of radiation and matter domination, we had shown that the regularized PS oscillates with a constant amplitude about a vanishing mean over small scales during these epochs. We had also smoothed the transition (actually, the `effective potential' governing the equation of motion of GWs) from inflation to radiation domination using a linear function and evaluated the regularized PS of PGWs post inflation. In such a case, we had shown that, over small scales, while the regularized PS continues to oscillate about zero, its amplitude decreases as $k^{-1}$. In this work, using the Born approximation, we examine the behavior of the regularized PS of PGWs over small scales when they are evolved through smoother and smoother transitions from inflation to the epochs of radiation and matter domination. We illustrate that, at small scales or high frequencies, the suppression in the regularized PS of PGWs occurs more and more sharply as the transition is smoothed further and further. With the help of examples, we also show that, in the case of transitions described by infinitely differentiable `effective potentials', the regularized PS of PGWs exhibits an exponential suppression on small scales. We argue that the observation of the exponential drop in the PS of PGWs can help us determine the energy scale and the time of the end of inflation. We clarify related issues and discuss the wider implications. | [要約] スローロールインフレーションでは、量子真空から生成される一次重力波 (PGW) のパワースペクトル (PS) は、ハッブル半径から決して離れない波数 $k$ に対して $k^2$ のように上昇します。 実際、このような小さなスケールでは、インフレーション後のどの時点でも PS は同様の振る舞いを示します。 最近の研究で、大きな波数での非物理的な二次上昇を打ち切るために、PGW の PS を正則化する必要があると主張しました。 インフレーションから放射優勢期と物質優勢期への瞬間的な遷移を仮定すると、これらの期間中、正則化された PS は小さなスケールでゼロになる平均値の周りで一定の振幅で振動することを示しました。 また、線形関数を使用してインフレーションから放射優勢期への遷移 (実際には、重力波の運動方程式を支配する「有効ポテンシャル」) を平滑化し、インフレーション後の PGW の正則化された PS を評価しました。 このような場合、小スケールでは、正則化されたPSはゼロを中心に振動し続ける一方で、その振幅は$k^{-1}$に比例して減少することを示しました。 本研究では、Born近似を用いて、インフレーションから放射支配期および物質支配期へのより滑らかな遷移を経て進化するPGWの正則化されたPSの小スケールでの挙動を調べます。 小スケールまたは高周波数では、遷移が滑らかになるにつれて、PGWの正則化されたPSの抑制がますます急激に起こることを示します。 また、例を用いて、無限に微分可能な「有効ポテンシャル」で記述される遷移の場合、PGWの正則化されたPSが小スケールで指数関数的な抑制を示すことも示します。 PGWのPSの指数関数的な減少の観測は、インフレーションの終了時のエネルギー尺度と時間を決定するのに役立つと主張します。 関連する問題を明らかにし、より広範な意味について議論します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate the quasinormal modes of a massless scalar field on an effective rotating loop quantum black hole background, constructed from a covariant spherical model via an improved Newman-Janis algorithm. Using the continued fraction method, we compute the spectrum for both fundamental and overtone modes, and systematically analyze how the frequencies depend on the quantum correction, spin, and angular structure of the perturbation. For all fundamental modes, increasing the quantum gravity correction monotonically reduces both the oscillation frequency and the damping rate, signaling slower oscillations and prolonged decay. Rotation imprints a nontrivial modulation: for a spherically symmetric perturbation, the real frequency displays a crossover as the spin grows, whereas this feature is suppressed once angular momentum is turned on; further activating the azimuthal component enhances the frequency and reduces the damping even more strongly. In the overtone sector, the rotating solution retains the hallmark quantum gravitational signatures of the spherical case - overtone outbursts and non-monotonic evolution - with rotation shifting these phenomena to weaker quantum corrections. Nonzero orbital angular momentum suppresses the outbursts, while the azimuthal degree of freedom boosts the frequency, giving rise to novel spectral inversions among higher overtones. Our results confirm that the effective rotating metric captures essential loop quantum gravity features, providing clear theoretical benchmarks for black hole spectroscopy and future gravitational-wave observations. | 我々は、改良されたニューマン・ジャニスアルゴリズムによって共変球モデルから構築された、有効回転ループ量子ブラックホール背景上の質量ゼロのスカラー場の準正規モードを調査する。 連分数法を用いて、基本モードと倍音モードの両方のスペクトルを計算し、周波数が摂動の量子補正、スピン、および角度構造にどのように依存するかを体系的に分析する。 すべての基本モードにおいて、量子重力補正を増加させると、振動周波数と減衰率の両方が単調に減少し、より遅い振動とより長い減衰を示す。 回転は非自明な変調を刻み込む。 球対称摂動の場合、実周波数はスピンの増加に伴ってクロスオーバーを示すが、角運動量がオンになるとこの特徴は抑制される。 さらに方位角成分を活性化すると、周波数が増大し、減衰がさらに強く減少する。 倍音領域において、回転解は球状の場合の特徴的な量子重力シグネチャ（倍音の爆発と非単調な進化）を保持しており、回転によってこれらの現象はより弱い量子補正へとシフトします。 非ゼロの軌道角運動量は爆発を抑制し、方位角自由度は周波数を増大させ、高次の倍音間で新たなスペクトル反転を引き起こします。 我々の結果は、有効回転計量がループ量子重力の本質的な特徴を捉えていることを確認し、ブラックホール分光法および将来の重力波観測のための明確な理論的ベンチマークを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Experimental constraints on the gravitational inverse-square law at short range are presented, employing a consistent formalism across a wide range of length scales. We provide comprehensive updates from the past decade, building upon our previous review. This work facilitates the direct comparison of experimental results with theoretical models that extend general relativity. Furthermore, a comparison between various model parametrizations, including extra-dimensional models, is introduced. Finally, results from tabletop experiments are compared with those from high-energy collider experiments for both Yukawa and power-law potentials. | 短距離における重力逆二乗法則に対する実験的制約を、幅広い長さスケールにわたって一貫した形式論を用いて提示する。 我々は、前回のレビューに基づき、過去10年間の包括的な最新情報を提供する。 この研究は、実験結果と一般相対性理論を拡張する理論モデルとの直接比較を容易にする。 さらに、余剰次元モデルを含む様々なモデルパラメータ化の比較も紹介する。 最後に、卓上実験の結果と、湯川ポテンシャルおよびべき乗則ポテンシャルの両方について、高エネルギー衝突型加速器実験の結果を比較する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The study of shadows of static and rotating black holes immersed in various dark matter halo profiles has gained significant attention in recent years. In this paper, we consider the static black hole solution immersed in three dark matter halo profiles (King, Hernquist, and Moore) and, by using the Newman-Janis algorithm, obtain the corresponding rotating black hole solutions. The main goal of the paper is to study the influence of the characteristic density, characteristic radius, and the spin parameter on the inner and outer horizons, the ergoregion, and the shadow radius, and to compare the results with Kerr black holes and other dark matter profiles. Our findings indicate that the shadow radius of rotating black holes immersed in dark matter increases compared to that of the Kerr black hole in the absence of dark matter; however, the impact on the size and shape of the shadow is negligible for King, Hernquist, and Moore profiles, and for all other dark matter halo profiles considered, and is independent of whether the halo is cuspy or cored. Therefore, at least for these Kerr-like black holes, the black hole shadow is not a suitable tool for distinguishing the nature of the dark matter distribution in galactic centers. | 近年、様々なダークマターハロープロファイルに浸された静止ブラックホールと回転ブラックホールの影の研究が大きな注目を集めている。 本論文では、3つのダークマターハロープロファイル（キング、ハーンクイスト、ムーア）に浸された静止ブラックホールの解を考察し、ニューマン・ジャニスアルゴリズムを用いて対応する回転ブラックホールの解を得る。 本論文の主な目的は、特性密度、特性半径、スピンパラメータが内側と外側の事象の地平線、エルゴ領域、影の半径に及ぼす影響を研究し、その結果をカーブラックホールや他のダークマタープロファイルと比較することである。 我々の発見は、ダークマターに浸された回転ブラックホールの影の半径は、ダークマターがない場合のカーブラックホールの影の半径と比較して増加するが、キング、ハーンクイスト、ムーアプロファイル、および検討した他のすべてのダークマターハロープロファイルでは影のサイズと形状への影響は無視できるほど小さく、ハローが尖っているかコアを持っているかに関係なく一定であることを示している。 したがって、少なくともこれらのカー型ブラックホールに関しては、ブラックホールの影は銀河中心における暗黒物質分布の性質を区別するための適切なツールではない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| A common approach in physics and mathematics is to extend and modify theories and frameworks by considering what is often described as a `natural' extension or modification by including higher-order terms or by introducing other non-linearities. We show that such an approach must be taken with care as physical models can be connected in indirect ways. What looks like a natural approach in one setting will likely not be natural in another. We use the flat Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker equations of cosmology to connect the generalized uncertainty principle to modified theories of gravity. A simple additional term in one setting leads to enormous complications in the other. We identify Born-Infeld models as the only ones which appear natural in both settings. | 物理学や数学では、高次の項を含めたり、他の非線形性を導入したりすることで、理論や枠組みを拡張・修正するというアプローチが一般的です。 これはしばしば「自然な」拡張や修正と呼ばれます。 しかし、物理モデルは間接的な方法で結び付けられる可能性があるため、このようなアプローチは慎重に行う必要があることを本稿で示します。 ある状況では自然なアプローチに見えるものが、別の状況では自然ではない可能性が高いのです。 本稿では、宇宙論の平坦なフリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー方程式を用いて、一般化された不確定性原理を修正された重力理論に結びつけます。 ある状況で単純な項を追加すると、別の状況では大きな複雑さが生じます。 両方の状況で自然に見えるのは、ボーン・インフェルドモデルだけであることを明らかにします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We examine a proposed population of primordial, electrically charged compact objects, which we call astrons, with fiducial parameters \(M_A\sim10^{12}M_\odot\), \(Q_A\sim4\times10^{32}\,\mathrm{C}\), and megaparsec-scale separations. We analyze charge generation, ordinary accretion saturation, charge persistence in an ionized medium, plasma screening, the Reissner--Nordström and Kerr--Newman geometric regimes, lensing, and the possible use of Lyman-\(α\) absorption as a probe of astron electric fields, and the cosmological interpretation of a sparse charged population. The large-charge branch is not obtained from ordinary accretion saturation; it should be treated as a primordial or early-universe charge-concentration hypothesis. A horizon-mass estimate places a \(10^{12}M_\odot\) primordial object at times of order months after the Big Bang, so any relation to the early structures observed by the James Webb Space Telescope would be indirect, through later baryonic assembly around dark seeds. The main constraints are severe: plasma screening and neutralization must be avoided, the fiducial charge drives the exterior into a super-extremal regime without a Reissner--Nordström photon sphere, and the homogeneous interaction energy of a charged population scales as \(a^{-4}\). Thus the simplest FLRW perfect-fluid reduction does not generate asymptotic late-time acceleration. Any viable cosmological role for astrons must instead come from a controlled inhomogeneous Einstein--Maxwell averaging problem beyond the homogeneous approximation. | 我々は、原始的な帯電コンパクト天体群（我々はこれをアストロンと呼ぶ）の提案された集団を検証する。 