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| Original Text | 日本語訳 |
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| Searches for the stochastic gravitational-wave background (SGWB) using ground-based detectors rely heavily on the cross-correlation estimator $\bar C_f$, whose statistical properties determine the theoretical foundation for inference frameworks built on it. Past analyses usually assume Gaussianity of $\bar C_f$, but this assumption has not been systematically tested for a background of astrophysical origin like the one produced by compact binary coalescences. In this work, we decompose $\bar C_f$ into three physically motivated components: (1) the mean intensity, (2) the geometrical shot noise, and (3) the polarization leakage, and we compute 90\% credible intervals for its cumulants up to fourth order for the binary black hole, binary neutron star, and neutron star-black hole populations by propagating local merger rate uncertainties. We find that for the upcoming LIGO O5 sensitivity, $\bar C_f$ remains effectively Gaussian for all three populations, validating current Gaussian likelihood frameworks. For Cosmic Explorer (CE), however, the $\bar C_f$ produced by binary black holes becomes non-Gaussian, with skewness and excess kurtosis of $0.31^{+0.04}_{-0.03}$ and $1.3^{+0.4}_{-0.3}$, respectively, in the most sensitive band over a one-year observation period. For binary neutron star and neutron star - black hole mergers, $\bar C_f$ remains largely Gaussian even at CE. These results indicate that the Edgeworth expansion provides an adequate leading-order description of the non-Gaussianity expected in the next-generation era, while also motivating the development of more sophisticated statistical methods for a more accurate treatment. | 地上検出器を用いた確率的重力波背景（SGWB）の探索は、相互相関推定量 $\bar C_f$ に大きく依存しており、その統計的特性が、それに基づいて構築された推論フレームワークの理論的基礎を決定します。 過去の解析では通常、$\bar C_f$ のガウス性を仮定していますが、この仮定は、コンパクト連星合体によって生成されるような天体物理学的起源の背景に対して体系的に検証されていません。 本研究では、$\bar C_f$ を物理的に動機付けられた 3 つのコンポーネント、(1) 平均強度、(2) 幾何学的ショットノイズ、および (3) 偏光漏洩に分解し、局所的な合体率の不確実性を伝播させることにより、連星ブラックホール、連星中性子星、および中性子星-ブラックホール集団の 4 次までのキュムラントの 90% 信頼区間を計算します。 LIGO O5の感度では、$\bar C_f$は3つの集団すべてにおいて実質的にガウス分布のままであり、現在のガウス尤度フレームワークが妥当であることがわかった。 しかし、Cosmic Explorer (CE)では、連星ブラックホールによって生成される$\bar C_f$は非ガウス分布となり、1年間の観測期間において最も感度の高い帯域で歪度と尖度がそれぞれ$0.31^{+0.04}_{-0.03}$と$1.3^{+0.4}_{-0.3}$となる。 連星中性子星および中性子星-ブラックホール合体の場合、$\bar C_f$はCEでもほぼガウス分布のままである。 これらの結果は、エッジワース展開が次世代時代に予想される非ガウス性の適切な主要項記述を提供すると同時に、より正確な処理のためのより洗練された統計的手法の開発を促すものであることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the quasinormal mode spectra of axial and polar perturbations about the effective Ashtekar, Olmedo, and Singh black hole geometry within the hybrid approach to loop quantum gravity. We also compare our results with those previously obtained by del-Corral and Olmedo for the dressed metric approach. Starting from mode equations that are straightforward effective counterparts of the classical equations, we compute these spectra by means of a high-order WKB method with Padé resummation. The violation of isospectrality between axial and polar perturbations that was claimed to exist in the dressed metric approach persists with the hybrid quantization, with deviations of the same order of magnitude as in the former effective case, although slightly larger for the hybrid prescription. In both situations, the isospectrality breaking decreases with the cubic root of the squared black hole mass in Planck units, consistently recovering the classical Schwarzschild limit. In addition, we perform a careful assessment of the applicability of the WKB approximation to the present effective analysis, confirming the parameter regions where the method remains reliable and highlighting specific mode cases for which the approximation breaks down. | ループ量子重力へのハイブリッドアプローチにおいて、アシュテカール、オルメド、シングのブラックホールの有効幾何学に関する軸摂動と極摂動の準正規モードスペクトルを調査する。 また、デル・コラルとオルメドが以前にドレスド・メトリック・アプローチで得た結果と比較する。 古典的な方程式の直接的な有効対応であるモード方程式から出発して、パデ再和を用いた高次WKB法によってこれらのスペクトルを計算する。 ドレスド・メトリック・アプローチで存在したと主張されていた軸摂動と極摂動間の等スペクトル性の破れは、ハイブリッド量子化でも持続し、その偏差は以前の有効ケースと同じオーダーであるが、ハイブリッド処方の方がわずかに大きい。 どちらの場合も、等スペクトル性の破れはプランク単位でのブラックホール質量の二乗の立方根とともに減少し、古典的なシュワルツシルト限界を一貫して回復する。 さらに、本有効解析におけるWKB近似の適用可能性について慎重な評価を行い、この手法が信頼できるパラメータ領域を確認するとともに、近似が破綻する特定のモードケースを明らかにします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study periodic orbits and the associated gravitational radiation of a magnetized (uncharged) test particle carrying a magnetic dipole moment with coupling constant beta, moving in the equatorial plane of a rotating, magnetized Kerr black hole immersed in an external asymptotically uniform magnetic field, starting from the effective potential derived for such particles. We compute the marginally bound orbit (MBO) and the innermost stable circular orbit (ISCO) as functions of the black hole spin a and the magnetic coupling beta, and map out the allowed region of the orbital energy-angular momentum (L, E) plane for bound motion. We then classify periodic orbits using the topological zoom-whirl scheme of Levin and Perez-Giz, characterized by three integers (z,w,v) through the rational rotation number q=w+v/z, and construct a family of closed rosette orbits at fixed angular momentum. Using the numerical-kludge, restricted-quadrupole approximation for an extreme-mass-ratio inspiral consisting of a stellar-mass magnetized secondary orbiting a supermassive magnetized Kerr black hole, we compute the time-domain gravitational waveforms h_+(t), h_\times(t) produced by these periodic orbits and their frequency-domain characteristic strain, and compare the latter with the anticipated instrumental sensitivity curves of LISA, Taiji and TianQin. We find that the magnetic coupling βsystematically shifts the MBO and ISCO outward and lowers their orbital energy and angular momentum, that the zoom-whirl structure of the periodic orbits is imprinted directly on the burst-like morphology of the emitted waveform, and that the resulting gravitational-wave signals fall within the sensitivity band of upcoming space-based detectors for suitably close and massive sources. | 本研究では、結合定数 beta を持つ磁気双極子モーメントを持つ磁化された（電荷を持たない）試験粒子が、外部の漸近的に均一な磁場に浸された回転する磁化カーブラックホールの赤道面を運動する際の周期軌道とそれに伴う重力放射を、そのような粒子に対して導出された有効ポテンシャルから出発して研究する。 我々は、ブラックホールのスピン a と磁気結合 beta の関数として限界束縛軌道 (MBO) と最内安定円軌道 (ISCO) を計算し、束縛運動が可能な軌道エネルギー-角運動量 (L, E) 平面の許容領域をマッピングする。 