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| Original Text | 日本語訳 |
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| Shot-noise anisotropies in the nHz gravitational wave background (GWB) are a promising target for pulsar timing arrays (PTAs). If the nHz GWB is sourced by merging supermassive black hole binaries (SMBHBs), as current evidence suggests, the shot-noise signal is expected to be large, potentially of order unity at observing frequencies of $f \sim 1 \, \mathrm{yr}^{-1}$. In this regime, the signal is dominated by rare bright binaries, and Poisson fluctuations in the discrete SMBHB population produce significant spatial anisotropies. Here, we use Monte Carlo simulations to model the realization-to-realization scatter in the shot-noise, sampling from empirically calibrated models of the SMBHB source populations. We find that the probability distribution of shot-noise amplitudes is broad, spanning a factor of $\sim 50$ (95\% interval) at fixed frequency, with a long tail towards high amplitudes. The most probable and median amplitudes lie significantly below the ensemble means by factors of $\sim 2-3$, implying that the shot-noise in typical realizations is smaller than the mean. The ensemble-averaged shot-noise also differs from simple estimates based on moments of the strain, $\langle h^4 \rangle/\langle h^2 \rangle^2$, because the average of a ratio is not equal to the ratio of the averages (i.e., $\langle X/Y \rangle \ne \langle X \rangle/\langle Y \rangle$). This difference is a factor of $\sim 3$ at $f = 0.1 \, \rm{yr}^{-1}$, growing to larger than two orders of magnitude by $f \sim 1 \, \rm{yr}^{-1}$, where the GWB is dominated by low abundance, high-strain sources. Shot-noise nevertheless provides a powerful diagnostic for understanding the GWB and SMBHB populations; interpreting PTA measurements, however, requires modeling its full probability distribution. | nHz重力波背景（GWB）におけるショットノイズ異方性は、パルサータイミングアレイ（PTA）にとって有望なターゲットである。 現在の証拠が示唆するように、nHz GWBが合体する超大質量ブラックホール連星（SMBHB）によって発生している場合、ショットノイズ信号は大きく、観測周波数 $f \sim 1 \, \mathrm{yr}^{-1}$ ではオーダー 1 になると予想される。 この領域では、信号はまれな明るい連星によって支配され、離散的な SMBHB 集団におけるポアソン変動が顕著な空間異方性を生み出す。 ここでは、経験的に較正された SMBHB ソース集団のモデルからサンプリングして、ショットノイズの実現ごとのばらつきをモデル化するためにモンテカルロシミュレーションを使用する。 ショットノイズ振幅の確率分布は広く、固定周波数で約 50 倍 (95% 区間) に及び、高振幅側に長い裾野を持つことがわかります。 最も可能性の高い振幅と中央値の振幅は、アンサンブル平均より約 2〜3 倍低い値にあり、典型的な実現ではショットノイズが平均よりも小さいことを示唆しています。 アンサンブル平均ショットノイズは、歪みのモーメント $\langle h^4 \rangle/\langle h^2 \rangle^2$ に基づく単純な推定値とも異なります。 これは、比率の平均が平均の比率と等しくないためです (つまり、$\langle X/Y \rangle \ne \langle X \rangle/\langle Y \rangle$)。 この差は、$f = 0.1 \, \rm{yr}^{-1}$ では約 3 倍ですが、$f \sim 1 \, \rm{yr}^{-1}$ では 2 桁以上大きくなり、GWB は低存在量で高歪みの発生源によって支配されます。 ショットノイズは、GWB および SMBHB 集団を理解するための強力な診断ツールとなりますが、PTA 測定値を解釈するには、その完全な確率分布をモデル化する必要があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The boundary quantity that captures the growth of black-hole interiors quantified by holographic complexity remains unknown beyond 2d dilaton gravity. We provide a critical analysis of a partition-function construction of Krylov spread complexity for thermofield-double states that provides a dimension-independent boundary reconstruction from semiclassical holographic partition functions, while developing the present dynamical and bulk construction for the BTZ saddle. In the double-scaled Sachdev-Ye-Kitaev model, where exact and semiclassical results can be compared, we show that the classical limit is reliable only when taken after the complexity has been reconstructed; taking this limit at the level of individual Lanczos coefficients discards essential information. Applying the construction to a large-central-charge two-dimensional conformal field theory above the Hawking-Page temperature dual to a Bañados-Teitelboim-Zanelli black hole, we find an intermediate departure from early-time quadratic growth followed by behavior compatible with a return toward asymptotically quadratic growth, rather than the linear late-time behavior of the volume and the standard finite-functional complexity = anything class. We then match this boundary behavior to a generalized complexity = anything bulk object built from an infinite series of extrinsic-curvature invariants. The construction provides a systematic route from black-hole thermodynamics to Krylov dynamics and can naturally be extended to higher-dimensional holographic black holes. | ホログラフィック複雑性によって定量化されるブラックホール内部の成長を捉える境界量は、2次元ダイラトン重力を超えると未だ不明である。 我々は、半古典的ホログラフィック分配関数から次元に依存しない境界再構成を提供する熱場二重状態のクリロフ拡散複雑性の分配関数構成の批判的分析を提供するとともに、BTZサドルの現在の動的およびバルク構成を展開する。 厳密な結果と半古典的結果を比較できる二重スケールのSachdev-Ye-Kitaevモデルでは、複雑性が再構成された後にこの極限を取った場合にのみ古典的極限が信頼できることを示す。 個々のランチョス係数のレベルでこの極限を取ると、重要な情報が失われる。 この構成を、ホーキング・ページ温度以上のバニャドス・タイテルボイム・ザネリ・ブラックホールの双対である、中心電荷の大きい2次元共形場理論に適用すると、初期時間における2次成長からの中間的な逸脱と、漸近的に2次成長への回帰と整合する振る舞いが見られ、体積と標準的な有限関数複雑度＝任意のクラスの線形的な後期時間における振る舞いとは一致しない。 次に、この境界の振る舞いを、無限級の外曲率不変量から構築された一般化された複雑度＝任意のバルクオブジェクトに一致させる。 この構成は、ブラックホール熱力学からクリロフ力学への体系的な経路を提供し、より高次元のホログラフィックブラックホールにも自然に拡張できる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Working to second order in cosmological perturbation theory, we reconsider the Large Scale White Noise (LSWN) effect proposed in [2511.13866] and [2511.15803]. We demonstrate that the kurvature density variable $Δρ$ does indeed develop LSWN at second order. However, contrary to the claims of [2511.15803], we show that this is not inherited as an infrared (IR) pole in the second-order comoving curvature perturbation $R_2$. This apparent enhancement was an artifact of using a linear Poisson equation to relate two genuinely second order quantities. Further, we show that $R_2$ is protected from developing any such IR enhancement: $\lim_{k \rightarrow 0} \left( k^2 R_2 \right) = 0$, which follows from a conservation law in the soft limit. The constraint proposed in [2511.15803] and its implications for the small-scale primordial power spectrum are therefore invalid. | 宇宙論的摂動理論の2次まで考察し、[2511.13866]および[2511.15803]で提案された大規模白色雑音（LSWN）効果を再検討する。 曲率密度変数$Δρ$が2次でLSWNを実際に発現することを示す。 しかし、[2511.15803]の主張とは異なり、これが2次共動曲率摂動$R_2$の赤外（IR）極として継承されないことを示す。 この見かけ上の増強は、2つの真に2次の量を関連付けるために線形ポアソン方程式を使用したことによるアーティファクトであった。 さらに、$R_2$はこのようなIR増強を発現しないことを示す：$\lim_{k \rightarrow 0} \left( k^2 R_2 \right) = 0$、これはソフトリミットの保存則から導かれる。 したがって、[2511.15803]で提案された制約と、それが小規模な原始パワースペクトルに及ぼす影響は無効である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| One-loop divergences in classically conformal theory in curved spacetime is a nontrivial issue if the theory under consideration possesses gauge invariance. In this case, quantization involves introducing the gauge-fixing term and the action of ghosts, both of which are not conformal. The formal proof of the conformal invariant renormalizability in this situation, including interacting theories, has been given in the paper from 1984 by one of the present authors. Owing to BRST symmetry, the contributions of the gauge-fixing and ghost sectors to the conformal variation of the effective action cancel each other. This cancellation does not hold in the finite part of the one-loop and higher-loops effective action, that results in the anomaly. In this paper, we extend the early results on conformal matter fields in external gravitational field and apply them to conformal quantum gravity, including the case of conformal gravity coupled to other conformal matter fields. The gauge-fixing in the Weyl-squared gravity is more complicated, nevertheless, the proof of the one-loop conformal invariant renormalization using BRST symmetry is possible. As a preliminary to conformal quantum gravity, we also present a detailed general proof of conformal invariant one-loop divergences in the corresponding semiclassical theory. | 曲がった時空における古典的共形理論における1ループ発散は、考察対象の理論がゲージ不変性を持つ場合、自明ではない問題である。 この場合、量子化にはゲージ固定項とゴーストの作用の導入が含まれるが、どちらも共形ではない。 相互作用する理論を含むこの状況における共形不変繰り込み可能性の形式的証明は、1984年の論文で本論文の著者の1人によって与えられている。 BRST対称性により、有効作用の共形変動に対するゲージ固定セクターとゴーストセクターの寄与は互いに打ち消し合う。 この打ち消しは、1ループおよびそれ以上のループの有効作用の有限部分では成り立たず、その結果、異常が生じる。 本論文では、外部重力場における共形物質場に関する初期の結果を拡張し、共形量子重力、他の共形物質場と結合した共形重力の場合を含めて適用する。 ワイル二乗重力におけるゲージ固定はより複雑であるが、BRST対称性を用いた1ループ共形不変繰り込みの証明は可能である。 共形量子重力への予備段階として、対応する半古典理論における共形不変1ループ発散の詳細な一般証明も提示する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Rotating near-horizon extreme solutions of quadratic gravity are analyzed combining power series expansions and numerical calculations. Restricting to geometries with symmetries of the near-horizon extreme Kerr black hole (i.e., with the $\mathrm{AdS_2}$-structure), spherical horizon topology, and equatorial reflection symmetry, we introduce conformal coordinates simplifying the field equations of Einstein--Weyl gravity, i.e., quadratic gravity with vanishing scalar curvature. Employing the Frobenius analysis, we classify all power series solutions expanded around the equator as well as the poles, and obtain the recurrence relations. With the help of numerical analysis, we study fine-tuning of the free parameter to satisfy the global constraints on regular near-horizon extreme geometries. Computations of the horizon area, horizon scalar curvature, and rotational scalar reveal strong horizon deformations in some Bachian branches. Moreover, the absence of regular Bachian near-horizon geometries above a finite horizon area suggests an upper bound on the size of the corresponding extremal rotating black holes. | 回転する地平線近傍極限解を、べき級数展開と数値計算を組み合わせて解析する。 地平線近傍極限カーブラックホールの対称性（すなわち、$\mathrm{AdS_2}$構造）、球面地平線トポロジー、および赤道反射対称性を持つ幾何学に限定し、アインシュタイン-ワイル重力の場の方程式、すなわちスカラー曲率がゼロの二次重力を簡略化する共形座標を導入する。 フロベニウス解析を用いて、赤道および極の周りで展開されたすべてのべき級数解を分類し、漸化式を得る。 数値解析の助けを借りて、正則な地平線近傍極限幾何学に対する大域的制約を満たす自由パラメータの微調整を研究する。 地平線面積、地平線スカラー曲率、および回転スカラーの計算により、いくつかのバッハ分岐で強い地平線変形が明らかになる。 さらに、有限の事象の地平線領域より上に規則的なバッハ近地平線幾何学が存在しないことは、対応する極限回転ブラックホールの大きさの上限を示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Ultralight bosons can trigger superradiant instabilities around rotating black holes, extracting angular momentum and leading in some cases to observable gravitational signatures. When the associated spin-down timescale is shorter than the black hole lifetimes and the spin-up timescales due to, e.g. accretion, this process imposes an upper limit on black hole spins. In addition, the formation and subsequent dissipation of boson clouds generates quasi-continuous gravitational wave emission. In this work, we explore the prospects for constraining and detecting ultralight bosons with observations of massive black hole binary mergers with the space-based LISA observatory. We consider two complementary approaches: measurements of black hole spins from merging binaries and follow-up gravitational wave searches targeting massive black hole binary merger remnants. We consider three population models for massive black holes, based on either heavy or light seeds, and forecast the exclusion and detection probabilities for both scalar and vector bosons. We find that black hole spin measurements can constrain scalar masses in the range $[5\times10^{-18},10^{-14}]$ eV and vector masses in the range $[6\times10^{-19},2\times10^{-14}]$ eV, with the exact range depending on the model. In contrast, restricting to vector bosons, follow-up gravitational wave searches are sensitive to a narrower vector boson mass range of $\sim[3\times10^{-17},3\times10^{-15}]$ eV, with the specific values again depending on the model. If a vector boson with a mass in the range $[10^{-16},2\times10^{-15}]$ eV existed, the probability of having an event that the follow-up searches would be sensitive to ranges from very small to near unity depending on the astrophysical model. | 超軽量ボソンは、回転するブラックホールの周囲で超放射不安定性を引き起こし、角運動量を抽出し、場合によっては観測可能な重力シグナルを生じさせる可能性があります。 関連するスピンダウン時間スケールが、例えば降着によって生じるブラックホールの寿命やスピンアップ時間スケールよりも短い場合、このプロセスはブラックホールのスピンに上限を課します。 さらに、ボソン雲の形成とその後の散逸は、準連続的な重力波放射を生成します。 本研究では、宇宙望遠鏡LISAを用いた大質量ブラックホール連星合体の観測によって、超軽量ボソンを制約し検出する可能性を探ります。 我々は、合体する連星からのブラックホールスピンの測定と、大質量ブラックホール連星合体残骸を対象とした追跡重力波探索という、2つの相補的なアプローチを検討します。 本研究では、重いシードまたは軽いシードに基づく、大質量ブラックホールの3つの個体群モデルを検討し、 スカラーボソンとベクトルボソンの両方について、排除確率と検出確率を予測した。 ブラックホールのスピン測定により、スカラー質量は$[5\times10^{-18},10^{-14}]$ eV、ベクトル質量は$[6\times10^{-19},2\times10^{-14}]$ eVの範囲で制約できることがわかった。 ただし、正確な範囲はモデルによって異なる。 一方、ベクトルボソンに限定すると、重力波による追跡調査では、より狭いベクトルボソン質量範囲$\sim[3\times10^{-17},3\times10^{-15}]$ eVまでしか検出できない。 ここでも、具体的な値はモデルによって異なる。 質量が $[10^{-16},2\times10^{-15}]$ eV の範囲にあるベクトルボソンが存在する場合、追跡調査が感度を持つような事象が発生する確率は、天体物理モデルに応じて非常に小さいものからほぼ 1 に近くなるものまで変化する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| When a black hole rings after a merger, it emits gravitational waves at characteristic frequencies known as quasinormal modes (QNMs). In the eikonal limit, these modes are governed by the unstable circular light orbits that form the photon ring. In this work, we demonstrate that the ringing of a black hole has a precise thermal interpretation. A probe string propagating in the near-ring geometry acquires an induced Rindler horizon on its worldsheet, with a temperature set by the Lyapunov exponent of the photon ring. Out of this structure, the black hole QNMs emerge as thermal excitations, so that the characteristic ringing of a black hole is the retarded response of a thermal system living on the photon ring. We explicitly derive the QNM spectrum from two complementary perspectives: microscopically, via unstable transverse worldsheet fluctuations, and macroscopically, through the pole structure of the causal response function of an open thermal quantum system. | ブラックホールが合体後にリング状になると、準正規モード（QNM）と呼ばれる特徴的な周波数で重力波を放出します。 アイコナール極限では、これらのモードはフォトンリングを形成する不安定な円形光軌道によって支配されます。 本研究では、ブラックホールのリング状現象が正確な熱的解釈を持つことを示します。 リング近傍の幾何学で伝播するプローブストリングは、フォトンリングのリアプノフ指数によって温度が設定される誘導リンドラー地平線をそのワールドシート上に獲得します。 