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| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We analyse the initial-value problem of metric higher-derivative effective theories of gravity. We show that any such theory whose characteristic velocities are independent of derivatives of the metric is intrinsically weakly hyperbolic, independently of the gauge fixing. To show this, we identify the spin-$2$ physical sector directly from the characteristic equation; this can be done without introducing an order-reduced formulation, which greatly simplifies the computation. In this sector, every metric theory with more than two derivatives in the equations of motion contains a weakly hyperbolic block. Since this obstruction is physical, no choice of gauge or constraint addition can remove it, providing a structural explanation for the failure of strong hyperbolicity in this broad class of theories. | 本稿では、計量高階微分有効重力理論の初期値問題を解析する。 計量の微分に依存しない特性速度を持つ理論は、ゲージ固定に関わらず、本質的に弱双曲的であることを示す。 これを示すために、特性方程式からスピン2の物理セクターを直接特定する。 これは、次数低減定式化を導入することなく行うことができ、計算を大幅に簡略化できる。 このセクターでは、運動方程式に2つ以上の微分を持つ計量理論はすべて、弱双曲ブロックを含む。 この障害は物理的なものであるため、ゲージの選択や制約の追加によってこれを取り除くことはできず、この広範な理論クラスにおける強双曲性の失敗に対する構造的な説明を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a kinematic framework that relates the monopole, dipole, and quadrupole of the luminosity distance to an ellipsoidal peculiar velocity field describing the dynamics of the Laniakea supercluster. By properly accounting for the transformations between the CMB and Laniakea reference frames and selecting Type Ia supernovae within the volume associated with the superstructure, we show that luminosity distance multipoles encode the expansion and shear of the local velocity field. This allows the ellipsoidal kinematics of Laniakea to be inferred directly from supernova observations. Our results provide a physically motivated interpretation of luminosity distance anisotropies within the volume dynamically dominated by Laniakea as signatures of its large-scale kinematics. The framework developed here suggests that future supernova observations can enable the independent reconstruction of large-scale structures in the local Universe | 本研究では、光度距離の単極子、双極子、四極子を、ラニアケア超銀河団の力学を記述する楕円体状の固有速度場と関連付ける運動学的枠組みを構築した。 宇宙マイクロ波背景放射（CMB）とラニアケアの参照系間の変換を適切に考慮し、超構造に関連する領域内のIa型超新星を選択することで、光度距離の多重極子が局所速度場の膨張とせん断を符号化していることを示した。 これにより、ラニアケアの楕円体状の運動学を超新星観測から直接推測することが可能となる。 本研究の結果は、ラニアケアが力学的に支配する領域内の光度距離の異方性を、その大規模運動学の兆候として物理的に妥当な解釈を提供する。 ここで構築した枠組みは、将来の超新星観測によって、局所宇宙における大規模構造を独立して再構築できる可能性を示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the thermodynamic properties and radiation characteristics of a regular compact object obtained by applying the Simpson-Visser regularisation to the Schwarzschild black hole in modified gravity. The resulting SV-MOG spacetime, whose lapse function involves both the MOG coupling parameter and the black bounce parameter, smoothly interpolates between a regular black hole, a one-way wormhole, and a traversable wormhole depending on the parameter. We derive the Hawking temperature and heat capacity for both the black hole and wormhole branches, identifying second-order phase transitions signaled by sign changes in the heat capacity. Quantum gravitational corrections to the entropy are incorporated via logarithmic terms parameterized by coefficients, and we show that deviations from the Bekenstein-Hawking area law become significant at small horizon radii. For the radiation sector, we compute the electromagnetic flux, effective disk temperature, and spectral luminosity of geometrically thin accretion disks surrounding both black hole and wormhole configurations. Our results demonstrate that increasing the modified parameter enlarges the event horizon and enhances the emission, while increasing the black bounce parameter suppresses the horizon and softens the spectral profile, providing observational signatures that may distinguish SV-MOG compact objects from their Schwarzschild and pure SV counterparts. | 修正重力理論におけるシュワルツシルトブラックホールにシンプソン・ヴィッサー正則化を適用して得られる正則コンパクト天体の熱力学的性質と放射特性を研究する。 結果として得られるSV-MOG時空は、その時間経過関数がMOG結合パラメータとブラックバウンスパラメータの両方を含み、パラメータに応じて正則ブラックホール、一方通行ワームホール、および通過可能なワームホールの間を滑らかに補間する。 ブラックホールとワームホールの両方の分岐についてホーキング温度と熱容量を導出し、熱容量の符号変化によって示される二次相転移を特定する。 エントロピーに対する量子重力補正は、係数によってパラメータ化された対数項を介して組み込まれ、ベッケンシュタイン・ホーキング面積法則からのずれが小さな事象の地平線半径で顕著になることを示す。 放射セクターについては、ブラックホールとワームホールの両方の構成を取り囲む幾何学的に薄い降着円盤の電磁束、有効円盤温度、およびスペクトル光度を計算する。 我々の結果は、修正パラメータを増加させると事象の地平線が拡大し、放射が強化される一方、ブラックバウンスパラメータを増加させると地平線が抑制され、スペクトルプロファイルが軟化することを示しており、SV-MOGコンパクト天体をシュワルツシルト天体や純粋なSV天体から区別できる観測的特徴を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate linear and nonlinear primordial perturbations in an anisotropic Dirac-Born-Infeld (DBI) inflationary model with a non-vacuum initial state. Using the Arnowitt-Deser- Misner (ADM) formalism, we expand the action up to second and third order in the curvature perturbation and derive the corresponding scalar and tensor power spectra, as well as the bispectrum and the equilateral non-linearity parameter \(f_{NL}^{\mathrm{equil}}\). The effects of anisotropic corrections and non-Bunch-Davies (non-BD) initial conditions are incorporated through the slow-roll sector and Bogoliubov coefficients. For the numerical analysis, we consider an intermediate expansion scenario together with a phenomenological ansatz for the excited-state occupation number \(N_k\). By comparing the model predictions with recent observational datasets, including Planck2018 TT, TE, EE + lowE + lensing + BK18 + BAO and DESI+CMB+DESY5 data, we identify observationally viable regions in the parameter space of the model. Our analysis indicates that the anisotropic DBI scenario with non-vacuum initial conditions can remain compatible with current constraints on the scalar spectral index, tensor-to-scalar ratio, and equilateral non-Gaussianity for suitable ranges of the anisotropy parameter \(c\) and the initial-state parameter \(N_{k,0}\). | 非真空初期状態を持つ異方性ディラック・ボーン・インフェルド（DBI）インフレーションモデルにおける線形および非線形の原始摂動を調査する。 アーノウィット・デザー・ミスナー（ADM）形式を用いて、作用を曲率摂動の2次および3次まで展開し、対応するスカラーおよびテンソルパワースペクトル、バイスペクトル、および正三角形非線形性パラメータ \(f_{NL}^{\mathrm{equil}}\) を導出する。 異方性補正および非バンチ・デイヴィス（非BD）初期条件の影響は、スローロールセクターおよびボゴリューボフ係数を通して取り込まれる。 数値解析では、中間的な展開シナリオと、励起状態占有数 \(N_k\) の現象論的仮説を考慮する。 Planck2018 TT、TE、EE + lowE + レンズ + BK18 + BAO および DESI+CMB+DESY5 データを含む最近の観測データセットとモデル予測を比較することにより、モデルのパラメータ空間における観測的に妥当な領域を特定します。 私たちの分析によると、非真空初期条件を持つ異方性 DBI シナリオは、異方性パラメータ \(c\) および初期状態パラメータ \(N_{k,0}\) の適切な範囲において、スカラー スペクトル指数、テンソル対スカラー比、および正三角形非ガウス性に関する現在の制約と互換性を維持できます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We establish a universal connection between the classical energy conditions and directly observable black hole properties. By imposing the energy conditions locally at the photon sphere, we derive analytic and testable bounds on the shadow size, Lyapunov exponent, Lyapunov time, and photon-ring time delay that apply to all static, spherically symmetric black holes in General Relativity. Expressed equivalently in terms of either the spacetime metric functions or the local components of the stress-energy tensor, these bounds provide complementary tests of strong-field gravity that are independent of any specific black hole solution or matter model. They are directly applicable to current and forthcoming horizon-scale observations, constrain both admissible black hole spacetimes and their underlying matter sources, and establish the classical energy conditions as observational probes of strong-field gravity. Any observational violation of these bounds would signal either a violation of the classical energy conditions by the matter fields or a breakdown of General Relativity in the strong-field regime. | 我々は、古典的なエネルギー条件と直接観測可能なブラックホール特性との間に普遍的な関係を確立する。 光子球において局所的にエネルギー条件を課すことにより、一般相対性理論におけるすべての静的で球対称なブラックホールに適用される、シャドウサイズ、リアプノフ指数、リアプノフ時間、および光子リング時間遅延に関する解析的かつ検証可能な境界を導出する。 時空計量関数または応力エネルギーテンソルの局所成分のいずれかで等価に表現されるこれらの境界は、特定のブラックホール解や物質モデルに依存しない、強重力場の補完的な検証を提供する。 これらは、現在および将来の地平線スケールの観測に直接適用可能であり、許容可能なブラックホール時空とその基礎となる物質源の両方を制約し、古典的なエネルギー条件を強重力場の観測プローブとして確立する。 これらの境界に対する観測上の違反は、物質場による古典的なエネルギー条件の違反、または強重力場領域における一般相対性理論の破綻のいずれかを示すことになる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the long-wavelength evolution of linear perturbations in a homogeneous and anisotropic background with a scalar field coupled to a vector field. Using the spatial gradient expansion in the uniform-$\mathcal{N}$ gauge in which the number of $e$-folds is unperturbed, we derive the complete set of superhorizon solutions and establish their correspondence with infinitesimal variations of the homogeneous anisotropic background. This extends the separate-universe picture, previously known for isotropic FLRW cosmology, to anisotropic spacetimes despite the mixing of scalar, vector, and tensor perturbations induced by broken rotational symmetry. We show that the long-wavelength equations form a self-consistent system and identify a conserved quantity that generalizes the conserved Wronskian of isotropic cosmology. Unlike the isotropic case, the superhorizon modes sourcing the curvature perturbation are governed by three independent conserved channels associated with the scalar field, the background shear, and the gauge-field tilt, together with an additional dynamical shear contribution originating from the anisotropic geometry. This reveals that the evolution of curvature perturbations around anisotropic background is intrinsically richer than in isotropic multi-field models. Our formulation provides a practical prescription for computing the final curvature perturbation directly from horizon-crossing fluctuations, thereby establishing the anisotropic generalization of the $δN$ formalism. We further derive an explicit relation between curvature perturbations and primordial gravitational waves, demonstrating how anisotropic expansion couples scalar and tensor sectors on superhorizon scales. Our framework provides a practical basis for predicting statistical anisotropies in primordial scalar and tensor perturbations. | 我々は、スカラー場とベクトル場が結合した均質かつ異方的な背景における線形摂動の長波長進化を研究する。 