次に、有理回転数 q=w+v/z を介して 3 つの整数 (z,w,v) で特徴付けられる、Levin と Perez-Giz の位相的ズーム・ワール スキームを使用して周期軌道を分類し、固定角運動量で閉じたロゼット軌道の族を構築する。 恒星質量の磁化された伴星が超大質量の磁化されたカーブラックホールの周りを公転する極端な質量比の合体に対する数値的なごまかしである制限付き四重極近似を使用して、これらの周期軌道によって生成される時間領域の重力波形 h_+(t)、h_\times(t) とそれらの周波数領域の特性歪みを計算し、後者を LISA、Taiji、TianQin の予想される機器の感度曲線と比較します。 磁気結合 β が MBO と ISCO を系統的に外側にシフトさせ、それらの軌道エネルギーと角運動量を低下させ、周期軌道のズーム ワール構造が放出される波形のバースト状の形態に直接刻印され、結果として生じる重力波信号が、適切な近さと質量を持つ光源に対する今後の宇宙ベースの検出器の感度帯域内に収まることがわかりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study static, spherically symmetric ultracompact objects in General Relativity with anisotropic stress. Using the covariant anisotropic equation of state and assuming homogeneous density, we construct a mostly analytical model admitting configurations beyond the Buchdahl limit and with compactness arbitrarily close to the black hole value. The solutions exhibit two regimes separated by a critical curve in the parameter space of compactness and anisotropy, associated with the divergence of the central pressure: regular anisotropic configurations with positive central pressure, and singular configurations with negative central pressure for arbitrary anisotropy. In the latter case, we show that introducing a thick shell removes the pressure divergence, yielding regular ultracompact gravastar configurations. We further construct both anisotropic and isotropic gravastar models using this thick-shell construction. | 一般相対性理論における異方性応力を持つ静的で球対称な超コンパクト天体を研究する。 共変異方性状態方程式を用い、密度が均一であると仮定することで、ブッフダール限界を超える構成や、コンパクトネスがブラックホール値に任意に近づく構成を許容する、ほぼ解析的なモデルを構築する。 解は、コンパクトネスと異方性のパラメータ空間における臨界曲線によって隔てられた2つの領域を示し、これは中心圧力の発散に関連している。 すなわち、任意の異方性に対して、正の中心圧力を持つ規則的な異方性構成と、負の中心圧力を持つ特異な構成である。 後者の場合、厚いシェルを導入することで圧力の発散が解消され、規則的な超コンパクトグラバスター構成が得られることを示す。 さらに、この厚いシェル構成を用いて、異方性および等方性の両方のグラバスターモデルを構築する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider the coordinate-dependent definition of the radiation-reaction force at the third-and-a-half post-Newtonian order for general orbits. In order to (partially) determine its expression we refer to the balance method, involving the energy and angular momentum lost by the system, the Schott terms, and the energy and angular momentum fluxes at infinity. Only the latter are gauge-invariant quantities when passing from a coordinate system to another. The gauge dependence of both radiation-reaction force and Schott terms is encoded in a set of gauge parameters entering their definitions. We show how to relate the harmonic-coordinate losses of mechanical energy and angular momentum by the system with the radial and azimuthal components of the radiation-reaction force in a different coordinate system expressed in terms of phase-space variables in a Hamiltonian framework. The advantage of this approach is that only the coordinate transformation between harmonic coordinates and coordinates and momenta in the new coordinate system is needed, without solving again the balance equations. We derive such a transformation for both Arnowitt-Deser-Misner and Effective-One-Body coordinates. In the latter case we also discuss some simplifying choices of the gauge parameters adopted in current waveform models. Finally, we show how to obtain the solution for the radiation-reaction correction to the orbit in the new coordinate system simply by transforming the harmonic-coordinate solution known in the literature. This is a remarkable simplification, since one can avoid to solve again for the radiation-reacted dynamics. | 一般軌道における放射反作用力の座標依存定義を、ポストニュートン方程式の3.5次まで考察する。 その式を（部分的に）決定するために、系が失うエネルギーと角運動量、ショット項、および無限遠におけるエネルギーと角運動量のフラックスを含む平衡法を用いる。 座標系を変換する際にゲージ不変量となるのは後者のみである。 放射反作用力とショット項のゲージ依存性は、それぞれの定義に含まれるゲージパラメータのセットに符号化されている。 本稿では、系の調和座標系における力学的エネルギーと角運動量の損失を、ハミルトニアン枠組みにおける位相空間変数で表現された、異なる座標系における放射反作用力の半径方向および方位角方向成分とどのように関連付けるかを示す。 このアプローチの利点は、平衡方程式を再度解くことなく、調和座標と新しい座標系における座標および運動量との間の座標変換のみが必要となる点である。 本稿では、アーノウィット・デザー・ミスナー座標系と有効一体座標系の両方について、このような変換式を導出する。 後者の場合、現在の波形モデルで採用されているゲージパラメータの簡略化のためのいくつかの選択肢についても議論する。 最後に、文献で知られている調和座標系の解を変換するだけで、新しい座標系における軌道への放射反作用補正の解を得る方法を示す。 これは、放射反作用によるダイナミクスを再度解く必要がないため、非常に簡略化されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The effects of black hole's spin in effective field theories (EFTs) of gravity are explored through observables of wave scattering on black hole backgrounds in the geometric optics approximation. The considered observables are polarisation rotation angle, wavenumber kick (or deflection angle), and (Shapiro/Wigner--Smith) time delay, each of which are related to gravitational Faraday rotation, gravitational spin Hall effect, and infrared causality. The observables are computed from scattering amplitudes through the Magnusian formalism, where the Magnusian is promoted to a matrix to account for helicity information. It is found that (1) the gravitational spin Hall effect in EFTs of gravity are qualitatively different from that of general relativity due to "noncommutative" wavenumber kicks, and (2) black hole's spin slightly enhances the causality constraints on EFT coefficients. | 重力の有効場理論 (EFT) におけるブラックホールのスピンの影響を、幾何光学近似におけるブラックホール背景での波動散乱の観測量を通して探究する。 検討する観測量は、偏光回転角、波数キック (または偏向角)、および (シャピロ/ウィグナー-スミス) 時間遅延であり、それぞれが重力ファラデー回転、重力スピンホール効果、および赤外線因果律に関連している。 これらの観測量は、マグヌシアン形式を通して散乱振幅から計算され、マグヌシアンはヘリシティ情報を考慮するために行列に昇格される。 (1) 重力の EFT における重力スピンホール効果は、「非可換」波数キックのために一般相対性理論のそれとは質的に異なり、(2) ブラックホールのスピンは EFT 係数に対する因果律制約をわずかに強化することがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we study photon propagation and the radiative properties of a thin accretion disk around a ModMax black hole and examine the effects of the charge $Q$ (i.e. $Q^2 = Q^2_e +Q^2_m$ is the total dyonic charge, with $Q_e$ and $Q_m$ denoting the electric and magnetic charges, respectively) and the nonlinearity parameter $v$. We determine the event-horizon, photon-sphere, and shadow radii and find that increasing $Q$ decreases these radii, whereas increasing $v$ shifts them toward their Schwarzschild values. Using the EHT shadow measurements of M87$^\star$ and Sgr~A$^\star$, together with the available mass and distance measurements, we perform an MCMC analysis to constrain the ModMax parameters. The strongest upper limits are found to be $Q<0.391$ and $v<4.153$ at the 95\% credible level. We also investigate a Novikov-Thorne thin accretion disk and generate simulated disk images using backward ray tracing. The observed flux increases with $Q$, while increasing $v$ produces a slight decrease in the disk brightness. These results show how the ModMax parameters affect the black-hole shadow and thin-disk emission and provide observational constraints on $Q$ and $v$. | 本研究では、ModMaxブラックホールの周囲の薄い降着円盤の光子伝播と放射特性を調べ、電荷$Q$（すなわち、$Q^2 = Q^2_e +Q^2_m$は全ダイオン電荷であり、$Q_e$と$Q_m$はそれぞれ電気電荷と磁気電荷を表す）と非線形性パラメータ$v$の影響を検証する。 