この構造から、ブラックホールのQNMが熱励起として出現するため、ブラックホールの特徴的なリング状現象は、フォトンリング上に存在する熱システムの遅延応答となります。 我々は、不安定な横方向ワールドシート変動を介した微視的な観点と、開放型熱量子システムの因果応答関数の極構造を介した巨視的な観点という、2つの相補的な観点からQNMスペクトルを明示的に導出します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the adiabaticity of the cosmological perturbations in the context of inflationary Einstein-Gauss-Bonnet theories. We focus on viable inflationary Einstein-Gauss-Bonnet theories which are compatible with the current Cosmic Microwave Background radiation experiments and also are compatible with the GW170817 observations. We derive the effects of the adiabaticity requirement on the Einstein-Gauss-Bonnet physical parameters and we show that the sound speed of the scalar perturbations and the propagation speed of the tensor perturbations are constrained. We consider two classes of inflationary viable and GW170817-compatible theories, and in the first class the adiabaticity is not violated during inflation, while in the second class the adiabaticity is violated only at the end of inflation. We discuss the effects of the adiabaticity violation in the second class of models. From our analysis, it seems that only one class of viable EGB inflationary theories, which is also compatible with the GW170817 event, is free from adiabaticity pathologies. | 我々は、インフレーション型アインシュタイン・ガウス・ボンネ理論の文脈において、宇宙論的摂動の断熱性を研究する。 我々は、現在の宇宙マイクロ波背景放射実験と整合性があり、かつGW170817観測とも整合性のある、実現可能なインフレーション型アインシュタイン・ガウス・ボンネ理論に焦点を当てる。 我々は、アインシュタイン・ガウス・ボンネの物理パラメータに対する断熱性要件の影響を導出し、スカラー摂動の音速とテンソル摂動の伝播速度が制約されることを示す。 我々は、実現可能でGW170817と整合性のあるインフレーション理論の2つのクラスを検討する。 最初のクラスでは、インフレーション中に断熱性が破られないが、2番目のクラスでは、インフレーションの終わりにのみ断熱性が破られる。 我々は、2番目のクラスのモデルにおける断熱性破れの影響について議論する。 我々の分析によると、GW170817イベントとも整合性のある、実行可能なEGBインフレーション理論のうち、断熱性の問題がないのはたった1つのクラスだけであるように思われる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We establish a trapped surface formation theorem for the spherically symmetric Einstein Yang Mills equations in a double-null gauge. The theorem concerns characteristic initial data posed on a pair of transversely intersecting null hypersurfaces and allows nontrivial incoming data. The proof extends the singular characteristic method of An and Lim for the Einstein Maxwell Charged Scalar Field System to the non-abelian Yang Mills setting, where the curvature coupling and gauge field nonlinearities introduce new structural difficulties. This paper constitutes the first part of a program toward weak cosmic censorship for the Einstein Yang Mills system. | 本論文では、二重ヌルゲージにおける球対称アインシュタイン・ヤン・ミルズ方程式に対するトラップ面形成定理を確立する。 この定理は、交差する一対のヌル超曲面上に置かれた特性初期データに関するものであり、非自明な入射データも許容する。 証明は、アインシュタイン・マクスウェル荷電スカラー場系に対するAnとLimの特異特性法を非可換ヤン・ミルズ系に拡張するものであり、曲率結合とゲージ場の非線形性によって新たな構造的困難が生じる。 本論文は、アインシュタイン・ヤン・ミルズ系に対する弱い宇宙検閲に向けた研究プログラムの第一段階を構成する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the recently proposed scenario, the cosmological bounce occurs because the initially contracting Universe is not empty. In the region close to singularity, matter contents of the Universe heat up and effectively become radiation. Then, the trace anomaly automatically provides bounce if the overall beta function in the matter sector is positive. Independent of the remaining open questions on the quantum field theory side, it is interesting to consider this model from the cosmological perspective. In the present work, we develop the general formalism which is a necessary step for exploring the primordial cosmological perturbations. The main technical development is the formulation of the low-energy version for the nonlocal part of the effective action. The complete form of this action can be done local using two auxiliary scalars. In our new version, there are more scalars, but this enables one to avoid higher derivatives. | 最近提案されたシナリオでは、宇宙論的バウンスは、最初に収縮する宇宙が空ではないために発生します。 特異点に近い領域では、宇宙の物質の内容が加熱され、実質的に放射になります。 その後、物質セクターの全体的なベータ関数が正であれば、トレース異常が自動的にバウンスを提供します。 量子場理論の残りの未解決の問題とは関係なく、このモデルを宇宙論的観点から考察することは興味深いものです。 本研究では、原始宇宙論的摂動を探索するために必要なステップである一般形式を開発します。 主な技術的開発は、有効作用の非局所部分の低エネルギーバージョンの定式化です。 この作用の完全な形式は、2 つの補助スカラーを使用して局所的に行うことができます。 私たちの新しいバージョンでは、より多くのスカラーがありますが、これにより高階微分を回避できます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Kurvature, a recently identified curvature invariant, has been argued to acquire superhorizon, or large-scale, white noise from hard-hard momentum coupling even when matter nonlinearities are small. If kurvature were related directly to cosmological curvature perturbations R through a Poisson equation, this white noise would cause an infrared-divergent variance sensitive to ultraviolet hard-mode physics. However, this relation does not generically hold. Kurvature is not intrinsic 3-curvature: on comoving slices it contains extrinsic-curvature terms, and intrinsic curvature is not related to R by a Poisson equation beyond linear order. We test this inference with second-order perturbation theory in radiation domination, relevant to CMB observables. Quadratic hard-hard composites do generate large-scale white noise in the kurvature density, but the Hamiltonian constraint separates it into intrinsic curvature and extrinsic shear, or equivalently density and expansion. Only the extrinsic terms carry the growing dimensionless kurvature density that mimics an ordinary density fluctuation above the horizon. The direct hard-hard curvature power is ultraviolet convergent, dominated by horizon-scale modes at evaluation, and leaves no IR relic in R from purely ultraviolet modes. By contrast, the Poisson construction of a curvature potential from kurvature is infrared divergent and cutoff sensitive; its white noise arises from extrinsic curvature associated with nonlinear acoustic beat modes in a radiation fluid. | 最近発見された曲率不変量である曲率は、物質の非線形性が小さい場合でも、ハード-ハード運動量結合から超地平線、つまり大規模な白色ノイズを獲得すると主張されてきた。 曲率がポアソン方程式を介して宇宙論的曲率摂動Rに直接関係するとすれば、この白色ノイズは紫外線ハードモード物理に敏感な赤外線発散分散を引き起こすだろう。 しかし、この関係は一般的には成り立たない。 曲率は固有の3曲率ではない。 共動スライスでは外因性曲率項を含み、固有曲率は線形次数を超えてポアソン方程式によってRと関係付けられない。 我々は、CMB観測量に関連する放射優勢の2次摂動理論を用いてこの推論を検証する。 二次ハード-ハード複合は曲率密度に大規模な白色ノイズを生成しますが、ハミルトニアンの制約により、それは固有曲率と外因性せん断、または等価的に密度と膨張に分離されます。 外因性項のみが、地平線上の通常の密度変動を模倣する増大する無次元曲率密度を担います。 直接ハード-ハード曲率パワーは紫外収束し、評価時には地平線スケールのモードが支配的であり、純粋な紫外モードからRにIR残余を残しません。 対照的に、曲率からの曲率ポテンシャルのポアソン構成は赤外発散し、カットオフに敏感です。 その白色ノイズは、放射流体中の非線形音響ビートモードに関連する外因性曲率から生じます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Compact spatial topology restricts the eigenmodes of primordial tensor perturbations, and the resulting discreteness can render the primordial stochastic gravitational-wave background (SGWB) anisotropic. Here we treat the CMB tensor $B$-mode covariance as a transfer-filtered measurement of that ultra-low-frequency anisotropy. Writing the normalized angular tensor-power measure as $F(k,\hat k)=1+Q(k,\hat k)$ and its nonmonopole moments as $q_{LM}(k)$, we obtain an explicit kernel that maps $q_{LM}(k)$ onto the off-diagonal covariance $δC^{BB}_{\ell m,\ell' m'}$. The kernel factorizes into tensor transfer functions and a spin-weighted Gaunt coefficient and obeys the parity rule $L+\ell+\ell'$ even for $BB$ and odd for $TB/EB$. It is an exact source--response representation of the full compact covariance rather than an additional observable. For a cubic three-torus the geometry pins down a common cubic angular subspace and orientation across frequency bands, although the amplitudes of the allowed multipoles still depend on the radial shell and source spectrum. The same topology-restricted template can therefore be read out either through the CMB $B$-mode kernel or through the anisotropy response of PTA/LISA/Taiji/TianQin searches. Using CAMB transfer functions and an invariant anisotropic-template statistic, we contrast this tensor channel with the scalar $T/E$ covariance. Independent direct angular-shell sums and $q_{LM}$--Gaunt contractions agree at $L_q^{\max}=2\ell_{\max}$ to relative Frobenius residuals of $1.4\times10^{-14}$--$3.0\times10^{-14}$. The scalar sector holds most of the practical CMB topology information; a fixed-template scan places the combined full-sky $S/N=1$ transition between $L/χ_*=2.34$ and $2.36$, while the $B$-mode channel remains subthreshold but isolates the primordial SGWB contribution. | コンパクトな空間トポロジーは、原始テンソル摂動の固有モードを制限し、結果として生じる離散性により、原始確率重力波背景 (SGWB) は異方性になります。 ここでは、CMB テンソル $B$ モード共分散を、その超低周波異方性の転送フィルタリングされた測定値として扱います。 正規化された角度テンソルパワー尺度を $F(k,\hat k)=1+Q(k,\hat k)$ と書き、その非単極モーメントを $q_{LM}(k)$ とすると、$q_{LM}(k)$ を非対角共分散 $δC^{BB}_{\ell m,\ell' m'}$ にマッピングする明示的なカーネルが得られます。 カーネルはテンソル伝達関数とスピン重み付きガウント係数に因数分解され、$BB$ の場合は $L+\ell+\ell'$ が偶数、$TB/EB$ の場合は奇数となるパリティ規則に従います。 これは、追加の観測量ではなく、完全なコンパクト共分散の正確なソース応答表現です。 3 次立方トーラスの場合、幾何学は周波数帯域全体にわたって共通の 3 次角度部分空間と向きを固定しますが、許容される多重極の振幅は依然として半径方向のシェルとソーススペクトルに依存します。 したがって、同じトポロジー制限テンプレートは、CMB $B$ モードカーネルまたは PTA/LISA/Taiji/TianQin 探索の異方性応答のいずれかを介して読み出すことができます。 CAMB 伝達関数と不変異方性テンプレート統計を使用して、このテンソルチャネルをスカラー $T/E$ 共分散と比較します。 独立した直接的な角度シェル和と $q_{LM}$--Gaunt 縮約は、$L_q^{\max}=2\ell_{\max}$ で、相対的な Frobenius 残差が $1.4\times10^{-14}$～$3.0\times10^{-14}$ で一致する。 スカラーセクターには、実用的な CMB トポロジー情報の大部分が含まれている。 固定テンプレートスキャンでは、全天 $S/N=1$ 遷移が $L/χ_*=2.34$ と $2.36$ の間に配置される一方、$B$ モードチャネルは閾値以下のままだが、原始 SGWB の寄与を分離する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the imprints of a dynamical Barbero--Immirzi (BI) field $γ(x)$ coupled to a quintessence scalar field $φ$ on gravitational-wave (GW) propagation. In the framework of Einstein--Cartan--Holst gravity, promoting $γ$ to a dynamical scalar introduces a stress--energy that back-reacts on the metric, modifying the GW friction term. A minimal coupling $\proptoβ\,φ^2γ^2$ between the BI field and quintessence leads to a two-parameter extension of the Belgacem--Maggiore parametrization, characterized by $\xBI$ (from the isolated BI field) and $\xcp$ (from the coupling). This is the first study to simultaneously constrain both parameters using GW data. We derive the modified GW propagation equation in the coupled system and identify a distinctive redshift dependence: the coupling-induced term grows faster than the isolated BI term, offering a handle to break degeneracies. Using the LIGO--Virgo--KAGRA GWTC-3 dark-siren constraint $Ξ_0=1.2^{+0.7}_{-0.7}$, we obtain the first simultaneous constraints: $|\xBI|\lesssim0.7$ and $|\xcp|\lesssim0.13$ at 90\% credibility. We then forecast the sensitivity of next-generation detectors Einstein Telescope (ET) and Cosmic Explorer (CE), showing that a 10-year observation campaign can improve these bounds by two orders of magnitude, reaching $σ(\xBI)\sim3\times10^{-2}$ and $σ(\xcp)\sim1.2\times10^{-2}$. Translated into microscopic parameters, this corresponds to $γ_{\rm dyn}\lesssim10^{-12}$ and $β\lesssim10^{-3}$, providing a powerful new observational window into the interplay between quantum-gravity phenomenology and dark energy. Our results demonstrate that GW propagation offers a promising avenue to probe the dynamical BI field and its coupling to the dark sector, with implications for loop quantum gravity and modified gravity theories. | 本研究では、クインテッセンススカラー場 $φ$ と結合した動的バルベロ・イミルジ (BI) 場 $γ(x)$ が重力波 (GW) 伝播に及ぼす影響を調査する。 アインシュタイン・カルタン・ホルスト重力理論の枠組みでは、$γ$ を動的スカラーに昇格させることで、計量に反作用する応力エネルギーが導入され、GW 摩擦項が変化する。 BI 場とクインテッセンス間の最小結合 $\proptoβ\,φ^2γ^2$ は、$\xBI$ (孤立した BI 場から) と $\xcp$ (結合から) によって特徴付けられる、ベルガセム・マッジョーレ パラメータ化の 2 パラメータ拡張をもたらす。 これは、GW データを用いて両方のパラメータを同時に制約する初めての研究である。 結合系における修正GW伝播方程式を導出し、特徴的な赤方偏移依存性を特定します。 結合によって誘発される項は、孤立したBI項よりも速く成長し、縮退を解消する手がかりとなります。 LIGO-Virgo-KAGRA GWTC-3ダークサイレン制約$Ξ_0=1.2^{+0.7}_{-0.7}$を用いて、信頼度90%で、$|\xBI|\lesssim0.7$と$|\xcp|\lesssim0.13$という最初の同時制約を得ました。 次に、次世代検出器であるアインシュタイン望遠鏡（ET）とコズミックエクスプローラー（CE）の感度を予測し、10年間の観測キャンペーンでこれらの制約を2桁改善し、$σ(\xBI)\sim3\times10^{-2}$と$σ(\xcp)\sim1.2\times10^{-2}$に達することを示しました。 微視的なパラメータに換算すると、これは $γ_{\rm dyn}\lesssim10^{-12}$ および $β\lesssim10^{-3}$ に相当し、量子重力現象とダークエネルギーの相互作用を観測するための強力な新たな窓を提供する。 我々の結果は、重力波伝播が動的なBI場とそのダークセクターとの結合を調査する有望な手段であり、ループ量子重力理論および修正重力理論に影響を与えることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate Big-Bang Nucleosynthesis (BBN) in the context of Yukawa cosmology. We first derive the modified Friedmann equations by starting from the first law of thermodynamics on the apparent horizon. Using observational data on \(^4\mathrm{He}\), deuterium, and \(^7\mathrm{Li}\) abundances, we place stringent bounds on the Yukawa coupling \(α\). The \(^4\mathrm{He}\) and deuterium constraints are mutually consistent (\(-0.24 \lesssim α\lesssim 0.12\)), while \(^7\mathrm{Li}\) requires $α\in [-0.76,\,-0.72]$. This indicate that Yukawa cosmology cannot resolve the Lithium Problem. We then extend our analysis to WIMP freeze-out, and show that the modified Hubble parameter alters the relic abundance, yielding an independent constraint \(-0.017 \lesssim α\lesssim 0.018\) from \(Ω_{\mathrm{CDM}}h^2 = 0.120 \pm 0.001\). We also derive the modified time-temperature relation, and show that the positive \(α\) raises the early Universe temperature. Our analysis demonstrates that BBN and dark matter relic abundance serve as complementary probes of modified gravity. Our studies confirm that Yukawa cosmology is a testable framework for early-Universe physics. | 我々は、湯川宇宙論の枠組みでビッグバン元素合成（BBN）を研究する。 まず、見かけの地平線上の熱力学第一法則から出発して、修正フリードマン方程式を導出する。 \(^4\mathrm{He}\)、重水素、および \(^7\mathrm{Li}\) の存在量に関する観測データを用いて、湯川結合定数 \(α\) に厳しい制約を設ける。 \(^4\mathrm{He}\) と重水素の制約は互いに整合している（\(-0.24 \lesssim α\lesssim 0.12\)）が、 \(^7\mathrm{Li}\) は $α\in [-0.76,\,-0.72]$ を要求する。 これは、湯川宇宙論ではリチウム問題を解決できないことを示している。 次に、WIMP凍結アウトに解析を拡張し、修正ハッブルパラメータが残存量を変化させ、\(Ω_{\mathrm{CDM}}h^2 = 0.120 \pm 0.001\)から独立した制約\(-0.017 \lesssim α\lesssim 0.018\)が得られることを示します。 また、修正された時間-温度関係を導出し、正の\(α\)が初期宇宙の温度を上昇させることを示します。 私たちの解析は、ビッグバン原子核合成とダークマターの残存量が修正重力の相補的なプローブとして機能することを示しています。 