その基準パラメータは、\(M_A\sim10^{12}M_\odot\)、\(Q_A\sim4\times10^{32}\,\mathrm{C}\)、メガパーセクスケールの分離である。 我々は、電荷生成、通常の降着飽和、電離媒体における電荷の持続性、プラズマ遮蔽、ライスナー・ノルドシュトロムおよびカー・ニューマン幾何学的領域、重力レンズ効果、アストロンの電場のプローブとしてのライマンα吸収の利用可能性、および疎な帯電集団の宇宙論的解釈を分析する。 大電荷分岐は通常の降着飽和から得られるものではなく、原始的または初期宇宙の電荷集中仮説として扱うべきである。 地平線質量推定では、10^{12}M_\odot\) の原始天体がビッグバンから数ヶ月後の時点に位置するため、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡で観測された初期構造との関係は、暗黒の種を囲む後のバリオン集合を介した間接的なものとなる。 主な制約は厳しい。 プラズマ遮蔽と中和は避けなければならず、基準電荷は外部をライスナー・ノルドシュトロム光子球なしで超極限領域に押し込み、荷電集団の均質な相互作用エネルギーは \(a^{-4}\) に比例する。 したがって、最も単純な FLRW 完全流体還元では漸近的な後期加速は生成されない。 代わりに、恒星の有効な宇宙論的役割は、均質近似を超えた制御された不均質アインシュタイン・マクスウェル平均化問題から生じる必要がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Time delays are a key observable in strong gravitational lensing systems. Their theoretical expression is usually written as a sum of a geometrical delay and a Shapiro delay, with cosmology entering through angular diameter distances and a redshift prefactor. In this work we derive this structure from the exact null geodesics of the Schwarzschild-de Sitter metric. The standard formula is recovered as the leading term in a small-angle expansion, and we identify the first correction to the usual geometrical-plus-Shapiro split. Such correction does not introduce any new cosmological dependence: it corresponds instead to a higher-order correction intrinsic to the Schwarzschild part of the metric. As a consequence, up to this order, the cosmological constant enters only through the unlensed angular diameter distances and the unlensed lens-redshift prefactor. | 時間遅延は、強い重力レンズ系における重要な観測量です。 その理論的表現は通常、幾何学的遅延とシャピロ遅延の和として表され、宇宙論は角直径距離と赤方偏移係数を介して現れます。 本研究では、シュワルツシルト・ド・ジッター計量の厳密なヌル測地線からこの構造を導出します。 小角展開の主項として標準的な公式が再現され、通常の幾何学的遅延とシャピロ遅延の分離に対する最初の補正を特定します。 このような補正は新たな宇宙論的依存性を導入するものではなく、計量のシュワルツシルト部分に固有の高次補正に対応します。 結果として、この次数までは、宇宙定数はレンズ効果を受けない角直径距離とレンズ効果を受けないレンズ赤方偏移係数を介してのみ現れます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| This work investigates the impact of seasonal variations in seismic noise on the low-frequency performance of the Einstein Telescope (ET) at the Sardinia candidate site, focusing on implications for compact binary coalescence observations. Using seismic data collected between 2022 and 2025 in deep boreholes, we characterize monthly noise variations and identify representative best and worst case scenarios, corresponding to July and December. The measured seismic spectra are used to estimate the Newtonian noise contribution in the 2-10 Hz band and to derive modified ET sensitivity curves. These are implemented in a simulation framework to evaluate their effect on the signal-to-noise ratio (SNR) of binary neutron star and intermediate mass black hole signals, assuming the triangular ET configuration. We find that the low seismic noise of the Sardinia site results in only minor seasonal variations in detector sensitivity. The corresponding impact on SNR is limited to a few percent, even without including Newtonian noise mitigation. These results indicate that seasonal environmental fluctuation have a minor effect on the early inspired detectability of compact binaries, confirming the suitability of the Sardinia site for achieving ET low-frequency sensitivity goals. | 本研究では、サルデーニャ候補地におけるアインシュタイン望遠鏡（ET）の低周波性能に対する地震ノイズの季節変動の影響を調査し、コンパクト連星合体観測への影響に焦点を当てます。 2022年から2025年にかけて深層掘削孔で収集された地震データを用いて、月ごとのノイズ変動を特徴付け、7月と12月に対応する代表的な最良および最悪のシナリオを特定します。 測定された地震スペクトルを用いて、2～10 Hz帯域におけるニュートンノイズの寄与を推定し、修正されたET感度曲線を導出します。 これらをシミュレーションフレームワークに実装し、三角形のET構成を仮定して、連星中性子星および中間質量ブラックホール信号の信号対雑音比（SNR）への影響を評価します。 サルデーニャサイトの地震ノイズが低いため、検出器感度の季節変動はわずかであることが分かりました。 ニュートンノイズの軽減を考慮しなくても、SNRへの影響は数パーセントに限定されます。 これらの結果は、季節的な環境変動がコンパクト連星の初期検出可能性に及ぼす影響は小さいことを示しており、サルデーニャ島がET低周波感度目標を達成するのに適していることを裏付けている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Two primary formation channels for black holes have been proposed: the astrophysical channel, driven by the collapse of massive stars, and the primordial channel, involving their direct formation from density fluctuations in the early Universe. The key distinction between astrophysical black holes (ABHs) and primordial black holes (PBHs) is that PBHs can form at very high redshifts, before any stars have formed, leading to different stochastic gravitational-wave backgrounds (SGWBs). These SGWBs arise from the superposition of unresolved gravitational-wave signals accumulated over all redshifts. In this work, we employ the Hierarchical Bayesian Inference (HBI) framework and the publicly available GWTC-4 data to infer the population hyperparameters of PBHs. We then compute the SGWBs from ABHs and PBHs separately, accounting for the lensing effect, which can modify the strain amplitude of the SGWBs. By comparing the resulting SGWBs with the power-law integrated (PI) sensitivity curves of ground-based gravitational-wave detectors -- LIGO and the Einstein Telescope (ET) -- we find that both detectors can distinguish between these two black hole formation models within specific frequency ranges. However, LIGO is limited to a single method for distinguishing these models, and the lensing effect alters the frequency range over which discrimination is possible. In contrast, ET is capable of distinguishing ABHs from PBHs across a broader parameter space. | ブラックホールの形成には主に2つの経路が提唱されている。 1つは、大質量星の崩壊によって引き起こされる天体物理学的経路、もう1つは、初期宇宙における密度ゆらぎから直接形成される原始的経路である。 天体物理学的ブラックホール（ABH）と原始的ブラックホール（PBH）の重要な違いは、PBHは星が形成される前の非常に高い赤方偏移で形成され、異なる確率的重力波背景（SGWB）をもたらすことである。 これらのSGWBは、すべての赤方偏移にわたって蓄積された未解決の重力波信号の重ね合わせによって生じる。 本研究では、階層的ベイズ推論（HBI）フレームワークと公開されているGWTC-4データを用いて、PBHの個体群ハイパーパラメータを推定する。 次に、ABHとPBHからSGWBを個別に計算し、SGWBの歪み振幅を変化させる可能性のある重力レンズ効果を考慮する。 得られたSGWBを、地上重力波検出器であるLIGOとアインシュタイン望遠鏡（ET）のべき乗則積分（PI）感度曲線と比較すると、両検出器とも特定の周波数範囲内でこれら2つのブラックホール形成モデルを区別できることがわかります。 ただし、LIGOはこれらのモデルを区別する方法が1つに限られており、重力レンズ効果によって識別可能な周波数範囲が変わります。 一方、ETはより広いパラメータ空間でABHとPBHを区別することができます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate slow-roll inflation within the framework of Kaniadakis and dual Kaniadakis cosmology, where the usual entropy formalism is generalized through a deformation parameter $κ$. By deriving the modified Friedmann equations and the corresponding inflationary dynamics induced by Kaniadakis entropy, we analyze the deviations from standard inflation arising from $κ$-corrections. We compute the scalar and tensor spectral indices, the tensor-to-scalar ratio, and examine the observational constraints on the deformation parameter. Our results show that consistency with current observational data imposes stringent bounds on the deformation parameter $κ$. In the standard Kaniadakis formulation, viable slow-roll inflationary scenarios compatible with the Planck constraints on the scalar spectral index $n_s$ and the tensor-to-scalar ratio $r$ can be obtained, although the allowed values of $κ$ are strongly suppressed. For the dual Kaniadakis formulation, we find that the primordial power spectrum of scalar perturbations can remain consistent with observational data within certain parameter regions. We also verify the compatibility of the predicted scalar power spectrum with the latest Planck results and discuss the phenomenological implications of the $κ$-induced corrections. These findings suggest that Kaniadakis cosmology may leave potentially observable imprints on primordial perturbations, providing a possible connection between non-extensive thermodynamics and the physics of the early universe. | カニアダキス宇宙論と双対カニアダキス宇宙論の枠組みの中で、スローロールインフレーションを研究する。 この枠組みでは、通常のエントロピー形式が変形パラメータκによって一般化されている。 修正されたフリードマン方程式とカニアダキスエントロピーによって誘発される対応するインフレーションダイナミクスを導出することにより、κ補正から生じる標準インフレーションからのずれを分析する。 スカラーおよびテンソルスペクトル指数、テンソル対スカラー比を計算し、変形パラメータに対する観測的制約を検証する。 我々の結果は、現在の観測データとの整合性が変形パラメータκに厳しい制約を課すことを示している。 標準的なカニアダキス定式化では、スカラースペクトル指数n_sとテンソル対スカラー比rに対するプランク制約と互換性のある実行可能なスローロールインフレーションシナリオが得られるが、κの許容値は強く抑制される。 カニアダキスの双対定式化では、スカラー摂動の原始パワースペクトルが、特定のパラメータ領域内で観測データと整合することがわかります。 また、予測されたスカラーパワースペクトルが最新のプランク衛星の結果と整合していることを検証し、κ項によって生じる補正の現象論的な意味合いについて議論します。 