事象の地平線、光子球、およびシャドウ半径を決定し、$Q$の増加はこれらの半径を減少させる一方、$v$の増加はシュワルツシルト値に近づけることを発見した。 M87$^\star$とSgr~A$^\star$のEHTシャドウ測定値と、利用可能な質量および距離測定値を用いて、MCMC解析を行い、ModMaxパラメータを制約した。 最も強い上限値は、95%信頼水準で$Q<0.391$および$v<4.153$であることがわかった。 我々はまた、ノビコフ・ソーン型薄型降着円盤を調査し、逆光線追跡法を用いて円盤のシミュレーション画像を生成した。 観測されたフラックスはQとともに増加する一方、vを増加させると円盤の明るさはわずかに減少する。 これらの結果は、ModMaxパラメータがブラックホールの影と薄型円盤の放射にどのように影響するかを示し、Qとvに対する観測的制約を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Previous studies on conductors and superconductors in curved spacetimes, and the gravitationally-induced electric and magnetic fields in them, are mostly restricted to the limit of weak fields and low velocities. Also the observer-dependence of these phenomena are not discussed in the literature. In this article, following London's phenomenological approach to superconductivity, we consider the electrodynamics of superconductors in stationary spacetimes without employing any weak field or low velocity limit. To this end, first we define the 3-force acting on charged particles in gravitational and electromagnetic fields, and derive its explicit form in a general spacetime decomposition formalism. Then, to highlight the role of observers, we apply the force equation to the free charges in superconductors in stationary spacetimes in the two well known threading and slicing decomposition formalisms. Applying the stationary condition in the superconducting state, we arrive at the generalized Schiff-Barnhill and Meissner effects, which compared to the low velocity and weak field limit include extra terms originating from the recently introduced gravitationally-induced constitutive equations. To show the consistency of our approach, we also derive the generalized Meissner effect from the second London equation in stationary spacetimes. | 曲がった時空における導体と超伝導体、およびそれらにおける重力によって誘起される電場と磁場に関するこれまでの研究は、ほとんどが弱い場と低速の極限に限定されていました。 また、これらの現象の観測者依存性については、文献では議論されていません。 本稿では、ロンドンの超伝導に関する現象論的アプローチに従い、弱い場や低速の極限を用いることなく、静止時空における超伝導体の電気力学を考察します。 この目的のために、まず、重力場と電磁場における荷電粒子に作用する3元力を定義し、一般的な時空分解形式でその明示的な形式を導出します。 次に、観測者の役割を強調するために、よく知られている2つのスレッディング分解形式とスライシング分解形式で、静止時空における超伝導体の自由電荷に力の方程式を適用します。 超伝導状態における定常条件を適用すると、一般化されたシフ・バーンヒル効果とマイスナー効果が得られます。 これらは、低速度および弱磁場極限と比較すると、最近導入された重力誘起構成方程式に由来する追加項を含んでいます。 我々のアプローチの一貫性を示すために、定常時空における第2ロンドン方程式から一般化されたマイスナー効果も導出します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the observable signatures of zero ADM mass warp drive spacetimes traversing Earth's atmosphere. Numerical simulations indicate that an aircraft-scale spacetime bubble moving at relativistic velocities would have a pronounced observational signature, where interaction with the atmosphere can produce luminosities exceeding one terawatt. The signature of a spacetime bubble at rest or moving at low velocity relative to the Earth would not generate such extreme luminosities. These results establish observational constraints on spacetime-based propulsion operating within the terrestrial environment and provide a framework for identifying potential high-velocity signatures. In particular, a warp drive traveling through the atmosphere at speeds exceeding approximately 10% of the speed of light would produce a unique brilliant glow. | 我々は、地球の大気圏を通過するゼロADM質量ワープドライブ時空の観測可能な特徴を調査した。 数値シミュレーションによると、相対論的速度で移動する航空機規模の時空バブルは顕著な観測的特徴を示し、大気との相互作用によって1テラワットを超える光度を生み出す可能性がある。 地球に対して静止している、あるいは低速で移動する時空バブルの特徴は、このような極端な光度を生み出さない。 これらの結果は、地球環境内で動作する時空ベースの推進装置に対する観測的制約を確立し、潜在的な高速特徴を特定するための枠組みを提供する。 特に、光速の約10%を超える速度で大気圏を通過するワープドライブは、独特のまばゆい輝きを生み出すだろう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We discuss a mechanism for generating the baryon asymmetry in the early universe. We show that an axion-like particle can modify the related gauge field configurations in the Standard Model, thereby altering their dispersion relations. This change in the Chern-Simons number can source a violation of baryon number. We derive the relationship between the resulting baryon number and the evolution of the axion background. We estimate the baryon asymmetry produced via this mechanism and show that the observed value can be naturally achieved. We also show that axion photon coupling produces Cosmic Microwave Background spectral distortion. Our results show that the resulting distortion approaches a constant at low frequencies, unlike the conventional y-type and $μ$-type distortions. | 我々は、初期宇宙におけるバリオン非対称性の生成メカニズムについて議論する。 アクシオン様粒子が標準模型における関連するゲージ場構成を変化させ、それによって分散関係を変化させることを示す。 このチャーン・サイモンズ数の変化は、バリオン数の破れを引き起こす可能性がある。 我々は、結果として生じるバリオン数とアクシオン背景の進化との関係を導出する。 このメカニズムによって生じるバリオン非対称性を推定し、観測値が自然に達成可能であることを示す。 また、アクシオン光子結合が宇宙マイクロ波背景放射のスペクトル歪みを生み出すことも示す。 我々の結果は、結果として生じる歪みが、従来のy型およびμ型歪みとは異なり、低周波数で一定値に近づくことを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Ultra-heavy asymmetric dark matter (DM) particles captured by compact stars can thermalize, self-gravitate, and collapse to form an endoparasitic black hole (EBH), whose subsequent growth may transmute the host star into a black hole. The continued existence of old millisecond pulsars (MSPs) and white dwarfs (WDs) thus places powerful constraints on the DM particle mass $m_χ$ and the DM-nucleon scattering cross-section $σ_{\rm nχ}$. We derive an analytical expression for the transmutation timescale by solving the EBH growth equation, consistently accounting for Bondi accretion of stellar matter, Hawking evaporation, and sustained DM feeding of the EBH in a steady-state capture regime. We also incorporate quantum effects in baryonic accretion when the hydrodynamic description breaks down, providing a unified treatment of EBH growth across both particle and fluid regimes. Adopting a physically transparent collapse criterion for fermionic and bosonic asymmetric DM, we compute EBH transmutation timescales for representative MSPs and WDs in environments with different DM densities. Although the physical ingredients are broadly similar to previous studies, this work derives updated constraints through a closed-form analytical treatment of EBH growth and an adopted prescription for the EBH formation timescale, yielding a lower critical EBH mass for sustained growth and revised transmutation timescales. Requiring the transmutation time to exceed $\sim 1$ Gyr for MSPs and $\sim 10$ Gyr for WDs, we derive revised constraints on $σ_{\rm nχ}$ over $m_χ\sim 10^{6}$--$10^{14}$ GeV, and show that EBHs with initial masses as small as $\sim 4\times10^{4}$ kg can undergo sustained growth, extending the region of DM parameter space probed by compact stars. | コンパクト星に捕獲された超重非対称暗黒物質（DM）粒子は、熱平衡化、自己重力、崩壊を経て内部寄生ブラックホール（EBH）を形成し、その後の成長によって宿主星がブラックホールに変化する可能性がある。 