私たちの研究は、湯川宇宙論が初期宇宙物理学の検証可能な枠組みであることを確認しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Based on the fractional entropy from fractional quantum mechanics, fractional holographic dark energy (FHDE) has been proposed with the Hubble horizon as the IR cutoff (FHDEH). We extend this framework by adopting the future event horizon and the particle horizon as the IR cutoff, proposing the FHDEF and FHDEP models. Using the SN+OHD+DESI DR2 dataset to constrain these models, we find that all three models provide a marginally lower $χ^{2}_{min}$ compared to $Λ$CDM but without significant preference according to AIC and BIC. When CMB distance priors are included, the FHDEH and FHDEP models are strongly ruled out. We further analyze the cosmological evolution for these models, and find that only the FHDEF model predicts nearly identical evolutions of $Ω_{m}$ and $Ω_{de}$ to those of the $Λ$CDM model across cosmic history, but its deceleration parameter $q$ deviate from the $Λ$CDM model in the future, indicating richer late time dynamics beyond the standard $Λ$CDM cosmology. | 分数量子力学の分数エントロピーに基づいて、ハッブル地平線を赤外線カットオフとする分数ホログラフィックダークエネルギー（FHDE）（FHDEH）が提案されている。 我々は、将来の事象地平線と粒子地平線を赤外線カットオフとして採用することでこの枠組みを拡張し、FHDEFおよびFHDEPモデルを提案する。 SN+OHD+DESI DR2データセットを使用してこれらのモデルを制約すると、3つのモデルすべてがΛCDMと比較してわずかに低い$χ^{2}_{min}$を提供するが、AICおよびBICによると有意な優劣はないことがわかった。 CMB距離事前分布を含めると、FHDEHおよびFHDEPモデルは強く除外される。 さらにこれらのモデルの宇宙論的進化を分析したところ、FHDEFモデルのみが宇宙史全体にわたって$Ω_{m}$と$Ω_{de}$の進化が$Λ$CDMモデルとほぼ同一であると予測するものの、その減速パラメータ$q$は将来的に$Λ$CDMモデルから逸脱し、標準的な$Λ$CDM宇宙論を超えた、より豊かな後期のダイナミクスを示唆していることがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the geodesic dynamics, eikonal quasinormal modes (QNMs), and extended phase space thermodynamics of a Schwarzschild-de Sitter-like black hole coupled with a global monopole in Bumblebee gravity. Our analysis reveals that spontaneous Lorentz symmetry breaking and topological defects modify the effective radial dynamics, leading to lower effective potential barriers and a reduced magnitude of the effective force. For null geodesics, higher monopole parameters expand the photon sphere and critical impact parameter, implying an enlarged black hole shadow, while mitigating dynamical instability. For massive particles, the stable circular orbit window narrows significantly as the Outermost Stable Circular Orbit (OSCO) shrinks, alongside a marked enhancement in perihelion precession. In addition, we examine the correspondence between the eikonal QNMs and the properties of null geodesics. The excellent agreement between the eikonal approximation and the WKB method for scalar and electromagnetic perturbations supports the validity of the correspondence for the spacetime under consideration. In the extended thermodynamic phase space, we evaluate the black hole as a holographic heat engine. We demonstrate that classical efficiency is mathematically blind to Lorentz violation; however, introducing a quantum-corrected modified entropy tightly couples the macroscopic work output to the symmetry-breaking framework. Ultimately, the necessity to respect the Carnot bound imposes a strict macroscopic constraint on the Lorentz-violating parameter, safeguarding the Second Law of Thermodynamics. | バンブルビー重力におけるグローバルモノポールと結合したシュワルツシルト・ド・ジッター型ブラックホールの測地線ダイナミクス、アイコナール準正規モード（QNM）、および拡張位相空間熱力学を調査する。 我々の解析により、自発的ローレンツ対称性の破れと位相欠陥が有効な半径方向ダイナミクスを変化させ、有効ポテンシャル障壁の低下と有効力の減少につながることが明らかになった。 ヌル測地線の場合、モノポールパラメータが高いほど光子球と臨界衝突パラメータが拡大し、ブラックホールシャドウが拡大する一方で、動的不安定性が緩和される。 質量粒子の場合、最外安定円軌道（OSCO）が縮小するにつれて安定円軌道ウィンドウが大幅に狭まり、近日点歳差運動が著しく増大する。 さらに、アイコナールQNMとヌル測地線の特性との対応関係を検証する。 スカラー摂動と電磁摂動に対するアイコナール近似とWKB法の優れた一致は、検討対象の時空における対応関係の妥当性を裏付けている。 拡張された熱力学的位相空間において、我々はブラックホールをホログラフィック熱機関として評価する。 我々は、古典的な効率はローレンツ対称性の破れに対して数学的に盲目であることを示すが、量子補正された修正エントロピーを導入することで、巨視的な仕事出力が対称性の破れの枠組みに強く結びつく。 最終的に、カルノー限界を尊重する必要性は、ローレンツ対称性の破れパラメータに厳密な巨視的制約を課し、熱力学第二法則を保護する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study quasibound states of a massive neutral Dirac field in the Newman-Janis-generated rotating charged geometry used in Lorentz-violating Kalb-Ramond (KR) gravity. Rather than assuming that the Kerr separation survives the deformation, we first recast the metric in four-dimensional off-shell Carter form. The corresponding principal closed conformal Killing-Yano tensor then provides the hidden symmetry needed to separate the torsion-free, minimally coupled Dirac equation. We derive the horizon and large-radius boundary conditions, including the non-Minkowskian asymptotic normalization, and determine the complex spectrum from coupled angular and matrix radial continued fractions. The code reproduces the Kerr spectrum and is checked by truncation studies and independent two-sided radial integrations. In scans at fixed metric parameters, increasing the KR parameter moves most real frequencies toward the mass threshold and reduces most decay rates. These trends are not invariant, however, because the same variation changes both the asymptotic potential scale and the distance from extremality. A scan in which these two quantities are held fixed changes the absolute ground-state trend but preserves a reversal in the real-frequency ordering of the maximal-$m$, $j=3/2$, $\ell=1$ pair. The location of the crossing shifts with the normalization convention. Thus the level reordering is more robust than the individual monotonic trends in binding energy or lifetime within this background family. | ローレンツ対称性を破るカルブ・ラモンド（KR）重力で使用されるニューマン・ジャニス生成の回転荷電幾何学における質量を持つ中性ディラック場の準束縛状態を研究する。 カー分離が変形後も維持されると仮定するのではなく、まず計量を4次元オフシェル・カーター形式に書き換える。 対応する主閉共形キリング・ヤノテンソルは、ねじれのない、最小限に結合したディラック方程式を分離するために必要な隠れた対称性を提供する。 我々は、非ミンコフスキー漸近正規化を含む地平線および大半径境界条件を導出し、結合した角度および行列の半径方向の連分数から複素スペクトルを決定する。 コードはカースペクトルを再現し、切り捨て研究および独立した両側半径方向積分によって検証される。 固定された計量パラメータでのスキャンでは、KRパラメータを増加させると、ほとんどの実周波数が質量閾値に向かって移動し、ほとんどの減衰率が低下する。 しかし、これらの傾向は不変ではありません。 なぜなら、同じ変動によって漸近ポテンシャルスケールと極値からの距離の両方が変化するからです。 これら2つの量を固定したスキャンでは、絶対基底状態の傾向は変化しますが、最大$m$、$j=3/2$、$\ell=1$ペアの実周波数順序の反転は維持されます。 交差の位置は正規化規約によって変化します。 したがって、この背景ファミリー内では、結合エネルギーや寿命の個々の単調傾向よりも、レベルの再順序付けの方が頑健です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Parity violation in the gravitational and electromagnetic sectors has been extensively investigated, yet the two are conventionally treated as independent phenomena. This separation, however, may be a four-dimensional prejudice. In higher-dimensional spacetime, gravity and electromagnetism may share a common geometric origin---and so, perhaps, does their parity violation. In this paper, we pursue this idea by constructing parity-violating Kaluza-Klein models in both Riemannian and teleparallel geometries. In Riemannian geometry, the simplest five-dimensional parity-violating term reduces to several complicated four-dimensional terms, including the familiar gravitational Chern-Simons term, which suffers from a ghost instability. In teleparallel geometry, however, the result is strikingly simple. The simplest five-dimensional parity-violating term reduces to only two ghost-free terms---the familiar Nieh-Yan term and the standard electromagnetic Chern-Simons term. Remarkably, the model predicts that the helicity-dependent dispersion shift for electromagnetic waves is exactly six times that for gravitational waves, $Δω^{2}_{ EM}=6\,Δω^{2}_{GW}$, a background-independent relation. This relation offers a falsifiable test of unification through joint cosmic microwave background and gravitational wave birefringence observations. | 重力および電磁気セクターにおけるパリティ違反は広範囲に研究されてきたが、従来、この2つは独立した現象として扱われてきた。 しかし、この分離は4次元的な偏見である可能性がある。 高次元時空では、重力と電磁気は共通の幾何学的起源を共有している可能性があり、おそらくパリティ違反も同様である。 本論文では、リーマン幾何学とテレパラレル幾何学の両方でパリティ違反のカルツァ＝クラインモデルを構築することにより、この考えを追求する。 リーマン幾何学では、最も単純な5次元パリティ違反項は、ゴースト不安定性の問題を抱えるおなじみの重力チャーン＝サイモンズ項を含む、いくつかの複雑な4次元項に還元される。 しかし、テレパラレル幾何学では、結果は驚くほど単純である。 最も単純な5次元パリティ違反項は、おなじみのニー＝ヤン項と標準的な電磁チャーン＝サイモンズ項という、ゴーストのない2つの項に還元される。 驚くべきことに、このモデルは、電磁波のヘリシティ依存分散シフトが重力波のそれのちょうど6倍、すなわち$Δω^{2}_{ EM}=6\,Δω^{2}_{GW}$となることを予測しており、これは背景放射に依存しない関係である。 この関係は、宇宙マイクロ波背景放射と重力波の複屈折観測を併用することで、統一理論の反証可能な検証を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The nonlinear gravitational-wave memory, or Christodoulou memory effect, is a permanent displacement produced by the self-interaction of gravitational waves predicted by General Relativity. In this work, we present GWMemoryLab, a modular numerical framework for investigating leading-order Christodoulou memory during the inspiral of non-spinning binary black hole systems within the post-Newtonian approximation. The framework implements modules for binary dynamics, post-Newtonian inspiral evolution, oscillatory waveform generation, gravitational-wave energy flux, and nonlinear memory accumulation. Analytical comparisons and convergence tests demonstrate numerical stability. We investigate the dependence of accumulated memory on binary mass ratio, total mass, and detector low-frequency cutoff. The simulations reveal an optimal total mass that maximizes the observable inspiral memory for a given detector bandwidth. Within the explored parameter space, the optimal mass follows an approximately inverse dependence on the detector low-frequency cutoff. This behaviour arises from the competition between increasing gravitational-wave luminosity and decreasing inspiral duration as the binary approaches the innermost stable circular orbit. These results provide insight into the detectability of nonlinear gravitational-wave memory and demonstrate the utility of GWMemoryLab for systematic parameter studies. | 非線形重力波メモリ、またはクリストドゥルメモリ効果は、一般相対性理論によって予測される重力波の自己相互作用によって生じる永久的な変位です。 本研究では、ポストニュートン近似内で非回転連星ブラックホール系のインスパイラル中に主要なクリストドゥルメモリを調査するためのモジュール式数値フレームワークであるGWMemoryLabを紹介します。 このフレームワークは、連星ダイナミクス、ポストニュートンインスパイラル進化、振動波形生成、重力波エネルギーフラックス、および非線形メモリ蓄積のためのモジュールを実装しています。 解析的比較と収束テストにより、数値的安定性が実証されています。 蓄積されたメモリが連星質量比、総質量、および検出器の低周波カットオフにどのように依存するかを調査します。 シミュレーションにより、特定の検出器帯域幅に対して観測可能なインスパイラルメモリを最大化する最適な総質量が明らかになりました。 調査したパラメータ空間内では、最適な質量は検出器の低周波カットオフに対してほぼ逆の依存性を示します。 この挙動は、連星系が最も内側の安定円軌道に近づくにつれて、重力波の光度が増加する一方で、連星系が合体する期間が短くなるという相反する現象から生じる。 これらの結果は、非線形重力波メモリの検出可能性に関する知見を提供するとともに、GWMemoryLabが体系的なパラメータ研究に有用であることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The new era of multi-messenger astronomy requires the accurate and self-consistent derivation of the nuclear equation of state at high temperature. In the present work, we focused on the calculation of hot hybrid equations of state, studying the different evolution stages of a proto-neutron star with a quark matter core (proto-hybrid star). For the hadronic matter we used two distinct Skyrme effective interactions, while for quark matter the well-known vector MIT bag model was employed. To model the era of trapped neutrinos in the system we considered the global conservation of lepton fraction which resulted in an equation of state with an extended mixed phase. For periods following the neutrino diffusion phase of a proto-neutron star, the equations of state were modelled using both the Maxwell and the Gibbs construction depending on the assumption for either local or global electric-charge conservation. With the use of the derived hybrid models, we solved the Tolman-Oppenheimer-Volkov equations to describe the corresponding hybrid star configurations. Finally, we investigated how the structure of proto-hybrid stars evolves, using constant rest mass sequences. We found that regardless of whether electric-charge is globally or locally conserved, the earlier stages of a hybrid star's life may play a crucial role on the determination of its maximum possible gravitational mass in later stages. | マルチメッセンジャー天文学の新時代においては、高温における核状態方程式の正確かつ自己無撞着な導出が不可欠である。 本研究では、クォーク物質コアを持つ原始中性子星（原始ハイブリッド星）の様々な進化段階を研究し、高温ハイブリッド状態方程式の計算に焦点を当てた。 ハドロン物質には2つの異なるスカーム有効相互作用を用い、クォーク物質にはよく知られたベクトルMITバッグモデルを用いた。 系におけるニュートリノ捕捉の時代をモデル化するために、レプトン分率の全体的な保存を考慮し、その結果、混合相が拡張された状態方程式が得られた。 原始中性子星のニュートリノ拡散段階に続く期間については、局所的または全体的な電荷保存の仮定に応じて、マクスウェル構成とギブス構成の両方を用いて状態方程式をモデル化した。 導出されたハイブリッドモデルを用いて、トルマン・オッペンハイマー・ボルコフ方程式を解き、対応するハイブリッド星の構成を記述した。 最後に、静止質量が一定の系列を用いて、原始ハイブリッド星の構造がどのように進化するかを調査した。 その結果、電荷が全体的に保存されるか局所的に保存されるかに関わらず、ハイブリッド星の初期段階が、後の段階における最大重力質量の決定に重要な役割を果たす可能性があることがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We extend the modified double-copy construction to quasitopological gravity (QTG) coupled to matter. Spherically symmetric QTG solutions in $D$ dimensions are generated from an auxiliary gauge field in a flat $(D+1)$-dimensional spacetime. The gravitational field equations reduce to two relations determined by the QTG generating function and the matter stress--energy tensor. For a broad class of spherically symmetric matter sources, solutions of the auxiliary gauge-field equations can be used to construct exact solutions of the QTG field equations. The framework applies to Maxwell theory, nonlinear electrodynamics, and Yang--Mills theory, encompasses both static and Vaidya-type solutions, and reproduces the Einstein-gravity limit. | 我々は、修正された二重コピー構成を物質と結合した準位相重力（QTG）に拡張する。 $D$次元の球対称QTG解は、平坦な$(D+1)$次元時空における補助ゲージ場から生成される。 重力場方程式は、QTG生成関数と物質の応力エネルギーテンソルによって決定される2つの関係式に帰着する。 幅広いクラスの球対称物質源に対して、補助ゲージ場方程式の解を用いてQTG場方程式の厳密解を構築することができる。 この枠組みは、マクスウェル理論、非線形電気力学、ヤン・ミルズ理論に適用可能であり、静的解とヴァイディア型解の両方を包含し、アインシュタイン重力極限を再現する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a variational calculus for curves on Fréchet manifolds and apply it to the Lagrangian formulation of the Einstein evolution equations on the manifold $\Mm$ of Riemannian metrics of a compact manifold. For mechanical Lagrangians associated with weak pseudo-Riemannian metrics, we establish the Euler--Lagrange equations, energy conservation, and an infinitesimal Noether theorem that does not require the symmetry vector field to generate a flow. Applied to the DeWitt Lagrangian, this framework identifies the momentum constraint with the vanishing of a Noether momentum map and gives a direct proof of its propagation. We also derive the pointwise transport identity \[ \partial_t\bigl(\Ham_λ\,\dv_g\bigr) = 2α\,δ_g(δ_g^-k)\,\dv_g\,, \] which implies propagation of the Hamiltonian constraint. Finally, we prove a Maupertuis-- Jacobi theorem for weak pseudo-Riemannian metrics on Fréchet manifolds and show that, away from the zero set of the total scalar-curvature potential, constrained Einstein evolutions are reparametrized unit-speed geodesics of the conformal DeWitt metric $-4αS_λG^-$. | 我々はフレシェ多様体上の曲線に対する変分法を開発し、それをコンパクト多様体のリーマン計量の多様体 $\Mm$ 上のアインシュタイン発展方程式のラグランジュ形式に適用する。 