これらの結果は、カニアダキス宇宙論が原始摂動に観測可能な痕跡を残す可能性があり、非広範性熱力学と初期宇宙の物理学との間に何らかの関連性がある可能性を示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Recent progress in gravitational wave observations has positioned Pulsar Timing Arrays as a key tool for detecting the stochastic gravitational wave background in the nanohertz band. It is widely believed that this background is primarily attributed to the cosmic ensemble of inspiraling supermassive black hole binaries. While traditional analyses have predominantly focused on the spectral amplitude and frequency dependence of the gravitational wave background, higher-order statistics such as variance, skewness, and kurtosis could potentially be useful for extracting further physical information. However, these statistical moments are known to diverge when the redshift integration is extended down to z=0. In this study, we propose a strategy to resolve this issue by introducing a physically motivated lower integration limit, z_min, defined by the sensitivity for detecting individual sources. Since higher-order statistics are primarily determined by local sources, we may adopt the lowest-order approximation with respect to redshift in their computations. Under this approximation, we demonstrate that all higher-order statistics beyond the expectation value depend on the mass function only through a weighted average of the chirp mass, <\mathcal{M}^{10/3}>, irrespective of the redshift evolution model. We show that the ratio of the variance to the expectation value provides information on <\mathcal{M}^{10/3}>/<\mathcal{M}^{5/3}> independently of the total number of mergers. We also find a consistency relation between the kurtosis and the squared skewness, paving the way for testing the binary-origin hypothesis of the gravitational wave background. Our findings demonstrate that higher-order statistics provide a new window for interpreting the gravitational wave background, offering a methodology to break existing degeneracies and refine our understanding of the mass function. | 重力波観測の最近の進歩により、パルサータイミングアレイはナノヘルツ帯の確率的重力波背景を検出するための重要なツールとして位置づけられています。 この背景は主に宇宙に存在する超大質量ブラックホール連星の合体によるものと広く考えられています。 従来の解析では重力波背景のスペクトル振幅と周波数依存性に主に焦点を当ててきましたが、分散、歪度、尖度などの高次統計は、さらなる物理情報を抽出するのに役立つ可能性があります。 しかし、これらの統計モーメントは、赤方偏移の積分をz=0まで拡張すると発散することが知られています。 本研究では、個々のソースを検出する感度によって定義される物理的に妥当な下限積分限界z_minを導入することで、この問題を解決する戦略を提案します。 高次統計は主に局所的なソースによって決定されるため、その計算において赤方偏移に関して最低次の近似を採用することができます。 この近似の下で、期待値を超えるすべての高次統計量は、赤方偏移進化モデルに関係なく、チャープ質量の加重平均 <\mathcal{M}^{10/3}> を介してのみ質量関数に依存することを示します。 分散と期待値の比は、合体の総数に関係なく、<\mathcal{M}^{10/3}>/<\mathcal{M}^{5/3}> に関する情報を提供することを示します。 また、尖度と歪度の二乗の間に一貫性関係があることを発見し、重力波背景の連星起源仮説を検証する道を開きます。 私たちの発見は、高次統計量が重力波背景を解釈するための新しい窓を提供し、既存の縮退を解消し、質量関数の理解を深めるための方法論を提供することを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We show that the emergence of time evolution in an otherwise timeless nonrelativistic closed quantum system -- viewed as a poor man's model of generally covariant quantum theory -- can be understood from the perspective of the path integral representation. As often happens in the functional integral approach, this viewpoint offers a more intuitive account of features that become cumbersome in the operator/Hilbert-space formulation. We show how Schrödinger evolution emerges once a clock degree of freedom is identified and placed in a suitable semiclassical `good-clock state'. Our analysis has a consequence that extends to path integral formulations of generally covariant systems with action $S$ (including gravity). In such theories certain transition amplitudes take the form $\exp(iS/\hbar)+\exp(-iS/\hbar)$ rather than the expected `forward propagating' $\exp(iS/\hbar)$. This feature, known as the {\em cosine problem}, appears in concrete regularizations of the path integral, for example in the spin foam representation defining the physical inner product between spin network states in loop quantum gravity. Both formally and in explicit regularizations, this apparent difficulty has led some authors to seek modifications of the basic amplitudes to eliminate backward propagation. Our model shows that the cosine problem is instead a natural consequence of time-reversal invariance of the fundamental dynamics together with the time-neutral boundary states commonly used in transition amplitudes. When a suitable clock system is identified and placed in a semiclassical `good-clock state', it introduces a time arrow selecting the `forward propagating' $\exp(iS/\hbar)$, without modifying the fundamental dynamics. The analysis clarifies how time emerges under suitable conditions and emphasizes that, in the canonical formulation, quantum gravity is fundamentally timeless. | 本稿では、一般に共変な量子論の簡易モデルとみなせる、本来は時間を持たない非相対論的な閉じた量子系における時間発展の出現が、経路積分表現の観点から理解できることを示す。 関数積分アプローチでよく見られるように、この観点は、演算子／ヒルベルト空間の定式化では扱いにくい特徴をより直感的に説明する。 クロック自由度を特定し、適切な半古典的な「良好なクロック状態」に置くと、シュレーディンガー方程式による時間発展がどのように出現するかを示す。 本解析の結果は、作用$S$（重力を含む）を持つ一般に共変な系の経路積分定式化にも拡張される。 このような理論では、特定の遷移振幅は、予想される「前方伝播」$\exp(iS/\hbar)$ではなく、$\exp(iS/\hbar)+\exp(-iS/\hbar)$の形をとる。 「コサイン問題」として知られるこの特徴は、例えばループ量子重力におけるスピンネットワーク状態間の物理的内積を定義するスピンフォーム表現など、経路積分の具体的な正則化において現れます。 形式的にも明示的な正則化においても、この見かけ上の困難さから、一部の研究者は逆伝播を排除するために基本振幅の修正を模索してきました。 私たちのモデルは、コサイン問題が、遷移振幅で一般的に用いられる時間中立境界状態と基本ダイナミクスの時間反転不変性の自然な帰結であることを示しています。 適切なクロックシステムが特定され、半古典的な「良好なクロック状態」に置かれると、基本ダイナミクスを変更することなく、「順伝播」する $\exp(iS/\hbar)$ を選択する時間矢印が導入されます。 この分析は、適切な条件下で時間がどのように出現するかを明らかにし、正準定式化において量子重力が根本的に時間を持たないことを強調しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We identify a superspace mechanism behind equivariant localization in supergravity. We show that closed superforms generate, on supersymmetric backgrounds, equivariantly closed polyforms. After presenting the general mechanism, we construct such polyforms for vector and linear multiplets, and for chiral and BF action principles, in off-shell $4d$ $\mathcal{N}=2$ conformal supergravity, reproducing and extending recent results. Our construction provides a geometric first step toward equivariant localization of BPS observables in supergravity, including higher-derivative theories, and holography. | 我々は、超重力における同変局在化の背後にある超空間メカニズムを特定する。 我々は、閉じた超形式が、超対称背景上で同変的に閉じた多形式を生成することを示す。 一般的なメカニズムを提示した後、我々は、オフシェル$4d$ $\mathcal{N}=2$共形超重力において、ベクトル多重項と線形多重項、およびカイラル作用原理とBF作用原理に対して、そのような多形式を構築し、最近の結果を再現および拡張する。 我々の構築は、高階微分理論やホログラフィーを含む、超重力におけるBPS観測量の同変局在化に向けた幾何学的な第一歩を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| This work presents a new class of exact analytic rotating black hole solutions within five-dimensional generalized Proca theories. Through a Kerr-Schild ansatz where the Proca field is set along a null geodesic congruence, the non-linear field equations reduce to a consistent set of three master equations. This geometric configuration ensures that the vector field remains light-like on-shell, effectively restricting the theory's functional couplings to discrete constants and allowing for a fully analytic treatment. The resulting solutions, incorporating a cosmological constant and two independent angular momenta, exhibit primary hair given by an arbitrary function of the non-Killing angular coordinate. We identify several solution branches defined by specific algebraic relations between the Proca coupling constants, providing a significant generalization of the Myers-Perry family. Notably, the metric retains a Kerr-Schild form identical to the Myers-Perry representation, with an additional contribution constructed from the tensor product of the Proca one-form with itself. | 本研究では、5次元一般化プロカ理論における、厳密な解析的回転ブラックホール解の新しいクラスを提示する。 プロカ場をヌル測地線合同線に沿って配置するカー・シルト仮説を用いることで、非線形場方程式は一貫性のある3つのマスター方程式に帰着する。 この幾何学的構成により、ベクトル場はオンシェルで光のような性質を維持し、理論の関数結合を離散定数に効果的に制限し、完全な解析的処理を可能にする。 結果として得られる解は、宇宙定数と2つの独立した角運動量を包含し、非キリング角座標の任意の関数で与えられるプライマリヘアを示す。 プロカ結合定数間の特定の代数関係によって定義されるいくつかの解の分岐を特定し、マイヤーズ・ペリー族の重要な一般化を提供する。 注目すべきは、計量がマイヤーズ・ペリー表現と同一のカー・シルト形式を保持し、プロカ1形式とそれ自身とのテンソル積から構成される追加の寄与を持つ点である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We complete the visible, hidden, sectorial, and discrete symmetries of Ernst-like potential spaces in stationary, axisymmetric Einstein-Maxwell-Scalar Field (EMSF) and Einstein-ModMax-Scalar Field (EMMSF) theories. In the real potential space \((f,ε,ψ,χ,κ)\), we determine the exact visible symmetries and their solvable Lie algebra. We characterize the hidden symmetries on invariant subspaces: Ehlers acts in the gravito-rotational sector, while electric and magnetic Harrison transformations act in static electromagnetic sectors. In the frozen EMMSF regime, \(v=v_0,\ w=w_0\), we show how EMSF sectorial transformations are deformed in ModMax theory. We also show that coexistence of electric and magnetic sectorial Harrison transformations imposes \(d w=0\) and \(d[(v^2+w^2)/w]=0\), selecting precisely the frozen ModMax sector. We study the Hamiltonian formulation, Noether charges, and Casimir invariants of the sectorial algebras. In harmonic branches of the \(A,B,C\) one-forms, the affine geodesic energy is constant, so the quadrature for \(k\) is controlled by the affine-geodesic Hamiltonian. The functions \(ω\) and \(A_\varphi\) follow from Noether charges along the Killing directions of \(ε\) and \(χ\), and are written using dual harmonic functions. We examine the electric and magnetic Lewis-Weyl-Papapetrou frames and their discrete map, which sends \(κ\mapstoκ^{-1}\), \(ψ\mapstoχ\), \(χ\mapsto-ψ\), and \(ε\mapstoε-ψχ\). Finally, we apply the sectorial transformations to harmonic scalar--acuum Weyl seeds with independent gravitational and scalar harmonics. Frozen-ModMax Harrison maps generate charged branches, while Ehlers generates the gravito-rotational branch. For these solutions we give the final quadratures for \(k\), \(ω\), and \(A_\varphi\). | 定常軸対称アインシュタイン・マクスウェル・スカラー場（EMSF）理論およびアインシュタイン・モジュラル・マクスウェル・スカラー場（EMMSF）理論において、エルンスト型ポテンシャル空間の可視対称性、隠れ対称性、セクター対称性、離散対称性を明らかにする。 実ポテンシャル空間 \((f,ε,ψ,χ,κ)\) において、可視対称性とそれらの可解リー代数を決定する。 不変部分空間における隠れ対称性を特徴づける。 エーラース対称性は重力回転セクターに作用し、電気的および磁気的ハリソン変換は静的電磁セクターに作用する。 凍結EMMSF領域 \(v=v_0,\ w=w_0\) において、EMSFセクター変換がモジュラル・マクスウェル理論でどのように変形されるかを示す。 