そのため、古いミリ秒パルサー（MSP）や白色矮星（WD）の存在は、DM粒子の質量$m_χ$とDM-核子散乱断面積$σ_{\rm nχ}$に強力な制約を与える。 我々は、恒星物質のボンディ降着、ホーキング蒸発、および定常状態の捕獲領域におけるEBHへの持続的なDM供給を一貫して考慮したEBH成長方程式を解くことにより、変質時間スケールの解析的表現を導出した。 また、流体力学的記述が破綻する場合のバリオン降着における量子効果も取り入れ、粒子領域と流体領域の両方にわたるEBH成長の統一的な扱いを提供する。 フェルミオンおよびボソン非対称暗黒物質に対する物理的に透明な崩壊基準を採用し、異なる暗黒物質密度の環境における代表的なMSPおよびWDのEBH変換時間スケールを計算します。 物理的な要素は概ね以前の研究と似ていますが、本研究ではEBH成長の閉形式解析処理とEBH形成時間スケールの採用処方により、更新された制約を導出し、持続的な成長のためのより低い臨界EBH質量と改訂された変換時間スケールをもたらします。 MSP の場合は変換時間が約 1 Gyr、WD の場合は約 10 Gyr を超えることを要求し、$m_χ\sim 10^{6}$～$10^{14}$ GeV の範囲で $σ_{\rm nχ}$ の制約を修正し、初期質量が約 4\times10^{4}$ kg 程度の EBH が持続的な成長を遂げ、コンパクト星によって探査される DM パラメータ空間の領域を拡張できることを示しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We derive the gravitational radiation generated by a localised matter source in de Sitter spacetime at octupolar order in the multipolar expansion, working in generalised harmonic gauge in the future Poincaré patch. The scalar, vector, and tensor perturbation equations are solved explicitly, taking into account the cosmological tail. This constitutes the first extension of the de Sitter multipolar expansion beyond quadrupolar order. A key technical ingredient is a universal multipole moment differentiation identity, which unifies the relations between multipole moments into a single recursive formula and enables a controlled extension to higher multipoles. Using the symmetric trace-free tensor formalism of Blanchet, Damour, and Iyer, we further develop a systematic translation of the radiative solution into a spherical harmonic basis, and apply it to both the quadrupolar and octupolar metric perturbations. This representation renders the angular structure of the radiation manifest, simplifies the verification of the linearised field equations, and facilitates direct comparison with Bondi-gauge and other perturbative treatments of de Sitter spacetime. Our results constitute a step toward a systematic ``multipolar post-de Sitter formalism''. | 我々は、将来のポアンカレ領域における一般化調和ゲージを用いて、多重極展開の八重極次数において、ド・ジッター時空内の局所的な物質源によって生成される重力放射を導出する。 スカラー、ベクトル、およびテンソル摂動方程式は、宇宙論的テールを考慮して明示的に解かれる。 これは、ド・ジッター多重極展開を四重極次数を超えて拡張した最初の例となる。 重要な技術的要素は、多重極モーメント間の関係を単一の再帰式に統一し、より高次の多重極への制御された拡張を可能にする普遍的な多重極モーメント微分恒等式である。 ブランシェ、ダモール、およびアイヤーの対称トレースフリーテンソル形式を用いて、放射解を球面調和基底に体系的に変換する方法をさらに開発し、それを四重極および八重極の両方の計量摂動に適用する。 この表現を用いることで、放射の角度構造が明確になり、線形化された場の方程式の検証が容易になり、ボンディゲージやその他の摂動論によるド・ジッター時空処理との直接比較が容易になります。 私たちの結果は、体系的な「多極ポスト・ド・ジッター形式」への一歩となります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider the interior two-fluid Schwarzschild solution. That is a model of compact (neutron) stars with admixed dark matter. The two constant energy densities generalize the interior Schwarschild solution to the case of two fluids (representing standard model matter and dark matter, for instance), interacting mutually solely by the common gravitational field. In general, the two-fluid core is surrounded by a one-fluid corona (envelope). Only for special parameters (the model depends on energy densities $e_1,e_2$ and central pressures $p_{\mathrm{c}1},p_{\mathrm{c}2}$ of the fluids), both fluids occupy the same region. Despite the sum of two energy densities in that region, the compactness bound of 8/9 is not exceeded. A conceivable object is one with a stark leakage of one fluid (e.g. dark matter) beyond the two-fluid core. | 内部二流体シュワルツシルト解を考察する。 これは、暗黒物質が混入したコンパクトな（中性子）星のモデルである。 2つの一定のエネルギー密度は、内部シュワルツシルト解を、共通の重力場のみによって相互作用する2つの流体（例えば、標準模型の物質と暗黒物質を表す）の場合に一般化する。 一般に、二流体コアは一流体コロナ（外層）に囲まれている。 特定のパラメータ（このモデルは、流体のエネルギー密度$e_1,e_2$と中心圧力$p_{\mathrm{c}1},p_{\mathrm{c}2}$に依存する）の場合のみ、両方の流体が同じ領域を占める。 その領域では2つのエネルギー密度の合計にもかかわらず、コンパクトネスの限界8/9を超えない。 考えられる天体としては、二流体コアを超えて一方の流体（例えば暗黒物質）が著しく漏れ出している天体が挙げられる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| An asymmetric relativistic outflow from a magnetar giant flare produces a step-like gravitational-wave (GW) memory. In the magnetized pair plasma surrounding the star, such GW memory drives transverse electromagnetic (EM) X-mode/fast-magnetosonic responses at the corresponding frequencies. We use this GW-memory spectrum to drive a global wave equation for a cold electron--positron pair plasma. With radiative boundary conditions excluding incoming waves, the driven response forms an outgoing EM mode that reaches the outer boundary of the source region. For central-engine energy-release timescales of $10$, $1$, and $0.15\,μ\mathrm{s}$, 90\% of the integrated response energy lies below 23.3 kHz, 233 kHz, and 1.51 MHz, respectively. The principal response occupies the 10 kHz--1 MHz frequency band; a substantial extension into the 1--3 MHz frequency band also appears when a submicrosecond asymmetric-energy component is present. The electromagnetic response can escape from the source region and potentially propagate in the interstellar medium. | マグネターの巨大フレアからの非対称な相対論的流出は、階段状の重力波 (GW) メモリを生成します。 星を取り囲む磁化されたペア プラズマでは、このような GW メモリが、対応する周波数で横方向の電磁波 (EM) X モード / 高速磁気音波応答を駆動します。 この GW メモリ スペクトルを使用して、冷たい電子 - 陽電子ペア プラズマのグローバル波動方程式を駆動します。 入射波を除外する放射境界条件では、駆動された応答は、ソース領域の外側境界に到達する出射 EM モードを形成します。 中心エンジンのエネルギー放出時間スケールが $10$、$1$、および $0.15\,μ\mathrm{s}$ の場合、統合された応答エネルギーの 90\% は、それぞれ 23.3 kHz、233 kHz、および 1.51 MHz 未満にあります。 主応答は 10 kHz - 1 MHz の周波数帯域を占めます。 サブマイクロ秒の非対称エネルギー成分が存在する場合、1～3MHzの周波数帯域への大幅な拡張も現れる。 