e-foldの数が摂動を受けない均一$\mathcal{N}$ゲージにおける空間勾配展開を用いることで、超地平線解の完全なセットを導出し、均質異方性背景の微小変動との対応関係を確立する。 これにより、これまで等方性FLRW宇宙論で知られていた分離宇宙像が、回転対称性の破れによって誘発されるスカラー、ベクトル、テンソル摂動の混合にもかかわらず、異方性時空に拡張される。 我々は、長波長方程式が自己無撞着な系を形成することを示し、等方性宇宙論における保存量Wronskianを一般化した保存量を特定する。 等方的な場合とは異なり、曲率摂動の源となる超地平線モードは、スカラー場、背景せん断、ゲージ場傾斜に関連する3つの独立した保存チャネルと、異方性幾何学に由来する追加の動的せん断寄与によって支配されます。 これは、異方性背景における曲率摂動の進化が、等方性多場モデルの場合よりも本質的に豊かであることを示しています。 私たちの定式化は、地平線横断時のゆらぎから最終的な曲率摂動を直接計算するための実用的な処方箋を提供し、それによって$δN$形式の異方性一般化を確立します。 さらに、曲率摂動と原始重力波との間の明示的な関係を導出し、異方性膨張が超地平線スケールでスカラーセクターとテンソルセクターをどのように結合するかを示します。 私たちのフレームワークは、原始スカラー摂動とテンソル摂動における統計的異方性を予測するための実用的な基盤を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The dark energy equation of state (EoS) and a possible dark-sector interaction are degenerate at the level of background expansion: the same expansion history may be interpreted as time-varying dark energy, energy exchange with dark matter, or a mixture of both. We introduce a data-driven, nonparametric expansion--growth framework that breaks this degeneracy by simultaneously reconstructing the dark energy EoS and the dark-sector coupling. Allowing the interacting matter density to evolve freely, we incorporate the coupling into the linear matter perturbation equation and reconstruct the expansion and growth histories using Gaussian processes, with hyperparameters marginalized in a Bayesian treatment. Applying this method to Pantheon+, cosmic chronometers, BAO measurements including DESI DR2, and redshift-space-distortion data, we infer both $w_{\rm de}(z)$ and the interaction history over $0\lesssim z\lesssim 2$, without assuming either a parametric EoS or a prescribed interaction form. We find no statistically significant evidence for either a nonzero interaction or dark energy dynamics: the reconstructed coupling and dark energy EoS remain consistent with the $Λ$CDM limit. Our results establish an expansion--growth consistency test for coupled dark-sector physics and provide a model-independent route to distinguish genuine dark energy dynamics from effective dark-sector energy exchange. | ダークエネルギーの状態方程式 (EoS) とダークセクターとの相互作用の可能性は、背景膨張のレベルで縮退しています。 つまり、同じ膨張履歴が、時間変動するダークエネルギー、ダークマターとのエネルギー交換、またはその両方の混合として解釈される可能性があります。 本稿では、ダークエネルギーの状態方程式とダークセクターとの結合を同時に再構築することでこの縮退を解消する、データ駆動型の非パラメトリック膨張成長フレームワークを導入します。 相互作用する物質密度が自由に進化することを許容し、結合を線形物質摂動方程式に組み込み、ベイズ処理でハイパーパラメータを周辺化しながら、ガウス過程を使用して膨張と成長の履歴を再構築します。 この方法を Pantheon+、宇宙クロノメーター、DESI DR2 を含む BAO 測定、および赤方偏移空間歪みデータに適用し、パラメトリックな状態方程式や所定の相互作用形式を仮定することなく、$w_{\rm de}(z)$ と $0\lesssim z\lesssim 2$ にわたる相互作用履歴の両方を推定します。 非ゼロ相互作用やダークエネルギーダイナミクスのいずれについても、統計的に有意な証拠は見つかりませんでした。 再構築された結合定数とダークエネルギーの状態方程式は、ΛCDM限界と矛盾しません。 私たちの結果は、結合ダークセクター物理に対する膨張・成長の一貫性テストを確立し、真のダークエネルギーダイナミクスと有効なダークセクターエネルギー交換を区別するためのモデルに依存しない方法を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A. A. Friedmann (04.06.1888 -- 16.09.1925) proposed the first physical cosmological models in 1920s. Despite the fact that Friedmann's works were very famous soon after their publication, the study of dynamic models of the Universe in the USSR was actually banned in the 30s - 50s of the last century, and Soviet philosophers and propagandists wrote that models of the evolving Universe were invented by Lemaitre on the demand of the Roman Pope, because according to Soviet philosophers such the birth of the universe is very similar to the divine creation of the world described in the Bible. Thus, in the USSR, Friedman's works were in oblivion in since 1930s until 1960s. | A. A. フリードマン（1888年6月4日 - 1925年9月16日）は、1920年代に最初の物理的な宇宙論モデルを提唱しました。 フリードマンの著作は発表後すぐに非常に有名になりましたが、ソ連では宇宙の動的モデルの研究は実際には20世紀の30年代から50年代にかけて禁止されていました。 ソ連の哲学者や宣伝担当者は、進化する宇宙のモデルはローマ教皇の要求でルメートルが考案したものであり、ソ連の哲学者によれば、そのような宇宙の誕生は聖書に記された神の創造と非常によく似ていると主張しました。 そのため、ソ連では1930年代から1960年代まで、フリードマンの著作は忘れ去られていました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The tidal deformability of compact stars encodes the equation of state of dense matter, and gravitational-wave observations such as GW170817 have begun to constrain it under the assumption of a fluid interior. Yet whether the interior of pulsar-like compact stars is fluid or solid remains largely untested, despite the distinct tidal responses the two states predict. In this work, based on the strangeon-star model, we develop a framework for modeling tidal deformation in solid compact stars. Adopting a shear modulus of $μ= 10^{34}\,\mathrm{erg}\,\mathrm{cm}^{-3}$, we find a relative difference of approximately $40\%$ in tidal deformability between solid and fluid strangeon stars of $1.4\,M_\odot$, corresponding to a $\sim 10\%$ deviation from the universal I--Love relation. We further model the accumulation of internal strain during binary inspiral and find that it peaks near the stellar center. When the gravitational-wave frequency reaches several hundred $\rm Hz$, large-scale fracturing occurs and can release up to $\sim 10^{46}\,\mathrm{erg}$ of elastic energy, sufficient to power short $γ$-ray-burst precursors. This solid-to-fluid transition alters the tidal response and imprints on the waveform and phase of the emitted gravitational radiation. Combined with the precursor electromagnetic emission, these gravitational-wave signatures offer a multi-messenger avenue to test the solid nature of pulsar-like compact stars. | コンパクト星の潮汐変形性は高密度物質の状態方程式を符号化しており、GW170817 などの重力波観測は流体内部を仮定してそれを制約し始めています。 しかし、パルサーのようなコンパクト星の内部が流体か固体かは、2 つの状態が予測する潮汐応答が異なるにもかかわらず、ほとんど検証されていません。 この研究では、ストレンジオン星モデルに基づいて、固体コンパクト星の潮汐変形をモデル化するためのフレームワークを開発します。 せん断弾性率を $μ= 10^{34}\,\mathrm{erg}\,\mathrm{cm}^{-3}$ とすると、$1.4\,M_\odot$ の固体および流体ストレンジオン星の潮汐変形性の相対差が約 $40\%$ であることがわかりました。 これは、普遍的な I--Love 関係からの $\sim 10\%$ のずれに相当します。 さらに、連星合体中の内部歪みの蓄積をモデル化し、それが恒星中心付近でピークに達することを発見した。 重力波の周波数が数百Hzに達すると、大規模な破壊が発生し、最大で約10⁴⁶エルグの弾性エネルギーが放出され、短いγ線バーストの前駆現象を引き起こすのに十分なエネルギーとなる。 この固体から流体への遷移は潮汐応答を変化させ、放出される重力波の波形と位相に影響を与える。 前駆電磁波放射と組み合わせることで、これらの重力波のシグネチャは、パルサーのようなコンパクト星の固体性を検証するためのマルチメッセンジャー経路を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Analytic infinite derivative gravity theories provide a renormalizable and ghost-free description of gravity around covariantly constant backgrounds. These theories can have non-singular bouncing Universe solutions. In this paper we aim to address a question whether it is possible to realize a bouncing solution without the presence of a ghost or a tachyon instability in this framework. We perform a detailed analysis of degrees of freedom in $(1+3)$ formalism around Minkowski and de Sitter space-times. As a result it becomes clear that on a very general basis one cannot construct an instability free bounce without a negative cosmological constant. An analysis of known bouncing solutions in this model shows that an analyticity of higher derivative form factors in combination with solutions parameters result in the presence of a ghost radiation. Being motivated by the idea of resolving the cosmological singularity problem we proceed by analyzing scalar and tensor modes anyway. Scalar modes appear to not influence Cosmic Microwave Background observations at all, while tensor modes spectrum is computed and the corresponding implications are discussed. | 解析的無限微分重力理論は、共変的に一定の背景の周りの重力を繰り込み可能でゴーストのない形で記述します。 これらの理論は、非特異なバウンス宇宙解を持つことができます。 本論文では、この枠組みにおいてゴーストやタキオン不安定性なしにバウンス解を実現できるかどうかという問題に取り組むことを目的としています。 ミンコフスキー時空とド・ジッター時空の周りの$(1+3)$形式の自由度を詳細に解析します。 その結果、非常に一般的な場合、負の宇宙定数なしに不安定性のないバウンスを構築することはできないことが明らかになります。 このモデルにおける既知のバウンス解の解析では、解のパラメータと組み合わせた高階微分形式因子の解析性がゴースト放射の存在をもたらすことが示されています。 宇宙特異点問題を解決するという考えに触発されて、いずれにせよスカラーモードとテンソルモードの解析を進めます。 スカラーモードは宇宙マイクロ波背景放射の観測に全く影響を与えないようだが、テンソルモードのスペクトルを計算し、それに対応する意味について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Along with a whole range of alternative theories of gravity, variants of the massive theory of gravity, i.e. the theory of gravity, in which the graviton has mass, have been actively discussed in recent years. Theorists have proposed versions of massive gravity theories that address the shortcomings of early versions of such theories. Astrophysicists and experimental physicists have been discussing limitations on the graviton mass from various astronomical observations. In particular, in the first LIGO paper, where the discovery of gravitational waves from binary black holes was reported, a limit on the mass of the graviton was obtained from the analysis of the profile of the gravitational wave signal. In the paper graviton mass constraints were obtained by analyzing the trajectory of a bright star in the vicinity of the center of our Galaxy, using observations from the GRAVITY and Keck groups. Briefly other astronomical ways to limit a graviton mass were discussed. | 重力に関する様々な代替理論に加え、近年では、重力子に質量がある重力理論、すなわち質量重力理論の変種が活発に議論されている。 理論家たちは、こうした理論の初期バージョンの欠点を克服する質量重力理論のバージョンを提案してきた。 天体物理学者や実験物理学者は、様々な天体観測から重力子の質量の制限について議論してきた。 特に、連星ブラックホールからの重力波の発見が報告された最初のLIGO論文では、重力波信号のプロファイルの解析から重力子の質量の制限が得られた。 この論文では、GRAVITYグループとKeckグループの観測データを用いて、銀河中心付近の明るい星の軌道を解析することで、重力子の質量の制約が得られた。 重力子の質量を制限する他の天文学的な方法についても簡単に議論された。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We solve the semiclassical Einstein equations for an evaporating Schwarzschild black hole in closed form, obtaining its backreacted geometry in 3+1 dimensions. This is achieved by a reformulation of the Hadamard renormalization prescription, which admits explicit stress-energy tensors for scalar quantum fields in 3+1-dimensional curved spacetimes without the standard mode-sum construction. The Unruh-like states we construct reproduce the Hawking flux at future null infinity and the associated ingoing negative-energy flux at the horizon, yielding the first analytical quasi-stationary solution describing black-hole evaporation in four-dimensional semiclassical gravity. The resulting geometry exhibits a timelike apparent horizon, providing a new analytical setting to study the causal structure of black-hole evaporation and its connection with the information-loss issue. Our results open a new route to semiclassical backreaction in four dimensions, extending the level of analytical control previously available only in two-dimensional effective models. | 我々は、蒸発するシュワルツシルトブラックホールに対する半古典的アインシュタイン方程式を閉じた形で解き、3+1次元におけるその反作用幾何学を得た。 