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| Original Text | 日本語訳 |
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| Warm inflation in $F(Φ)R$ scalar-tensor theories of gravity is investigated in the `defining' frame, where the theory and its parameter values are specified. Translating the resulting dynamics to the Einstein frame, we find that the dissipation ratio is suppressed by the modified-gravity effects. Thus, although the effective warm-inflation dynamics can be consistently analysed in either frame, the dissipative regimes need not coincide between them. In particular, we find that quantum perturbations can dominate over thermal fluctuations in the scalar power spectrum even in a high-temperature, strong-dissipation regime in the defining frame. Finally, we compute the scalar spectral index and tensor-to-scalar ratio for a non-minimal coupling function $F(Φ) = 1+ξ(Φ/m_{\rm P})^2$ with a quartic potential and both constant and quadratic field-dependent dissipation coefficients, and identify benchmark points compatible with current CMB constraints. | $F(Φ)R$ スカラーテンソル重力理論におけるウォームインフレーションを、理論とそのパラメータ値が規定されている「定義」フレームで調査した。 得られたダイナミクスをアインシュタインフレームに変換すると、修正重力効果によって散逸比が抑制されることがわかった。 したがって、有効なウォームインフレーションのダイナミクスはどちらのフレームでも一貫して解析できるものの、散逸領域は必ずしも一致するとは限らない。 特に、定義フレームにおける高温・強散逸領域においても、スカラーパワースペクトルにおいて量子摂動が熱ゆらぎよりも優勢になる可能性があることがわかった。 最後に、4次ポテンシャルと定数および2次場依存散逸係数の両方を持つ非最小結合関数$F(Φ) = 1+ξ(Φ/m_{\rm P})^2$のスカラースペクトル指数とテンソル対スカラー比を計算し、現在のCMB制約と互換性のあるベンチマークポイントを特定します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Kilonovae provide a key electromagnetic window into binary neutron star mergers, revealing the properties of the merging system while probing r-process nucleosynthesis of the Universe. However, only a few kilonova candidates have been detected to date, with AT2017gfo being the only one associated with a gravitational wave event, GW170817. In this work, we present \textsc{Genova}, a probabilistic framework for predicting kilonova spectra and light curves directly from gravitational wave posterior samples of binary neutron star mergers. This method uses a conditional normalising flow to learn the distribution of rest-frame spectra conditioned on the source-frame component masses, tidal deformabilities, viewing angle and time since merger. Other kilonova model parameters, such as ejecta opacities, are marginalised over during training, so that their effects are propagated into the predicted spectra as predictive uncertainty. In the self-consistency test, the flow model reproduces the median light curves with residuals typically below $\sim 0.1$ mag, and the ratio of the predicted central 68\% interval widths remains predominantly between $0.8$ and $1.4$ over $\sim 0.4$--$8.0$ days. Comparisons with a physically distinct kilonova model show that the probabilistic prediction can remain informative beyond the model used for training. We apply \textsc{Genova} to GW170817/AT2017gfo using multi-band observations, including newly re-reduced $Y$-, $J$-, $K_s$-band photometry from the Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy, which we present in this work. The resulting predictive intervals broadly encompass the observations while capturing both gravitational wave posterior uncertainty and the variation induced by marginalised kilonova model parameters. | キロノバは、連星中性子星合体への重要な電磁窓を提供し、宇宙のr過程元素合成を調査すると同時に、合体システムの特性を明らかにします。 しかし、これまでに検出されたキロノバ候補はごくわずかで、重力波イベントGW170817に関連付けられているのはAT2017gfoのみです。 本研究では、連星中性子星合体の重力波事後サンプルからキロノバのスペクトルと光度曲線を直接予測する確率的フレームワークである\textsc{Genova}を発表します。 この方法は、条件付き正規化フローを使用して、ソースフレームの構成要素の質量、潮汐変形、観測角度、および合体からの時間に基づいて条件付けられた静止フレームスペクトルの分布を学習します。 放出物の不透明度などの他のキロノバモデルパラメータは、トレーニング中に周辺化されるため、その影響は予測の不確実性として予測スペクトルに伝播されます。 自己整合性テストでは、フローモデルは、通常 $\sim 0.1$ 等級以下の残差で中央値の光度曲線を再現し、予測された中心 68\% 区間幅の比率は、$\sim 0.4$〜$8.0$ 日にわたって主に $0.8$〜$1.4$ の間に留まります。 物理的に異なるキロノバモデルとの比較では、確率的予測はトレーニングに使用したモデルを超えて情報を提供できることが示されています。 私たちは、この研究で紹介する、新たに再処理された可視赤外線サーベイ望遠鏡天文台からの $Y$、$J$、$K_s$ バンド測光を含むマルチバンド観測を使用して、\textsc{Genova} を GW170817/AT2017gfo に適用します。 