また、電気および磁気セクターハリソン変換の共存により、\(d w=0\) および \(d[(v^2+w^2)/w]=0\) が課せられ、ModMaxセクターが正確に固定されることを示します。 セクター代数のハミルトニアン定式化、ネーター電荷、およびカシミール不変量を研究します。 \(A,B,C\) 1形式の調和分岐では、アフィン測地線エネルギーは一定であるため、\(k\) の求積はアフィン測地線ハミルトニアンによって制御されます。 関数 \(ω\) および \(A_\varphi\) は、\(ε\) および \(χ\) のキリング方向に沿ったネーター電荷から導かれ、双対調和関数を用いて記述されます。 我々は、電気的および磁気的なLewis-Weyl-Papapetrouフレームと、\(κ\mapstoκ^{-1}\)、\(ψ\mapstoχ\)、\(χ\mapsto-ψ\)、および\(ε\mapstoε-ψχ\)を写像するそれらの離散写像を検証する。 最後に、独立した重力およびスカラー調和を持つ調和スカラー--アキュムWeylシードにセクター変換を適用する。 Frozen-ModMax Harrison写像は荷電ブランチを生成し、Ehlers写像は重力回転ブランチを生成する。 これらの解に対して、\(k\)、\(ω\)、および\(A_\varphi\)の最終的な求積法を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Kerr quasinormal modes near algebraically special frequencies exhibit anomalous behavior, including apparent bifurcation, disappearance, and a nonsmooth connection to the Schwarzschild limit, which has remained puzzling for decades. Tracking poles and zeros of Green-function building blocks across different Riemann sheets, we show that the bifurcation is due to an avoided crossing accompanied by resonant excitation, while the disappearance is due to pole skipping caused by cancellation of a quasinormal-mode pole by a Matsubara-mode zero. This resolves the physical origin of these long-standing anomalies. | 代数的に特別な周波数付近のカー準正規モードは、見かけ上の分岐、消失、シュワルツシルト極限への非滑らかな接続など、数十年にわたり謎に包まれてきた異常な振る舞いを示します。 異なるリーマン面上のグリーン関数構成要素の極と零点を追跡することで、分岐は共鳴励起を伴う回避交差によるものであり、消失は準正規モードの極が松原モードの零点によって相殺されることによる極スキップによるものであることを示します。 これにより、これらの長年の異常の物理的起源が解明されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| A Lagrange multiplier field restricts the quantum corrections to the Einstein-Hilbert action at one-loop order, yielding a model that is renormalizable and unitary while reproducing the Einstein field equations in the classical limit. | ラグランジュ乗数場は、量子補正を1ループの次数でアインシュタイン・ヒルベルト作用に制限し、古典極限でアインシュタイン場の方程式を再現しながら、繰り込み可能でユニタリーなモデルをもたらす。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this work we address the possibility of having a positive running of the spectral index in inflationary theories. The recent ACT data indicate mildly that the running of the spectral index might be positive, and several other physical indications point out this possibility. If the running of the spectral index is confirmed to be positive by future cosmic microwave background experiments, this can rule out quite popular inflationary scenarios. We investigate how it is possible to obtain a positive running of the spectral index in the context of minimally coupled scalar field gravity and modified gravity. For the modified gravity we choose two mainstream and of string origin candidate theories, $F(R)$ gravity and Einstein-Gauss-Bonnet gravity. In the case of scalar field inflation and $F(R)$ gravity inflation, we demonstrate the difficulties for obtaining a positive running of the spectral index for a viable inflationary regime, so scalar theories and $F(R)$ gravity are mostly compatible with the Planck data. But nuanced scalar field scenarios can be compatible with the ACT data and produce a positive running of the spectral index. In the context of Einstein-Gauss-Bonnet theories which are compatible with the GW170817 event, the running of the spectral index can easily be positive while in parallel having a viable inflationary era. | 本研究では、インフレーション理論におけるスペクトル指数の正の推移の可能性について考察する。 最近のACTデータは、スペクトル指数の推移が正である可能性を示唆しており、他のいくつかの物理的兆候もこの可能性を指摘している。 将来の宇宙マイクロ波背景放射実験によってスペクトル指数の推移が正であることが確認されれば、かなり一般的なインフレーションシナリオを排除できる可能性がある。 我々は、最小結合スカラー場重力と修正重力の文脈で、スペクトル指数の正の推移を得る方法を検討する。 修正重力については、主流であり弦理論起源の2つの候補理論、$F(R)$重力とアインシュタイン・ガウス・ボンネ重力を選択する。 スカラー場インフレーションと$F(R)$重力インフレーションの場合、実行可能なインフレーション体制でスペクトル指数の正の推移を得るのが難しいことを示し、スカラー理論と$F(R)$重力はプランクデータとほぼ整合することを示す。 しかし、微妙なニュアンスを持つスカラー場シナリオはACTデータと整合し、スペクトル指数の正の推移をもたらす可能性がある。 GW170817イベントと整合するアインシュタイン・ガウス・ボンネ理論の枠組みでは、スペクトル指数の推移は容易に正の値となり、同時に実現可能なインフレーション時代が存在する可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this work, we investigate the scattering and absorption of spin 0 particles for electrically charged black holes in two gravity models with spontaneous Lorentz symmetry breaking. The first one is the so-called bumblebee model that involves a vector field with a nonvanishing vacuum expectation value (VEV), while the second one involves a self-interacting Kalb-Ramond field coupled to gravity. For our purpose, we employ the partial waves method to compute the scattering cross-section and the absorption for these charged black holes. Moreover, we calculate the greybody factors (GFs) for spin 0 particles, showing the influence of both the LV parameter and electric charge. | 本研究では、自発的ローレンツ対称性の破れを伴う2つの重力モデルにおいて、帯電ブラックホールに対するスピン0粒子の散乱と吸収を調査する。 1つ目は、非零の真空期待値（VEV）を持つベクトル場を含むいわゆるバンブルビーモデルであり、2つ目は、重力と結合した自己相互作用カルブ・ラモンド場を含むモデルである。 本研究では、部分波法を用いて、これらの帯電ブラックホールの散乱断面積と吸収を計算する。 さらに、スピン0粒子のグレイボディ因子（GF）を計算し、LVパラメータと電荷の両方の影響を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We formulate the junction conditions for Scalar-Tensor-Vector Gravity (STVG/MOG), proposed by J.~W.~Moffat. Using these conditions, the theory of gravitational collapse is constructed. In the collapsing process, an interior Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW) spacetime with baryonic matter and dark energy is matched with an exterior static, spherically symmetric Reissner--Nordström (RN)-like spacetime through a shell that carries STVG-charge. Starting from the standard STVG action, we derive the junction conditions across a boundary that relate the values of the various field quantities and their derivatives across the matching surface. Using the matching conditions and the nature of the collapsing shell, it is shown that a gravitational collapse can proceed in the present situation, and one can have RN-like horizon formation in finite proper time. We present two simplified models of gravitational collapse in this article: one ends up as an extremal RN-like black hole, and the other tends to collapse towards a sub-extremal RN-like black hole, as observed by an asymptotic observer at an infinite distance away from the collapsing system. | J.W.モファットによって提案されたスカラー・テンソル・ベクトル重力（STVG/MOG）の接合条件を定式化する。 これらの条件を用いて、重力崩壊の理論を構築する。 崩壊過程において、バリオン物質とダークエネルギーを持つ内部のフリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー（FLRW）時空が、STVG電荷を持つシェルを介して、外部の静的で球対称なライスナー・ノルドシュトロム（RN）型時空と整合する。 標準的なSTVG作用から出発して、整合面を横切る様々な場の量とその導関数の値を関連付ける境界を横切る接合条件を導出する。 整合条件と崩壊シェルの性質を用いて、現在の状況で重力崩壊が進行し、有限の固有時間内にRN型事象の地平線が形成される可能性があることを示す。 本稿では、重力崩壊の2つの単純化されたモデルを提示する。 1つは最終的に極限的なRN型ブラックホールになるモデルであり、もう1つは崩壊系から無限遠に位置する漸近的な観測者によって観測されるように、準極限的なRN型ブラックホールに向かって崩壊する傾向があるモデルである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Ultralight bosons with self-interactions, such as axion-like particles, can form astrophysical Bose-Einstein condensates around stars or compact objects, often referred to as gravitational atoms. In this work, we adopt a recently proposed dynamical formation mechanism for these halos and estimate their impact on extreme- and intermediate-mass-ratio inspirals when present around the primary black hole. We show that, for signal-to-noise ratios $\lesssim 100$, LISA can distinguish gravitational waveforms from binaries embedded in such halo overdensities. Our analysis indicates that LISA can probe boson masses $m_\mathrm{dm}\sim10^{-17}$-$10^{-15}\,\mathrm{eV}$ and decay constants $f_a\sim10^{10}$-$3.2 \times 10^{12}\,\mathrm{GeV}$ using binaries with total masses $M\sim10^4$-$10^5\,M_\odot$, assuming conservative DM densities consistent with the central values of Navarro-Frenk-White profiles. Allowing for higher background densities and different extreme-mass-ratio configurations further extends the accessible parameter space. Moreover, we find that for a binary configuration with $M\sim10^4\,M_\odot$, $ρ_\mathrm{dm} = 10^3\,\mathrm{GeV/cm^3}$, and signal-to-noise ratio $\mathrm{SNR}\sim20$, a particle mass of $m_\mathrm{dm}\sim2.5\times10^{-16}\,\mathrm{eV}$ and decay constant $f_a\sim6.3\times10^{10}\,\mathrm{GeV}$ maximize the dephasing due to dynamical friction, enabling the recovery of the particle parameters at the percent level. These results demonstrate that LISA can place constraints on axion-like particle masses and self-interactions without requiring additional couplings to Standard Model fields. | アクシオン様粒子のような自己相互作用を持つ超軽量ボソンは、恒星やコンパクト天体の周囲に天体物理学的ボーズ・アインシュタイン凝縮体を形成することがあり、これらはしばしば重力原子と呼ばれます。 本研究では、これらのハローの形成に関する最近提案された動的メカニズムを採用し、主ブラックホールの周囲に存在する場合の極端質量比および中間質量比の合体に対する影響を推定します。 信号対雑音比が100以下の場合、LISAはこのようなハローの過密度に埋め込まれた連星から重力波形を区別できることを示します。 我々の分析によると、LISAは、Navarro-Frenk-Whiteプロファイルの中心値と一致する保守的な暗黒物質密度を仮定した場合、全質量$M\sim10^4$～$10^5\,M_\odot$の連星系を用いて、ボソン質量$m_\mathrm{dm}\sim10^{-17}$～$10^{-15}\,\mathrm{eV}$と崩壊定数$f_a\sim10^{10}$～$3.2 \times 10^{12}\,\mathrm{GeV}$を観測できることが示されています。 より高い背景密度と異なる極限質量比構成を許容することで、アクセス可能なパラメータ空間がさらに拡張されます。 さらに、$M\sim10^4\,M_\odot$、$ρ_\mathrm{dm} = 10^3\,\mathrm{GeV/cm^3}$、信号対雑音比$\mathrm{SNR}\sim20$の二体構成では、粒子質量$m_\mathrm{dm}\sim2.5\times10^{-16}\,\mathrm{eV}$と崩壊定数$f_a\sim6.3\times10^{10}\,\mathrm{GeV}$が動的摩擦による位相緩和を最大化し、粒子パラメータをパーセントレベルで回復できることがわかった。 