これは、標準的なモード和構成を用いずに、3+1次元曲がった時空におけるスカラー量子場の明示的な応力エネルギーテンソルを許容する、アダマール繰り込み処方の再定式化によって達成された。 我々が構築したアンルー型状態は、未来ヌル無限遠におけるホーキングフラックスと、地平線におけるそれに伴う流入負エネルギーフラックスを再現し、4次元半古典重力におけるブラックホール蒸発を記述する最初の解析的準定常解をもたらした。 得られた幾何学は時間的見かけの地平線を示し、ブラックホール蒸発の因果構造と情報損失問題との関連性を研究するための新しい解析的枠組みを提供する。 我々の結果は、4次元における半古典的反作用への新しい道を開き、これまで2次元有効モデルでのみ可能であった解析的制御のレベルを拡張するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Many astrophysical phenomena, including pulsars and short gamma-ray bursts, are associated with the extremely strong magnetic fields present in neutron stars and neutron star mergers. While the ideal magnetohydrodynamic approximation, which assumes infinite conductivity, provides an excellent description of the neutron-star interior, it cannot capture non-ideal processes such as Ohmic dissipation and magnetic reconnection. To overcome this limitation, we present an extension of the numerical-relativity code BAM incorporating a resistive general-relativistic magnetohydrodynamic (GRMHD) description. We validate the new implementation through an extensive suite of special-relativistic magnetohydrodynamic benchmark tests and by performing stable simulations of isolated and binary neutron star systems. For the latter, we investigate the impact of finite conductivity on magnetic-field amplification, mass ejection, and non-ideal GRMHD effects. In particular, we find that the component of the electric field parallel to the magnetic field, which is zero in the ideal case, can reach up to 10% of the total electric field strength. This highlights the potential importance of non-ideal effects for accurately modeling the long-term evolution of post-merger remnants, particularly in low-density regions. Although the present study is restricted to simplified piecewise-polytropic equations of state, it demonstrates the capabilities of the new resistive GRMHD framework and paves the way for future investigations employing more realistic microphysics. | パルサーや短時間ガンマ線バーストなど、多くの天体物理現象は、中性子星や中性子星合体に存在する極めて強い磁場と関連しています。 無限の導電率を仮定する理想的な磁気流体力学近似は、中性子星内部を非常によく記述しますが、オーム散逸や磁気リコネクションなどの非理想的なプロセスを捉えることはできません。 この制限を克服するために、抵抗性一般相対論的磁気流体力学（GRMHD）記述を組み込んだ数値相対論コードBAMの拡張版を提示します。 特殊相対論的磁気流体力学ベンチマークテストの広範なスイートと、孤立中性子星系および連星中性子星系の安定シミュレーションを実行することによって、新しい実装を検証します。 後者については、有限の導電率が磁場増幅、質量放出、および非理想的なGRMHD効果に与える影響を調査します。 特に、理想的な場合にはゼロとなる磁場に平行な電場成分が、全電場強度の最大10%に達することがわかった。 これは、特に低密度領域において、合体後の残骸の長期的な進化を正確にモデル化する上で、非理想的な効果が潜在的に重要であることを示している。 本研究は単純化された区分的ポリトロープ状態方程式に限定されているものの、新しい抵抗性GRMHDフレームワークの有効性を示し、より現実的な微視的物理を用いた今後の研究への道を開くものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study timelike entanglement entropy and timelike subregion complexity in localized black holes with asymptotic AdS3*S3*T4 geometry, focusing on the black-pole solution. Unlike the BTZ solution, the black pole exhibits a nontrivial dependence on the internal sphere through the functions $K_y(r,θ)$ and $G(r,θ)$. Both observables are constructed from spacelike and timelike Lorentzian branches, but they probe the geometry in different ways: timelike entanglement yields a complex lifted area, while timelike complexity gives a real, finite renormalized volume. We employ a localized timelike prescription in which the branch profile is built at an angular label $θ_0$ and subsequently lifted over the physical internal angle $θ$. In the large-$r$ regime, the leading angular dependence drops out, recovering the expected short-interval behaviour. In the exact black-pole geometry, the temporal families become non-monotonic, making a fixed-boundary-interval selection essential. As the boundary interval increases, the selected branches move inward and become sensitive to the localized cap-horizon transition region. These results demonstrate that timelike Lorentzian observables probe localized-geometry effects that are absent in BTZ and in the leading large-$r$ description. | 我々は、漸近的に AdS3*S3*T4 幾何学を持つ局所ブラックホールにおける時間的エンタングルメントエントロピーと時間的サブ領域複雑性を、ブラックポール解に焦点を当てて研究する。 BTZ 解とは異なり、ブラックポールは関数 $K_y(r,θ)$ と $G(r,θ)$ を通じて内部球面に対して非自明な依存性を示す。 これらの観測量はどちらも空間的および時間的ローレンツ分岐から構成されるが、幾何学を異なる方法で探査する。 時間的エンタングルメントは複素リフト領域を与えるのに対し、時間的複雑性は実数有限の再規格化体積を与える。 我々は、分岐プロファイルを角度ラベル $θ_0$ で構築し、その後物理的な内部角度 $θ$ にわたってリフトする局所的な時間的処方を採用する。 大きな $r$ 領域では、主要な角度依存性が消え、期待される短区間挙動が回復する。 厳密なブラックポール幾何学では、時間的ファミリーは非単調になるため、固定境界区間の選択が不可欠となる。 境界区間が増加するにつれて、選択されたブランチは内側に移動し、局所的なキャップ・ホライズン遷移領域に敏感になる。 これらの結果は、時間的ローレンツ観測量が、BTZや主要な大$r$記述には見られない局所的な幾何学的効果をプローブすることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper investigates a warm Dirac-Born-Infeld (DBI) inflationary model with nonminimal derivative coupling (NMDC) to gravity, where the inflaton kinetic term interacts with the Einstein tensor, thereby improving the effective gravitational friction. This model seamlessly integrates the noncanonical DBI kinetic structure, the NMDC-induced gravitational friction, and thermal dissipation. We formulate the background evolution equations along with the corresponding slow-roll stability conditions, leading to analytic results for the scalar spectral index $n_s$ and the tensor-to-scalar ratio $R$. By applying these results to power-law potentials with $n=2$ and $n=4$, the model parameter space is constrained using the \emph{Planck} 2018 data. The findings indicate that the interaction between NMDC-induced gravitational friction and thermal dissipation effectively modulates $n_s$ and significantly expands the viable parameter space. In the $(n_s,R)$ plane, the predictions for $N=50$ fall within the 95\% confidence-level region, while those for $N=60$ extend into the 68\% confidence-level region and approach the observationally preferred central values. For the representative parameter choices examined, the tensor-to-scalar ratio is notably suppressed, generally within the range $10^{-8}\lesssim R\lesssim10^{-5}$. Moreover, the combined damping mechanism relaxes the slow-roll condition related to $η$ and limits the inflaton field excursion, thus addressing the $η$ problem without incurring super-Planckian field variations. These results indicate that warm DBI inflation with NMDC offers a theoretically coherent and observationally viable inflationary model, showcasing the complementary effects of thermal dissipation and enhanced gravitational friction in the context of modified gravity. | 本論文では、重力との非最小微分結合（NMDC）を持つ温暖なディラック・ボーン・インフェルド（DBI）インフレーションモデルを調査する。 このモデルでは、インフラトン運動項がアインシュタインテンソルと相互作用し、それによって有効重力摩擦が改善される。 このモデルは、非正準DBI運動構造、NMDCによって誘発される重力摩擦、および熱散逸をシームレスに統合する。 我々は、背景進化方程式とそれに対応するスローロール安定条件を定式化し、スカラースペクトル指数$n_s$とテンソル対スカラー比$R$の解析結果を得る。 これらの結果を$n=2$と$n=4$のべき乗則ポテンシャルに適用することにより、\emph{Planck} 2018データを使用してモデルパラメータ空間を制約する。 研究結果は、NMDCによって誘発される重力摩擦と熱散逸の相互作用が$n_s$を効果的に変調し、実行可能なパラメータ空間を大幅に拡大することを示している。 $(n_s,R)$平面では、$N=50$の予測値は95%信頼水準領域内に収まるが、$N=60$の予測値は68%信頼水準領域まで広がり、観測的に好ましい中心値に近づく。 検討した代表的なパラメータ選択では、テンソル対スカラー比は顕著に抑制され、一般的に$10^{-8}\lesssim R\lesssim10^{-5}$の範囲内である。 さらに、複合減衰機構は、$η$に関連するスローロール条件を緩和し、インフラトン場の変動を制限するため、超プランク場変動を伴わずに$η$問題に対処する。 これらの結果は、NMDCを伴う温暖なDBIインフレーションが、理論的に整合性があり、観測的にも妥当なインフレーションモデルであり、修正重力の文脈において熱散逸と重力摩擦の増強という相補的な効果を示していることを示唆している。 |
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| We consider simple one dimensional models of acoustic black holes formed by Bose-Einstein condensates where the flow is stepwise homogeneous. We shall concentrate on the case in which an extended sonic region is present, i.e. a region where the flow velocity equals exactly the speed of sound. These models can be thought of as acoustic black holes with a thick horizon. Particular attention will be devoted to the number of created particles and to the density-density correlation functions, these latter being at present time the experimental tool to identify Hawking like radiation in acoustic black holes. | 本稿では、流れが段階的に均質なボーズ・アインシュタイン凝縮体によって形成される音響ブラックホールの単純な一次元モデルを考察する。 特に、音速と流れの速度が正確に等しい領域、すなわち拡張された音速領域が存在する場合に焦点を当てる。 これらのモデルは、厚い事象の地平線を持つ音響ブラックホールと考えることができる。 生成される粒子の数と密度相関関数に特に注目する。 後者は現在、音響ブラックホールにおけるホーキング放射のような放射を特定するための実験ツールとなっている。 |
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| We numerically study perturbations of spatially homogeneous and orthogonal solutions to the Einstein-Euler equations with positive cosmological constant and linear equation of state $p=Kρ$ for $K \in (\frac{1}{3},1)$. Recent numerical and analytic work has demonstrated that the fluid density gradient in these perturbed spacetimes can form steep gradients and blow up as future timelike infinity is approached, a phenomenon now known as the `Rendall instability'. In this article, we study the onset of this instability outside of one spatial dimension for the first time. Our results provide compelling evidence that the Rendall instability causes a forward turbulent cascade and $H^{s}$ norm inflation in the energy density of the fluid from arbitrarily small $U(1)$-symmetric perturbations. This is, to the best of our knowledge, the first example of small data turbulence for solutions of the field equations with a positive cosmological constant. Moreover, we find that this instability can drive structure formation in the late universe. |  ストレージからの読み取り中にサーバーエラーが発生しました。 エラーコード: RESOURCE_EXHAUSTED。 |