電磁応答は発生源領域から脱出し、星間物質中を伝播する可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The growing number of generalized horizon entropy proposals has led to a wide variety of modified cosmological models, yet there is currently no general physical principle capable of discriminating among them. We show that the generalized second law (GSL) of thermodynamics provides such a criterion. Considering a general modified Friedmann framework described by an arbitrary function $f(H)$ of the Hubble parameter, and allowing the apparent horizon and the cosmic fluid to evolve out of thermal equilibrium, we derive model-independent constraints on the asymptotic scaling of the horizon entropy, $S_A\propto A^k$. We find that phantom evolution requires $k\ge(3ω-1)/(2ω)$, with $ω$ the total fluid equation of state, whereas quintessence imposes the complementary upper bound. Additionally, in the exact thermal equilibrium limit, the dynamical coupling strictly enforces $k \le 2$, recovering the non-equilibrium quintessence bound. The two bounds converge to the unique value $k=2$ as the phantom divide is approached, indicating that a smooth crossing of the phantom divide is thermodynamically associated with a quadratic entropy-area scaling, where the effective theory degenerates into a logarithmic gravity framework. Applying this criterion to representative generalized entropy models shows that many commonly used proposals are constrained by the generalized second law, whereas multiparameter constructions are naturally compatible with the required asymptotic behavior. Finally, we demonstrate that the same thermodynamic selection principle extends to derivative-dependent cosmologies described by $f(H,\dot H)$, highlighting its robustness beyond entropy functionals that depend only on the horizon area. | 一般化地平線エントロピーの提案が増加したことで、多様な修正宇宙論モデルが生まれていますが、現在、それらを区別できる一般的な物理原理は存在しません。 本稿では、熱力学の一般化第二法則（GSL）がそのような基準を提供することを示します。 ハッブルパラメータの任意の関数 $f(H)$ で記述される一般的な修正フリードマンフレームワークを考慮し、見かけの地平線と宇宙流体が熱平衡から外れて進化することを許容すると、地平線エントロピーの漸近スケーリング $S_A\propto A^k$ に対するモデルに依存しない制約が得られます。 ファントム進化では $k\ge(3ω-1)/(2ω)$ が必要であり、ここで $ω$ は全流体の状態方程式です。 一方、クインテッセンスでは補完的な上限が課されます。 さらに、厳密な熱平衡極限では、動的結合により $k \le 2$ が厳密に強制され、非平衡クインテッセンスの境界が回復されます。 2 つの境界は、ファントム境界に近づくにつれて一意の値 $k=2$ に収束し、ファントム境界のスムーズな横断が熱力学的に二次エントロピー面積スケーリングと関連しており、有効理論が対数重力フレームワークに退化することを示している。 この基準を代表的な一般化エントロピーモデルに適用すると、一般的に使用されている多くの提案が一般化第二法則によって制約されるのに対し、多パラメータ構成は必要な漸近挙動と自然に互換性があることが示される。 最後に、同じ熱力学的選択原理が $f(H,\dot H)$ で記述される導関数依存宇宙論にも拡張されることを示し、地平線面積のみに依存するエントロピー汎関数を超えたその堅牢性を強調する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We examine the entropy balance of black hole mergers in the presence of quantum gravity corrections described by the Generalized Uncertainty Principle (GUP). Focusing on the coalescence of two non-spinning Schwarzschild black holes with unequal masses, we analyze the thermodynamic evolution from the initial binary system to the final merger remnant, explicitly accounting for energy loss through gravitational-wave emission. Using a logarithmically corrected entropy motivated by a quadratic GUP, we derive a generalized entropy change as a function of the gravitational-wave efficiency and the mass ratio of the merging components. The classical area theorem is recovered in the appropriate limit, while the GUP correction introduces a quantum-modified entropy bound that constrains the maximum allowed gravitational-wave energy emission. This bound is most restrictive for nearly equal-mass mergers, indicating an enhanced sensitivity of symmetric systems to quantum gravity effects. | 本研究では、一般化不確定性原理（GUP）によって記述される量子重力補正が存在する場合のブラックホール合体のエントロピーバランスを検証する。 質量が異なる2つの非回転シュワルツシルトブラックホールの合体に焦点を当て、重力波放出によるエネルギー損失を明示的に考慮しながら、初期の連星系から最終的な合体残骸までの熱力学的進化を解析する。 二次GUPによって動機づけられた対数補正エントロピーを用いて、重力波効率と合体する構成要素の質量比の関数として一般化エントロピー変化を導出する。 適切な極限では古典的な面積定理が再現される一方、GUP補正は、許容される最大重力波エネルギー放出を制限する量子修正エントロピー境界を導入する。 この境界は、質量がほぼ等しい合体の場合に最も厳しく、対称系が量子重力効果に対してより敏感であることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the dynamics of test particles in a three-parameter scalarized wormhole spacetime within Einstein-scalar field theory. For spinless particles, we derive the orbital and epicyclic frequencies and compute twin-peak QPO spectra using the ER3 and ER4 resonance models. The scalar coupling parameter $g_s$ shifts the innermost stable circular orbit to larger radii and systematically modifies the characteristic 3:2 resonance condition. Extending to spinning particles via the Mathisson-Papapetrou-Dixon formalism, we find that spin-curvature coupling significantly alters the effective potential and innermost stable circular orbit parameters. The maximum physically admissible spin increases monotonically with the scalar coupling. Analysis of particle collisions near the wormhole throat reveals that both scalar coupling and relative spin orientation determine collision energetics, with anti-aligned spin configurations producing substantially higher energies. Our results suggest that the combined effects of scalar coupling and spin-curvature interaction leave distinct imprints on QPO frequencies and collision processes, potentially providing observable signatures for distinguishing scalarized wormholes from standard black holes. | アインシュタイン・スカラー場理論に基づき、3パラメータのスカラー化ワームホール時空における試験粒子のダイナミクスを研究する。 スピンを持たない粒子については、軌道周波数とエピサイクリック周波数を導出し、ER3およびER4共鳴モデルを用いてツインピークQPOスペクトルを計算する。 スカラー結合パラメータ$g_s$は、最も内側の安定円軌道をより大きな半径にシフトさせ、特徴的な3:2共鳴条件を系統的に変化させる。 Mathisson-Papapetrou-Dixon形式を用いてスピンを持つ粒子に拡張すると、スピン曲率結合が有効ポテンシャルと最も内側の安定円軌道パラメータを大きく変化させることがわかった。 物理的に許容される最大スピンは、スカラー結合とともに単調に増加する。 ワームホールの喉付近での粒子衝突の解析から、スカラー結合と相対スピン方向の両方が衝突エネルギーを決定し、反整列スピン配置では大幅に高いエネルギーが生じることが明らかになった。 我々の研究結果は、スカラー結合とスピン曲率相互作用の複合効果がQPO周波数と衝突過程に明確な痕跡を残し、スカラー化されたワームホールを標準的なブラックホールから区別するための観測可能な特徴を提供する可能性を示唆している。 |
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| The redistribution of the wave feature, particle feature, and mixedness is investigated for two-qubit isotropic states in Schwarzschild spacetime under Hawking radiation and environmental decoherence. It is shown that Hawking radiation changes their relative weights among different horizon regions rather than simply suppressing them. The analysis is further extended to phase damping, phase flip, and bit flip channels. Phase damping monotonically suppresses the wave feature and enhances mixedness, phase flip produces a symmetric death-and-revival behavior of the wave feature, and bit flip mainly reshapes the particle feature and mixedness through diagonal population redistribution. However, although Hawking radiation and channel noise affect the distribution of wave feature, particle feature, and mixedness in the subsystems, the triality relation among them still holds and remains unaffected by thermal and environmental noises. | ホーキング放射と環境デコヒーレンス下におけるシュワルツシルト時空の2量子ビット等方性状態について、波動特性、粒子特性、および混合性の再分布を調査する。 ホーキング放射は、単にそれらを抑制するのではなく、異なる事象の地平線領域間で相対的な重みを変化させることが示されている。 この解析は、位相減衰、位相反転、およびビット反転チャネルにまで拡張される。 位相減衰は波動特性を単調に抑制し、混合性を高める。 