弱い擬リーマン計量に関連付けられた力学的ラグランジアンに対して、我々はオイラー・ラグランジュ方程式、エネルギー保存則、および流れを生成するために対称ベクトル場を必要としない無限小ノーター定理を確立する。 この枠組みをデウィット・ラグランジアンに適用すると、運動量制約がノーター運動量写像の消滅と同一視され、その伝播の直接的な証明が得られる。 また、ハミルトニアン拘束の伝播を意味する点ごとの輸送恒等式 \[ \partial_t\bigl(\Ham_λ\,\dv_g\bigr) = 2α\,δ_g(δ_g^-k)\,\dv_g\,, \] を導出します。 最後に、フレシェ多様体上の弱い擬リーマン計量に対するモーペルテュイ-ヤコビの定理を証明し、全スカラー曲率ポテンシャルのゼロ集合から離れた場所では、拘束されたアインシュタイン発展が共形デウィット計量 $-4αS_λG^-$ の再パラメータ化された単位速度測地線であることを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a model in which asymptotically de Sitter universes of various types, and de Sitter (dS) radii $R_n$, live in the interiors of black holes in a maximally entropic flat $p = ρ$ Friedmann-Robertson-Walker universe. These dS universes clearly have many quantum states. We argue that they decay and equilibrate with the maximal entropy universe on time scales of order $α_n R_n {\rm ln} (R_n /δ_n)$, where $α_n$ are model-dependent dimensionless constants and $δ_n$ are the initial distances between the shell, satisfying the Israel junction conditions, and the dS horizon. These are time-scales as viewed by a detector following a trajectory far from the would-be cosmological horizon. These times are all exponentially shorter than dS recurrence times, which have no meaning in this model. It is impossible for a detector inside one of the dS universes to determine whether it is actually part of such a structure. This model could be used as the basis for claiming that certain constants of nature or cosmological initial conditions were chosen to have mathematically unnatural values because other values could not lead to any form of intelligent life. | 本稿では、最大エントロピー平坦な $p = ρ$ フリードマン・ロバートソン・ウォーカー宇宙において、ブラックホールの内部に漸近的に様々なタイプのド・ジッター宇宙（ド・ジッター半径 $R_n$）が存在するモデルを提示する。 これらのド・ジッター宇宙は明らかに多くの量子状態を持つ。 我々は、これらの宇宙が $α_n R_n {\rm ln} (R_n /δ_n)$ 程度の時間スケールで崩壊し、最大エントロピー宇宙と平衡状態になると主張する。 ここで、$α_n$ はモデルに依存する無次元定数であり、$δ_n$ はイスラエル接合条件を満たすシェルとド・ジッター地平線との間の初期距離である。 これらは、想定される宇宙論的地平線から遠く離れた軌道をたどる検出器から見た時間スケールである。 これらの時間はすべて、このモデルでは意味を持たないド・ジッター再帰時間よりも指数関数的に短い。 dS宇宙内部にある検出器が、自分が実際にそのような構造の一部であるかどうかを判断することは不可能である。 このモデルは、特定の自然定数や宇宙論的初期条件が、他の値ではいかなる形態の知的生命体も存在し得ないため、数学的に不自然な値を持つように選択されたと主張する根拠として用いられる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Late-time wave tails decay at different rates along future null infinity and along timelike worldlines at finite radius. A compactified numerical evolution must represent both the slower decay at null infinity and the faster interior decay, producing an increasingly sharp transition between the two regimes. We address this difficulty for semilinear wave equations in Minkowski spacetime using homothetic hyperboloidal coordinates adapted to the scaling structure of the tail. In these coordinates, the tail approaches a smooth radial profile with the same decay rate at every compactified radius. The formulation therefore avoids the steepening of the radial profile seen in stationary hyperboloidal evolutions, and it reaches late times in a number of steps that grows only logarithmically with retarded time. We demonstrate this approach using pseudospectral simulations in 3+1 dimensions and reproduce the generic decay rates conjectured by Rinne. We also provide numerical evidence consistent with a nongeneric codimension-one cancellation of the leading tail coefficient at null infinity, resulting in a faster decay rate. | 後期波動の尾部は、未来のヌル無限遠と有限半径のタイムライクな世界線に沿って異なる速度で減衰します。 コンパクト化された数値的発展では、ヌル無限遠でのより遅い減衰と内部でのより速い減衰の両方を表現する必要があり、2つの領域間の遷移がますます急激になります。 我々は、尾部のスケーリング構造に適合した相似双曲面座標を用いて、ミンコフスキー時空における半線形波動方程式のこの困難に対処します。 これらの座標では、尾部はコンパクト化されたすべての半径で同じ減衰率を持つ滑らかな半径プロファイルに近づきます。 したがって、この定式化は、定常双曲面発展に見られる半径プロファイルの急峻化を回避し、遅延時間に対して対数的に増加するステップ数で後期時間に到達します。 我々は、3+1次元での擬スペクトルシミュレーションを用いてこのアプローチを実証し、リンネが予想した一般的な減衰率を再現します。 また、ヌル無限遠における主要な尾部係数の非一般的な余次元1相殺と一致する数値的証拠も提供し、より速い減衰率をもたらします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the application of Physics-Informed Neural Networks (PINNs) to the numerical solution of Einstein's vacuum field equations for static spacetimes. We first reproduce the Schwarzschild solution and then extend the method to the axisymmetric $q-$metric, a nontrivial exact solution characterized by a mass quadrupole moment. We analyze the influence of boundary conditions, domain decomposition, and equation redundancy on the convergence and stability of the training process. The proposed framework accurately reconstructs the metric functions in the computational domain while maintaining small residual errors. Our results demonstrate that PINNs provide a robust and flexible approach to solving Einstein's equations and offer a promising foundation for investigating gravitational configurations for which exact analytical solutions are unknown. | 本研究では、静的時空におけるアインシュタインの真空場方程式の数値解法への物理情報に基づくニューラルネットワーク（PINN）の応用について検討する。 まずシュワルツシルト解を再現し、次に質量四重極モーメントによって特徴付けられる非自明な厳密解である軸対称q-メトリックに手法を拡張する。 境界条件、領域分割、および方程式の冗長性が学習プロセスの収束と安定性に及ぼす影響を分析する。 提案するフレームワークは、計算領域内のメトリック関数を正確に再構築しつつ、小さな残差誤差を維持する。 本研究の結果は、PINNがアインシュタイン方程式を解くための堅牢かつ柔軟なアプローチを提供し、厳密な解析解が未知である重力配置を研究するための有望な基盤となることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We derive an exact radial monotonicity law for static, spherically symmetric spacetimes in metric \(f(R)\) gravity. For \(ds^2=A(r)dt^2-dr^2/B(r)-r^2dΩ^2\), the matter contribution and the scalaron Hessian combine into an effective radial-convergence numerator that fixes the derivative of \(\Q=B/A\). On every connected static interval with \(A>0\), \(B>0\), and \(f_R\equiv df/dR>0\), its sign therefore determines the monotonicity of \(\Q\). The integrated identity retains the finite, generally nonzero value of \(B/A\) at a regular nondegenerate Killing horizon; consequently, a fixed-sign convergence condition orders the horizon endpoint ratios rather than excluding two horizons. A zero-integral obstruction arises for equal endpoint values, including boundaries where \(B\to0\) while \(A\) remains finite and nonzero. Saturation is equivalent to \(B/A=\mathrm{const}\), and in vacuum requires a scalaron profile linear in the areal radius. We illustrate the strict non-saturated branch, within the General-Relativity sector, using the exact constant-density stellar interior, and apply the equality and consistency diagnostics to the constant-\(X\) and power-law solutions of Multamäki and Vilja. In particular, in the Schwarzschild--de Sitter two-horizon parameter range, one constant-\(X\) solution crosses \(f_R=0\) inside the complete static patch, while a direct substitution into the original radial equation exposes an unresolved exponent mismatch in the displayed power-law family. The results provide a model-independent static-sector diagnostic and a precise starting point for a future horizon-regular treatment of black-hole interiors. | 我々は、計量重力 \(f(R)\) における静的で球対称な時空に対して、厳密な放射状単調性法則を導出する。 \(ds^2=A(r)dt^2-dr^2/B(r)-r^2dΩ^2\) の場合、物質寄与とスカラーロンヘッセ行列が結合して、\(\Q=B/A\) の導関数を固定する有効な放射状収束分子となる。 したがって、\(A>0\)、\(B>0\)、および \(f_R\equiv df/dR>0\) を満たす任意の連結静的区間において、その符号が \(\Q\) の単調性を決定する。 積分された恒等式は、正則な非退化キリング地平線において、有限で一般にゼロでない \(B/A\) の値を保持する。 したがって、固定符号収束条件は、2 つの地平線を除外するのではなく、地平線の端点比を順序付ける。 ゼロ積分障害は、\(B\to0\) である境界で \(A\) が有限かつ非ゼロのままである場合を含め、等しい端点値に対して発生します。 飽和は \(B/A=\mathrm{const}\) と同等であり、真空中では面積半径に線形なスカラーロンプロファイルが必要です。 一般相対性理論セクター内で、厳密な非飽和ブランチを正確な定密度恒星内部を使用して示し、等価性と一貫性の診断を Multamäki と Vilja の定数 \(X\) およびべき乗則解に適用します。 特に、シュワルツシルト-ド・ジッター 2 地平線パラメータ範囲では、1 つの定数 \(X\) 解が完全な静的パッチ内で \(f_R=0\) を横切りますが、元の動径方程式に直接代入すると、表示されたべき乗則族で未解決の指数不一致が明らかになります。 この結果は、モデルに依存しない静的セクター診断法を提供するとともに、将来のブラックホール内部の地平線規則的な解析のための正確な出発点となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate whether squeezing can provide an observable signature of quantum gravitational waves. Because a realistic detector couples only to a particular wave-packet mode, squeezing in global source modes need not remain observable. We show that inflationary two-mode squeezing reduces to an unsqueezed thermal state in the accessible one-mode sector, phase incoherence washes out squeezing in stochastic backgrounds, and the limited coverage of the solid angle of detectors strongly suppresses squeezing from isolated sources. We then show that source squeezing is not essential, {\it i.e.}, a quantized gravitational wave can generate a positive squeezing witness if the detector state is initially prepared in a squeezed state, whereas a classical external gravitational field cannot, producing only a displacement. However, the resulting signal is bounded by the extremely small graviton--detector coupling. Thus, detector squeezing can remove the need for squeezed incident waves, but not the suppression caused by weak gravitational interaction. | 我々は、スクイージングが量子重力波の観測可能な特徴を提供できるかどうかを調査する。 現実的な検出器は特定の波束モードにのみ結合するため、グローバルソースモードにおけるスクイージングは必ずしも観測可能である必要はない。 我々は、インフレーションの2モードスクイージングがアクセス可能な1モードセクターでは非スクイージング熱状態に還元されること、位相の非コヒーレンスが確率的背景におけるスクイージングを消し去ること、そして検出器の立体角の限られたカバレッジが孤立したソースからのスクイージングを強く抑制することを示す。 次に、ソーススクイージングは必須ではないことを示す。 すなわち、検出器の状態が最初にスクイーズド状態に準備されている場合、量子化された重力波は正のスクイージング証拠を生成できるが、古典的な外部重力場は変位のみを生成し、それはできない。 ただし、結果として得られる信号は、極めて小さな重力子と検出器の結合によって制限される。 したがって、検出器のスクイーズ処理によってスクイーズされた入射波の必要性はなくなるが、弱い重力相互作用によって引き起こされる抑制は解消されない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose an experiment to test Bell nonlocality, a genuine nonclassicality, for the gravitational field. Two masses with embedded entangled spins (e.g., two diamonds with their NV-centre spins entangled) are placed well outside each other's light cones, ensuring a locality-loophole-free scenario. The spins are then coupled to the motion of their respective masses to generate spatial superpositions. Finally, local measurements are performed only on the gravitational fields of the two masses. If gravity is quantum, then the two entangled masses would entangle their gravitational fields, leading to correlations certifying Bell nonlocality of gravity. Trapped and ground-state cooled nano-objects with micron-sized spatial superposition are sufficient for this test. This goes beyond the recent proposals to test nonclassicality of gravity by providing, for the first time in the literature, a minimal tool to (i) create Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) state of gravitational curvatures, (ii) witness entangled gravitational curvatures, (iii) rule out any local-realist description of gravity, and (iv) achieve a loophole-free test of gravity's nonclassicality in a fully device-independent way. | 重力場における真の非古典性であるベル非局所性を検証する実験を提案する。 エンタングルしたスピンが埋め込まれた2つの質量（例えば、NV中心スピンがエンタングルした2つのダイヤモンド）を互いの光円錐の外側に配置し、局所性の抜け穴のないシナリオを確保する。 次に、スピンをそれぞれの質量の運動と結合させて空間重ね合わせを生成する。 最後に、2つの質量の重力場のみに対して局所的な測定を行う。 重力が量子であれば、エンタングルした2つの質量は重力場をエンタングルさせ、重力のベル非局所性を証明する相関関係が生じる。 この検証には、マイクロメートルサイズの空間重ね合わせを持つ、捕捉され基底状態に冷却されたナノ物体で十分である。 これは、重力の非古典性を検証するための最近の提案を超え、文献で初めて、(i) アインシュタイン・ポドルスキー・ローゼン (EPR) 状態の重力曲率を生成し、(ii) もつれた重力曲率を観測し、(iii) 重力の局所実在論的記述を排除し、(iv) 完全にデバイスに依存しない方法で重力の非古典性を抜け穴なく検証するための最小限のツールを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a new avenue to the usual Schwinger effect via the open string pair production for a system of two Dp branes with $1 \le p \le 6$ in Type II superstrings. The two Dp are placed parallel at a separation with one of them carrying the most general constant electromagnetic background allowed for the pair production. By taking the so-called field theory limit, we obtain systematically, from the open string pair production rate, the respective \textit{explicit Lorentz invariant} QED pair production rate in diverse dimensions for a pair of charged/anti-charged massive particles, which can be scalars, spinors or vectors. | 我々は、タイプ II 超弦理論において $1 \le p \le 6$ を満たす 2 つの Dp ブレーンのシステムに対する開弦対生成を介した、通常のシュウィンガー効果への新しいアプローチを提示する。 2 つの Dp ブレーンは、対生成に許容される最も一般的な定数電磁気的背景を一方のブレーンが持つように、平行に配置されている。 いわゆる場の理論極限を取ることにより、開弦対生成率から、スカラー、スピノル、またはベクトルである可能性のある荷電/反荷電質量粒子のペアに対する、さまざまな次元でのそれぞれの明示的なローレンツ不変な QED 対生成率を体系的に得る。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In its standard black-hole realization, the Penrose process uses an event horizon to remove a negative-energy fragment. We show that, at the kinematic level, horizon absorption can instead be replaced by confinement within a compact ergoregion, without imposing an absorbing or reflecting inner boundary. For a broad class of regular, stationary, axisymmetric, asymptotically flat horizonless spacetimes, we prove that every smooth connected component of the spatial ergosurface is a compact torus, independently of the field equations and matter content. Future-directed geodesics with negative Killing energy encounter a forbidden neighborhood of each such boundary component and are therefore confined. We derive an exterior no-barrier condition and identify an open set of on-shell, future-directed, four-momentum-conserving splittings producing both a confined negative-energy fragment and an amplified partner. Under equatorial reflection symmetry, once the latter enters the exterior channel on an outward branch, it necessarily reaches infinity. A rotating boson star explicitly realizes the complete process without a horizon. | 標準的なブラックホールの実現では、ペンローズ過程は事象の地平線を用いて負のエネルギー断片を除去します。 