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| We derive the Belinfante--Rosenfeld symmetrization procedure from the metric-affine conservation law by means of an affine lift of flat-spacetime field theories. Following minimal coupling to an independent affine connection, variation of the action with respect to the connection defines the hypermomentum current. Taking the flat-spacetime limit of the resulting conservation law, we recover the Belinfante--Rosenfeld relation, with the divergence of the hypermomentum current reproducing the Belinfante improvement term. We thoroughly study the form of the couplings with this property and their physical significance. The construction is illustrated for Quantum Electrodynamics and Quantum Chromodynamics. | 我々は、平坦時空場理論のアフィンリフトを用いて、計量アフィン保存則からベリンファンテ・ローゼンフェルド対称化手順を導出する。 独立したアフィン接続への最小結合に続いて、接続に関する作用の変分によってハイパーモーメンタム電流が定義される。 得られた保存則の平坦時空極限を取ると、ハイパーモーメンタム電流の発散がベリンファンテ改善項を再現するベリンファンテ・ローゼンフェルド関係が再現される。 我々は、この性質を持つ結合の形式とその物理的意義を詳細に研究する。 この構成は、量子電磁力学と量子色力学について例示される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We make use of the free data formalism developed in \cite{CK25,CK26} to provide a direct construction of short-pulse type Cauchy data. The construction of the spacelike short-pulse follows from the local existence result established in \cite{CK26}. The forward integration construction in \cite{CK26} allows us to show that such data can be extended to a set of asymptotically flat Cauchy data. This greatly extends the result of Li--Yu \cite{LiYu}. | 我々は、\cite{CK25,CK26}で開発された自由データ形式論を利用して、短パルス型コーシーデータの直接的な構成を提供する。 空間的短パルスの構成は、\cite{CK26}で確立された局所存在結果から導かれる。 \cite{CK26}の順方向積分構成により、このようなデータが漸近的に平坦なコーシーデータの集合に拡張できることを示すことができる。 これは、Li-Yu \cite{LiYu}の結果を大きく拡張するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the propagation of high-frequency electromagnetic waves coupled to an axionic scalar field in curved spacetime. By applying the effective action approach, we go beyond the standard geometric optics limit and derive spinoptics equations for the axion--Maxwell theory that are valid for arbitrary curved spacetimes and arbitrary axion profiles. These equations allow us to analyze helicity-dependent corrections to photon trajectories arising from the photon's interactions with both the axion field and spacetime curvature. We present representative examples to demonstrate how light trajectories deviate from null geodesics due to spinoptics effects in the presence of an axion field. | 本研究では、曲がった時空においてアクシオンスカラー場と結合した高周波電磁波の伝播を考察する。 有効作用アプローチを適用することで、標準的な幾何光学の限界を超え、任意の曲がった時空および任意のアクシオンプロファイルに対して有効なアクシオン・マクスウェル理論のスピン光学方程式を導出する。 これらの方程式を用いることで、光子とアクシオン場および時空曲率との相互作用から生じる、光子軌道に対するヘリシティ依存補正を解析できる。 アクシオン場が存在する場合、スピン光学効果によって光軌道がヌル測地線からどのように逸脱するかを示す代表的な例を提示する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent analyses of Proca theories with non-minimal curvature couplings have uncovered an additional scalar degree of freedom with an identically vanishing propagation speed, $c_s^2=0$, signaling a scale-dependent strong-coupling problem. In this {\it Letter}, we show that an additional derivative interaction can lift this zero-speed degeneracy and restore a non-degenerate quadratic dynamics for the scalar perturbations. In an open region of parameter space, the scalar kinetic matrix is positive definite and the high-frequency propagation speeds are real and positive. At quadratic order, this removes the specific signature of strong coupling associated with the $c_s^2=0$ mode. We also uncover a non-uniform limit as the temporal vector condensate approaches zero: at fixed nonzero $A_0$, the formal extreme-ultraviolet regime develops a ghost, while the kinetic structure of the exactly vanishing-condensate branch is different. The momentum scale at which this ghost appears is pushed toward increasingly high values as $A_0\to0$. Whether the ghost scale ultimately lies above the EFT cutoff depends on an independent determination of the EFT cutoff. Finally, we identify a stable de Sitter fixed point with $A_0\neq0$, surrounded by a finite region in which the scalar no-ghost and high-frequency stability conditions remain satisfied. | 非最小曲率結合を持つプロカ理論の最近の解析により、伝播速度が同一にゼロとなる追加のスカラー自由度 $c_s^2=0$ が発見され、スケール依存の強結合問題が示唆されました。 この {\it Letter} では、追加の微分相互作用によってこのゼロ速度縮退が解消され、スカラー摂動の非縮退二次ダイナミクスが回復されることを示します。 パラメータ空間の開いた領域では、スカラー運動行列は正定値であり、高周波伝播速度は実数かつ正です。 二次次数では、これにより $c_s^2=0$ モードに関連する強結合の特定の特徴が除去されます。 また、時間ベクトル凝縮がゼロに近づくにつれて非一様な極限も発見しました。 固定された非ゼロの $A_0$ では、形式的な極端紫外領域にゴーストが発生しますが、完全にゼロとなる凝縮枝の運動構造は異なります。 このゴーストが現れる運動量スケールは、$A_0\to0$ のとき、ますます高い値へと押し上げられます。 ゴーストスケールが最終的に EFT カットオフを超えるかどうかは、EFT カットオフの独立した決定に依存します。 最後に、$A_0\neq0$ の安定なド・ジッター固定点を特定し、その固定点は、スカラー無ゴースト条件と高周波安定性条件が満たされる有限領域に囲まれています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Black holes are the sources of the strongest gravitational fields in the present-day Universe, offering unparalleled opportunities to test Einstein's theory of General Relativity in the strong-field regime. In this talk, I will examine the prospect of sending small spacecraft on an interstellar mission to the nearest black hole. While highly speculative and fraught with technical challenges, such an endeavor is not entirely beyond the realm of possibility. Although the necessary technology does not yet exist, it may become available within the next 20 to 30 years. The mission itself could span 80 to 100 years, yet the scientific return would be profound and potentially unattainable through other means. | ブラックホールは、現代宇宙において最も強い重力場を生み出す源であり、強重力場領域におけるアインシュタインの一般相対性理論を検証する比類のない機会を提供します。 本講演では、小型宇宙船を最も近いブラックホールへの恒星間探査ミッションに送り込む可能性について考察します。 この計画は非常に憶測に満ち、技術的な課題も山積していますが、全く不可能というわけではありません。 必要な技術はまだ存在しませんが、今後20年から30年以内に実現する可能性があります。 ミッション自体は80年から100年に及ぶかもしれませんが、得られる科学的成果は計り知れず、他の手段では到底得られないものとなるでしょう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It is widely believed that global symmetries cannot exist in a consistent theory of quantum gravity. A prominent mechanism underlying this expectation is provided by gravitational instantons or Euclidean wormholes, whose contributions to the Euclidean path integral generates local symmetry-breaking operators in the effective action with couplings parametrized by the $α$-parameters $\overrightarrowα=(α_1^{},α_2^{},\cdots)$. The appearance of these $α$-parameters is often taken as evidence that wormholes explicitly break global symmetries. In this paper, we argue that this conclusion is premature. The fate of the symmetry is determined by the ensemble average over these $α$-parameters. We show that, under broad situations, this average can be sharply dominated by the symmetric point $\overrightarrowα=0$, while contributions from other symmetry-breaking critical points $\overrightarrowα\neq 0$ are typically suppressed by a doubly exponential factor $\exp(-e^{2S_{\rm ins}})$, where $S_{\rm ins}$ is the instanton action. In particular, standard $\mathrm{U}(1)^{}$ Peccei--Quinn models fall into this class, implying that the conventional axion quality problem does not arise in the wormhole-induced effective theory. Our analysis is formulated for general $\mathrm{U}(1)^{}$ $p$-form global symmetries. | 量子重力の一貫した理論では、大域的な対称性は存在し得ないというのが広く信じられている考え方である。 この予想の根底にある主要なメカニズムは、重力インスタントンまたはユークリッドワームホールによって提供される。 ユークリッド経路積分へのこれらの寄与は、有効作用において局所的な対称性を破る演算子を生成し、その結合は $α$ パラメータ $\overrightarrowα=(α_1^{},α_2^{},\cdots)$ によってパラメータ化される。 これらの $α$ パラメータの出現は、ワームホールが大域的な対称性を明示的に破る証拠としてしばしば解釈される。 本論文では、この結論は時期尚早であると主張する。 対称性の運命は、これらの $α$ パラメータに関するアンサンブル平均によって決定される。 我々は、広い状況下では、この平均は対称点 $\overrightarrowα=0$ によって大きく支配される一方、他の対称性を破る臨界点 $\overrightarrowα\neq 0$ からの寄与は、通常、二重指数因子 $\exp(-e^{2S_{\rm ins}})$ によって抑制されることを示す。 ここで、$S_{\rm ins}$ はインスタントン作用である。 特に、標準的な $\mathrm{U}(1)^{}$ ペッチェイ-クイン模型はこのクラスに属し、従来のアクシオン品質の問題はワームホール誘導有効理論では発生しないことを意味する。 我々の解析は、一般的な $\mathrm{U}(1)^{}$ $p$ 形式のグローバル対称性に対して定式化されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the thermodynamic modifications of the Reissner-Nordstroem anti-de Sitter (RN AdS) black hole induced by a minimal length scale,which naturally emerges in $κ$-deformed space-time. By constructing the modified metric via phase-space commutation relations,we derive the deformed Hawking temperature, entropy, and enthalpy. We analyze the thermal stability through the heat capacity and study the P-V criticality, revealing that the black hole undergoes a small-to-large phase transition analogous to the Van der Waals system, albeit with a critical ratio slightly lowered by non-commutativity. Furthermore, we examine the Joule-Thomson expansion and find that the non-commutative (NC) parameter expands the cooling region in the temperature-pressure plane. Our results demonstrate that while the overall thermodynamic analogy with the Van der Waals fluid persists, the minimal length scale systematically deform the coexistence region and inversion curves, offering potential observational signatures for quantum gravity. | 我々は、κ変形時空に自然に現れる最小長さスケールによって誘発されるライスナー・ノルドシュトローム反ド・ジッター（RN AdS）ブラックホールの熱力学的変化を調査する。 位相空間交換関係を介して修正された計量を構築することにより、変形されたホーキング温度、エントロピー、およびエンタルピーを導出する。 我々は、熱容量を通して熱安定性を分析し、P-V臨界性を研究し、非可換性によって臨界比がわずかに低下するものの、ブラックホールがファンデルワールス系に類似した小から大への相転移を起こすことを明らかにした。 さらに、ジュール・トムソン膨張を調べ、非可換（NC）パラメータが温度-圧力平面における冷却領域を拡大することを発見した。 我々の結果は、ファンデルワールス流体との全体的な熱力学的類似性は維持されるものの、最小長さスケールが共存領域と反転曲線を系統的に変形させ、量子重力の潜在的な観測的兆候を提供するということを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We derive the complete first post-Newtonian (1PN) Lagrangian and corresponding equations of motion for the relativistic $N$-body system in Scalar-Tensor-Fourth-Order Gravity (STFOG), including the Non-Commutative Spectral Geometry (NCSG) sector as a special case. In the regime $Φ\sim Ψ$ ($γ\sim 1$), the linearized fourth-order field equations are solved in the Standard Post-Newtonian gauge, and the variational Lagrangian is built directly from the point-particle action. The resulting dynamics is governed by three Yukawa functions $ζ$, $\mathcal{W}$ and $Ξ$, which encode the scalar, gravitomagnetic and three-body sectors and depend on the effective masses $(m_R,m_Y,m_φ)$ of the additional propagating modes. In this context, we show that the nonlinear metric component ${}^{(4)}\!g_{00}$ plays no role at 1PN level. The 1PN orbital motion of the above extended theories is thus obtained in closed form, and the Einstein--Infeld--Hoffmann equations are recovered in the corresponding general-relativistic limit. The formalism provides a common framework for the relativistic celestial mechanics of the Solar System, binary pulsars such as PSR J0737-3039, Galactic-center stellar orbits and triple systems. | 我々は、非可換スペクトル幾何学 (NCSG) セクターを特殊な場合として含め、スカラーテンソル第 4 次重力 (STFOG) における相対論的 $N$ 体システムの完全な第 1 次ポストニュートン (1PN) ラグランジアンと対応する運動方程式を導出する。 $Φ\sim Ψ$ ($γ\sim 1$) の領域では、線形化された第 4 次場の方程式が標準ポストニュートンゲージで解かれ、変分ラグランジアンは点粒子作用から直接構築される。 結果として得られるダイナミクスは、スカラー、重力磁気、および 3 体セクターを符号化し、追加の伝播モードの有効質量 $(m_R,m_Y,m_φ)$ に依存する 3 つの湯川関数 $ζ$、$\mathcal{W}$、および $Ξ$ によって支配される。 この文脈において、非線形計量成分 ${}^{(4)}\!g_{00}$ は 1PN レベルでは役割を果たさないことを示す。 