これらの結果は、LISAが標準模型の場への追加の結合を必要とせずに、アクシオン様粒子の質量と自己相互作用に制約を与えることができることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We consider an inverted harmonic oscillator in the space $L^{2} (\mathbb{S})$ of square-integrable functions on the circle $\mathbb{S}$ and compute its density of states employing the stationary phase approximation. Our computation is based on an oscillatory integral representation of the Schwartz kernel of the time-evolution operator. This demonstrates thermalisation as a semi-classical manifestation of the classical Lyapunov instability -- reported earlier in [Phys. Rev. D 102, 044006; Phys. Rev. D 102, 124047] using heuristic analytic continuation. Our spectral analysis of the Hamiltonian points out and closes the conceptual and mathematical gaps in the preceding literature. | 我々は、円 $\mathbb{S}$ 上の二乗可積分関数の空間 $L^{2} (\mathbb{S})$ における反転調和振動子を考察し、定常位相近似を用いてその状態密度を計算する。 我々の計算は、時間発展演算子のシュワルツ核の振動積分表現に基づいている。 これは、ヒューリスティックな解析接続を用いて以前に [Phys. Rev. D 102, 044006; Phys. Rev. D 102, 124047] で報告された古典的なリアプノフ不安定性の半古典的発現としての熱平衡化を示す。 我々のハミルトニアンのスペクトル解析は、先行研究における概念的および数学的なギャップを指摘し、それを埋めるものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this work, we investigate the dynamic aspects of Bumblebee gravity via the parameterized post-Newtonian method. We find that the PPN framework is self-consistent up to 1.5PN order if and only if $λ= -ξ/2$, which corresponds to a direct coupling between the Bumblebee field $B_μ$ and the Einstein tensor. The requirement of tachyonic stability restricts the Bumblebee potential to satisfy $V''(0)=0$. In the specific case where $λ= -ξ/2$, the resulting PPN metric yields non-vanishing values for the parameters $α_1$ and $α_2$, as well as a novel PPN potential $U_B$ that exhibits a logarithmic asymptotic growth. The vanishing of the potential $U_B$ necessitates the additional constraints $ξ= κ/2$ or $V^{(3)}(0) = 0$. These results signify the presence of preferred-frame effects, a direct consequence of the Lorentz symmetry breaking in the model. In the limit of small $\ell$, we obtain $α_2 \simeq -\ell_2$, which yields a constraint of $|\ell| \lesssim 1.6\times 10^{-9}$ based on pulsar timing observations. | この研究では、パラメータ化されたポストニュートン法を用いて、バンブルビー重力の動的側面を調査する。 PPNフレームワークは、$λ= -ξ/2$ の場合に限り、1.5PN次まで自己無矛盾であることがわかった。 これは、バンブルビー場 $B_μ$ とアインシュタインテンソルとの直接結合に対応する。 タキオン安定性の要件により、バンブルビーポテンシャルは $V''(0)=0$ を満たすように制限される。 $λ= -ξ/2$ の特定の場合、結果として得られるPPN計量は、パラメータ $α_1$ と $α_2$ に対してゼロでない値を与え、対数漸近成長を示す新しいPPNポテンシャル $U_B$ をもたらす。 ポテンシャル $U_B$ がゼロになるには、追加の制約 $ξ= κ/2$ または $V^{(3)}(0) = 0$ が必要となる。 これらの結果は、モデルにおけるローレンツ対称性の破れの直接的な結果である優先座標系効果の存在を示している。 $\ell$が小さい極限では、$α_2 \simeq -\ell_2$が得られ、これはパルサータイミング観測に基づくと、$|\ell| \lesssim 1.6\times 10^{-9}$という制約を与える。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study the Joule-Thomson expansion and extended thermodynamics of a modified black hole characterised by the parameters $α$, $β$, and $σ$. Analysis of the Hawking temperature, Joule-Thomson coefficient, inversion curves, and isenthalpic trajectories shows that these parameters significantly modify the heating-cooling behaviour and thermal stability of the system. The deformation parameter $α$ and control parameter $β$ shift the temperature minimum, enlarge the cooling region, and raise the inversion temperature, while $σ$ produces a weaker but consistent influence. The heat-engine analysis reveals that $α$ enhances efficiency, whereas higher $β$ and $σ$ reduce it. Overall, the results demonstrate that geometric deformation and quintessence jointly govern the unified thermodynamic structure of the black hole. | 本研究では、パラメータ$α$、$β$、および$σ$で特徴付けられる修正ブラックホールのジュール・トムソン膨張と拡張熱力学を研究する。 ホーキング温度、ジュール・トムソン係数、反転曲線、および等エンタルピー軌跡の解析から、これらのパラメータがシステムの加熱冷却挙動と熱安定性を大きく変化させることが示された。 変形パラメータ$α$と制御パラメータ$β$は温度の最小値をシフトさせ、冷却領域を拡大し、反転温度を上昇させる一方、$σ$はより弱いながらも一貫した影響を与える。 熱機関解析では、$α$が効率を高めるのに対し、$β$と$σ$が高いほど効率が低下することが明らかになった。 全体として、これらの結果は、幾何学的変形とクインテッセンスがブラックホールの統一的な熱力学的構造を共同で支配していることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We prove a threshold-sharp stability theory for the conformal scalar-curvature sector on zero-curvature Carter backgrounds. The main result is a fully closed bounded-slab theorem: the reflecting evolution is constructed, the conserved energy is proved positive, the complete affine threshold obstruction is identified, and all remaining finite-energy dynamics are shown to be uniformly stable with no unstable modes. This is the sharp statement for compact reflecting slabs, where genuine time decay is false in general. We then extend the same threshold philosophy to black-hole exteriors, separating the intrinsic conformal mechanism from the exterior scalar-wave inputs needed for red-shift, local energy, limiting absorption, and zero-frequency control. The framework gives main applications to Kerr, Reissner-Nordström, slowly rotating weakly charged Kerr-Newman wall exteriors, and extremal horizon-charge obstructions. Our precise result is that it proves stability only for the conformal scalar-curvature sector, not tensorial or nonlinear gravitational stability, and it distinguishes boundedness, qualitative local decay, polynomial decay, and extremal Aretakis-type obstruction without conflating them. | 我々は、ゼロ曲率カーター背景上の共形スカラー曲率セクターに対する閾値厳密な安定性理論を証明する。 主な結果は、完全に閉じた有界スラブ定理である。 すなわち、反射進化が構築され、保存エネルギーが正であることが証明され、完全なアフィン閾値障害が特定され、残りのすべての有限エネルギーダイナミクスが不安定モードを持たずに一様に安定であることが示される。 これは、一般に真の時間減衰が偽であるコンパクトな反射スラブに対する厳密な記述である。 次に、我々は同じ閾値哲学をブラックホールの外部に拡張し、赤方偏移、局所エネルギー、制限吸収、およびゼロ周波数制御に必要な外部スカラー波入力から固有の共形メカニズムを分離する。 このフレームワークは、カー、ライスナー・ノルドシュトロム、ゆっくり回転する弱荷カー・ニューマン壁の外部、および極限的な地平線電荷障害に主な応用を与える。 我々の正確な結論は、この結果が共形スカラー曲率セクターの安定性のみを証明し、テンソル的または非線形重力安定性は証明しないということであり、また、有界性、定性的な局所的減衰、多項式減衰、および極値アレタキス型障害を混同することなく区別するということである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate thick accretion disks (Polish Doughnuts) around rotating self-interacting boson stars in general relativity and scalar-tensor theories, focusing on spontaneously scalarized solutions and their general relativistic counterparts. Using equilibrium models with constant specific angular momentum, we analyze disk structures across the parameter space, with emphasis on the phase transition between GR and scalarized configurations. We find that scalarization induces qualitative changes in the spacetime that significantly affect disk morphology. In particular, scalarized boson stars can lack innermost circular orbits, allowing stable motion down to the center and enabling highly compact, quasi-spherical disks. For the most massive scalarized solutions, a non-monotonic angular momentum profile further permits two-centered disk configurations connected by a cusp. Overall, disks around scalarized boson stars are more compact and more strongly bound than those in general relativity, highlighting distinctive features that may serve as observational signatures of alternative gravity theories in the strong-field regime. | 一般相対性理論とスカラーテンソル理論において、回転する自己相互作用ボソン星の周囲に形成される厚い降着円盤（ポーランドドーナツ）を調査し、自発的にスカラー化された解とその一般相対論的対応物に焦点を当てます。 一定の比角運動量を持つ平衡モデルを用いて、パラメータ空間全体にわたる円盤構造を分析し、特に一般相対性理論とスカラー化された構成間の相転移に注目します。 スカラー化によって時空に質的な変化が生じ、円盤の形態に大きな影響を与えることが分かりました。 特に、スカラー化されたボソン星は最も内側の円軌道を欠くことがあり、中心に向かって安定した運動が可能となり、非常にコンパクトな準球状の円盤が形成されます。 最も質量の大きいスカラー化解では、非単調な角運動量プロファイルによって、尖点によって接続された2つの中心を持つ円盤構成がさらに可能になります。 総じて、スカラー化されたボソン星の周囲の円盤は、一般相対性理論における円盤よりもコンパクトで、より強く束縛されており、強重力場領域における代替重力理論の観測的特徴となり得る特徴を際立たせている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Magnetars are among the most extreme laboratories in the universe, harboring surface magnetic fields reaching $10^{15}$~G. At these supercritical scales, Maxwell's linear electrodynamics is superseded by Nonlinear Electrodynamics (NLED). While vacuum birefringence has provided initial observational evidence for these effects, its broader impact on photon propagation remains largely unexplored. In this work, we demonstrate that NLED significantly alters photon propagation in the vicinity of magnetars, deviating light from standard null-geodesics. We estimate that neglecting these corrections leads to relative errors in inferred stellar radii by means of ray-tracing techniques of approximately $10\%$. Furthermore, we find that NLED induces a systematic minimal travel-time delay of approximately $350~n$s, a value that already far exceeds the $100$~ns temporal resolution of missions like NICER. These results are critical for the interpretation of X-ray pulse profiles from current and future observatories, such as eXTP, which rely on high-precision light-bending and timing models to determine neutron-star masses and radii. Finally, our results underscore the role of magnetars as a vital window into the physics of superdense matter and supercritical fields, and we briefly highlight other astrophysical observables--such as glitches and antiglitches--that may be affected by NLED. | マグネターは宇宙で最も極限的な実験室の一つであり、表面磁場は10¹⁵ガウスに達します。 このような超臨界スケールでは、マクスウェルの線形電磁気学は非線形電磁気学（NLED）に取って代わられます。 真空複屈折はこれらの効果の初期的な観測証拠を提供してきましたが、光子伝搬へのより広範な影響はほとんど未解明のままです。 本研究では、NLEDがマグネター近傍で光子伝搬を大きく変化させ、光を標準的なヌル測地線から逸脱させることを実証します。 これらの補正を無視すると、光線追跡法によって推定される恒星半径に約10%の相対誤差が生じると推定されます。 さらに、NLEDは系統的な最小伝搬時間遅延を約350ナノ秒引き起こすことが分かりました。 この値は、NICERのようなミッションの100ナノ秒の時間分解能をすでに大きく上回っています。 これらの結果は、中性子星の質量と半径を決定するために高精度の光曲げおよびタイミングモデルに依存する、eXTPなどの現在および将来の観測所からのX線パルスプロファイルの解釈にとって極めて重要です。 