運動学的レベルでは、吸収または反射する内部境界を課すことなく、地平線の吸収をコンパクトなエルゴ領域内の閉じ込めに置き換えることができることを示します。 正則で定常的、軸対称で漸近的に平坦な地平線のない時空の広いクラスに対して、空間エルゴ曲面のすべての滑らかな連結成分が、場の方程式や物質の内容とは無関係に、コンパクトなトーラスであることを証明します。 負のキリングエネルギーを持つ未来方向の測地線は、そのような境界成分の禁止された近傍に遭遇するため、閉じ込められます。 外部の障壁なし条件を導出し、閉じ込められた負のエネルギー断片と増幅されたパートナーの両方を生成する、オンシェルで未来方向の4運動量保存の分割の開いた集合を特定します。 赤道反射対称性の下では、後者が外向きの分岐で外部チャネルに入ると、必然的に無限遠に到達します。 回転するボソン星は、事象の地平線なしで完全なプロセスを明確に実現する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the present paper, we derive a new charged black hole solution embedded in a quintessence field within a framework combining the Rastall and massive gravity in an asymptotically flat spacetime. We interpret the integration constant associated with the structural properties of the quintessence field as a thermodynamical variable. In this context, several limiting cases have been explored with the aim to shed light on the role of the model parameters. Then, we analyse the thermodynamic properties and stability of the charged black holes in flat spacetime, where the quintessence field is characterized by the state parameter \( ω_q = -2/3 \). Detailed studies are perfomed to see how the various parameters affect phase transitions between small and large black holes. In particular, we establish a connection between the impact parameter and unstable circular photon orbits with the thermodynamic phase transitions. Our analysis suggest that the photon sphere observables could remarkably provide an indirect observational signature of black hole thermodynamic critical transitions. Generally, thanks to the effective contribution of the quintessence parameter, we found that the overall thermodynamic behavior basically resembles that of the charged RN--AdS black hole with thermal features analogous to of a Van der Waals fluid ones. Finally, we have checked these findings using thermodynamic geometry with the Quevedo metric. Our results showed that the critical behaviour derived from the standard thermodynamics is fully consistent with geothermodynamics description, where the phase structure and divergence points exactly coincide with those identified from heat capacity and Gibbs free energy analyses. | 本論文では、漸近的に平坦な時空におけるラスタル重力と質量重力を組み合わせた枠組みの中で、クインテッセンス場に埋め込まれた新しい荷電ブラックホール解を導出する。 クインテッセンス場の構造特性に関連する積分定数を熱力学的変数として解釈する。 この文脈において、モデルパラメータの役割を明らかにする目的で、いくつかの極限ケースを検討した。 次に、クインテッセンス場が状態パラメータ \( ω_q = -2/3 \) で特徴付けられる平坦な時空における荷電ブラックホールの熱力学的特性と安定性を解析する。 様々なパラメータが小ブラックホールと大ブラックホールの間の相転移にどのように影響するかを調べるために、詳細な研究を行った。 特に、衝突パラメータと不安定な円形光子軌道が熱力学的相転移と関連していることを明らかにした。 我々の解析は、光子球の観測量がブラックホールの熱力学的臨界転移の間接的な観測的特徴を顕著に提供できることを示唆している。 一般的に、クインテッセンスパラメータの有効な寄与のおかげで、全体の熱力学的挙動は基本的に、ファンデルワールス流体の熱特性に類似した熱特性を持つ荷電RN-AdSブラックホールの挙動に似ていることがわかりました。 最後に、ケベド計量を用いた熱力学的幾何学を使用してこれらの結果を検証しました。 その結果、標準熱力学から導出された臨界挙動は、地熱力学の記述と完全に一致し、相構造と分岐点は、熱容量とギブズ自由エネルギーの解析から特定されたものと完全に一致することがわかりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct and compare two charged rotating extensions of the Kerr--Levi-Civita geometry. In Einstein--Maxwell theory, a fixed magnetic Kerr--Newman Ernst representative is inverted, and covariance of the coupled Ernst equations, integrability of the dragging and electric-potential quadratures, and the field equations are verified. The resulting local line element agrees with a strong-field representative obtained independently, but no global equivalence of the azimuthal quotients is assumed. In low-energy heterotic string theory, the Hassan--Sen map is instead applied after the vacuum Kerr--Levi-Civita inversion, generating Maxwell, dilaton, and Kalb--Ramond fields. Both branches possess regular local Killing horizons. For the Einstein--Maxwell branch, an exact denominator factorization proves that the subextreme exterior contains neither Ernst zeros nor azimuthal closed timelike curves. The former Kerr ring has finite curvature, although it lies inside an interior region of timelike azimuthal orbits. Its Kretschmann scalar has the form $8\mathcal P_{\rm N}/\mathcal H^6$ and approaches a parameter-independent Levi-Civita law at fixed off-axis latitude. The heterotic branch is qualitatively different: the real component connected to the horizon terminates at a finite-radius $Λ=0$ surface. Exact string-frame slice factorizations and independent Einstein-frame calculations show that this surface is a curvature singularity rather than a conformal-frame artifact. Both families are generically Petrov type I. The results distinguish exact local solution generation from the unresolved construction of complete global spacetimes and the identification of possible distributional sources. | 我々は、カー・レヴィ・チヴィタ幾何学の2つの電荷回転拡張を構築し、比較する。 アインシュタイン・マクスウェル理論では、固定された磁気カー・ニューマン・エルンスト代表が反転され、結合エルンスト方程式の共変性、引きずりと電位の求積法の積分可能性、および場の方程式が検証される。 結果として得られる局所線要素は、独立に得られた強磁場代表と一致するが、方位角商の全体的な等価性は仮定されない。 低エネルギーヘテロティック弦理論では、代わりに真空カー・レヴィ・チヴィタ反転の後にハッサン・セン写像が適用され、マクスウェル場、ダイラトン場、およびカルブ・ラモンド場が生成される。 どちらの分岐も、正則な局所キリング地平線を持つ。 アインシュタイン・マクスウェル分岐の場合、正確な分母因数分解により、準極限外部にはエルンスト零点も方位角閉じた時間的曲線も含まれないことが証明される。 以前のカーリングは有限曲率を持ちますが、時間的方位角軌道の内部領域内にあります。 そのクレッチマンスカラーは $8\mathcal P_{\rm N}/\mathcal H^6$ の形をしており、固定されたオフアクシス緯度でパラメータに依存しないレヴィ・チヴィタ法則に近づきます。 ヘテロティック分岐は質的に異なり、地平線に接続された実成分は有限半径 $Λ=0$ 面で終端します。 正確な弦フレームスライス因子分解と独立したアインシュタインフレーム計算により、この面は共形フレームアーティファクトではなく曲率特異点であることが示されています。 どちらのファミリーも一般的にペトロフ型 I です。 結果は、完全なグローバル時空の未解決の構成と可能な分布源の特定から、正確な局所解の生成を区別します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate strong gravitational lensing by an Ellis-Bronnikov (EB) wormhole in the presence of effective field theory (EFT) corrections to photon propagation. We derive the modified photon propagation law induced by non-minimal couplings between the electromagnetic field and spacetime curvature, which leads to polarization-dependent photon trajectories in the EB wormhole spacetime. Using the strong deflection limit, we derive the corrections to the photon sphere and the logarithmically divergent part of the deflection angle. Although the EFT corrections are parametrically small, their contributions can become appreciable near the photon sphere. In particular, the $R_{μν}F^{μρ}F^ν{}_ρ$ interaction, which is nonvanishing for the EB wormhole but absent in the Schwarzschild spacetime, contributes to the strong-deflection coefficients. This may provide a distinctive lensing signature for observationally distinguishing wormholes from black holes. | 我々は、有効場理論（EFT）による光子伝播補正が存在する場合の、エリス・ブロニコフ（EB）ワームホールによる強い重力レンズ効果を調査する。 我々は、電磁場と時空曲率の間の非最小結合によって誘発される修正された光子伝播法則を導出し、これがEBワームホール時空における偏光依存の光子軌道につながることを示す。 強い偏向極限を用いて、光子球と偏向角の対数発散部分に対する補正を導出する。 EFT補正はパラメトリックには小さいが、光子球の近傍ではその寄与が顕著になる可能性がある。 特に、EBワームホールではゼロにならないがシュワルツシルト時空では存在しない$R_{μν}F^{μρ}F^ν{}_ρ$相互作用が、強い偏向係数に寄与する。 これは、ワームホールとブラックホールを観測的に区別するための、特徴的な重力レンズ効果を示す可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The construction of accretion environments is fundamental to black hole imaging. From a purely geometric perspective, we construct a novel analytic accretion environment comprising a geometrically thick disk, ring-like bumps with a Gaussian profile, and localized compact emission regions modeled by Gaussian distributions. This environment offers high flexibility, enabling independent adjustments of disk thickness, vertical structure, and the positions and morphologies of localized spots, thereby allowing it to qualitatively mimic high-energy astrophysical phenomena. Applying this model to the Kerr spacetime, we investigate the resulting images via radiative transfer and ray-tracing simulations. The results validate the effectiveness of our accretion model and reveal novel observational signatures of Kerr black holes under multi-component illumination, including multiple bright spots and arc-like structures. This work provides a convenient and fully analytic framework for modeling accretion in curved spacetimes, and offers a new perspective on inferring accretion mechanisms and transient high-energy processes from image features. | 降着環境の構築は、ブラックホールイメージングの基礎となる。 純粋に幾何学的な観点から、幾何学的に厚い円盤、ガウス分布を持つリング状の隆起、およびガウス分布でモデル化された局所的なコンパクトな放射領域からなる、新しい解析的降着環境を構築する。 この環境は高い柔軟性を備えており、円盤の厚さ、垂直構造、局所的なスポットの位置と形態を独立して調整できるため、高エネルギー天体物理現象を定性的に模倣することができる。 このモデルをカー時空に適用し、放射伝達と光線追跡シミュレーションによって得られた画像を調査する。 結果は、我々の降着モデルの有効性を検証し、複数の明るいスポットや弧状構造など、多成分照明下におけるカーブラックホールの新たな観測的特徴を明らかにする。 本研究は、曲がった時空における降着をモデル化するための便利で完全に解析的な枠組みを提供し、画像の特徴から降着メカニズムと過渡的な高エネルギー過程を推測するための新しい視点を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Stochastic gravitational-wave backgrounds (SGWBs) provide a unique opportunity to probe both unresolved astrophysical populations and fundamental physics in the early Universe. Future space-based gravitational-wave (GW) detectors, such as LISA and TAIJI, will enable cross-correlation observations that are particularly sensitive to SGWBs and their polarization content. In this work, we investigate the capabilities of two proposed LISA-TAIJI networks, LISA-TAIJIp and LISA-TAIJIm, for detecting and discriminating tensor, vector, and scalar polarization components of isotropic SGWBs. Using the cross-correlation between the two networks, we evaluate their sensitivities and signal-to-noise ratios for SGWBs containing different combinations of polarization sectors. We find that the LISA-TAIJIm configuration, which has a larger relative inclination between the two constellations, exhibits substantially weaker polarization degeneracies and significantly improved performance in separating polarization components, particularly for tensor-vector-scalar backgrounds. Fisher-matrix forecasts for power-law SGWBs show that the two configurations yield broadly comparable constraints on spectral parameters, reflecting the different roles of component separation and parameter estimation. Our results demonstrate that large-angle LISA-TAIJI networks provide a more favorable geometry for model-independent SGWB polarization measurements. | 確率的重力波背景放射（SGWB）は、未解明の天体集団と初期宇宙における基礎物理学の両方を調査するユニークな機会を提供する。 LISAやTAIJIなどの将来の宇宙重力波（GW）検出器は、SGWBとその偏光成分に特に敏感な相互相関観測を可能にする。 本研究では、等方性SGWBのテンソル、ベクトル、およびスカラー偏光成分を検出および識別するための、提案されている2つのLISA-TAIJIネットワーク、LISA-TAIJIpとLISA-TAIJImの能力を調査する。 2つのネットワーク間の相互相関を使用して、異なる偏光セクターの組み合わせを含むSGWBに対する感度と信号対雑音比を評価する。 2つの衛星群間の相対的な傾斜角が大きいLISA-TAIJIm構成では、偏光の縮退が大幅に弱まり、特にテンソル・ベクトル・スカラー背景光において偏光成分の分離性能が著しく向上することがわかった。 べき乗則SGWBに対するフィッシャー行列予測では、2つの構成でスペクトルパラメータに対する制約がほぼ同等であることが示され、これは成分分離とパラメータ推定の役割の違いを反映している。 我々の結果は、大角度LISA-TAIJIネットワークが、モデルに依存しないSGWB偏光測定にとってより好ましい形状を提供することを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present an analysis of the perturbative modes of dissipation in the minimal warm inflation model where an axion-inflaton is coupled to a gluon thermal bath through the axion-gauge coupling. The corresponding friction coefficient, which generically is governed by IR physics, for the processes we consider is dominated by Landau damping of soft space-like gluons and the plasmon decay of hard on shell gluons. Since both of these processes are IR dominated, the friction coefficient becomes sensitive to the non-perturbative magnetic mass scale $m_{g}^{-1} \sim (αT)^{-1}$ which in turn leads to the friction coefficient's overall linear proportionality to $α$, which is much less suppressed in $α$ powers compared to the well understood term from Chern-Simons (CS) diffusion $(\propto α^5)$. On the other hand, this contribution to the friction coefficient is suppressed due to slow roll. We show that this can be viewed as a suppression of local spontaneous CPT violation for derivative couplings in general and that time correlations of nonlocal variables which do not fall off at large time separations are what allow an unsuppressed friction coefficient. | 本稿では、アクシオン・インフレーションがアクシオン・ゲージ結合を介してグルーオン熱浴と結合する最小ウォームインフレーションモデルにおける摂動散逸モードの解析を提示する。 一般的にIR物理によって支配される対応する摩擦係数は、検討するプロセスにおいて、軟らかい空間的グルーオンのランダウ減衰と、ハードオンシェルグルーオンのプラズモン崩壊によって支配される。 これらのプロセスはどちらもIRが支配的であるため、摩擦係数は非摂動磁気質量スケール$m_{g}^{-1} \sim (αT)^{-1}$に敏感になり、その結果、摩擦係数は全体として$α$に線形比例するようになる。 これは、よく知られているチャーン・サイモンズ（CS）拡散の項$(\propto α^5)$と比較して、$α$のべき乗で抑制される度合いがはるかに小さい。 一方、この摩擦係数への寄与はスローロールによって抑制される。 本稿では、これが一般的に微分結合における局所的な自発的CPT違反の抑制と見なせること、そして大きな時間間隔で減衰しない非局所変数の時間相関が、抑制されない摩擦係数を可能にすることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the thermodynamics of the apparent horizon in an exponential $f(Q)$ gravity model characterized by the two parameters $b$ and $n$, within a spatially flat Friedmann--Lemaître--Robertson--Walker background and the coincident gauge. Focusing on the $n=1$ solution, we use the approximate cosmological solution for the Hubble parameter up to second order in the exponential parameter $b$ to study the redshift evolution of the apparent-horizon radius and the Kodama--Hayward temperature. We formulate Hayward's unified first law in terms of the Misner--Sharp--Hernandez mass, the work density, and the energy-supply vector, and show that the horizon dynamics admits an equilibrium thermodynamic description. The associated entropy differential is proportional to $f_Q+2Qf_{QQ}$, yielding exponentially suppressed corrections to the Bekenstein--Hawking area law and recovering $S=A/4$ in the limit $b\to0$. We then examine the generalized second law (GSL) by including the entropy of matter inside the apparent horizon. When the matter and horizon temperatures are identified, we adopt the GSL viability criterion $f_Q+2Qf_{QQ}\geq0$ previously derived in the literature. The observationally motivated best-fit values of $b$ satisfy this condition over the redshift interval studied and produce departures from $Λ$CDM mainly at late times. In contrast, sufficiently large positive values, approximately $b>0.26$, can violate the GSL in the future region $z<0$. These results show that apparent-horizon thermodynamics provides a complementary constraint on the parameter space of exponential $f(Q)$ cosmology. | 我々は、空間的に平坦なフリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー背景と一致するゲージの下で、2つのパラメータ$b$と$n$で特徴付けられる指数関数$f(Q)$重力モデルにおける見かけの地平線の熱力学を調査する。 $n=1$解に焦点を当て、指数関数パラメータ$b$の2次までのハッブルパラメータの近似宇宙論的解を用いて、見かけの地平線半径とコダマ・ヘイワード温度の赤方偏移進化を研究する。 ヘイワードの統一第一法則をミスナー・シャープ・ヘルナンデス質量、仕事密度、およびエネルギー供給ベクトルで定式化し、地平線のダイナミクスが平衡熱力学的記述を許容することを示す。 関連するエントロピー微分は $f_Q+2Qf_{QQ}$ に比例し、ベッケンシュタイン-ホーキング面積法則に対する指数関数的に抑制された補正をもたらし、$b\to0$ の極限で $S=A/4$ を回復します。 次に、見かけの地平線内の物質のエントロピーを含めることで、一般化された第二法則 (GSL) を調べます。 物質と地平線の温度が特定されると、文献で以前に導出された GSL の実現可能性基準 $f_Q+2Qf_{QQ}\geq0$ を採用します。 観測に基づいて決定された $b$ の最適適合値は、研究対象の赤方偏移区間でこの条件を満たし、主に後期に $Λ$CDM からの逸脱を引き起こします。 対照的に、十分に大きな正の値、およそ $b>0.26$ は、将来の領域 $z<0$ で GSL に違反する可能性があります。 これらの結果は、見かけの地平線の熱力学が指数関数的 $f(Q)$ 宇宙論のパラメータ空間に対する補完的な制約を提供することを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Relativistic quantum-information studies in noninertial and black-hole settings often determine resource behavior through explicit calculations for particular input states and state functionals, leaving unclear whether the recurring monotonic trends originate from those choices or from a common underlying structure. In this work, we formulate the effective single-mode fermionic horizon transformation as a pair of complementary exterior and interior quantum channels, corresponding respectively to the physically accessible and inaccessible sectors, and establish exact post-processing orders in opposite directions. As the relativistic channel parameter $q$ increases, the exterior channel becomes progressively degraded, whereas the interior channel is ordered in the reverse direction. These relations extend to arbitrary multipartite settings. Consequently, every state functional that is non-increasing under the corresponding intermediate maps is non-increasing in homogeneous exterior sectors and non-decreasing in homogeneous interior sectors. The framework therefore applies to broad classes of quantum resources and correlations, including entanglement and occupation-basis coherence monotones, optimized Bell-functional quantities, and contractive-divergence correlation measures. We further numerically evaluate collective coherence based on the quantum Jensen-Shannon divergence (QJSD) in the Garfinkle-Horowitz-Strominger (GHS) dilaton-black-hole spacetime, illustrating the predicted homogeneous monotonicity. The recurring trends are therefore traced to a common channel-ordering structure, while the physical setting determines the parameterization of $q$ and the resource-theoretic monotonicity determines which output-state quantities inherit the order. | 非慣性系およびブラックホール系における相対論的量子情報研究では、特定の入力状態および状態汎関数に対する明示的な計算によってリソースの挙動が決定されることが多いが、繰り返し現れる単調傾向がこれらの選択に起因するのか、あるいは共通の基礎構造に起因するのかは不明瞭なままである。 本研究では、有効な単一モードフェルミオン地平線変換を、物理的にアクセス可能なセクターとアクセス不可能なセクターにそれぞれ対応する、相補的な外部および内部量子チャネルのペアとして定式化し、逆方向の正確な後処理順序を確立する。 相対論的チャネルパラメータ $q$ が増加するにつれて、外部チャネルは徐々に劣化する一方、内部チャネルは逆方向に順序付けられる。 これらの関係は任意の多粒子系に拡張される。 したがって、対応する中間写像の下で非増加であるすべての状態汎関数は、均質な外部セクターでは非増加であり、均質な内部セクターでは非減少である。 したがって、この枠組みは、量子もつれや占有基底コヒーレンス単調性、最適化されたベル関数量、収縮発散相関尺度など、幅広い種類の量子リソースと相関に適用できます。 さらに、ガーフィンクル・ホロウィッツ・ストロミンガー（GHS）ダイラトン・ブラックホール時空における量子ジェンセン・シャノン発散（QJSD）に基づく集団コヒーレンスを数値的に評価し、予測された均質な単調性を示します。 したがって、繰り返し現れる傾向は共通のチャネル順序構造に起因し、物理的設定によってqのパラメータ化が決定され、リソース理論的単調性によってどの出力状態量がその順序を継承するかが決定されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Although the Alcubierre Warp Drive is theoretically capable of providing faster-than-light travel, it may be difficult to use for this purpose. But is it useful for slower-than-light travel? We begin by observing the that the warp bubble will act to protect the ship from dust particles and other space debris (a potentially serious hazard even at 10% the speed of light). We then explore several modifications of the Alcubierre Warp Drive, e.g. a "deflector shield", with the perspective of keeping a ship safe from collisions with particles, projectiles, rogue planets, and other dangers of space travel. | アルクビエレ・ワープドライブは理論的には超光速航行を可能にするものの、その目的で使用するのは難しいかもしれない。 では、超光速航行には役立つのだろうか？まず、ワープバブルが宇宙船を塵粒子やその他の宇宙ゴミ（光速の10%でも深刻な危険になり得る）から保護する役割を果たすことを考察する。 次に、宇宙船を粒子、飛翔体、浮遊惑星、その他の宇宙旅行の危険との衝突から守るという観点から、「偏向シールド」など、アルクビエレ・ワープドライブのいくつかの改良点を探る。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct a novel class of black bounce solutions within General Relativity, sourced by a canonical scalar field non-minimally coupled to linear electrodynamics, establishing a self-consistent framework in which regular black holes and traversable wormholes are supported by ordinary bulk matter, with the necessary exoticity confined to an infinitesimally thin defect at the bounce. | 我々は、一般相対性理論の枠組みの中で、線形電気力学に非最小結合した正準スカラー場を起源とする、新しいクラスのブラックバウンス解を構築し、通常のバルク物質によって通常のブラックホールと通過可能なワームホールが支えられ、必要な特異性はバウンス時の極めて薄い欠陥に限定されるという自己整合的な枠組みを確立する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We challenge the common belief that if there is no absolute time parameter in physics, a quantum system described without reference to an external clock can be assumed to be in a stationary state of its Hamiltonian. We present a time-reparameterisation invariant quantum evolution law, which for a given initial condition predicts the same trajectory in state space as the Schrödinger equation, except that for nontrivial trajectories it does not predict the speed at which the trajectory is traversed. The solutions of this evolution law are all time-reparameterised solutions of the Schrödinger equation. We show how the predictions of the Schrödinger equation are recovered relative to an internal clock in this framework. In contrast to the Page-Wootters formalism or Dirac's quantisation of the Hamiltonian constraint, here the global sate is not stationary. We discuss the assumptions leading to the common conclusion that the state can be taken stationary and suggest that they need to be revisited. | 物理学において絶対的な時間パラメータが存在しない場合、外部クロックを参照せずに記述された量子系はハミルトニアンの定常状態にあると仮定できるという一般的な考えに異議を唱えます。 時間再パラメータ化不変の量子進化法則を提示します。 この法則は、与えられた初期条件に対して、シュレーディンガー方程式と同じ状態空間の軌跡を予測しますが、非自明な軌跡の場合、軌跡がたどられる速度は予測しません。 この進化法則の解はすべて、シュレーディンガー方程式の時間再パラメータ化解です。 この枠組みにおいて、内部クロックに対するシュレーディンガー方程式の予測がどのように回復されるかを示します。 ページ・ウッターズ形式やディラックのハミルトニアン制約の量子化とは対照的に、ここではグローバル状態は定常ではありません。 状態を定常とみなせるという一般的な結論に至る仮定について議論し、それらの仮定を再検討する必要があることを示唆します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a numerical method that constructs geometrically defined coordinates on black-hole horizons, from which the multipole moments are computed without assuming axisymmetry. This method, which we denote the conformal-mapping method (CMM), provides a numerical realization of the conformal construction proposed by Ashtekar et al. in 2022, combining discrete Ricci flow, spectral embedding onto the unit sphere, and Möbius gauge fixing by the vanishing-area-dipole condition. We first test the CMM against analytic Kerr benchmarks, and then apply it to an equal-mass, non-spinning binary black-hole merger. We also compare it with an approximate-symmetry-based method. The CMM allows the multipole moments to be expressed in a fixed reference frame, whereas the symmetry-adapted frame can reorient abruptly when the preferred approximate axis changes. In a frame aligned with the orbital angular momentum, the amplitude of the quadrupole mode grows during inspiral and decays after merger, displaying a qualitative ringdown behavior. These results show that the CMM is a useful tool for studying horizon geometry in dynamical situations where no stable symmetry axis is available. | 本稿では、軸対称性を仮定することなく、ブラックホールの事象の地平線上に幾何学的に定義された座標系を構築し、そこから多重極モーメントを計算する数値的手法を提示する。 この手法は、共形写像法（CMM）と名付け、離散リッチフロー、単位球面へのスペクトル埋め込み、および面積双極子消失条件によるメビウスゲージ固定を組み合わせた、2022年にAshtekarらが提案した共形構成の数値的実現を提供する。 まず、CMMを解析的Kerrベンチマークと比較し、次に質量が等しく回転しない連星ブラックホール合体に適用する。 また、近似対称性に基づく手法と比較する。 CMMでは、多重極モーメントを固定された参照系で表現できるのに対し、対称性適応型フレームでは、好ましい近似軸が変化すると急激に方向転換する可能性がある。 軌道角運動量に平行な座標系では、四重極モードの振幅は合体中に増大し、合体後に減衰し、定性的なリングダウン挙動を示す。 これらの結果は、CMMが安定な対称軸が存在しない動的状況における事象の地平線形状を研究するための有用なツールであることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider the properties of the gravitational radiation emitted by massive stars in binary systems with time varying mass, orbiting around each other in Keplerian orbits under the influence of the gravitational force. When this effect is combined to the quadrupole expression of the gravitational radiation, some supplementary terms in the standard formulae describing radiative effects do appear. By using the generalized quadrupole formalism, with time dependent masses, we obtain the expressions describing the time variation of the angular momentum, semimajor axis, eccentricity and periastron shift of the binary system. As a simple application of the developed formalism we consider in detail two cases of the mass variation, by assuming a linear and an exponential time dependence, respectively. The gravitational radiation characteristics corresponding to these models are fully investigated numerically with the help of a dedicated software package \href{https://github.com/croi900/GRAV-T}{GRAV-T}, specifically developed for the study of the gravitational radiation of the mass varying systems. The impact of the gravitational wave emission on the merger of two magnetars losing mass due to neutrino heated winds is also investigated in detail. The obtained results could be important for the understanding of general relativistic effects in the case of the variation of the gravitational mass with time, which sensitively influences the properties of the gravitational radiation emission. | 本稿では、重力の影響下でケプラー軌道を周回する、質量が時間とともに変化する連星系における大質量星から放出される重力放射の特性を考察する。 この効果を重力放射の四重極表現と組み合わせると、放射効果を記述する標準式にいくつかの追加項が現れる。 時間依存質量を用いた一般化四重極形式論を用いることで、連星系の角運動量、軌道長半径、離心率、近星点移動の時間変化を記述する式が得られる。 開発した形式の簡単な応用例として、質量変化の2つのケースを詳細に検討する。 それぞれ線形および指数関数的な時間依存性を仮定する。 これらのモデルに対応する重力波放射特性は、質量変動系の重力波放射の研究のために特別に開発された専用ソフトウェアパッケージ\href{https://github.com/croi900/GRAV-T}{GRAV-T}を用いて数値的に詳細に調査されています。 ニュートリノ加熱風によって質量を失う2つのマグネターの合体に対する重力波放射の影響も詳細に調査されています。 得られた結果は、重力質量が時間とともに変化する場合の一般相対論的効果の理解に重要となる可能性があります。 重力質量の変化は、重力波放射の特性に敏感に影響を与えます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Accurate predictions of gravitational wave signals from asymmetric compact binaries are accessible through black hole perturbation theory and self-force calculations. Faithful waveform models will require contributions from first- and second-order terms in the small mass-ratio expansion. The problem of second-order Kerr perturbations is exacerbated by non-separability of the metric perturbation equations and non-linear mode coupling, which motivates this $m$-mode approach. This work moves towards the eventual goal of second-order Kerr perturbations by calculating first-order Schwarzschild metric perturbations via $m$-modes in the frequency domain for the first time. We solve the Lorenz gauge field equations as a system of coupled elliptic partial differential equations that govern each $m$-mode. Our Mathematica code implements a second-order finite difference representation of the field equations, which we solve as a sparse linear algebra problem. Regularization near the small body is achieved through the effective source method, and our presentation introduces a new puncture expansion of the singular field for a point mass in Kerr spacetime. Issues related to problematic near-horizon behavior are explored and then mitigated by applying sophisticated near-horizon boundary conditions. Our results illustrate the features of each component and $m$-mode of the metric perturbation, and we are able to calculate gravitational wave energy fluxes with sufficient accuracy to enable future second-order self-force calculations. | 非対称コンパクト連星からの重力波信号の正確な予測は、ブラックホール摂動理論と自己力計算によって可能になります。 忠実な波形モデルには、小さな質量比展開の一次および二次項からの寄与が必要です。 二次カー摂動の問題は、計量摂動方程式の非分離性と非線形モード結合によって悪化し、これがこの$m$モードアプローチの動機となっています。 この研究は、周波数領域で$m$モードを介して一次シュワルツシルト計量摂動を初めて計算することにより、二次カー摂動の最終目標に向かって進みます。 各$m$モードを支配する結合楕円型偏微分方程式のシステムとしてローレンツゲージ場方程式を解きます。 私たちのMathematicaコードは、疎な線形代数問題として解く場方程式の二次有限差分表現を実装しています。 小天体近傍の正則化は有効ソース法によって実現され、本発表ではカー時空における点質量の特異場に対する新しい穿孔展開法を紹介します。 問題のある地平線近傍の挙動に関連する課題を検討し、高度な地平線近傍境界条件を適用することでその問題を緩和します。 本研究の結果は、計量摂動の各成分およびmモードの特徴を示しており、将来の2次自己力計算を可能にするのに十分な精度で重力波エネルギーフラックスを計算することができます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present several representations of the Schwarzschild spacetime. Some of these are classical, such as the embedding, Tortoise, and Kruskal representations. The latter two motivate the introduction of pulsating coordinates (or the Diamond representation), a compact approach recently proposed for spherically symmetric static metrics. We then introduce the Golden representation for the Schwarzschild spacetime, where what we call the Fibonacci metric, and the golden ratio, become ubiquitous. We conclude by offering some visual and physical interpretations of this approach. | 本稿では、シュワルツシルト時空のいくつかの表現方法を紹介する。 これらの表現方法の中には、埋め込み表現、トータス表現、クラスカル表現といった古典的なものもある。 後者の2つは、球対称静的計量に対して最近提案された簡潔なアプローチである脈動座標（またはダイヤモンド表現）の導入を促す。 次に、シュワルツシルト時空に対する黄金比表現を紹介する。 この表現では、フィボナッチ計量と黄金比が遍在する。 