したがって、上記の拡張理論の 1PN 軌道運動は閉じた形で得られ、対応する一般相対論的極限においてアインシュタイン-インフェルド-ホフマン方程式が再現される。 この形式は、太陽系、PSR J0737-3039 のような連星パルサー、銀河中心の恒星軌道、および三重系といった相対論的天体力学のための共通の枠組みを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The threshold of black hole formation in axisymmetric vacuum gravity is proving to be more complicated than had been anticipated but, following recent advances, a consensus between independent codes and methods is emerging. Building on earlier work we provide further details of a comparison between three independent numerical codes (the bamps, prague, and sphGR codes), paying special attention to the relative strengths and weaknesses of each and examining various features of near-threshold collapse of vacuum gravitational waves for the first time. In particular, we observe quasi-universal strong-field features appearing in curvature scalars. Focusing on geometric features on the symmetry axis, we construct reference coordinates to aid the comparison of strong-field data. We evolve, for the first time, time-asymmetric wave initial data within the bamps code. To the extent possible with current methods we compare apparent horizons and attempt to determine what causes difficulties in the classification of these strong-field and highly dynamical spacetimes. In all cases the results from the three codes agree very well. | 軸対称真空重力におけるブラックホール形成の閾値は、予想以上に複雑であることが判明しているが、近年の進歩により、独立したコードと手法の間でコンセンサスが得られつつある。 本稿では、これまでの研究に基づき、3つの独立した数値コード（bamps、prague、sphGRコード）の比較についてさらに詳細に検討し、それぞれの長所と短所に特に注意を払い、真空重力波の閾値近傍崩壊の様々な特徴を初めて検証する。 特に、曲率スカラーに現れる準普遍的な強重力場の特徴を観測する。 対称軸上の幾何学的特徴に焦点を当て、強重力場データの比較を容易にするための基準座標を構築する。 bampsコード内で、時間非対称波の初期データを初めて時間発展させる。 現在の手法で可能な範囲で、見かけの事象の地平線を比較し、これらの強重力場かつ非常に動的な時空の分類における困難の原因を特定しようとする。 いずれの場合も、3つのコードの結果は非常によく一致している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We revisit the inter-detector cross-correlation criterion used in gravitational-wave validation by extending the analysis of Creswell et al.~\cite{Creswell2017} to nine LIGO--Virgo candidate events from the O2 and O3 observing runs. For each event, we analyze all three detector pairs (H1$\times$L1, H1$\times$V1, L1$\times$V1) and compare the normalized cross-correlation function $C(τ)$ in the event window with an empirical ensemble of $N=200$ surrounding off-source windows, using a band-pass-only pipeline. In 26 of 27 pair-measurements, the event peak is statistically indistinguishable from the corresponding noise ensemble, including all pairs involving the independent Virgo detector. The only exception is GW190412 in the H1$\times$L1 pair. We conclude that the cross-correlation statistic does not provide a robust standalone separation between event and noise. We interpret the persistence of comparable correlation structure in the LIGO--Virgo pairs as evidence that the strain data may contain a continuous correlated physical component, for which a stochastic gravitational-wave background is a plausible candidate. | 重力波検証で使用される検出器間相互相関基準を再検討し、Creswell et al.~\cite{Creswell2017} の解析を O2 および O3 観測ランからの 9 つの LIGO-Virgo 候補イベントに拡張します。 各イベントについて、3 つの検出器ペア (H1$\times$L1、H1$\times$V1、L1$\times$V1) すべてを解析し、イベント ウィンドウ内の正規化された相互相関関数 $C(τ)$ を、バンドパスのみのパイプラインを使用して、ソース外のウィンドウを囲む $N=200$ の経験的アンサンブルと比較します。 27 組の測定のうち 26 組では、イベントのピークは、独立した Virgo 検出器を含むすべてのペアを含め、対応するノイズ アンサンブルと統計的に区別できません。 唯一の例外は、H1$\times$L1 ペアの GW190412 です。 我々は、相互相関統計量だけでは事象とノイズを単独で確実に分離することはできないと結論づける。 LIGOとVirgoのペアにおいて同様の相関構造が持続していることは、歪みデータに連続的な相関のある物理的成分が含まれている可能性を示唆しており、その候補として確率的な重力波背景放射が考えられる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We compute the stochastic background of gravitational waves (GWs) produced at second order in cosmological perturbation theory by a primordial curvature power spectrum that is flat in $\ln k$ over a finite band $[k_-,k_+]=[k_*e^{-Δ},k_*e^{+Δ}]$ and vanishes elsewhere. This logarithmic box interpolates between a monochromatic spectrum as $Δ\to0$ and a locally scale-invariant plateau as $Δ\to\infty$, and its sharp boundaries make the geometry of the source convolution unusually transparent. Working in the radiation era, we reduce the convolution to a compact integral over the overlap between the momentum triangle and the box, and evaluate it analytically in two regimes. For a narrow box we show that, to leading order in the width, the spectrum equals the Dirac-spectrum result multiplied by a purely geometric overlap factor $Φ_{\rm box}(κ,Δ)$; this factor turns the infrared slope from $k^{3}\ln^{2}k$ into $k^{2}\ln^{2}k$ at a break $k_b=2k_*\sinhΔ$. For a broad box we separate the lower edge, the scale-invariant interior, and the upper edge, derive the leading behaviour in each (an infrared $k^{3}\ln^{2}k$ rise, a scale-invariant plateau, and a quartic cut-off at the hard endpoint $k=2k_+$), and combine them into a single uniform formula cast as a product of two universal, $Δ$-independent edge functions. We also provide an integral-free closed-form surrogate for these edge functions for use in parameter scans. | 我々は、宇宙論的摂動理論の2次で生成される重力波（GW）の確率的背景を計算する。 これは、有限の帯域 $[k_-,k_+]=[k_*e^{-Δ},k_*e^{+Δ}]$ で $\ln k$ に関して平坦であり、それ以外の場所ではゼロとなる原始曲率パワースペクトルによるものである。 この対数ボックスは、$Δ\to0$ のときに単色スペクトルと $Δ\to\infty$ のときに局所的にスケール不変なプラトーの間を補間し、その鋭い境界により、ソース畳み込みの幾何学が異常に透明になる。 放射時代において、畳み込みを運動量三角形とボックスの重なりに関するコンパクト積分に縮小し、2つの領域で解析的に評価する。 狭いボックスの場合、幅の主要項までスペクトルが、純粋に幾何学的な重なり係数 $Φ_{\rm box}(κ,Δ)$ を乗じたディラックスペクトルの結果に等しいことを示す。 この係数により、赤外勾配が $k^{3}\ln^{2}k$ から、ブレーク $k_b=2k_*\sinhΔ$ で $k^{2}\ln^{2}k$ に変わります。 広いボックスの場合、下端、スケール不変の内部、および上端を分離し、それぞれの主要な挙動 (赤外 $k^{3}\ln^{2}k$ の上昇、スケール不変のプラトー、およびハード エンドポイント $k=2k_+$ での 4 次カットオフ) を導出し、それらを 2 つの普遍的で $Δ$ に依存しないエッジ関数の積として表される単一の統一式に組み合わせます。 また、パラメータ スキャンで使用するために、これらのエッジ関数の積分なしの閉形式の代替式も提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study linear perturbations of static, spherically symmetric solutions of scalar-tensor theories (STT) of gravity from the Bergmann-Wagoner-Nordtvedt class, sourced by nonlinear electrodynamics (NED). We obtain a general expression for the effective potential $V_{\rm eff}$ governing the perturbation dynamics for theories with arbitrary scalar-electromagnetic interaction of the form $L(ψ, F)$, where $ψ$ is a scalar field and $F = F_{μν} F^{μν}$ the electromagnetic invariant. This consideration includes, in particular, arbitrary scalar self-interaction potentials and scalar fields that can be phantom in some regions of space-time (the so-called trapped ghosts). Only radial (monopole) perturbations are considered here as the most likely ones to cause an instability. It is shown, in particular, that if NED has a correct Maxwell weak field limit, the zero charge limit of $V_{\rm eff}$ does not contain any trace of NED, and the perturbation dynamics is the same as for vacuum STT solutions. The previously obtained stability results for STT-Maxwell solutions are shown to be extended without change to STT-NED solutions with equal electric and magnetic charges, implying $F =0$. | 本研究では、ベルクマン・ワゴナー・ノルトヴェットクラスのスカラーテンソル重力理論（STT）の静的で球対称な解に対する、非線形電気力学（NED）に起因する線形摂動を研究する。 スカラー場を$ψ$、電磁不変量を$F = F_{μν} F^{μν}$とする、任意のスカラー電磁相互作用を持つ理論の摂動ダイナミクスを支配する有効ポテンシャル$V_{\rm eff}$の一般式を導出する。 この考察には特に、任意のスカラー自己相互作用ポテンシャルと、時空のいくつかの領域でファントムとなる可能性のあるスカラー場（いわゆるトラップドゴースト）が含まれる。 ここでは、不安定性を引き起こす可能性が最も高いものとして、半径方向（単極子）摂動のみを考慮する。 特に、NEDが正しいMaxwell弱場極限を持つ場合、$V_{\rm eff}$のゼロ電荷極限にはNEDの痕跡が全く含まれず、摂動ダイナミクスは真空STT解の場合と同じであることが示される。 以前に得られたSTT-Maxwell解の安定性結果は、電気電荷と磁気電荷が等しいSTT-NED解（$F =0$を意味する）にも変更なく拡張できることが示される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct a new family of asymptotically flat static and rotating regular black holes characterized by a Minkowskian core and a finite two-horizon structure. The solutions are obtained within the framework of gravitational decoupling and provide an analytically tractable realization of non-singular black hole geometries with a regular interior and well-defined asymptotic properties. We investigate the optical appearance of the rotating spacetime through shadow observables and ray-traced images of geometrically thin, optically thin accretion disks. Despite the substantial differences between the interior geometry of these solutions and that of singular black holes, their optical signatures are found to remain remarkably close to those of Schwarzschild and Kerr spacetimes with the same asymptotic parameters. Our results show that markedly different black hole interiors may lead to nearly indistinguishable optical appearances, highlighting the challenges of probing the internal structure of compact objects using current shadow and imaging observations. | 我々は、ミンコフスキー・コアと有限の2つの地平線構造を特徴とする、漸近的に平坦な静的および回転正則ブラックホールの新しい族を構築する。 解は重力デカップリングの枠組み内で得られ、正則な内部と明確に定義された漸近特性を持つ非特異ブラックホールの幾何学を解析的に扱いやすい形で実現する。 我々は、幾何学的に薄く光学的にも薄い降着円盤の影観測量と光線追跡画像を通して、回転時空の光学的外観を調査する。 これらの解の内部幾何学と特異ブラックホールの内部幾何学には大きな違いがあるにもかかわらず、その光学的特徴は、同じ漸近パラメータを持つシュワルツシルト時空およびカー時空の光学的特徴と驚くほど近いことがわかった。 我々の結果は、著しく異なるブラックホールの内部が、ほとんど区別できない光学的外観をもたらす可能性があることを示しており、現在の影観測および画像観測を用いてコンパクト天体の内部構造を調査することの難しさを浮き彫りにしている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we consider possible corrections to the characteristics of inflationary models based on a specific parametrization of the non-minimal coupling between the scalar field and curvature. At the inflationary stage, these corrections lead to a deformation of the scalar field potential and a corresponding deviation in the determination of the cosmological perturbation parameters. At the same time, it is shown that the proposed parametrization yields a description of the reheating stage dynamics completely analogous to the case of Einstein gravity with minimal coupling between the scalar field and curvature. For a model-independent analysis of inflationary corrections induced by a non-minimal coupling, a classification of inflationary scenarios based on the expansion in series of the dependence of the tensor-to-scalar ratio on the spectral index of scalar perturbations is considered. It is also shown that this approach allows for the inclusion of well-known inflationary models as special cases. | 本論文では、スカラー場と曲率間の非最小結合の特定のパラメータ化に基づくインフレーションモデルの特性に対する補正の可能性について考察する。 インフレーション段階では、これらの補正はスカラー場ポテンシャルの変形と、それに伴う宇宙論的摂動パラメータの決定におけるずれをもたらす。 