位相反転は波動特性の対称的な死と復活の挙動を生み出し、ビット反転は主に対角分布の再分布を通じて粒子特性と混合性を再形成する。 しかし、ホーキング放射とチャネルノイズはサブシステムにおける波動特性、粒子特性、および混合性の分布に影響を与えるが、それらの間の三元関係は依然として成り立ち、熱ノイズや環境ノイズの影響を受けない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Newborn proto-neutron stars (PNS) are potential targets of gravitational wave asteroseismology, the study of the (inner) structure of stars via their oscillation modes. To prepare for the eventual detection of such modes by current and future gravitational wave observatories, theoretical studies have obtained the possible spectrum of oscillations. However, there has been disagreement when it comes to identifying and classifying specific modes according to the physical mechanism that excites them. In this paper, we present a novel scheme to classify the oscillation modes of a newly born PNS surrounded by a stalled accretion shock in core-collapse supernovae (CCSNe). Our classification is physically motivated, as it is based on the energy of the restoring forces of the mode. We investigate the nature of the modes by considering the different regions of the CCSN that they stem from. We apply this scheme to a set of 28 non-rotating 1D, 2D and 3D CCSN simulations performed with two different numerical codes and using different progenitors and equations of state. In that way, we find that there are different families of f-, p- and g-modes in the system, living in different areas. More specifically, we identify two families of f- and p-modes associated with the PNS and the shock, respectively, and two families of g-modes originating from the two convectively stable regions, one in the PNS core and one near its surface. We also find that the dominant high-frequency emission mode is the f-mode of the PNS, associated with the strong density gradient at its surface. Our classification procedure is automatic, performs consistently for all the models considered, and paves the way to systematic studies of the dependence of the mode frequencies on the PNS properties, with direct application to parameter estimation from future observations of gravitational wave signals. | 生まれたばかりの原始中性子星（PNS）は、重力波星震学、すなわち星の振動モードを通して星の内部構造を研究する学問の潜在的なターゲットです。 現在および将来の重力波観測所によるそのようなモードの検出に備えるため、理論研究では振動の可能なスペクトルが得られています。 しかし、特定のモードを励起する物理的メカニズムに従って識別および分類することに関しては意見の相違がありました。 本論文では、コア崩壊型超新星（CCSNe）において停止した降着衝撃波に囲まれた生まれたばかりのPNSの振動モードを分類する新しいスキームを提示します。 私たちの分類は、モードの復元力のエネルギーに基づいているため、物理的に動機付けられています。 私たちは、モードが由来するCCSNの異なる領域を考慮することで、モードの性質を調査します。 このスキームを、2つの異なる数値コードと異なる前駆星および状態方程式を使用して実行された、回転しない1D、2D、および3D CCSNシミュレーションの28セットに適用します。 このようにして、システム内には異なる領域に存在するfモード、pモード、gモードの異なるファミリーが存在することが分かりました。 より具体的には、PNSと衝撃波にそれぞれ関連するfモードとpモードの2つのファミリー、そしてPNSコアと表面付近の2つの対流安定領域に由来するgモードの2つのファミリーを特定しました。 また、支配的な高周波放射モードはPNSのfモードであり、表面の強い密度勾配に関連していることも分かりました。 私たちの分類手順は自動化されており、検討したすべてのモデルで一貫した性能を発揮し、モード周波数のPNS特性への依存性に関する体系的な研究への道を開き、将来の重力波信号の観測からパラメータを推定するための直接的な応用を可能にします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the cosmological implications of Horava-Lifshitz (HL) gravity using a redshift-dependent deceleration parameter of the form $q(z) = q_0 + \frac{q_1 \ln(1+z)}{1 + n\ln(1+z)}$, from which the Hubble parameter $H(z)$ is derived analytically. This parametrization captures the transition from early deceleration to late-time acceleration, with a logarithmic correction governed by $n$ that distinguishes it from standard kinematic models. Model parameters $H_0$, $q_0$, $q_1$, and $n$ are constrained via MCMC using cosmic chronometer (CC) and Pantheon+SHOES datasets, individually and in combination. Across all dataset combinations, $q_0 < 0$, confirming ongoing accelerated expansion. The reconstructed $H(z)$ is consistent with $Λ$CDM at low redshifts, with mild deviations at higher redshifts. The $\{r, s\}$ statefinder parameters indicate that the model evolves smoothly, beginning with Chaplygin gas-type behaviour, crossing the $Λ$CDM fixed point, and settling into a quintessence-like phase at late times. The $Om(z)$ diagnostic reveals negative slopes throughout, indicating quintessence-like dark energy ($w > -1$). Present-day cosmic age estimates from the individual and combined datasets yield $t_0 \approx 13.7$ Gyr, in agreement with Planck 2018 constraints. | 本研究では、赤方偏移に依存する減速パラメータ $q(z) = q_0 + \frac{q_1 \ln(1+z)}{1 + n\ln(1+z)}$ を用いて、Horava-Lifshitz (HL) 重力の宇宙論的意義を調査する。 このパラメータは、標準的な運動学的モデルとは異なり、初期の減速から後期の加速への移行を捉え、$n$ によって支配される対数補正を伴う。 モデルパラメータ $H_0$、$q_0$、$q_1$、および $n$ は、宇宙クロノメーター (CC) および Pantheon+SHOES データセットを個別に、また組み合わせて使用し、MCMC 法によって制約される。 すべてのデータセットの組み合わせにおいて、$q_0 < 0$ となり、加速膨張が継続していることが確認された。 再構築された $H(z)$ は、低赤方偏移では $Λ$CDM と一致し、高赤方偏移ではわずかなずれが見られます。 $\{r, s\}$ ステートファインダーパラメータは、モデルが滑らかに進化し、チャプリギンガス型の振る舞いから始まり、$Λ$CDM 固定点を通過し、後期にはクインテッセンスのような相に落ち着くことを示しています。 $Om(z)$ 診断は全体を通して負の傾きを示し、クインテッセンスのようなダークエネルギー ($w > -1$) を示しています。 個々のデータセットと結合データセットから得られた現在の宇宙年齢の推定値は、$t_0 \approx 13.7$ Gyr であり、Planck 2018 の制約と一致しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The space-based detector Laser Interferometer Space Antenna (LISA) will observe inspiralling black hole binaries in the mHz band, many of which may retain orbital eccentricity. In contrast to quasicircular binaries, eccentric systems radiate through multiple orbital harmonics, while relativistic periastron precession introduces a secular phase structure in the waveform. We exploit this structure to develop a parametrized test of general relativity (GR) for eccentric bound orbits. We construct a frequency-domain eccentric waveform model in which a phenomenological deviation parameter $δα$ modifies the GR prediction for the conservative azimuthal-to-radial frequency ratio, with $δα=0$ corresponding to GR. We consider two parametrizations of this deformation. In the first, $δα$ modifies only the explicit precession-dependent sideband structures of the waveform. In the second, the secular precession phase is assigned to the dominant lower-order angular carriers and retained in resummed form. The latter produces a substantially stronger response because the dominant waveform components coherently accumulate the modified phase. We implement both models within \textsc{lisabeta} and perform a Bayesian analysis including the time- and frequency-dependent LISA response and associated time-delay-interferometry observables. We find that LISA can place stringent constraints on the parametrized deviation. For a binary with chirp mass $3000 M_{\odot}$, initial eccentricity $e_0=0.5$ observed for four years at an SNR of $50$, the second model yields a $90\%$ credible bound of $|δα|\lesssim 10^{-4}$. Increasing eccentricity further sharpens the constraints by introducing additional harmonic structure and reducing degeneracies among the binary parameters. The framework developed here is general and can be extended to more complete eccentric waveform models. | 宇宙ベースの検出器レーザー干渉計宇宙アンテナ（LISA）は、mHz 帯域で螺旋状に接近するブラックホール連星を観測し、その多くは軌道離心率を保持している可能性があります。 