最後に、このアプローチの視覚的および物理的な解釈をいくつか提示する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Four-fermion interactions appear in effective descriptions of particle physics, many-body systems, and gravitational theories with fermions. Although the same local operator may enter perturbative scattering, a vacuum Nambu-Jona-Lasinio (NJL) instability, or finite-density Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) pairing, these regimes are distinguished by their interaction channels, quadratic kernels, and quantum states. We give a pedagogical functional account of these distinctions and compute the local one-loop contribution of a scalar-channel NJL mean field to the energy-momentum tensor in curved spacetime. We first display the state data in the in-out functional and construct the closed-time-path functional required for an in-in expectation value. For the NJL saddle, a Hubbard-Stratonovich field shifts the fermion mass, and the parity-even Dirac determinant generates local volume, curvature, and curvature-squared operators. We find the covariant quantum effective action before specializing to a spatially flat FLRW background and derive the corresponding energy density and pressure. The constant-condensate limit agrees with the direct flat-space mean-field calculation. We also explain which additional state and channel data are required for finite-density BCS pairing and comment on renormalization conditions in curved spacetimes. | 4つのフェルミオンの相互作用は、素粒子物理学、多体システム、およびフェルミオンを含む重力理論の有効記述に現れます。 同じ局所演算子が摂動散乱、真空ナンブ・ヨナ・ラシニオ（NJL）不安定性、または有限密度バーディーン・クーパー・シュリーファー（BCS）ペアリングに現れることがありますが、これらの領域は相互作用チャネル、二次カーネル、および量子状態によって区別されます。 これらの区別について教育的な関数的説明を与え、曲がった時空におけるエネルギー・運動量テンソルに対するスカラーチャネルNJL平均場の局所的な1ループ寄与を計算します。 まず、状態データをイン・アウト関数で表示し、イン・イン期待値に必要な閉じた時間経路関数を構築します。 NJLサドルでは、ハバード・ストラトノビッチ場がフェルミオン質量をシフトさせ、パリティ偶数のディラック行列式が局所的な体積、曲率、および曲率の二乗演算子を生成します。 空間的に平坦なFLRW背景に特化する前に、共変量子有効作用を見つけ、対応するエネルギー密度と圧力を導出します。 定数凝縮極限は、直接的な平坦空間平均場計算と一致します。 また、有限密度BCSペアリングに必要な追加の状態およびチャネルデータについても説明し、曲がった時空における繰り込み条件についてコメントします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Lambert $W$ (LW) model for the cosmic fluid equation of state was proposed by S. Saha and K. Bamba in 2019-2020. A recent (early 2026) paper by Dubey, et al, carries out a new fit of the LW model to observational data, in order to estimate the model's parameters. That paper exhibits a formula for the logarithm of the relative Hubble factor at redshift $z$, $\ln(H(z)/H_0)$, which is based upon a numerical integration. That integral can be evaluated analytically, and we present the details in this working paper. The resulting analytic expression for $H(z)/H_0$ may be convenient for exploration of the LW model. | 宇宙流体の状態方程式に関するランバート$W$（LW）モデルは、2019年から2020年にかけてS. SahaとK. Bambaによって提案されました。 Dubeyらによる最近の（2026年初頭の）論文では、モデルのパラメータを推定するために、LWモデルを観測データに新たに適合させています。 この論文では、数値積分に基づいた、赤方偏移$z$における相対ハッブル因子の対数、$\ln(H(z)/H_0)$の式が示されています。 この積分は解析的に評価することができ、本ワーキングペーパーではその詳細を示します。 得られた$H(z)/H_0$の解析的表現は、LWモデルの検討に役立つ可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The general relativity may not be the final theory of gravity. One possible way to look for the gravity theory beyond general relativity is considering variable gravitational constant. Based on the quantum field theory, the gravitational constant as the coupling constant of gravity interaction may change along with the energy scale. Such scale dependent behavior of the gravitational constant can be well described by the functional renormalization group. In the current work, we investigate such behavior systematically. Firstly we find that such behavior is qualitatively independent of interactions such as the electromagnetic interaction included or not. But quantitatively the behavior is governed by two to-be-determined parameters. In general a limit scale may be introduced by the scale dependence of the gravitational constant. If we assume all physical scales are feasible, the two parameters are limited in some special regions. And more we compare the scale dependence behavior to the existing observations. We find the observation results constraint the two parameters strictly. | 一般相対性理論は重力の最終的な理論ではないかもしれない。 一般相対性理論を超える重力理論を探求する一つの方法として、可変重力定数を考慮することが考えられる。 量子場理論に基づくと、重力相互作用の結合定数である重力定数はエネルギー尺度とともに変化する可能性がある。 このような重力定数のスケール依存的な振る舞いは、関数的繰り込み群によってよく記述できる。 本研究では、このような振る舞いを体系的に調査する。 まず、このような振る舞いは、電磁相互作用を含むか否かといった相互作用とは質的に無関係であることがわかった。 しかし、量的には、この振る舞いは決定すべき2つのパラメータによって支配される。 一般に、重力定数のスケール依存性によって限界スケールが導入される可能性がある。 すべての物理スケールが実現可能であると仮定すると、2つのパラメータは特定の領域に限定される。 さらに、スケール依存性の振る舞いを既存の観測結果と比較する。 観測結果が2つのパラメータを厳密に制約することがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the nonseparability of multipartite bosonic and fermionic $GHZ$ and $W$ states in a causal diamond spacetime using the Abe-Rajagopal (AR) $q$-conditional entropy. The finite lifetime of the observer gives rise to a causal diamond horizon, which induces an Unruh-like thermal effect and leads to a nontrivial restructuring of nonseparability in $N$-partite systems. Our main result is that the thermal effect can enhance a net nonseparability of fermionic $W$ states, in sharp contrast to the general expectation that relativistic thermalization leads to a monotonic degradation of bosonic nonseparability. In addition, we find that fermionic nonseparability is generally more robust than its bosonic counterpart under causal diamond restrictions. Among different entangled resources, $GHZ$ states exhibit stronger nonseparability and greater robustness than $W$ states under identical causal conditions. We further show that the nonseparability of $W$ states decreases with increasing particle number $N$, whereas that of $GHZ$ states remains independent of $N$ in causal diamond spacetime. These results demonstrate that particle statistics, entanglement structure, and observer lifetime jointly determine the persistence of nonseparability in causally restricted spacetimes, providing insights for relativistic quantum information processing. | 我々は、Abe-Rajagopal (AR) q条件エントロピーを用いて、因果ダイヤモンド時空における多粒子ボソンおよびフェルミオンのGHZ状態とW状態の非分離性を調査する。 観測者の有限寿命は因果ダイヤモンド地平線を生じさせ、これがUnruhのような熱効果を誘発し、N粒子系における非分離性の非自明な再構築につながる。 我々の主な結果は、熱効果がフェルミオンW状態の正味の非分離性を高める可能性があることであり、これは相対論的熱化がボソンの非分離性の単調な劣化につながるという一般的な予想とは大きく異なる。 さらに、因果ダイヤモンド制約の下では、フェルミオンの非分離性は一般的にボソンの非分離性よりも頑健であることがわかる。 異なるエンタングルド資源の中で、GHZ状態は、同一の因果条件の下でW状態よりも強い非分離性とより大きな頑健性を示す。 さらに、因果的ダイヤモンド時空においては、W状態の非分離性は粒子数Nの増加とともに減少するのに対し、GHZ状態の非分離性はNに依存しないことを示す。 これらの結果は、粒子統計、エンタングルメント構造、および観測者の寿命が、因果的に制限された時空における非分離性の持続性を共同で決定することを示しており、相対論的量子情報処理に関する知見を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In Penrose's nonlinear graviton construction, a self-dual spacetime arises as the moduli space of holomorphic twistor lines in curved twistor space, whose explicit parametrization is concretely given by the incidence relation. We demonstrate a concrete local construction of the incidence relations for self-dual black hole spacetimes in Kerr-Schild coordinates: Eguchi-Hanson, self-dual Taub-NUT, and self-dual Plebański-Demiański. This is facilitated by implementing the Dunajski-Mason recursion in the framework of Plebański's second heavenly equation, for which we explicitly find the Plebański scalar. Our results describe closed-form formulae. Notably, for the self-dual Taub-NUT solution, the exact incidence relation exhibits linear dependence on the gravitational coupling. The construction of zero-rest-mass fields on self-dual black hole backgrounds is briefly sketched as an application. | ペンローズの非線形重力子構成では、曲がったツイスター空間における正則ツイスター線のモジュライ空間として自己双対時空が生じ、その明示的なパラメータ化は、具体的には入射関係によって与えられます。 我々は、カー・シルト座標系における自己双対ブラックホール時空（江口・ハンソン、自己双対タウブ・NUT、自己双対プレバンスキー・デミアンスキー）の入射関係の具体的な局所構成を示します。 これは、プレバンスキーの第2天体方程式の枠組みでドゥナイスキー・メイソン再帰を実装することで容易になり、プレバンスキー・スカラーを明示的に求めます。 我々の結果は、閉形式の公式を記述します。 特に、自己双対タウブ・NUT解の場合、厳密な入射関係は重力結合に線形依存します。 応用例として、自己双対ブラックホール背景における静止質量ゼロ場の構築について簡単に概説する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We compute, up to 4th post-Newtonian (4PN) order, the gauge-invariant stability criterion determining the innermost stable circular orbit (ISCO) for arbitrary-mass compact binaries with spins aligned with the orbital angular momentum. Our calculation, a perturbation analysis, incorporates spin-orbit and spin-spin contributions, both up to next-to-next-to-leading order, as well as leading-order cubic and quartic spin contributions, all calculated in prior works within the effective-field-theory (EFT) Hamiltonian formalism. In the test-mass limit, we recover the Kerr ISCO truncated at 4PN order. Estimating the ISCO shift at first order in the mass ratio and comparing our results with numerical gravitational self-force (GSF) calculations, we find good agreement for retrograde spin (the smallest discrepancy being obtained for maximal retrograde spin) and moderate prograde spin. For nearly maximal prograde spin, the PN approach fails to determine the ISCO, for it is close to the black hole (BH) horizon. We also estimate the ISCO shift due to the test-particle spin and compare our result with the exact prediction from the Mathisson-Papapetrou-Dixon (MPD) equations for a spinning particle orbiting a Kerr black hole. Finally, we discuss the stability and the ISCO of corotating black-hole binaries. | 我々は、スピンが軌道角運動量と一致する任意の質量のコンパクト連星系について、最も内側の安定円軌道 (ISCO) を決定するゲージ不変安定性基準を、第 4 次ポスト ニュートン (4PN) 次まで計算する。 我々の計算は摂動解析であり、スピン軌道相互作用とスピンスピン相互作用の両方を次々主次まで、さらに主次数の 3 次および 4 次のスピン相互作用も組み込んでいる。 これらはすべて、以前の有効場理論 (EFT) ハミルトニアン形式論で計算されている。 テスト質量極限では、4PN 次で切り捨てられた Kerr ISCO を再現する。 質量比の 1 次での ISCO シフトを推定し、我々の結果を数値重力自己力 (GSF) 計算と比較すると、逆行スピン (最小のずれは最大逆行スピンで得られる) と中程度の順行スピンで良好な一致が見られる。 ほぼ最大の順行スピンの場合、PN法ではISCOを決定できません。 これは、ISCOがブラックホール（BH）の事象の地平線に近いためです。 また、テスト粒子のスピンによるISCOのシフトを推定し、その結果を、カーブラックホールを周回するスピン粒子に対するMathisson-Papapetrou-Dixon（MPD）方程式による正確な予測と比較します。 最後に、共回転するブラックホール連星系の安定性とISCOについて議論します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that black hole horizons with non-constant curvature can be constructed in any even dimension, when the source of the Einstein equations is given by the stress-energy tensor of a non-linear sigma model of a particular class | アインシュタイン方程式のソースが特定のクラスの非線形シグマモデルの応力エネルギーテンソルで与えられる場合、非定常曲率を持つブラックホールの事象の地平線は任意の偶数次元で構築できることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a self-consistent framework that connects dark matter capture to the long term accumulation and structural evolution of neutron stars, allowing us to quantify the impact of capture driven asymmetric dark matter on gravitational wave observables over astrophysical timescales. We model cold, non-rotating neutron stars using a three layer polytropic EoS coupled to a dark matter component through the two fluid Tolman Oppenheimer Volkoff equations, and reconstruct the long term evolution using a time dependent dark matter capture formalism. By exploring a wide range of astrophysical conditions, including extreme environments designed to maximize the capture efficiency, we derive conservative upper bounds on the effects of dark matter accumulation over a Hubble time. Even under these deliberately optimistic assumptions, the accumulated dark matter component remains subdominant and induces limited structural modifications. In particular, dark matter accumulation increases the stellar compactness while suppressing the Love number and tidal deformability. Significant evolution occurs only in extreme Galactic center like environments over Hubble time scales, whereas for realistic Galactic or cluster dark matter densities the corresponding deviations remain negligible. We therefore conclude that capture driven dark matter accumulation is unlikely to produce detectable signatures in current or near future gravitational wave observations of neutron stars. | 我々は、暗黒物質の捕獲と中性子星の長期的な蓄積および構造進化を結びつける自己整合的な枠組みを開発し、天体物理学的時間スケールにわたる重力波観測量に対する捕獲駆動型非対称暗黒物質の影響を定量化できるようにした。 我々は、2つの流体トルマン・オッペンハイマー・ボルコフ方程式を介して暗黒物質成分と結合した3層ポリトロピック状態方程式を用いて、低温で非回転の中性子星をモデル化し、時間依存の暗黒物質捕獲形式論を用いて長期的な進化を再構築した。 捕獲効率を最大化するように設計された極限環境を含む、幅広い天体物理学的条件を調査することにより、ハッブル時間にわたる暗黒物質蓄積の影響に対する保守的な上限を導出した。 これらの意図的に楽観的な仮定の下でも、蓄積された暗黒物質成分は依然として支配的ではなく、限定的な構造変化しか引き起こさない。 特に、暗黒物質の蓄積は恒星のコンパクト性を増加させる一方で、ラブ数と潮汐変形性を抑制します。 ハッブル時間スケールにおいて顕著な進化が起こるのは、銀河中心のような極端な環境に限られ、現実的な銀河や銀河団の暗黒物質密度では、対応する偏差はごくわずかである。 したがって、捕獲駆動型の暗黒物質蓄積は、現在または近い将来の中性子星の重力波観測において検出可能な痕跡を生み出す可能性は低いと結論づける。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Asymptotic states of massive particles in electrodynamics and gravity are not uniquely defined because of the absence of a mass gap. Working in the KMOC formalism, we study the classical implications of this freedom in the dressing of massive particle states. We show that coherent-state dressings modify observables by a large gauge/BMS transformation. The associated coherent-state displacement operator can be completed into a conserved charge, the BMS charge in the gravitational case, which implements large gauge transformations on scattering data. The parameter of our dressing is directly the large gauge/BMS transformation parameter, and we explain that observables do not depend on monopolar and dipolar parts of the transformation parameter to all orders. Our construction is driven by soft factorization rather than by an underlying local symmetry, and we illustrate this by exhibiting the same structure in a scalar theory with no gauge symmetry. We explore the action of large gauge transformations on two-particle states for scalar, abelian gauge and graviton mediators, obtaining a universal shift of the impact parameter and clarifying the frame dependence of the radiated angular momentum vis à vis the frame-independence of the total angular momentum. The transformation connecting the canonical BMS frame, in which the Schwarzschild metric takes the Kerr-Schild form, to the intrinsic frame, in which it takes the De Donder form, illustrates these effects concretely. | 電気力学および重力における質量粒子の漸近状態は、質量ギャップが存在しないため一意に定義されません。 KMOC形式を用いて、質量粒子の状態のドレッシングにおけるこの自由度の古典的な意味を研究します。 コヒーレント状態のドレッシングは、大きなゲージ/BMS変換によって観測量を変更することを示します。 関連するコヒーレント状態の変位演算子は、保存電荷、すなわち重力の場合のBMS電荷に完全化することができ、これは散乱データに大きなゲージ変換を適用します。 私たちのドレッシングのパラメータは、直接大きなゲージ/BMS変換パラメータであり、観測量はすべての次数において変換パラメータの単極部分と双極部分に依存しないことを説明します。 私たちの構成は、基礎となる局所対称性ではなく、ソフト因子分解によって駆動され、ゲージ対称性のないスカラー理論で同じ構造を示すことによってこれを実証します。 スカラー、アーベルゲージ、および重力子媒介粒子に対する2粒子状態への大きなゲージ変換の作用を探求し、衝突パラメータの普遍的なシフトを得るとともに、放射角運動量のフレーム依存性と全角運動量のフレーム非依存性を明確にします。 