同時に、提案されたパラメータ化は、スカラー場と曲率間の結合が最小であるアインシュタイン重力の場合と完全に類似した再加熱段階のダイナミクスの記述をもたらすことが示される。 非最小結合によって誘発されるインフレーション補正のモデル非依存的な解析のために、スカラー摂動のスペクトル指数に対するテンソル対スカラー比の依存性の級数展開に基づくインフレーションシナリオの分類が検討される。 また、このアプローチにより、よく知られたインフレーションモデルを特殊なケースとして含めることができることも示される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that primordial quark pellets (PQP), ultra dense quark matter mini-stars formed at around 1 TeV, naturally arise in a radiation dominated universe if rare baryon overdensities are produced by collapsing Peccei-Quinn domain walls or similar superhorizon structures. Solving the Tolman-Oppenheimer-Volkoff equation with a hot quark equation of state, we find stable solutions with a maximum mass of $10^{-2}$ solar masses and radii of approximately 100 meters, although the formation mechanism favours much smaller objects. Once formed, PQPs cool and evolve intro mini neutron stars or stable strange matter nuggets, depending on the QCD ground state. Formation probabilities of $10^{-9}$ to $10^{-4}$ per horizon volume could suffice to reproduce the present dark matter density without altering Big Bang Nucleosynthesis or requiring entropy dilution. PQPs completely evade microlensing constraints if their mass is below $10^{-7}$ solar masses, a range that could easily accommodate most of the dark matter. PQPs thus potentially constitute a conservative, Standard-Model based, and observationally testable solution to the dark matter puzzle. | 本研究では、約 1 TeV で形成される超高密度クォーク物質ミニスターである原始クォークペレット (PQP) が、崩壊するペッチェイ・クイン領域壁や同様の超地平線構造によって稀なバリオン過密度が生成される場合に、放射線優勢宇宙で自然に発生することを示す。 高温クォーク状態方程式を用いてトルマン・オッペンハイマー・ボルコフ方程式を解くと、最大質量が太陽質量の 10^{-2}$ で半径が約 100 メートルの安定な解が見つかるが、形成メカニズムははるかに小さな天体を好む。 形成された PQP は、QCD 基底状態に応じて、冷却され、ミニ中性子星または安定なストレンジ物質ナゲットへと進化する。 地平線体積あたり 10^{-9}$ から 10^{-4}$ の形成確率は、ビッグバン元素合成を変更したり、エントロピー希釈を必要としたりすることなく、現在の暗黒物質密度を再現するのに十分である可能性がある。 PQPは、質量が太陽質量の10⁻⁷未満であれば、マイクロレンズ効果による制約を完全に回避します。 この質量範囲は、暗黒物質の大部分を容易に収容できる範囲です。 したがって、PQPは、暗黒物質の謎に対する、保守的で標準模型に基づいた、観測的に検証可能な解決策となる可能性を秘めています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A photon coupled non-minimally to the Weyl tensor propagates differently in its two linear polarization states: the vacuum around a black hole becomes a birefringent medium. On a Schwarzschild background the coupling $α$ splits the photon sphere and the critical impact parameter of the two polarizations, producing a double shadow and a polarization-dependent photon ring; the two shadow edges separate by $62\%$ of the shadow radius at $α/M^2=0.75$. We compute a unified set of wave-optical and geometric-optical observables for both polarizations across a range of $α$: greybody factors, absorption cross sections, differential cross sections and their glories, a backward birefringence signal, shadows, photon rings, and null trajectories. The two-polarization scattering matrices are extracted with a Riccati--Hankel matching scheme that keeps the phase-sensitive observables reliable, and the geometric-optics chain is cross-validated with three independent ray tracers. The cleanest diagnostic is the backward signal: it is protected by parity and vanishes identically at $α=0$. | ワイルテンソルに非最小結合した光子は、2 つの線形偏光状態では異なる伝搬をします。 ブラックホールの周囲の真空は複屈折媒質になります。 シュワルツシルト背景では、結合 $α$ により、2 つの偏光の光子球と臨界衝突パラメータが分割され、二重の影と偏光依存の光子リングが生成されます。 2 つの影の端は、$α/M^2=0.75$ で影の半径の $62\%$ だけ離れています。 我々は、$α$ の範囲にわたって、両方の偏光について波動光学と幾何光学の統一された観測量セットを計算します。 グレイボディ因子、吸収断面積、微分断面積とその栄光、後方複屈折信号、影、光子リング、およびヌル軌道です。 2 つの偏光散乱行列は、位相に敏感な観測量の信頼性を維持する Riccati-Hankel マッチングスキームを使用して抽出され、幾何光学チェーンは 3 つの独立したレイ トレーサーで相互検証されます。 最も明確な診断方法は後方信号です。 これはパリティによって保護されており、α=0 のときに必ず消滅します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Scalarizations of the Einstein-Euler-Heisenberg (EEH) black hole (EEHBH) with multiple horizons are investigated in the EEH-scalar theory by introducing a quadratic scalar coupling to the Maxwell term. For mass $M=1$ and Euler-Heisenberg parameter $μ=0.03$, the magnetically charged EEHBH admits four horizon families (low, cold, negative, and hot), with triple horizons appearing in the narrow band of magnetic charge $q\in[0.95,1.0065]$. The onset scalarization around the low, cold, and high horizons is then analyzed for the magnetic charge $q=0.5,\,1,\,2$, implying infinite branches of scalarized black holes for each case. We construct the three fundamental branches of scalarized black holes. From the positivity condition of their mass, we find the upper bounds on primary scalar charges $q_{s}$ for scalarized low and cold horizons. These bounds determine the allowable regions for the Hawking temperature and entropy. Furthermore, we perform a time-domain stability analysis and find that the instabilities arise only at small scalar charge regime. Therefore, stable and physically viable scalarized black holes exist in an intermediate window of the primary scalar charge for low and cold horizon solutions and a lower bound for hot horizon solution. | 多重地平線を持つアインシュタイン・オイラー・ハイゼンベルク（EEH）ブラックホール（EEHBH）のスカラー化を、マクスウェル項に二次スカラー結合を導入することでEEHスカラー理論において調査する。 質量$M=1$、オイラー・ハイゼンベルクパラメータ$μ=0.03$の場合、磁気的に帯電したEEHBHは4つの地平線族（低、低温、負、高温）を持ち、三重地平線は磁気電荷$q\in[0.95,1.0065]$の狭い帯域に現れる。 次に、磁気電荷$q=0.5,\,1,\,2$について、低、低温、高温地平線付近でのスカラー化の開始を解析し、各場合においてスカラー化されたブラックホールの無限分岐が存在することを示す。 我々は、スカラー化されたブラックホールの3つの基本分岐を構築する。 質量の正値条件から、スカラー化された低地平線および低温地平線における主スカラー電荷 $q_{s}$ の上限値を求める。 これらの上限値は、ホーキング温度とエントロピーの許容領域を決定する。 さらに、時間領域安定性解析を行い、不安定性はスカラー電荷が小さい領域でのみ発生することを明らかにした。 したがって、安定かつ物理的に実現可能なスカラー化ブラックホールは、低地平線および低温地平線解の主スカラー電荷の中間領域と、高温地平線解の下限領域に存在する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose a novel way to achieve the regularization of the JNW globally naked singularity sourced by the canonical Einstein minimally coupled scalar field (EMS). The key idea is to complexify (Wick rotate) the JNW parameters, which yields a regular metric that surprisingly represents a twice asymptotically flat regular traversable wormhole, famously known as the Ellis class III wormhole sourced by the ghost EMS. We begin by arguing that the JNW solution belongs to a hierarchy of actions describing different gravity theories, which indicates that a regularized version of JNW automatically adds corresponding regular versions to the hierarchy of gravity theories. | 我々は、標準的なアインシュタイン最小結合スカラー場（EMS）によって生じるJNWのグローバル裸特異点の正則化を実現する新しい方法を提案する。 重要なアイデアは、JNWパラメータを複素化（ウィック回転）することであり、これにより、驚くべきことに、ゴーストEMSによって生じるエリスクラスIIIワームホールとして有名な、2回漸近的に平坦な正則通過可能ワームホールを表す正則計量が得られる。 我々はまず、JNW解が異なる重力理論を記述する作用の階層に属することを論じることから始め、これはJNWの正則化バージョンが重力理論の階層に対応する正則バージョンを自動的に追加することを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Determining whether Planck-scale effects can stabilize black holes addresses fundamental questions about black hole evaporation and quantum gravity consistency. Here, we analyze the thermodynamic topology of Schwarzschild black holes under Planck-scale modified kinematics, using a cubic entropy correction derived from a well-known phenomenological MDR with leading correction \(ηE^3/E_P\). Enforcing physical constraints (\(S'(r_h) > 0\), \(T > 0\)) via the entropy-geometry correspondence, we find a single unstable branch with \(w = -1\) and \(W = -1\) for both signs of the correction parameter. A second root suggesting stability (\(w = +1\)) is excluded due to negative mass/temperature and lies outside the perturbative regime. Thus, this class of MDRs does not yield stable Schwarzschild black holes. However, MDRs with different leading-order corrections may behave otherwise, leaving the search for Planck-scale stabilization an open endeavor. | プランクスケール効果がブラックホールを安定化できるかどうかを決定することは、ブラックホールの蒸発と量子重力の一貫性に関する根本的な問題に取り組むものです。 ここでは、よく知られた現象論的MDRから導出された、主要補正 \(ηE^3/E_P\) を持つ3次エントロピー補正を用いて、プランクスケール修正運動学の下でのシュワルツシルトブラックホールの熱力学的トポロジーを分析します。 エントロピー幾何学対応を介して物理的制約 (\(S'(r_h) > 0\), \(T > 0\)) を課すと、補正パラメータの符号が両方とも \(w = -1\) と \(W = -1\) を持つ単一の不安定な分岐が見つかります。 安定性を示唆する2番目の根 (\(w = +1\)) は、負の質量/温度のために除外され、摂動領域外にあります。 したがって、このクラスのMDRは安定なシュワルツシルトブラックホールを生成しません。 しかし、異なる主要項補正を持つMDRは異なる挙動を示す可能性があり、プランクスケールでの安定化の探求は未解決の課題として残されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a microscopic quantum membrane paradigm from the matrix quantum mechanics of black holes [1]. It was proposed that a quantum black hole is described by a fuzzy sphere together with a half-filled Fermi sea of horizon partons. We show that the topology of the fuzzy sphere induces a Berry monopole, providing a microscopic origin for the monopole appearing in the tunneling description of the decay of quantum black hole. Because the partons couple to the fuzzy sphere as fundamental degrees of freedom, they are sensitive to this monopole and form Lowest-Landau-Level (LLL) states rather than ordinary propagating two-dimensional fermions. Their guiding-center dynamics generates Ohmic, Hall, and polarization currents on the horizon. To couple these currents to an external electromagnetic field, we introduce a two-block matrix configuration comprising black-hole, environmental, and bifundamental link sectors. Off-diagonal link modes become tachyonic near the fuzzy sphere and condense, dynamically locking the horizon gauge field to the boundary value of the external Maxwell field. The parton current thereby becomes a physical boundary source for the exterior field. Our construction replaces the fictitious membrane of the classical paradigm with a dynamical quantum membrane populated by microscopic LLL degrees of freedom. The resulting boundary condition generalizes the classical ingoing membrane condition and yields explicit quantum, frequency-dependent, and helicity-dependent corrections, offering a possible probe of the microscopic quantum structure of the horizon. | ブラックホールの行列量子力学[1]から、微視的な量子膜パラダイムを開発しました。 量子ブラックホールは、ファジー球と、半分満たされたフェルミ海からなる事象の地平線パートンの集合によって記述されることが提案されました。 ファジー球のトポロジーがベリーモノポールを誘起し、量子ブラックホールの崩壊のトンネル記述に現れるモノポールの微視的な起源を提供することを示します。 パートンはファジー球に基本自由度として結合するため、このモノポールに敏感であり、通常の伝播する2次元フェルミオンではなく、最低ランダウ準位（LLL）状態を形成します。 そのガイドセンターダイナミクスは、事象の地平線上にオーム電流、ホール電流、および分極電流を生成します。 これらの電流を外部電磁場に結合させるために、ブラックホール、環境、および二重基本リンクセクターからなる2ブロック行列構成を導入します。 非対角リンクモードは、ファジー球の近くでタキオン的になり凝縮し、地平線ゲージ場を外部マックスウェル場の境界値に動的に固定します。 これにより、パートン電流は外部場の物理的な境界源となります。 