準円軌道連星とは対照的に、離心系は複数の軌道高調波を通して放射し、相対論的近星点歳差運動は波形に永年位相構造を導入します。 我々はこの構造を利用して、離心束縛軌道に対する一般相対性理論（GR）のパラメーター化されたテストを開発します。 我々は、現象論的偏差パラメーター $δα$ が保守的な方位角対半径方向周波数比に対する GR 予測を修正する周波数領域の離心波形モデルを構築し、$δα=0$ は GR に対応します。 我々はこの変形の 2 つのパラメーター化を検討します。 最初のパラメーター化では、$δα$ は波形の明示的な歳差運動依存サイドバンド構造のみを修正します。 2 番目のモデルでは、永年歳差位相が支配的な低次角搬送波に割り当てられ、再加算された形で保持されます。 後者は、支配的な波形成分が修正された位相をコヒーレントに蓄積するため、大幅に強い応答を生み出します。 我々は、両方のモデルを \textsc{lisabeta} 内に実装し、時間および周波数に依存する LISA 応答と関連する時間遅延干渉計観測量を含むベイズ分析を実行します。 LISA は、パラメータ化された偏差に厳しい制約を課すことができることがわかりました。 チャープ質量 $3000 M_{\odot}$、初期離心率 $e_0=0.5$ の連星系を SNR が $50$ で 4 年間観測した場合、2 番目のモデルは $|δα|\lesssim 10^{-4}$ の $90\%$ 信頼区間を与えます。 離心率の増加は、追加の調和構造を導入し、連星パラメータ間の縮退を減らすことにより、制約をさらに厳しくします。 ここで開発されたフレームワークは汎用的であり、より完全な偏心波形モデルに拡張することができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A characteristic-polynomial formulation is already known for static perfect fluids in Lovelock gravity [Phys. Rev. D 113, 084008 (2026)]. We extend it to the complete anisotropic matter sector. For arbitrary dimension and independently coupled curvature orders, we derive closed, summation-free expressions for the density, radial pressure, tangential pressure and anisotropy in terms of a single polynomial \(W\), its derivatives and two derived polynomials \(V\) and \(U\). The dimension-dependent combinatorial coefficients are obtained directly from the generalized-delta antisymmetrisation and independently confirmed through an inductive argument. Imposing pressure isotropy recovers the known total-derivative equation, which we resolve into an explicit operator affine in Lovelock order and linear in dimension. This structure proves that, apart from the branch of vanishing angular sectional curvature, the interior Schwarzschild geometry is the unique isotropic interior common to arbitrary Lovelock couplings. It also identifies the fixed-sign obstruction to bounded pure Lovelock spheres in \(d=2N+1\) with the polynomial identity \(V\equiv0\), and shows how a lower-order term or cosmological term removes this obstruction. Finally, we integrate the resulting arbitrary-order stellar equations with all admissible orders active in \(d=10\) and \(d=11\). For the positive single-parameter hierarchy of Lovelock couplings considered, the general-relativistic sequence topology persists while higher orders increase the maximum mass cumulatively. | 静的完全流体については、Lovelock重力理論において特性多項式による定式化が既に知られている[Phys. Rev. D 113, 084008 (2026)]。 我々はこれを完全な異方性物質セクターに拡張する。 任意の次元と独立に結合した曲率次数に対して、密度、半径方向圧力、接線方向圧力、異方性について、単一の多項式 \(W\)、その導関数、および2つの導出多項式 \(V\) と \(U\) を用いて、閉じた総和不要の式を導出する。 次元依存の組み合わせ係数は、一般化デルタ反対称化から直接得られ、帰納的議論によって独立に確認される。 圧力等方性を課すと、既知の全微分方程式が再現され、これをLovelock次数でアフィン、次元で線形な明示的な演算子に解く。 この構造は、角断面曲率がゼロになる分岐を除いて、内部シュワルツシルト幾何学が任意のラブロック結合に共通する唯一の等方的内部であることを証明しています。 また、\(d=2N+1\) における有界純粋ラブロック球に対する固定符号障害を多項式恒等式 \(V\equiv0\) と同一視し、低次の項または宇宙論的項がこの障害を取り除く方法を示しています。 最後に、\(d=10\) および \(d=11\) で有効なすべての許容次数を用いて、結果として得られる任意の次数の恒星方程式を積分します。 考慮したラブロック結合の正の単一パラメータ階層については、高次の次数が累積的に最大質量を増加させる一方で、一般相対論的シーケンストポロジーが維持されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present long-term, three-dimensional simulations of ejecta from four binary neutron star mergers to second-long time-scales. Numerical-relativity data serve as boundary conditions for a general-relativistic hydrodynamics evolution incorporating an equation of state valid outside nuclear statistical equilibrium and an effective nuclear-heating prescription based on reaction-network calculations. We investigate the ejecta's dynamical and geometrical properties, the impact of nuclear heating, the formation and spatial distribution of elements, and compute multi-angle kilonova light curves. % Nuclear heating significantly affects ejecta dynamics, delaying homologous expansion beyond second time-scales and reshapes the spatial distribution of heavy nuclei. This effect is largest for asymmetric binaries with long-lived remnants; extending the evolution from ${\sim}150$~ms to ${\sim}1$~s widens the angular polar region containing 90\% of the heavy-element mass (\eg, $Z=56$, $Z=79$) from $|θ|\lesssim15^{o}$ to $|θ|\lesssim30^{o}$. Our nucleosynthesis results confirm that the $^{56}$Ni$\rightarrow^{56}$Co$\rightarrow^{56}$Fe decay chain dominates the heating at $\sim$100 days, with cobalt decay producing gamma-ray lines at 846.77 and 1238.288~keV. % Comparing kilonova ray-by-ray light curves obtained from multi-angle 3D profiles and averaged 2D profiles, we find the latter approach broadly robust, although 2D light curves should be treated as upper limits. Increasing dimensionality generally lowers the bolometric luminosity, with binary asymmetry strengthening the viewing-angle dependence. For observers aligned with a lanthanide curtain's densest region, 3D emission can match its 2D counterpart in brightness. We conclude that increased dimensionality alone is unlikely to reconcile current theoretical models with AT2017gfo observations. | 本研究では、4つの連星中性子星合体から放出される物質について、秒単位の時間スケールにわたる長期三次元シミュレーションを行った。 数値相対論データは、核統計平衡外でも有効な状態方程式と、反応ネットワーク計算に基づく有効核加熱処方を組み込んだ一般相対論的流体力学進化の境界条件として用いられる。 放出物質の力学的および幾何学的特性、核加熱の影響、元素の形成と空間分布を調べ、多角度キロノバ光度曲線を計算した。 核加熱は放出物質のダイナミクスに大きな影響を与え、同族元素の膨張を秒単位の時間スケールを超えて遅延させ、重原子核の空間分布を変化させる。 この効果は、長寿命残骸を持つ非対称連星系で最も顕著である。 進化過程を約150ミリ秒から約1秒に延長すると、重元素質量の90%（例えば、Z=56、Z=79）を含む角度極領域は、|θ|≲15°から|θ|≲30°へと拡大します。 我々の元素合成の結果は、約100日後には$^{56}$Ni$\rightarrow^{56}$Co$\rightarrow^{56}$Fe崩壊系列が加熱を支配し、コバルト崩壊によって846.77keVと1238.288keVのガンマ線が生成されることを確認しています。 多角度3Dプロファイルから得られたキロノバの光線ごとの光度曲線と、平均化された2Dプロファイルを比較すると、後者のアプローチが概ね頑健であることが分かりましたが、2D光度曲線は上限値として扱うべきです。 次元数の増加は一般的にボロメトリック光度を低下させ、連星系の非対称性は観測角度依存性を強めます。 ランタニドカーテンの最も密度の高い領域に位置合わせされた観測者にとっては、3D放射は2D放射と明るさが一致する可能性があります。 