最後に、私たちの結果は、マグネターが超高密度物質と超臨界場の物理学への重要な窓口としての役割を強調し、NLEDの影響を受ける可能性のあるグリッチやアンチグリッチなどの他の天体物理学的観測量についても簡単に紹介します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Polarization of the cosmic microwave background (CMB) brings out information not only on the early universe but also on the late-time large-scale structure via weak gravitational lensing. Here, we show that circular polarization is induced in principle from CMB temperature fluctuations when the optical Magnus effect is incorporated into gravitational lensing. This is a consequence of the transverse shift of a trajectory of light depending on its helicity that requires right-handed and left-handed components at the same observation point to be sourced from different points of the surface of last scattering. Whereas the resulting circular polarization is found far beyond the scope of current detection, our work establishes the optical Magnus effect on gravitational lensing as a new fundamental mechanism to produce circular polarization of CMB. | 宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の偏光は、初期宇宙だけでなく、弱い重力レンズ効果を介した後期宇宙の大規模構造に関する情報も明らかにします。 本研究では、重力レンズ効果に光学的マグナス効果を組み込むと、原理的にはCMBの温度ゆらぎから円偏光が誘起されることを示します。 これは、光の軌道がヘリシティに応じて横方向にシフトすることによるもので、同じ観測点における右巻き成分と左巻き成分が、最後の散乱面の異なる点から発生する必要があるためです。 結果として生じる円偏光は現在の検出範囲をはるかに超えていますが、本研究は、重力レンズ効果における光学的マグナス効果を、CMBの円偏光を生成する新たな基本メカニズムとして確立します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In the current research, we have reported the Tsallis Holographic Dark Energy (THDE) (\textit{JCAP}, 2018(12), p.012.) model reconstructed within the framework of $f(Q, C)$ gravity (\textit{JCAP}, 2024(03), p.050.), combining entropy-based dark energy models with geometrically motivated modified gravity to explain late-time cosmic acceleration. The reconstructed model is found to exhibit significant sensitivity to the parameter space $(H_0, a_0, n, δ, ζ,r_d)$ and the initial conditions. The evolution of the equation of state and deceleration parameters is found to be highly dependent on these parameters. A comprehensive Markov Chain Monte Carlo analysis using observational datasets comprising {CC+Pantheon$^{+}$+DESI DR2} was performed, yielding best-fit values that demonstrate strong consistency with observational data, which is further validated for its consistency through the computation of the age of the Universe. The evolution of the jerk and snap parameters is examined and compared with the $Λ$CDM prediction. Statefinder diagnostics, through the evolutionary trajectories of the pairs $(r, s)$ and $(r, q)$ are derived and indicate that the model passes through the $Λ$CDM fixed point and the physical viability of the model is further consolidated through analysis of the four energy conditions. | 本研究では、エントロピーに基づくダークエネルギーモデルと幾何学的に動機づけられた修正重力を組み合わせ、後期宇宙加速を説明するために、$f(Q, C)$重力（JCAP、2024(03)、p.050）の枠組み内で再構築されたTsallis Holographic Dark Energy（THDE）（JCAP、2018(12)、p.012）モデルを報告した。 再構築されたモデルは、パラメータ空間$(H_0, a_0, n, δ, ζ,r_d)$と初期条件に対して大きな感度を示すことがわかった。 状態方程式と減速パラメータの進化は、これらのパラメータに大きく依存することがわかった。 {CC+Pantheon$^{+}$+DESI DR2} を含む観測データセットを用いた包括的なマルコフ連鎖モンテカルロ解析を実施し、観測データと強い整合性を示す最適適合値を得た。 この整合性は、宇宙の年齢の計算によってさらに検証されている。 ジャークおよびスナップパラメータの進化を調べ、$Λ$CDM 予測と比較した。 ペア $(r, s)$ および $(r, q)$ の進化軌跡によるステートファインダー診断を導出し、モデルが $Λ$CDM 固定点を通過することを示し、4 つのエネルギー条件の解析によってモデルの物理的妥当性がさらに確固たるものとなった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate the warm inflationary scenario in the Weyl geometric gravity theory, in which the action is constructed by adding matter to the simplest conformally invariant gravitational action in Weyl geometry. The $\tilde{R}^2$ theory can be formulated equivalently as a linear theory supplemented by an additional scalar degree of freedom originating from higher-order curvature terms, with the equations of motion obtained via variational methods. We investigate the cosmological implications of the theory by considering the warm inflationary scenario of the early evolution of the Universe, in which radiation, the inflaton field, and the Weyl vector coexist. We consider the widely studied linear dissipation coefficient model along with a quartic potential, and investigate the influence of the Weyl vector term on the dynamics. We have performed numerical computations for different coupling models, and we have successfully developed a warm inflationary model in which the Universe transitions naturally from an inflationary epoch to a radiation-dominated era. The relevant cosmological observables have been calculated and compared with the latest observational constraints from the ACT data. | 我々は、ワイル幾何学重力理論における温暖インフレーションシナリオを調査する。 このシナリオでは、ワイル幾何学における最も単純な共形不変重力作用に物質を加えることで作用が構築される。 $\tilde{R}^2$理論は、高次の曲率項に由来する追加のスカラー自由度によって補完された線形理論として等価に定式化でき、運動方程式は変分法によって得られる。 我々は、放射、インフラトン場、およびワイルベクトルが共存する宇宙の初期進化の温暖インフレーションシナリオを考慮することで、この理論の宇宙論的意味を調査する。 我々は、広く研究されている線形散逸係数モデルと4次ポテンシャルを考慮し、ワイルベクトル項がダイナミクスに与える影響を調査する。 我々は、異なる結合モデルに対して数値計算を行い、宇宙がインフレーション時代から放射優勢時代へ自然に遷移する温暖インフレーションモデルを開発することに成功した。 関連する宇宙論的観測量が計算され、ACTデータからの最新の観測的制約と比較された。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this paper, we investigate background-hierarchy bounds in Type~3 of New General Relativity (NGR). These bounds arise when the contribution associated with the evolution of the background spacetime exceeds that of the quadratic kinetic term in the perturbed Lagrangian. Type~3 of NGR has two free parameters and preserves diffeomorphism invariance and spatial rotations, while breaking Lorentz-boost invariance. We first review Type~3 and identify preferable gauge choices for metric-affine gauge theories of gravity with Weitzenböck connection, including NGR, from the viewpoint of symmetry in both Dirac--Bergmann analysis and linear perturbation theory. We then revisit the perturbative analysis of Type~3 and show that the propagating modes are correctly identified even when the perturbed Lagrangian is not written solely in terms of gauge-invariant variables. Finally, we derive the background-hierarchy bounds for the scalar, transverse-vector, and tensor modes around a flat FLRW background, and identify the region of parameter space in which the linear perturbation theory of Type~3 remains viable for cosmological applications. | 本論文では、新一般相対性理論（NGR）のタイプ3における背景階層境界を考察する。 これらの境界は、背景時空の進化に伴う寄与が、摂動ラグランジアンの二次運動項の寄与を超える場合に生じる。 NGRのタイプ3は2つの自由パラメータを持ち、微分同相不変性と空間回転を保持する一方で、ローレンツブースト不変性を破る。 まず、ディラック・ベルクマン解析と線形摂動論の両方における対称性の観点から、NGRを含むヴァイツェンベック接続を持つ計量アフィン重力ゲージ理論に対する好ましいゲージ選択を、タイプ3について概説する。 次に、タイプ3の摂動解析を再検討し、摂動ラグランジアンがゲージ不変変数のみで記述されていない場合でも、伝播モードが正しく識別されることを示す。 最後に、平坦な FLRW 背景の周りのスカラー、横方向ベクトル、およびテンソルモードの背景階層境界を導出し、タイプ 3 の線形摂動理論が宇宙論的応用に対して有効であるパラメータ空間の領域を特定します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study the separable master equations for the electromagnetic and gravitational perturbations in five-dimensional Myers-Perry black holes. In the static limit, while the master equation for the electric polarization of the Maxwell field reduces to that of a massless scalar field, the magnetic polarization and gravitational perturbation yield Heun equations for both its angular and radial components. Remarkably, these Heun equations fall into a special class that admits exact analytic solutions in terms of hypergeometric functions. We reconstruct the gauge field using master fields and study its asymptotic behavior. When expanding the result in the basis of modified spherical harmonics, we find modes with higher angular momentum arise in response to the excitation of sources with lower angular momentum. The static tidal Love tensor that characterizes such mixing structure of the response can be computed iteratively. We also discuss the possible near zone approximation of the master equations for the magnetic polarization. | 5次元マイヤーズ・ペリーブラックホールにおける電磁気摂動と重力摂動の分離可能なマスター方程式を研究する。 静的極限では、マクスウェル場の電気分極のマスター方程式は質量のないスカラー場のマスター方程式に帰着するが、磁気分極と重力摂動は、その角度成分と半径成分の両方についてヒューン方程式を与える。 注目すべきことに、これらのヒューン方程式は、超幾何関数による厳密な解析解を許容する特殊なクラスに属する。 マスター場を用いてゲージ場を再構成し、その漸近挙動を研究する。 修正球面調和関数の基底で結果を展開すると、角運動量の低いソースの励起に応じて、角運動量の高いモードが生じることがわかる。 このような応答の混合構造を特徴付ける静的潮汐ラブテンソルは、反復的に計算できる。 また、磁気分極のマスター方程式の近傍領域近似の可能性についても議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this study, we precisely evaluated the feasibility of the chaotic inflation model within a non-canonical kinetic framework. By applying the slow-roll approximation and imposing constraints on the equilateral non-Gaussianity $f_{\rm NL}^{\rm equil}$, we imposed constraints on the feasible range of the potential index $n$. We established physical bounds for the non-canonical parameter $α$. To obtain precise parameter constraints, we solved the primordial perturbation equations numerically and conducted a rigorous MCMC analysis by using a comprehensive joint P-ACT-LB-BK18 dataset. For these potentials $n=1/3$, $2/3$, and $1$, our results respectively tightly limit $α$ to the levels of $8.8^{+1.6}_{-2.8}$, $11.7^{+1.7}_{-2.6}$, and $16.4^{+3.7}_{-7.0}$, within the corresponding $1σ$ confidence intervals. Meanwhile, the required number of $e$-foldings naturally converges to $N \simeq 54$, without the need for fine-tuning. These findings confirm that non-standard mechanisms can resurrect excluded chaotic inflation models within the $1σ$ allowed regions of high-precision cosmological data. | 本研究では、非正準運動論的枠組み内でカオス的インフレーションモデルの実現可能性を精密に評価した。 スローロール近似を適用し、正三角形非ガウス性 $f_{\rm NL}^{\rm equil}$ に制約を課すことで、ポテンシャル指数 $n$ の実現可能範囲に制約を課した。 非正準パラメータ $α$ の物理的境界を確立した。 精密なパラメータ制約を得るために、原始摂動方程式を数値的に解き、包括的な P-ACT-LB-BK18 データセットを用いて厳密な MCMC 解析を行った。 これらのポテンシャル $n=1/3$、$2/3$、および $1$ に対して、我々の結果はそれぞれ、対応する $1σ$ 信頼区間内で $α$ を $8.8^{+1.6}_{-2.8}$、$11.7^{+1.7}_{-2.6}$、および $16.4^{+3.7}_{-7.0}$ のレベルに厳密に制限します。 一方、必要な $e$ フォールディングの数は、微調整を必要とせずに自然に $N \simeq 54$ に収束します。 