私たちの構成では、古典的なパラダイムの仮想的な膜を、微視的なLLL自由度で満たされた動的な量子膜に置き換えます。 結果として得られる境界条件は、古典的な入射膜条件を一般化し、明示的な量子、周波数依存、およびヘリシティ依存の補正をもたらし、地平線の微視的な量子構造を調査できる可能性を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recently, a new exact Ricci-flat rotating black-hole solution was constructed in four-dimensional general relativity, in which an additional parameter $B$ characterizes a spindle deformation of the Kerr geometry. We study geodesic motion and black-hole shadows in this spacetime. The Hamilton-Jacobi equation is not exactly separable for either timelike or null geodesics. Remarkably, however, at the leading nontrivial order, ${\cal O}(B^2)$, null but not timelike geodesics become separable. In the timelike sector, the spindle deformation shifts the innermost stable circular orbit and can give rise to an outermost stable circular orbit. In the null sector, exploiting the perturbatively separated equations, we analytically determine the photon region, equatorial photon orbits, and black-hole shadow, and compare the resulting predictions with direct ray tracing in the exact spacetime. The numerical results validate the perturbative treatment and quantify the deviations from Kerr. | 最近、4次元一般相対性理論において、追加のパラメータ$B$がカー幾何学の紡錘変形を特徴付ける、新しい厳密なリッチ平坦回転ブラックホール解が構築されました。 本稿では、この時空における測地線運動とブラックホールの影について研究します。 ハミルトン・ヤコビ方程式は、時間的測地線とヌル測地線のどちらに対しても厳密には分離可能ではありません。 しかしながら、注目すべきことに、主要な非自明な次数${\cal O}(B^2)$では、ヌル測地線は分離可能になりますが、時間的測地線は分離できません。 時間的セクターでは、紡錘変形によって最も内側の安定円軌道が移動し、最も外側の安定円軌道が生じる可能性があります。 ヌルセクターでは、摂動的に分離された方程式を利用して、光子領域、赤道光子軌道、およびブラックホールの影を解析的に決定し、得られた予測を厳密な時空における直接光線追跡と比較します。 数値結果は摂動論的処理を検証し、カーからのずれを定量化します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the motion of massive (un)charged test particles in space-times of electric and dyonic black holes which carry scalar hair. We determine the stable and unstable circular orbits and discuss the collision of massive test particles. In particular, we aim at demonstrating how the presence of the scalar hair of the black hole changes the circular orbits and particle collisions, respectively, as compared to the Reissner-Nordström (RN) space-time. We find that in the presence of scalar hair, up to four circular orbits (two unstable and two stable) as well as static orbits with $L=0$ can exist. Particle collisions can generate infinite center-of-mass energy when at least one of the particles is charged, very similar to the RN case. We find, however, that the value of the charge at which this divergence happens depends on the value of the scalar field on the horizon. | 我々は、スカラーヘアを持つ電気ブラックホールとダイオンブラックホールの時空における、質量のある（電荷のない）試験粒子の運動を研究する。 安定および不安定な円軌道を決定し、質量のある試験粒子の衝突について議論する。 特に、ブラックホールのスカラーヘアの存在が、ライスナー・ノルドシュトロム（RN）時空と比較して、円軌道と粒子の衝突をどのように変化させるかを明らかにすることを目指す。 スカラーヘアが存在する場合、最大で4つの円軌道（2つは不安定、2つは安定）と、$L=0$の静的軌道が存在することがわかった。 粒子の衝突は、少なくとも一方の粒子が電荷を持つ場合、RNの場合と非常によく似て、無限の重心エネルギーを生成する可能性がある。 しかし、この発散が発生する電荷の値は、事象の地平線上のスカラー場の値に依存することがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Despite compelling evidence, the absence of a confirmed dark matter particle has sustained interest in modified gravity as an alternative explanation for the observed phenomenology. One prominent example is Modified Newtonian Dynamics (MOND), which predicts that the internal dynamics of a system depends on the external gravitational field in which it is embedded. This so-called External Field Effect violates the strong equivalence principle (SEP) and is absent in canonical mechanics, making it a promising avenue for experimental tests of modified gravity. Motivated by this, we investigate the dynamics of two spherical masses arranged such that their symmetry axis is either parallel or orthogonal to the local gravitational field. We derive solutions describing the internal dynamics of such systems in both strong uniform and radial external fields. In particular, for a radial external field, if the non-relativistic gravitational field is free to have non-vanishing curl, we find that the mutual attraction of the masses in the perpendicular configuration is not strictly aligned with their symmetry axis. It acquires a small transverse component, even when the external gravitational field is everywhere balanced by non-gravitational forces. Using these solutions, we determine the spatial and temporal sensitivities required to distinguish the two configurations and systematically assess experimentally relevant effects, including air drag, object size, and surface interactions. As an example, detecting the prediction of the simple MOND interpolating function requires a spatial sensitivity of order 0.1 fm for sub-millimeter masses evolving over approximately 30 minutes. Such times may be achievable with levitated particles or in space-based environments. Experiments operating at lower resolutions are also interesting as independent tests of SEP and place constraints on modified-gravity theories. | 説得力のある証拠があるにもかかわらず、暗黒物質粒子が確認されていないため、観測された現象に対する代替説明として修正重力への関心が持続している。 その代表的な例が修正ニュートン力学（MOND）であり、これはシステムの内部ダイナミクスが、システムが埋め込まれている外部重力場に依存すると予測する。 このいわゆる外部場効果は、強い等価原理（SEP）に違反し、正準力学には存在しないため、修正重力の実験的検証の有望な道筋となっている。 これに触発され、対称軸が局所重力場に平行または直交するように配置された2つの球状質量のダイナミクスを調査する。 我々は、強い均一外部場と放射状外部場の両方において、このようなシステムの内部ダイナミクスを記述する解を導出する。 特に、放射状外部場の場合、非相対論的重力場がゼロでない回転を持つことができる場合、垂直配置の質量間の相互引力は、対称軸と厳密には一致しないことがわかった。 外部重力場が非重力力によってどこでも釣り合っている場合でも、小さな横方向成分を獲得します。 これらの解を使用して、2 つの構成を区別するために必要な空間的および時間的感度を決定し、空気抵抗、物体のサイズ、表面相互作用などの実験的に関連する効果を体系的に評価します。 例として、単純な MOND 補間関数の予測を検出するには、約 30 分にわたって変化するサブミリメートル質量に対して、0.1 fm 程度の空間感度が必要です。 このような時間は、浮遊粒子または宇宙ベースの環境で達成できる可能性があります。 より低い解像度で動作する実験も、SEP の独立したテストとして興味深く、修正重力理論に制約を与えます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We attempt to magnetise the de Sitter (dS) and Anti-de Sitter (AdS) spacetimes in spherical symmetry. First, the weak field case is considered where Maxwell's equation is solved to find magnetic fields in fixed dS/AdS backgrounds. For strong magnetic fields we consider Einstein-Maxwell gravity with a gravitating fluid source. With gravitational backreaction of the magnetic field taken into account, the strong fields deform the dS/AdS spacetime, resulting in a dS/AdS-type analogue of the Melvin magnetic universe. This solution is obtained via a Harrison-like transformation, along with appropriate transformations of the fluid energy and pressures. Some of its physical and geometrical properties of the solution are studied. | 球対称なド・ジッター（dS）時空と反ド・ジッター（AdS）時空を磁化することを試みる。 まず、弱い磁場の場合を考え、固定されたdS/AdS背景における磁場を求めるためにマクスウェル方程式を解く。 強い磁場の場合、重力流体源を持つアインシュタイン・マクスウェル重力を考える。 磁場の重力反作用を考慮すると、強い磁場はdS/AdS時空を変形させ、メルビン磁気宇宙のdS/AdS型類似物をもたらす。 この解は、流体エネルギーと圧力の適切な変換とともに、ハリソン変換に似た変換によって得られる。 この解の物理的および幾何学的特性の一部を研究する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we explore the quasinormal modes (QNMs) of the Bonanno-Reuter black hole, one of the first regular black hole metric suggested by the Asymptotically Safe Gravity (ASG) program. The running parameter $α$ is set to a positive value, the related running Newton coupling vanishes at high energies, fully achieving an ultraviolet fixed point and eliminating non-physical UV divergences. This yields a singularity-free geometry. Hence, we focus on the resulting renormalisation-group-improved Schwarzschild metric, which naturally produces an (Anti)deSitter non-singular core. On the basis of this background, we compute the QNM spectrum for scalar, electromagnetic, and gravitational perturbations by employing the Spectral Method (SM). This method, recognised for its enhanced precision compared to high-order WKB methods, allows the identification of fundamental modes, extensive collections of overtones, and purely imaginary overdamped modes that were entirely missed in previous analyses. These characteristics, resolved here for the first time in the Bonanno-Reuter black hole, underscore the crucial importance of high-precision spectral methods in investigating delicate signatures of black hole models inspired by quantum gravity. | 本研究では、漸近的に安全な重力（ASG）プログラムによって提案された最初の正則ブラックホール計量の1つであるボナンノ・ロイターブラックホールの準正規モード（QNM）を探求します。 実行パラメータ$α$は正の値に設定され、関連する実行ニュートン結合は高エネルギーで消滅し、紫外固定点を完全に達成し、非物理的な紫外発散を排除します。 これにより、特異点のない幾何学が得られます。 したがって、結果として得られる繰り込み群改良シュワルツシルト計量に注目します。 これは、自然に（反）ド・ジッター非特異コアを生成します。 この背景に基づいて、スペクトル法（SM）を使用して、スカラー、電磁、および重力摂動に対するQNMスペクトルを計算します。 この手法は、高次WKB法に比べて精度が向上していることで知られており、従来の解析では全く見落とされていた基本モード、多数の倍音、そして純虚数過減衰モードの特定を可能にする。 ボナンノ・ロイターブラックホールにおいて今回初めて解明されたこれらの特性は、量子重力に着想を得たブラックホールモデルの繊細な特徴を調査する上で、高精度スペクトル法が極めて重要であることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that relativistic theories with purely relaxational excitation spectra, such as kinetic theory and transient hydrodynamics, naturally endow the dispersion plane $\{iω,ik\}$ with a Lorentzian geometric structure analogous to that of the Minkowski plane $\{t,x\}$. In this picture, timelike future-directed, timelike past-directed, and spacelike directions correspond respectively to relaxation-like, unstable-like, and evanescent-like modes. Under mild structural assumptions on the underlying theory, causality constrains dispersion relations to follow spacelike trajectories on the plane. This geometric viewpoint recasts longstanding problems in relativistic matter physics as elementary geometric ones that can often be solved graphically. As applications, we derive universal constraints on dispersion relations, deviations from time dilation, the observer dependence of spectral hierarchies, the regime of validity of hydrodynamics in boosted frame, the maximal allowed diffusivity and viscosity of relativistic media, and the presence of non-hydrodynamic branch cuts in kinetic theory. | 本稿では、運動論や過渡流体力学など、純粋に緩和励起スペクトルを持つ相対論的理論が、分散平面 $\{iω,ik\}$ にミンコフスキー平面 $\{t,x\}$ と同様のローレンツ幾何学的構造を自然に付与することを示す。 この図式では、時間的未来方向、時間的過去方向、および空間的方向は、それぞれ緩和様モード、不安定様モード、およびエバネッセント様モードに対応する。 基礎となる理論に関する緩やかな構造的仮定の下では、因果律により分散関係は平面上の空間的軌跡に従うように制約される。 この幾何学的観点は、相対論的物質物理学における長年の問題を、多くの場合図式的に解決できる基本的な幾何学的問題として再定義するものである。 