我々は、次元数の増加だけでは現在の理論モデルとAT2017gfoの観測結果を整合させることはできないと結論付けます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Black-hole event horizons obey a set of evolution equations governing their intrinsic and extrinsic geometry. We study these equations in a \textit{two-timescale} perturbative expansion about a Kerr background and derive strong constraints on the coarse-grained horizon dynamics. At leading order, the coarse-grained linear shear vanishes, while the horizon exhibits an \textit{adiabatic rigidity}: the leading corrections to its angular velocity and inaffinity remain uniform on each horizon cut, while evolving on the slow timescale. We then provide a systematic procedure for transforming a perturbative bulk solution, given for example in Lorenz gauge, to an ingoing Newman--Unti gauge adapted to the horizon, allowing the perturbed horizon geometry to be extracted directly from the bulk metric. Finally, we formulate black-hole conservation laws associated with horizon symmetries, including energy, dynamical entropy, and angular momentum. We expand the charges through second order and their fluxes through third order in perturbation theory, providing a framework for future applications to horizon absorption and backreaction in extreme mass-ratio inspirals. | ブラックホールの事象の地平線は、その固有および外在的な幾何学を支配する一連の進化方程式に従います。 我々は、カー背景に関する2つの時間スケールの摂動展開でこれらの方程式を研究し、粗視化された地平線のダイナミクスに対する強い制約を導出します。 主要項では、粗視化された線形せん断は消滅し、地平線は断熱的な剛性を示します。 すなわち、角速度と不同次数に対する主要な補正は、各地平線カットで均一なまま、遅い時間スケールで進化します。 次に、例えばローレンツゲージで与えられた摂動的なバルク解を、地平線に適合したニューマン・ウンティゲージに変換する体系的な手順を提供し、摂動された地平線の形状をバルク計量から直接抽出できるようにします。 最後に、エネルギー、動的エントロピー、角運動量など、地平線の対称性に関連するブラックホールの保存則を定式化します。 摂動論において電荷を2次まで、そのフラックスを3次まで展開することで、極端な質量比の合体における地平線吸収と反作用への将来的な応用に向けた枠組みを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We explore the possibility of a Machian interpretation for the phenomena associated with asymptotically flat rotation curves in disk galaxies, providing an alternative to both the Lambda-Cold Dark Matter ($Λ$CDM) paradigm and MOdified Newtonian Dynamics (MOND). We argue that the MOND acceleration scale $a_0$ is likely not a new fundamental constant, but rather a manifestation of the cosmological scales of the observable Universe ($a_0 \sim c^2/R_u \sim c^4/GM_u \sim c/t_u$). We rewrite the Baryonic Tully-Fisher Relation (BTFR) in a cosmological format, $\frac{M_{\rm bar}}{M_{u}} = \left( \frac{V}{c} \right)^4$, suggesting that the transition to the non-Newtonian regime occurs when local accelerations become small enough to feel the global cosmic boundary, and showing that any Machian interpretation must fulfill a relation of this form. Furthermore, this framework naturally predicts a cosmological evolution of the BTFR normalization as the mass in the observable Universe evolves. We test these predictions against recent high-redshift observations ($z \sim 2$ and $z \sim 5$), finding that the data favor a flat, baryon-only, $Λ$-dominated quasi-de Sitter universe ($Ω_m \approx 0.05$, $Ω_Λ\approx 0.95$) over standard MOND or $Λ$CDM parameters. These results suggest that flat galactic rotation curves may be interpreted as compelling evidence in favor of Mach's Principle, in at least some of its versions. | 我々は、円盤銀河における漸近的に平坦な回転曲線に関連する現象に対するマッハ的解釈の可能性を探り、ラムダ冷たい暗黒物質（ΛCDM）パラダイムと修正ニュートン力学（MOND）の両方に対する代替案を提示する。 我々は、MONDの加速スケール$a_0$は新しい基本定数ではなく、観測可能な宇宙の宇宙論的スケール（$a_0 \sim c^2/R_u \sim c^4/GM_u \sim c/t_u$）の現れである可能性が高いと主張する。 我々はバリオン・タリー・フィッシャー関係式（BTFR）を宇宙論的な形式、$\frac{M_{\rm bar}}{M_{u}} = \left( \frac{V}{c} \right)^4$ に書き換え、局所的な加速度が宇宙全体の境界を感知できるほど小さくなったときに非ニュートン領域への移行が起こることを示唆し、マッハ的な解釈は必ずこの形式の関係式を満たさなければならないことを示す。 さらに、この枠組みは、観測可能な宇宙の質量が進化するにつれてBTFRの正規化が宇宙論的に進化することを自然に予測する。 我々はこれらの予測を最近の高赤方偏移観測（z \sim 2およびz \sim 5）と比較検証した結果、データは 標準的なMONDモデルやΛCDMモデルのパラメータよりも、平坦でバリオンのみからなるΛ粒子優勢の準ド・ジッター宇宙（Ω_m \approx 0.05、Ω_Λ \approx 0.95）を支持することがわかった。 これらの結果は、平坦な銀河回転曲線が、少なくともいくつかのバージョンのマッハの原理を支持する説得力のある証拠として解釈できることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Well-founded models of nonlinear electrodynamics (NED) are typically characterized by an additional parameter associated with their deviation from linear electrodynamics. In addition to that, from a phenomenological point of view, one of the most intriguing results of NED theory is that photons follow null geodesics according to an effective geometry. In particular, for a two-parameter electromagnetic Lagrangian density, we might observe the vacuum birefringence phenomenon, i.e., photons can follow null geodesics according to two effective geometries. Over the past few decades, efforts have been made to better understand the role of effective light cones in NED theory, as well as to constrain the additional free parameters provided by the theory. We investigate the ModMax black hole (BH) geometry, which is a well-motivated NED-sourced BH based on a two-parameter Lagrangian density, via light and orbital mechanics, considering the Shapiro time, the Sagnac effect, the gravitational and kinematic shifts, and the orbital precession. We find that the corrections introduced by nonlinear electromagnetic fields can be significant. In particular, we show that the Shapiro time delay and the gravitational redshift are identical for both effective metrics, making these observables insensitive to the birefringent structure of ModMax electrodynamics. By contrast, the Sagnac effect and the kinematic shifts remain capable of distinguishing the two effective geometries. Moreover, the orbital mechanics investigation, considering the orbital periapsis precession of the S2 star around Sagittarius A$^{\star}$, provides an observational constraint on the coupling between the NED parameter and the charge-to-mass ratio of the ModMax BH. Generally speaking, we provide a step-by-step procedure for theoretically exploring signatures of NED fields and constraining the free parameters of NED-sourced BH models. | 非線形電気力学（NED）の確固たるモデルは、通常、線形電気力学からの逸脱に関連する追加パラメータによって特徴付けられます。 さらに、現象論的な観点から見ると、NED理論の最も興味深い結果の1つは、光子が有効幾何学に従ってヌル測地線をたどるということです。 特に、2パラメータの電磁ラグランジュ密度の場合、真空複屈折現象、すなわち、光子が2つの有効幾何学に従ってヌル測地線をたどる現象が観測される可能性があります。 過去数十年にわたり、NED理論における有効光円錐の役割をよりよく理解し、理論によって提供される追加の自由パラメータを制約するための努力がなされてきました。 我々は、2パラメータのラグランジュ密度に基づく、十分に根拠のあるNED由来のブラックホールであるModMaxブラックホール（BH）の幾何学を、光と軌道力学を用いて調査し、シャピロ時間、サニャック効果、重力シフト、運動学的シフト、および軌道歳差運動を考慮した。 非線形電磁場によって導入される補正が重要になる可能性があることがわかった。 特に、シャピロ時間遅延と重力赤方偏移は両方の有効計量で同一であり、これらの観測量はModMax電気力学の複屈折構造に影響を受けないことを示した。 対照的に、サニャック効果と運動学的シフトは、2つの有効幾何学を区別する能力を維持している。 さらに、いて座A$^{\star}$の周りを回るS2星の軌道近点歳差運動を考慮した軌道力学の調査は、NEDパラメータとModMaxブラックホールの電荷質量比との結合に対する観測的制約を提供する。 一般的に言えば、NED場の特徴を理論的に探究し、NED源ブラックホールモデルの自由パラメータを制約するための段階的な手順を提供する。 |