これらの結果は、非標準的なメカニズムが、高精度宇宙論データの $1σ$ 許容領域内で除外されたカオス的インフレーションモデルを復活させることができることを裏付けています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate the cosmological implications of unimodular gravity (UG) featuring energy diffusion and spatial curvature. While standard diffusion models often suffer from thermodynamic inconsistencies, we propose a phenomenologically viable power-law Ansatz for the diffusion function, $Q(z) = Q_0(1+z)^β$, which strictly satisfies the second law of thermodynamics by demanding positive entropy production ($βQ_0 > 0$). Using a joint statistical analysis with the Pantheon+ Type Ia Supernova compilation and Baryon Acoustic Oscillation (BAO) measurements, we tightly constrain the parameter space. We find a diffusion exponent of $β= 0.503_{-0.126}^{+0.118}$ and a slight preference for a closed spatial geometry with $Ω_{k0} = -0.109_{-0.071}^{+0.076}$ at present time. Remarkably, the consideration of spatial curvature and diffusion naturally alleviates the Hubble tension, yielding $H_0 = 73.350_{-0.226}^{+0.221}$ km/s/Mpc while maintaining a consistent cosmic age of $t_0 \simeq 13.61$ Gyr. Furthermore, the constrained diffusion scales as a stable, quintessence-like effective dark energy ($ω_{\text{eff}} \simeq -0.832$). Thus, unimodular diffusion provides a thermodynamically consistent phenomenological alternative that can alleviate the Hubble tension while preserving both the cosmic age and the sound-horizon scale, with a preference for a closed spatial geometry. | 我々は、エネルギー拡散と空間曲率を特徴とするユニモジュラー重力 (UG) の宇宙論的意味を調査する。 標準的な拡散モデルはしばしば熱力学的矛盾に悩まされるが、我々は拡散関数 $Q(z) = Q_0(1+z)^β$ に対して現象論的に妥当なべき乗則の仮説を提案する。 これは、正のエントロピー生成 ($βQ_0 > 0$) を要求することで、熱力学第二法則を厳密に満たす。 Pantheon+ Ia型超新星コンパイルとバリオン音響振動 (BAO) 測定との共同統計解析を用いて、我々はパラメータ空間を厳密に制約する。 我々は拡散指数 $β= 0.503_{-0.126}^{+0.118}$ と、現在のところ $Ω_{k0} = -0.109_{-0.071}^{+0.076}$ の閉じた空間幾何学に対するわずかな好みを発見した。 驚くべきことに、空間曲率と拡散を考慮することでハッブルの不均衡が自然に緩和され、宇宙年齢 $t_0 \simeq 13.61$ Gyr を維持しながら $H_0 = 73.350_{-0.226}^{+0.221}$ km/s/Mpc が得られます。 さらに、制約された拡散は、安定したクインテッセンスのような有効ダークエネルギー ($ω_{\text{eff}} \simeq -0.832$) としてスケールします。 したがって、ユニモジュラー拡散は、宇宙年齢と音面スケールの両方を維持しながらハッブルの不均衡を緩和できる、熱力学的に整合性のある現象論的代替案を提供し、閉じた空間幾何学を好みます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate whether a timelike naked singularity of negative-mass Schwarzschild type can be causally dressed by a static anisotropic matter distribution in classical general relativity. Working within a spherically symmetric framework, we solve Einstein's equations for a general density profile \(ρ(r)\) and show that the horizon structure is governed by the auxiliary function \(Φ(r)=2m(r)-r\), whose zeros determine the existence and multiplicity of horizons. We derive sufficient conditions for the formation of a unique outer event horizon in terms of the total added mass, the localization of the matter profile, and the monotonic behavior of the effective compactness function \(8πr^2ρ(r)\). In particular, non-negative and sufficiently localized density profiles can cloak the timelike singularity when the cumulative matter contribution overcomes the negative bare mass, whereas non-monotonic profiles generically lead to multi-horizon geometries. We illustrate the formalism with discontinuous and smooth power-law profiles, logarithmic branches, and T-duality-inspired limiting configurations. These results provide a sufficient-condition framework for horizon formation around timelike naked singularities and clarify how the radial organization of matter controls causal accessibility in static general relativity. | 本研究では、負の質量を持つシュワルツシルト型の時間的裸特異点が、古典的一般相対性理論において静的な異方性物質分布によって因果的に覆い隠されるかどうかを調査する。 球対称な枠組みの中で、一般的な密度プロファイル \(ρ(r)\) に対するアインシュタイン方程式を解き、事象の地平線の構造が補助関数 \(Φ(r)=2m(r)-r\) によって支配され、その零点が地平線の存在と多重度を決定することを示す。 我々は、付加された総質量、物質プロファイルの局在性、および有効コンパクト性関数 \(8πr^2ρ(r)\) の単調性に関して、一意の外側事象の地平線の形成のための十分条件を導出する。 特に、累積物質寄与が負の裸質量を上回る場合、非負で十分に局在化した密度プロファイルは時間的特異点を覆い隠すことができるが、非単調なプロファイルは一般的に多重地平線構造をもたらす。 本稿では、不連続かつ滑らかなべき乗則プロファイル、対数分岐、およびT双対性に着想を得た極限構成を用いて、この形式論を説明する。 これらの結果は、時間的裸特異点周辺の事象の地平線形成に関する十分条件の枠組みを提供し、静的一般相対性理論において物質の放射状組織が因果的到達可能性をどのように制御するかを明らかにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In a very recent paper, we computed the quasibound states of massless acoustic excitations interacting with a new (effective) acoustic geometry with circulation. Notably, the behavior of this acoustic black hole aligns with the phenomenology observed in recent experiments that include superfluids. Such vortex fluid flow bundles exhibit solid-body rotation at length scales larger than the inter-vortex distance, which adds some complexity to the study of quantum fluid behaviour. To theoretically deal with this issue, we present an extension of our previous results by including a solid-body rotation term at the angular fluid velocity and then we perform a spectral study by using the analytical solutions for the scalar wave equation of motion. | ごく最近の論文で、我々は循環を伴う新しい（有効な）音響幾何学と相互作用する質量のない音響励起の準束縛状態を計算した。 注目すべきは、この音響ブラックホールの挙動が、超流体を含む最近の実験で観測された現象と一致していることである。 このような渦流束は、渦間距離よりも大きな長さスケールで固体回転を示し、量子流体挙動の研究にいくらかの複雑さを加える。 この問題を理論的に扱うために、角流体速度に固体回転項を含めることで以前の結果を拡張し、スカラー波動運動方程式の解析解を使用してスペクトル研究を実行する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We compute second-order quantum corrections, as quantum dispersions and correlations, to a cosmological model coupling a single scalar perturbation mode to a bouncing background within Loop Quantum Cosmology (LQC). Using an effective quantization approach in which quantum moments extend the classical phase space as new dynamical degrees of freedom, and incorporating the cosmic bounce through holonomy corrections in the $μ_0$ scheme, we derive a coupled set of effective equations of motion for the expectation values and second-order quantum moments of both the gravitational and scalar sectors evolving with respect to a clock scalar field. Within the test-field approximation and for a vanishing scalar potential, the quantum moment equations reduce to a third-order ordinary differential equation for the mean squared deviation $G^{vv}$ of the Mukhanov-Sasaki variable in a de Sitter background with LQC bounce. Treating the effect of bounce as a perturbation of the solution, we construct the corresponding correction to the dimensionless curvature power spectrum. The leading correction is suppressed by the sixth power of the Planck length, producing a scale-dependent enhancement $δP_{R} \propto (k \ell_{\rm Pl})^6$ that modifies the spectral index by $δn_s \sim 6(k \ell_{\rm Pl})^6 \ll 1$ for all cosmologically observable modes, in full consistency with current observational constraints. Numerical evolution of the full coupled system reveals a conditional ultraviolet regularization of the bounce-induced spectrum: the gravitational quantum moments generate a damping mechanism that suppresses the scalar perturbation amplitude after the bounce. Including cross-sector quantum correlations amplifies perturbation modes and introduces numerical instabilities at high wavenumbers, signaling the limits of the second-order truncation in the ultraviolet. | ループ量子宇宙論（LQC）内のバウンスする背景に単一のスカラー摂動モードを結合する宇宙論モデルに対して、量子分散と相関として、2次量子補正を計算します。 量子モーメントが新しい動的自由度として古典的な位相空間を拡張する有効量子化アプローチを使用し、$μ_0$ スキームのホロノミー補正を通じて宇宙のバウンスを組み込むことで、クロックスカラー場に関して進化する重力セクターとスカラーセクターの両方の期待値と2次量子モーメントに対する有効運動方程式の結合セットを導出します。 テスト場近似内で、スカラーポテンシャルがゼロの場合、量子モーメント方程式は、LQCバウンスのあるド・ジッター背景におけるムハノフ・佐々木変数の平均二乗偏差 $G^{vv}$ に対する3次常微分方程式に帰着します。 バウンスの影響を解の摂動として扱い、無次元曲率パワースペクトルに対する対応する補正を構築します。 主要な補正はプランク長の6乗で抑制され、スケール依存の増強$δP_{R} \propto (k \ell_{\rm Pl})^6$が生じ、宇宙論的に観測可能なすべてのモードに対してスペクトル指数を$δn_s \sim 6(k \ell_{\rm Pl})^6 \ll 1$だけ変更し、現在の観測制約と完全に一致します。 結合システム全体の数値的発展により、バウンスによって誘発されるスペクトルの条件付き紫外正則化が明らかになります。 重力量子モーメントは、バウンス後にスカラー摂動振幅を抑制する減衰機構を生成します。 セクター間の量子相関を含めると、摂動モードが増幅され、高波数で数値的不安定性が生じ、紫外領域における2次打ち切りの限界を示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We develop a general framework for interpreting the thermodynamic descriptions of Kerr-anti de Sitter black holes (KadS). These descriptions satisfy a first law and respect the homogeneity required by scaling properties. Additionally, they are subject to restrictions from semiclassical arguments. We show that temperature and angular velocity are kinematic quantities tied to a reference frame, identified through the Euclidean formalism. However, the pressure-volume contribution is a dynamical term that requires a gauge fixing of the potential mass and volume. It is established that the observer associated with a given thermodynamic description is directly encoded in the Killing vector that generates the horizon. We demonstrate that the quantum statistical relation restricts the infinite family of KadS descriptions to a subclass that reduces to Schwarzschild-adS and Kerr thermodynamics in the limits of vanishing cosmological constant and angular momentum. Furthermore, we establish the uniqueness of both the description associated with a frame co-rotating with infinity, and the description whose thermodynamic and geometric volumes coincide. Thus, our framework provides a coherent interpretation of the variety of KadS thermodynamics, reconciling geometric and quantum-statistical considerations. | 我々は、カー反ド・ジッターブラックホール（KadS）の熱力学的記述を解釈するための一般的な枠組みを開発する。 これらの記述は第一法則を満たし、スケーリング特性によって要求される均質性を尊重している。 さらに、半古典的議論による制約も受ける。 温度と角速度は、ユークリッド形式によって特定される参照系に結びついた運動学的量であることを示す。 しかし、圧力と体積の寄与は、ポテンシャル質量と体積のゲージ固定を必要とする動的項である。 与えられた熱力学的記述に関連付けられた観測者は、事象の地平線を生成するキリングベクトルに直接符号化されていることが確立されている。 量子統計的関係により、無限のKadS記述族が、宇宙定数と角運動量がゼロになる極限でシュワルツシルト-adSとカー熱力学に帰着するサブクラスに制限されることを示す。 さらに、無限遠と共回転するフレームに関連付けられた記述と、熱力学的体積と幾何学的体積が一致する記述の両方の一意性を確立する。 