応用例として、分散関係、時間膨張からのずれ、スペクトル階層の観測者依存性、ブーストフレームにおける流体力学の有効範囲、相対論的媒体の最大許容拡散率と粘性、および運動論における非流体力学的分岐切断の存在に関する普遍的な制約を導出します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study scalar and vector bosons in the Bonnor--Melvin--$Λ$ spacetime within the Duffin--Kemmer--Petiau (DKP) formalism. By employing Umezawa's projection operators, we separate the physical spin-0 and spin-1 sectors and derive the corresponding exact second-order equations in the full curved spacetime, without relying on the conical approximation. For the scalar sector, the radial equation reduces to a Schrödinger-like equation with a trigonometric Pöschl--Teller effective potential. In the vector sector, the longitudinal mode is governed by the same effective potential, whereas the transverse polarizations are described by generalized trigonometric Pöschl--Teller potentials. Because the me\-tric function vanishes at a discrete set of radial points, the radial dynamics is naturally formulated as a singular Sturm--Liouville problem on a fundamental interval, with the physical radial domain fixed by the Friedrichs self-adjoint extension of the corresponding singular radial operators. As a result, all physical sectors exhibit purely discrete radial spectra, and their eigenfunctions are obtained in closed form. These results provide a unified exact treatment of scalar and vector bosons in the Bonnor--Melvin--$Λ$ spacetime, complement previous analyses based on the conical approximation, and clarify the role of the global geometric structure of the background in shaping confinement and spectral properties. | 我々は、ダフィン・ケマー・ペティオー（DKP）形式を用いて、ボナー・メルビン・Λ時空におけるスカラーボソンとベクトルボソンを研究する。 梅澤の射影演算子を用いることで、物理的なスピン0とスピン1のセクターを分離し、円錐近似に頼ることなく、完全な曲がった時空における対応する厳密な2階方程式を導出する。 スカラーセクターでは、動径方程式は三角関数ポシュル・テラー有効ポテンシャルを持つシュレーディンガー方程式に帰着する。 ベクトルセクターでは、縦方向モードは同じ有効ポテンシャルによって支配されるが、横方向偏極は一般化された三角関数ポシュル・テラーポテンシャルによって記述される。 メトリック関数は離散的な動径点の集合でゼロになるため、動径ダイナミクスは、対応する特異動径演算子のフリードリヒス自己共役拡張によって物理的な動径領域が固定された、基本区間上の特異シュトゥルム・リウヴィル問題として自然に定式化されます。 その結果、すべての物理セクターは純粋に離散的な動径スペクトルを示し、その固有関数は閉じた形で得られます。 これらの結果は、ボナー・メルビン・Λ時空におけるスカラーボソンとベクトルボソンの統一的かつ厳密な取り扱いを提供し、円錐近似に基づく以前の解析を補完し、閉じ込めとスペクトル特性の形成における背景の全体的な幾何学的構造の役割を明らかにします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we establish a geometric correspondence between the Lorentzian Raychaudhuri equation and Perelman's non-collapsing theorem for the Ricci flow. By interpreting the Raychaudhuri equation as a Lorentzian analogue of Ricci flow, we connect geodesic focusing in general relativity to the monotonicity and entropy functionals of geometric analysis. Using this correspondence, we derive a Lorentzian non-collapsing theorem and introduce a covariant entropy functional governing causal volume evolution. Finally, we propose the concept of geodesic entropy capacity, a curvature-bounded limit on the information that can be stored in spacetime regions, providing a unified geometric framework linking gravitation, thermodynamics, and information. | 本論文では、ローレンツ型レイチャウドリ方程式とペレルマンのリッチフロー非崩壊定理との間に幾何学的対応関係を確立する。 レイチャウドリ方程式をリッチフローのローレンツ型類似物として解釈することで、一般相対性理論における測地線集束を幾何解析の単調性およびエントロピー汎関数に結びつける。 この対応関係を用いて、ローレンツ型非崩壊定理を導出し、因果的体積進化を支配する共変エントロピー汎関数を導入する。 最後に、時空領域に蓄積できる情報量に対する曲率制限限界である測地線エントロピー容量の概念を提案し、重力、熱力学、および情報を結びつける統一的な幾何学的枠組みを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate massive scalar perturbations of Kerr-Newman black holes, focusing on the $(\ell,m) = (1,1)$ quasinormal mode spectrum in the near-extremal regime. We identify a sequence of exceptional lines, at which overtone frequencies become degenerate, together with a corresponding sequence of exceptional points for massless fields. We analyze the geometric phases associated with these exceptional points by transporting the spectrum around closed loops in parameter space and examining the resulting permutation of quasinormal mode frequencies. We further show that these degeneracies are closely related to the branching of the spectrum into zero-damping and damped modes, and derive an analytic expression for the frequencies of the zero-damping modes in the extremal limit. | 我々は、カー・ニューマンブラックホールの質量のあるスカラー摂動を調査し、極限領域に近い領域における$(\ell,m) = (1,1)$準正規モードスペクトルに焦点を当てる。 我々は、倍音周波数が縮退する一連の特異線と、質量ゼロ場に対応する一連の特異点を特定する。 我々は、パラメータ空間内の閉じたループに沿ってスペクトルを移動させ、結果として生じる準正規モード周波数の順列を調べることにより、これらの特異点に関連する幾何学的位相を分析する。 さらに、これらの縮退がスペクトルのゼロ減衰モードと減衰モードへの分岐と密接に関連していることを示し、極限におけるゼロ減衰モードの周波数の解析的表現を導出する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Einstein's theory of general relativity (GR) has been remarkably successful in describing gravitational phenomena. However, several open questions in modern cosmology and astrophysics (e.g. inflation, dark energy) suggest the need for extensions or modifications to this framework. Modified gravity (MGR) theories, including scalar-tensor models and higher-dimensional approaches, attempt to address these gaps while maintaining consistency with established experimental tests. This work investigates Hawking radiation within an $f(\mathcal{R})$ gravity theory, with $\mathcal{R}$ being scalar curvature, focusing on its implications for primordial black holes (PBHs) as potential dark matter (DM) candidates. Our analysis reveals that PBHs evaporate slowly in MGR compared to GR predictions. Specifically, we find that non-rotating black holes with masses $\sim 5 \times 10^{13}$ g or lower would have survived by the present epoch, depending on the MGR parameter-a mass threshold approximately at least ten times smaller than in GR. This retarded evaporation timeline imposes relaxed new constraints on the viability of PBHs as DM constituents, thereby reshaping the landscape of possible solutions to the DM problem. This motivates further investigation into alternative gravitational theories and their cosmological consequences. | アインシュタインの一般相対性理論（GR）は、重力現象の記述において目覚ましい成功を収めてきました。 しかし、現代宇宙論や天体物理学におけるいくつかの未解決問題（インフレーション、ダークエネルギーなど）は、この枠組みの拡張や修正の必要性を示唆しています。 スカラーテンソルモデルや高次元アプローチを含む修正重力（MGR）理論は、確立された実験的検証との整合性を維持しながら、これらのギャップに対処しようとしています。 本研究では、$\mathcal{R}$をスカラー曲率とする$f(\mathcal{R})$重力理論におけるホーキング放射を調査し、潜在的なダークマター（DM）候補としての原始ブラックホール（PBH）への影響に焦点を当てています。 私たちの分析は、MGRではPBHがGRの予測に比べてゆっくりと蒸発することを明らかにし具体的には、MGRパラメータ（GRにおける質量閾値の約10分の1以下）によっては、質量が約5×10¹³g以下の非回転ブラックホールが現在まで生き残っていたことがわかった。 この蒸発の遅延は、暗黒物質の構成要素としての原始ブラックホールの存在可能性に対する新たな制約を緩和し、暗黒物質問題の解決策の可能性を大きく変える。 これは、代替重力理論とその宇宙論的帰結に関するさらなる研究を促すものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present GRACE, a new GPU-accelerated numerical-relativity framework designed to run efficiently on heterogeneous high-performance computing platforms. Developed from scratch and built exclusively on open-source libraries, GRACE employs Kokkos for performance portability across CPU and GPU architectures and p4est for adaptive mesh refinement. The code evolves the equations of ideal GRMHD -- with divergence-free magnetic fields maintained by constrained transport -- self-consistently coupled to the Einstein equations in the Z4c formulation, on fixed or adaptively refined grids. We validate the implementation against a suite of standard tests, ranging from magnetized shock tubes and the magnetic rotor in flat spacetime, through (magnetized) Bondi accretion onto a Schwarzschild black hole and the ringdown of a perturbed spinning puncture, to neutron-star oscillation spectra in fixed and dynamical spacetimes and the merger of binary black holes. As more demanding applications, we evolve two binary neutron-star mergers -- an equal-mass, unmagnetized system with an ideal-gas equation of state and an unequal-mass, magnetized system with a finite-temperature tabulated equation of state -- finding the inspiral dynamics to agree well with the FIL code. We also report single-device throughput together with strong- and weak-scaling results on multiple GPU and CPU architectures. GRACE is publicly released together with GRACEpy, a basic post-processing and data-analysis environment. | 本稿では、異種高性能計算プラットフォーム上で効率的に動作するように設計された、GPUアクセラレーション対応の新しい数値相対性理論フレームワークであるGRACEを紹介します。 GRACEは、ゼロから開発され、オープンソースライブラリのみに基づいて構築されており、CPUとGPUアーキテクチャ間でのパフォーマンス移植性のためにKokkosを、適応メッシュ細分化のためにp4estを採用しています。 このコードは、固定グリッドまたは適応的に細分化されたグリッド上で、制約付き輸送によって維持される発散のない磁場を持つ理想的なGRMHD方程式を、Z4c定式化のアインシュタイン方程式と自己無撞着に結合して進化させます。 実装は、平坦な時空における磁化衝撃波管と磁気ローターから、シュワルツシルトブラックホールへの（磁化）ボンディ降着と摂動を受けた回転する穿孔のリングダウン、固定時空と動的時空における中性子星振動スペクトル、連星ブラックホールの合体まで、一連の標準テストに対して検証されています。 より高度なアプリケーションとして、2つの連星中性子星合体（質量が等しく磁化されていない理想気体状態方程式を持つ系と、質量が異なり磁化されている有限温度表形式状態方程式を持つ系）を進化させ、合体ダイナミクスがFILコードとよく一致することを確認しました。 また、複数のGPUおよびCPUアーキテクチャにおける単一デバイスのスループットと、強スケーリングおよび弱スケーリングの結果も報告します。 GRACEは、基本的な後処理およびデータ解析環境であるGRACEpyとともに公開されています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct the Carrollian limit of NS--NS and heterotic supergravity through an ultra-relativistic expansion of the fields. An appropriate scaling of the dilaton renders the measure finite and compensates the divergences arising from the NS-NS supergravity Lagrangian, giving a finite action as $w\rightarrow\infty$. We then extend the construction to heterotic supergravity (neglecting fermions) by incorporating the non-Abelian gauge field together with the Green--Schwarz (GS) mechanism. The resulting theory contains a finite gauge sector consistently coupled to gravity, and the GS mechanism for the Carrollian 1-form field can be trivialized imposing field redefinitions. Then, we investigate the Carrollian equations of motion by both expanding the relativistic equations and deriving them from a variational principle. We also show that the leading $α'$-corrected $\hat{\rm Riem}^2$ contribution remains finite under a rescaling of the string parameter $α'\rightarrow \frac{α'_c}{w^2}$, opening further research towards the full four-derivative effective action. Finally, we discuss the potential connection with the worldsheet formalism of the Carrollian string theory. | 我々は、場の超相対論的展開を通して、NS-NS超重力とヘテロティック超重力のキャロル極限を構築する。 ダイラトンの適切なスケーリングにより、測度は有限となり、NS-NS超重力ラグランジアンから生じる発散が相殺され、$w\rightarrow\infty$として有限の作用が得られる。 次に、非可換ゲージ場とグリーン・シュワルツ（GS）機構を組み込むことにより、この構成をヘテロティック超重力（フェルミオンを無視）に拡張する。 結果として得られる理論は、重力と一貫して結合した有限ゲージセクターを含み、キャロル1形式場のGS機構は、場の再定義を課すことで自明化できる。 次に、相対論的方程式を展開し、変分原理から導出することにより、キャロル運動方程式を調査する。 また、主要な $α'$ 補正 $\hat{\rm Riem}^2$ 寄与が、弦パラメータ $α'\rightarrow \frac{α'_c}{w^2}$ の再スケーリングの下で有限のままであることを示し、完全な 4 階微分有効作用に向けたさらなる研究の道を開く。 最後に、キャロル弦理論のワールドシート形式との潜在的な関連性について議論する。 |