シュワルツシルト計量がカー・シルト形式をとる標準的なBMSフレームと、それがド・ドンダー形式をとる固有フレームを結ぶ変換は、これらの効果を具体的に示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Solving the Tolman--Oppenheimer--Volkoff (TOV) equations, together with the tidal perturbation equations, for large numbers of equation-of-state (EOS) samples is a major computational bottleneck in Bayesian inference of the dense-matter EOS, and this will become increasingly limiting as next-generation observatories deliver far larger and more precise datasets. We develop neural-network surrogates for the forward TOV mapping that predict neutron star mass, radius, and tidal deformability simultaneously and directly from the EOS parameters and central density. We train and compare two architectures: a conventional feedforward network and a residual network, the latter of which, to our knowledge, has not previously been explored for TOV surrogate modeling. Trained on a piecewise polytropic EOS parameter space, both networks reproduce the numerical solutions to high accuracy, with the coefficient of determination exceeding 0.999 for all three observables, while accelerating the evaluation of stellar observables by roughly two orders of magnitude relative to direct numerical integration. We find that both architectures achieve excellent predictive accuracy at the network sizes considered here, with the residual network providing a modest improvement in accuracy over the feedforward network at the expense of slightly longer inference times. The overall performance differences remain small, indicating that a feedforward network already has sufficient capacity for this mapping while residual connections offer only incremental gains. Nevertheless, the residual architecture provides a robust baseline for future extensions to richer EOS parameterizations or higher-dimensional regression tasks. The resulting surrogates are well-suited to large-scale Bayesian EOS inference and population studies, where repeated TOV evaluations would otherwise dominate the computational cost. | 多数の状態方程式 (EOS) サンプルに対して、トルマン-オッペンハイマー-ボルコフ (TOV) 方程式と潮汐摂動方程式を解くことは、高密度物質 EOS のベイズ推論における主要な計算上のボトルネックであり、次世代観測所がはるかに大規模で高精度のデータセットを提供するにつれて、これはますます制限的になるでしょう。 我々は、EOS パラメータと中心密度から中性子星の質量、半径、および潮汐変形性を同時に直接予測する、順方向 TOV マッピングのニューラル ネットワーク代理モデルを開発します。 我々は、従来のフィードフォワード ネットワークと残差ネットワークの 2 つのアーキテクチャを訓練して比較します。 後者は、我々の知る限り、TOV 代理モデルモデリングにこれまで検討されたことがありません。 区分的多方性EOSパラメータ空間で学習された両ネットワークは、数値解を高精度で再現し、3つの観測量すべてについて決定係数が0.999を超え、恒星観測量の評価を直接数値積分に比べて約2桁高速化します。 ここで検討したネットワークサイズでは、両アーキテクチャとも優れた予測精度を達成しており、残差ネットワークは、推論時間がわずかに長くなる代わりに、フィードフォワードネットワークよりも精度がわずかに向上しています。 全体的なパフォーマンスの差は小さく、フィードフォワードネットワークはこのマッピングに十分な容量を備えている一方、残差接続はわずかな改善しか提供しないことを示しています。 それでも、残差アーキテクチャは、より豊富なEOSパラメータ化や高次元回帰タスクへの将来の拡張のための堅牢なベースラインを提供します。 結果として得られる代理モデルは、大規模なベイズEOS推論および集団研究に適しており、そうでなければ繰り返しTOV評価が計算コストの大半を占めることになります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Astrophysical black holes (BH) are not isolated, but embedded in matter supplied by their host galaxies. We study how the shape of a surrounding dark matter (DM) halo modifies the ringdown and tidal response of an asymptotically flat, static, spherically symmetric BH. The halo is modelled as an anisotropic Einstein cluster with vanishing radial pressure and a generalized $(α,β,γ)$ density profile, supplemented by an inner cut-off near the BH and, where required, an outer tidal truncation. We derive the axial gravitational perturbation equation and compute the quasinormal mode (QNM) spectrum using sixth-order Wentzel-Kramers-Brillouin (WKB) methods and time-domain evolutions. The halo redshifts both the oscillation frequency and the damping rate, by an amount set not only by the halo compactness but also by the profile parameters: the inner slope $γ$ dominates for centrally concentrated halos, while $α$ and $β$ give subleading but profile-dependent corrections. In the eikonal limit, the shift is governed by a single redshift integral encoding the halo mass distribution outside the light ring, explaining the close correspondence between the QNM frequencies, the light ring frequency, and the Lyapunov exponent. We also show that different combinations of compactness and profile shape can yield nearly degenerate ringdown spectra. Time-domain evolutions confirm the WKB frequencies and display the expected late-time Price law decay, with an intermediate tail controlled by the outer density falloff for slowly decaying profiles. Finally, we compute the static axial tidal Love number and show that it probes the halo with a radial weighting different from the ringdown sector. The combined ringdown and tidal response therefore provides a possible way to distinguish environmental effects from genuine deviations of the vacuum BH geometry. | 天体物理学的ブラックホール（BH）は孤立したものではなく、宿主銀河から供給される物質の中に埋め込まれています。 本研究では、周囲のダークマター（DM）ハローの形状が、漸近的に平坦で静的な球対称ブラックホールのリングダウンと潮汐応答をどのように変化させるかを調べます。 ハローは、半径方向の圧力がゼロで、一般化された$(α,β,γ)$密度プロファイルを持つ異方性アインシュタインクラスターとしてモデル化され、ブラックホールの近傍で内側のカットオフ、必要に応じて外側の潮汐切断が追加されます。 軸方向の重力摂動方程式を導出し、6次ウェンツェル・クラマース・ブリルアン（WKB）法と時間領域発展を用いて準正規モード（QNM）スペクトルを計算します。 ハローは振動周波数と減衰率の両方を赤方偏移させますが、その量はハローのコンパクトさだけでなくプロファイルパラメータによっても決まります。 中心に集中したハローでは内側の傾斜γが支配的であり、αとβはプロファイルに依存する副次的な補正を与えます。 アイコナール極限では、シフトは光リングの外側のハロー質量分布を符号化する単一の赤方偏移積分によって支配され、QNM周波数、光リング周波数、およびリアプノフ指数の間の密接な対応関係を説明します。 また、コンパクトさとプロファイル形状のさまざまな組み合わせによって、ほぼ縮退したリングダウンスペクトルが得られることも示します。 時間領域での進化はWKB周波数を確認し、予想される後期プライス法則の減衰を示し、中間テールはゆっくりと減衰するプロファイルの外側の密度の減少によって制御されます。 最後に、静的軸方向潮汐ラブ数を計算し、それがリングダウンセクターとは異なる半径方向の重みでハローをプローブすることを示します。 したがって、リングダウンと潮汐応答を組み合わせることで、環境の影響と真空ブラックホールの形状の真のずれを区別できる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Classical fractons are Hamiltonian systems that can develop attractors after projection onto configuration or shape variables, although the full phase space admits none. We study a scale-invariant, dipole-conserving two-parameter family of fracton Hamiltonians $H_{α,β}$. By separating coordinates into scale and shape, we obtain autonomous shape dynamics that admit fixed points which leave a purely scale evolution of the form $R(t)\propto |t|^{α/(α-β)}$. The shape fixed points, which determine the distribution of the expanding particles, are central configurations of power-law Riesz potentials. The distinguished model $(α,β)=(-2,1)$ is unique: its scale evolution takes the Einstein-de Sitter form $R(t)\propto |t|^{2/3}$, its fixed-point equation is the equal-mass Newtonian central-configuration, its large-$N$ distribution is a homogeneous ball, and its homothetic trajectories admit a zero-energy Newtonian gravitational dual. The fixed points are locally stable, and simulations at moderate $N$ approach them from random initial data. Large $N$ simulations reveal a richer class of fixed-points: bound clusters of approximately fixed physical size retain internal motion, while their centers approach unequal-mass Newtonian central configurations and preserve large-scale homogeneity. A scale-separation conjecture yields an effective unequal-mass fracton dynamics for the centers and a corresponding zero-energy Newtonian gravitational dual. Trajectories generically exhibit a bidirectional arrow of time: scale and shape complexity grow away from a Janus point, while Boltzmann entropy grows logarithmically. Together, these features reproduce the salient structure of a flat matter-dominated cosmology. In the distinguished fracton model, all these cosmological analogues emerge as attractor properties, making it a toy model for cosmological dynamics without fine-tuning. | 古典的なフラクトンは、構成変数または形状変数への射影後にアトラクターを発達させることができるハミルトン系ですが、完全な位相空間にはアトラクターは存在しません。 本研究では、スケール不変で双極子モーメントを保存する2パラメータ族のフラクトンハミルトニアン $H_{α,β}$ を研究します。 座標をスケールと形状に分離することで、$R(t)\propto |t|^{α/(α-β)}$ の形式の純粋にスケール進化を残す固定点を持つ自律的な形状ダイナミクスが得られます。 膨張する粒子の分布を決定する形状固定点は、べき乗則リースポテンシャルの中心配置です。 特異なモデル $(α,β)=(-2,1)$ はユニークです。 そのスケール進化はアインシュタイン・ド・ジッター形式 $R(t)\propto |t|^{2/3}$ をとり、固定点方程式は質量が等しいニュートン中心配置であり、大きな $N$ 分布は均質な球であり、その相似軌道はゼロエネルギーのニュートン重力双対を許容します。 固定点は局所的に安定しており、中程度の $N$ でのシミュレーションはランダムな初期データから固定点に近づきます。 大きな $N$ でのシミュレーションは、より豊富なクラスの固定点を明らかにします。 物理的にほぼ固定されたサイズの束縛されたクラスターは内部運動を保持し、その中心は質量が不均等なニュートン中心配置に近づき、大規模な均質性を維持します。 スケール分離予想により、中心に対して有効な質量不均等フラクトンダイナミクスと、それに対応するゼロエネルギーのニュートン重力双対が得られます。 軌跡は一般的に双方向の時間軸を示す。 スケールと形状の複雑さはヤヌス点から離れるにつれて増大し、ボルツマンエントロピーは対数的に増大する。 これらの特徴は、平坦な物質優勢宇宙論の顕著な構造を再現する。 特異なフラクトンモデルでは、これらの宇宙論的類似点がすべてアトラクター特性として現れるため、微調整なしで宇宙論的ダイナミクスをモデル化できる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Strongly lensed gravitational waves (GWs) are powerful probes of substructure in the lens. Intermediate-mass black holes (IMBHs) are postulated to be efficient lenses that may distort the lensed waveforms of currently detectable stellar-mass compact binaries, as hinted by GW231123. Assuming that IMBHs are located in globular clusters (GCs), we compute the rate at which they would affect strongly lensed repeated chirps produced by galaxy-scale lenses, considering a compound lens system. Exploring different astrophysical model assumptions and lensing criteria, we find that the relative rate is at most 1/1000 and decays to 1/10,000 for our fiducial optimistic scenario. At high magnifications, $μ$ > 100, the relative rate approaches 1%, but these cases are intrinsically rare in absolute value. Our results imply that GW lensing by IMBHs and GCs is unlikely, disfavoring such an interpretation for GW231123. In turn, they point towards lensed GWs being a clean probe of dark matter substructures and primordial black holes. | 重力レンズ効果を受けた重力波 (GW) は、レンズ内のサブ構造を調べる強力なプローブです。 中間質量ブラックホール (IMBH) は、GW231123 で示唆されているように、現在検出可能な恒星質量コンパクト連星の重力レンズ波形を歪ませる可能性のある効率的なレンズであると仮定されています。 IMBH が球状星団 (GC) に存在すると仮定し、複合レンズ系を考慮して、銀河スケールのレンズによって生成される重力レンズ効果を受けた繰り返しチャープに IMBH が影響を与える割合を計算します。 さまざまな天体物理モデルの仮定と重力レンズ基準を調査した結果、相対的な割合は最大で 1/1000 であり、我々の基準となる楽観的なシナリオでは 1/10,000 まで減少することがわかりました。 高倍率、$μ$ > 100 では、相対的な割合は 1% に近づきますが、これらのケースは絶対値としては本質的にまれです。 我々の結果は、中間質量ブラックホール（IMBH）や球状星団（GC）による重力波レンズ効果は起こりにくいことを示唆しており、GW231123に対するそのような解釈を否定するものである。 逆に、重力波レンズ効果を受けた重力波は、ダークマターのサブストラクチャーや原始ブラックホールを探索する上で有効な手段となる可能性を示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We report a multi-pipeline follow-up study of the continuous gravitational-wave (CW) outlier identified by the Ming et al. Einstein@Home directed search for the young supernova remnant G347.3-0.5 (containing the central compact object RXJ1713.7-3946). The outlier was initially identified in LIGO data from the O3a observing run and followed up with the addition of O3b and O4a data by the Einstein@Home pipeline, with O4a producing weaker evidence. Here, we show extended data quality checks and results from three pipelines that have independently investigated this outlier, including the newly released O4b data set. We can robustly recover the outlier in O3, while we find no evidence for a related standard CW signal in O4a (consistent with Ming et al.) and O4b data. This work serves as a useful test case for future multi-pipeline follow-ups of CW candidates that aim to investigate their astrophysical or noise nature, and it is therefore an important step in preparation for the first CW detection. | 本稿では、Ming らによる Einstein@Home による若い超新星残骸 G347.3-0.5 (中心コンパクト天体 RXJ1713.7-3946 を含む) の指向性探索で特定された連続重力波 (CW) の外れ値に関するマルチパイプライン追跡調査を報告する。 この外れ値は、当初 LIGO の O3a 観測ランのデータで特定され、Einstein@Home パイプラインによる O3b および O4a データの追加で追跡調査されたが、O4a では証拠が弱かった。 ここでは、新たに公開された O4b データセットを含め、この外れ値を独立して調査した 3 つのパイプラインによる拡張データ品質チェックと結果を示す。 O3 では外れ値を確実に検出できるが、O4a (Ming らの結果と一致している) および O4b データでは、関連する標準 CW 信号の証拠は見つからなかった。 本研究は、CW候補天体の天体物理学的性質やノイズの性質を調査することを目的とした、将来のマルチパイプライン追跡調査のための有用なテストケースとして機能し、したがって、最初のCW検出に向けた準備における重要なステップとなる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Large numerical-relativity surveys require compact-binary initial data that are both spectrally accurate and inexpensive to construct, including for systems with unequal masses and misaligned spins. We present \celephais, a compact-object initial-data code built on the \texttt{Kadath} spectral library, that constructs binary-neutron-star and black-hole--neutron-star initial data without imposing equatorial symmetry. The method exploits the sparse structure of the globally coupled multi-domain Jacobian and the approximate parity separation of fields. The assembled matrix is factored with \texttt{MUMPS} and reused as a refreshed right preconditioner in a Jacobian-free Newton--Krylov iteration, thereby avoiding dense storage. An adaptive $hp$--refinement scheme then concentrates resolution where the spectral tails are not yet resolved. For a mass-ratio-$20$ black-hole--neutron-star benchmark, the adaptive schemes recover the uniform-grid constraint accuracy with about three times fewer unknowns. We also extend the post-Newtonian force-balance estimate to arbitrary spin orientations and use it to initialise eccentricity reduction. Validation comprises binding-energy comparisons with post-Newtonian sequences, a precessing binary-neutron-star eccentricity-reduction test, and a full evolution whose waveform-reconstructed precession axis follows a post-Newtonian simple-precession model. These results establish an efficient route to spectrally resolved binary-neutron-star and black-hole--neutron-star initial data with arbitrary spin orientations. | 大規模な数値相対論調査では、質量が不均等でスピンがずれている系を含め、スペクトル的に正確で構築コストが低いコンパクトバイナリ初期データが必要です。 本稿では、赤道対称性を課すことなく、連星中性子星およびブラックホール-中性子星の初期データを構築する、Kadathスペクトルライブラリに基づくコンパクトオブジェクト初期データコードであるcelephaisを紹介します。 この手法は、グローバルに結合したマルチドメインヤコビアンの疎な構造と、場の近似パリティ分離を利用します。 組み立てられた行列はMUMPSで因数分解され、ヤコビアンフリーのニュートン-クリロフ反復における更新された右前処理行列として再利用されるため、高密度ストレージを回避できます。 次に、適応型hp改良スキームにより、スペクトルの裾がまだ分解されていない領域に解像度を集中させます。 質量比 20 のブラックホール-中性子星ベンチマークでは、適応スキームにより、未知数が約 3 分の 1 で均一グリッド制約の精度が回復します。 また、ポストニュートン力平衡推定を任意のスピン方向まで拡張し、それを使用して離心率低減を初期化します。 検証には、ポストニュートン系列との結合エネルギー比較、歳差運動する連星中性子星の離心率低減テスト、および波形再構成された歳差軸がポストニュートン単純歳差モデルに従う完全な進化が含まれます。 これらの結果は、任意のスピン方向を持つスペクトル分解された連星中性子星およびブラックホール-中性子星の初期データへの効率的な経路を確立します。 |