このように、我々の枠組みは、幾何学的考察と量子統計的考察を調和させ、KadS熱力学の多様性に対する首尾一貫した解釈を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present a bidirectional internal squeezing scheme for gravitational-wave detectors and show that it saturates the lowest known lower bounds on quantum noise from internal optical dissipation. The scheme uses two optical parametric amplification stages inside the signal-extraction cavity that act on intra-cavity fields propagating in opposite directions. Thereby, most vacuum fields entering the interferometer are squeezed, while the signal and internal vacuum fields are amplified so that loss in the readout path adds no further noise. We show that the resulting signal-referred quantum noise spectral density is independent of the arm-cavity input and signal-extraction transmissivities at high frequencies, opening design freedom to mitigate technical constraints and radiation-pressure noise. We derive these results analytically, compare them with other internal squeezing and amplification schemes, and validate the full quantum-noise spectrum through numerical simulations. We also assess realistic implementations, including dissipation mechanisms and transverse mode mismatch introduced by the scheme, and find that 'mode healing' in the signal-extraction cavity can suppress mismatch losses. These results identify bidirectional internal squeezing as a possible upgrade path for gravitational-wave observatories such as LIGO, and the scheme may also benefit future observatories and other interferometry experiments. | 本稿では、重力波検出器向けの双方向内部スクイージング方式を提案し、内部光散逸による量子ノイズの既知の下限値を飽和させることを示す。 この方式では、信号抽出キャビティ内部に2つの光パラメトリック増幅段を設け、キャビティ内を逆方向に伝搬する場に作用させる。 これにより、干渉計に入る真空場の大部分がスクイーズされる一方、信号場と内部真空場は増幅されるため、読み出し経路での損失によるノイズの増加はなくなる。 結果として得られる信号換算量子ノイズスペクトル密度は、高周波域においてアームキャビティの入力透過率と信号抽出透過率に依存しないことを示し、技術的制約や放射圧ノイズを軽減するための設計の自由度を高める。 これらの結果を解析的に導出し、他の内部スクイージングおよび増幅方式と比較し、数値シミュレーションによって量子ノイズスペクトル全体を検証する。 また、本方式によって生じる散逸機構や横方向モードの不整合など、現実的な実装についても評価した結果、信号抽出空洞における「モードヒーリング」によって不整合損失を抑制できることが分かりました。 これらの結果から、双方向内部スクイージングはLIGOなどの重力波観測所のアップグレードパスとして有望であることが示され、この方式は将来の観測所やその他の干渉計実験にも役立つ可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Gravitational-wave observations are playing an instrumental role in understanding the population of binary compact objects in the Universe. These observations have begun to hint at the mass distribution of binary black holes (BBHs), with tentative evidence for features in the mass distribution beyond a simple power-law. Such features, hence, can be connected with different formation scenarios of BBHs and lead to important astrophysical conclusions. However, it is crucial to understand whether these features are truly astrophysical or connected with any unknown systematics. We show in this work that waveform modelling uncertainties can significantly distort inferred features in the BBH mass distribution, which can be more pronounced than the statistical uncertainty, even with the current generation detectors, which can peak close to the lower edge of the pair instability supernovae (PISN) mass gap, and also can impact the slope of the power-law distribution. So, in order to have a confirmed detection of astrophysical features in the BBH mass distribution and connecting them with BBH formation channels, it is important to consider waveform systematics in the astrophysical population analysis. We show the typical scaling of the systematic error and discuss a few avenues to mitigate this effect for robust measurements in the future. | 重力波観測は、宇宙における連星コンパクト天体の分布を理解する上で重要な役割を果たしている。 これらの観測は、連星ブラックホール（BBH）の質量分布を示唆し始めており、質量分布が単純なべき乗則を超える特徴を持つという暫定的な証拠が得られている。 したがって、このような特徴は、BBHのさまざまな形成シナリオと関連付けられ、重要な天体物理学的結論につながる可能性がある。 しかし、これらの特徴が本当に天体物理学的なものなのか、あるいは未知の系統誤差と関連しているのかを理解することが極めて重要である。 本研究では、波形モデリングの不確実性が、BBH質量分布における推定される特徴を大きく歪める可能性があることを示す。 これは、現在の世代の検出器であっても、統計的不確実性よりも顕著になる可能性があり、ペア不安定性超新星（PISN）質量ギャップの下限付近でピークを示す可能性があり、べき乗則分布の傾きにも影響を与える可能性がある。 したがって、連星ブラックホール（BBH）の質量分布における天体物理学的特徴を確実に検出し、それらをBBH形成経路と関連付けるためには、天体物理学的集団解析において波形系統誤差を考慮することが重要です。 本稿では、系統誤差の典型的なスケーリングを示し、将来的に信頼性の高い測定を行うためにこの影響を軽減するためのいくつかの方法について議論します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present a full 3D numerical evolution code to study neutron stars in massive-scalar-tensor theories. The code is embedded in the Einstein Toolkit framework and its implementation constitutes a modified version of the Baumgarte-Shapiro-Shibata-Nakamura formalism with an additional nonminimally coupled scalar field. The approach we follow preserves the standard hydrodynamic evolution for matter fields, allowing eventually for a straightforward inclusion of more microphysical effects and better flexibility. Using this code, we examine the gravitational collapse of rapidly rotating, scalarized neutron stars to a black hole by exploring the influence of the scalar field on the dynamical features of the process and on the gravitational-wave emission. We find that for the configurations studied in this work, there is an observational degeneracy in the tensorial gravitational-wave emission between collapsing scalarized stars and their counterparts in general relativity. However, this degeneracy can be broken through the emission of scalar radiation, which carries an energy of ~10^-3 M_sun c^2. This is orders of magnitude higher than the quadrupolar emission (~10^-7 M_sun c^2) and might be used as an observational probe of modified gravity. We also find that rapid rotation can enhance this signal, since fast rotating stars can sustain larger scalar field amplitudes. | 本稿では、質量スカラーテンソル理論における中性子星を研究するための完全な3次元数値進化コードを提示する。 このコードはアインシュタインツールキットフレームワークに組み込まれており、その実装は、非最小結合スカラー場を追加したバウムガルテ・シャピロ・シバタ・ナカムラ形式の修正版である。 我々が採用するアプローチは、物質場の標準的な流体力学的進化を維持しつつ、最終的にはより多くの微視的効果を容易に取り入れ、柔軟性を高めることを可能にする。 このコードを用いて、高速回転するスカラー化中性子星のブラックホールへの重力崩壊を、スカラー場が過程の動的特徴と重力波放射に及ぼす影響を調べることで検証する。 本研究で検討した構成において、崩壊するスカラー化星と一般相対性理論における対応する星との間で、テンソル重力波放射に観測上の縮退が存在することがわかった。 しかし、この縮退は、約10^-3 M_sun c^2のエネルギーを持つスカラー放射の放出によって解消される可能性があります。 これは四重極放射（約10^-7 M_sun c^2）よりも桁違いに高く、修正重力の観測プローブとして利用できる可能性があります。 また、高速回転する恒星はより大きなスカラー場振幅を維持できるため、高速回転によってこの信号が増強されることもわかっています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study the dynamical excitation of quasinormal modes (QNMs) during the plunge of a particle into a Schwarzschild black hole, building on the framework of Phys. Rev. D 113 (2026) 2, 024048 (Paper I). Investigating the high-frequency behavior of Leaver's QNM solutions, we obtain a more accurate and general prescription for their propagation. We confirm the existence of a new "characteristic radius" for QNM excitation, the bounce radius $r_*=0$, in agreement with recent literature. To its right, the QNM signal scatters off this point before reaching the observer; to its left, it propagates directly on the light-cone. Applying the formalism of Paper I to inspiralling particles, and using this refined prescription, we obtain a QNM signal that accurately reproduces the oscillatory component of the waveform after the bounce crossing, yielding an essentially complete first-principles description of the waveform from shortly after the signal peak. The dynamical QNM signal undergoes a transition as the particle crosses the bounce radius: from a quasi-resonant regime, where successive overtones are driven in counter-phase and interfere destructively, to a free-oscillator one, where they are in phase and the QNM sum converges rapidly. These results provide a clear physical interpretation of the collective QNM behavior during the plunge, and a firm theoretical foundation for accurate ringdown modelling. | 我々は、Phys. Rev. D 113 (2026) 2, 024048 (論文 I) の枠組みに基づいて、シュワルツシルトブラックホールへの粒子の突入中に準正規モード (QNM) の動的励起を研究する。 リーバーの QNM 解の高周波挙動を調査することで、その伝播に関するより正確で一般的な処方を得る。 我々は、最近の文献と一致して、QNM 励起の新しい「特性半径」であるバウンス半径 $r_*=0$ の存在を確認する。 この半径の右側では、QNM 信号は観測者に到達する前にこの点で散乱し、左側では、光円錐上を直接伝播する。 論文Iの形式を螺旋状に回転する粒子に適用し、この改良された処方を用いることで、バウンス通過後の波形の振動成分を正確に再現するQNM信号が得られ、信号ピーク直後から波形のほぼ完全な第一原理記述が可能となる。 動的なQNM信号は、粒子がバウンス半径を通過する際に遷移する。 すなわち、連続する倍音が逆位相で駆動され、破壊的に干渉する準共鳴状態から、倍音が同位相でQNM和が急速に収束する自由振動状態へと移行する。 これらの結果は、落下中の集団的なQNM挙動の明確な物理的解釈と、正確なリングダウンモデリングのための確固たる理論的基盤を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We show analytically that the convergence of the QNM expansion of the retarded Green's function of the Schwarzschild spacetime is set by a singularity in the complex time plane. The singularity has a simple geometric origin: it is an example of a `bouncing singularity' in the language of AdS/CFT literature, caused by a null geodesic which bounces from the black hole singularity. Our work explains why the QNM convergence region at real times is bounded by null ray which scatters from the gravitational potential at a seemingly unremarkable point ($r_* = 0$ in the conventions of previous work) -- this ray is the same distance from the origin as the bouncing singularity in the relevant complex plane. The same set of singularities are responsible for an annular region of convergence for the Matsubara mode sum which describes the early time behaviour of the Schwarzschild Green's function for perturbations close to the horizon. | 本稿では、シュワルツシルト時空の遅延グリーン関数のQNM展開の収束が、複素時間平面上の特異点によって決定されることを解析的に示す。 この特異点は単純な幾何学的起源を持ち、AdS/CFT文献の用語でいうところの「跳ね返り特異点」の一例であり、ブラックホール特異点から跳ね返るヌル測地線によって引き起こされる。 本研究は、実時間におけるQNM収束領域が、一見すると何の変哲もない点（従来の慣例では$r_* = 0$）で重力ポテンシャルから散乱するヌル光線によって境界付けられる理由を説明する。 この光線は、関連する複素平面上の跳ね返り特異点と同じ距離を原点から持っている。 同じ特異点群は、事象の地平線近傍の摂動に対するシュワルツシルトグリーン関数の初期時間挙動を記述する松原モード和の環状収束領域の原因でもある。 |