結果として得られた予測区間は、重力波事後不確実性と周辺化されたキロノバモデルパラメータによって引き起こされる変動の両方を捉えながら、観測を広く包含しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The worldwide network of gravitational-wave detectors have detected more than 350 binary coalescence events till date. Future third-generation detectors, like Einstein telescope, are expected to detect orders-of-magnitude more signals from sources with more complicated characteristics, including eccentric orbits and high-mass ratio binaries. It is well-established that the computational cost of parameter estimation for signals from these kinds of sources will be extremely high. In particular, the process could be sped-up if generating theoretical waveform predictions, used for likelihood calculation becomes faster. Recently, various machine-learning techniques has been proposed to this end. In this work, we propose a two-stage deterministic conditional-autoencoder model for generating four-parameter SEOBNRv4 waveforms. The first-stage of the model generates amplitude and phase series of the waveform, while the second-stage calibrates the residual error in the predictions. Our model achieves a median mismatch of around $10^{-2}$ with the target polarization waveforms, while the calibrated amplitude/phase series achieve $10^{-6}$ level cosine distance error. We then propose a waveform conditioning step to enable use of these surrogate waveforms for downstream parameter estimation tasks. Finally, we perform extensive parameter estimation tests, with ML and EOB waveform injections and try to recover posterior estimates for the source parameters. We find that when ML waveforms are used to recover EOB target parameter estimates, the inferred posterior have some systematic bias. This inherent bias can be estimated and corrected for, and then importance reweighting of posterior samples can enable use of low-accuracy surrogate waveforms at low SNRs. | 世界中の重力波検出器ネットワークは、これまでに350を超える連星合体イベントを検出してきました。 アインシュタイン望遠鏡のような将来の第3世代検出器は、偏心軌道や高質量比連星など、より複雑な特性を持つ発生源からの信号を桁違いに多く検出すると予想されています。 このような発生源からの信号のパラメータ推定の計算コストが非常に高いことは周知の事実です。 特に、尤度計算に使用される理論的な波形予測の生成が速くなれば、処理を高速化できます。 最近、この目的のためにさまざまな機械学習技術が提案されています。 本研究では、4つのパラメータを持つSEOBNRv4波形を生成するための2段階決定論的条件付きオートエンコーダモデルを提案します。 モデルの第1段階では波形の振幅と位相の系列を生成し、第2段階では予測の残差誤差を較正します。 私たちのモデルは、目標偏光波形とのミスマッチの中央値が約 $10^{-2}$ であるのに対し、較正された振幅/位相系列は $10^{-6}$ レベルのコサイン距離誤差を達成します。 次に、これらのサロゲート波形を下流のパラメータ推定タスクで使用できるようにするための波形調整ステップを提案します。 最後に、ML および EOB 波形を注入して広範なパラメータ推定テストを実行し、ソースパラメータの事後推定値を復元しようと試みます。 ML 波形を使用して EOB 目標パラメータ推定値を復元すると、推論された事後分布に何らかの系統的バイアスがあることがわかりました。 この固有のバイアスは推定して補正することができ、その後、事後サンプルの重要度再重み付けにより、低 SNR で低精度のサロゲート波形を使用できるようになります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We use lattice methods to study inflation in the scalar Gauss-Bonnet (SGB) gravity theory. We focus on the ultra-slow-roll scenario with the peak frequency falls into the PTA band. In the parameter range we consider, we find that the lattice results exceed the perturbative predictions, which differs from the case in Einstein gravity. We further find that lattice corrections become significant when the peak of the primordial curvature spectrum reaches $\sim 10^{-2}$. We calculate the energy density spectra of second-order scalar induced gravitational waves (SIGWs) using the primordial power spectra obtained from both the lattice method and the traditional perturbative method, and analyze the SGB model in light of current pulsar timing array (PTA) observations. Our results indicate that lattice corrections enhance the ability of the SGB model to dominate the PTA observations. | 格子法を用いて、スカラーガウス・ボンネ（SGB）重力理論におけるインフレーションを研究する。 ピーク周波数がPTA帯域に収まる超低速ロールシナリオに焦点を当てる。 検討したパラメータ範囲では、格子法の結果が摂動予測を上回ることがわかった。 これはアインシュタイン重力の場合とは異なる。 さらに、原始曲率スペクトルのピークが約10⁻²に達すると、格子補正が顕著になることがわかった。 格子法と従来の摂動法の両方から得られた原始パワースペクトルを用いて、2次スカラー誘起重力波（SIGW）のエネルギー密度スペクトルを計算し、現在のパルサータイミングアレイ（PTA）観測に基づいてSGBモデルを解析する。 結果は、格子補正がSGBモデルがPTA観測を支配する能力を高めることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a semi-analytic and semi-numerical formulation of the harmonic-gauge second post-Newtonian (2PN) equations of motion for a general point-mass N-body system within Hadamard regularization. The equations of motion are separated into a closed analytic contribution and a non-closed integral contribution. We analyze the singular structure of the latter and further regularize it into a numerically evaluable representation. We apply the formulation to the Sun-Jupiter-Saturn and Sun-Mercury-Venus systems, evaluating the instantaneous non-closed 2PN acceleration along Newtonian trajectories and its leading finite-time relative-distance response through the corresponding perturbation equations. In both benchmarks, the non-closed acceleration remains a small fraction of the complete 2PN acceleration, while the induced relative-distance perturbation remains oscillatory and can reach larger oscillation amplitudes at later times. | 本研究では、アダマール正則化を用いた一般的な点質量N体システムに対する調和ゲージ第2ポストニュートン（2PN）運動方程式の半解析的かつ半数値的な定式化を開発する。 運動方程式は、閉じた解析的寄与と閉じていない積分寄与に分離される。 我々は後者の特異構造を解析し、さらにそれを数値的に評価可能な表現に正則化する。 我々はこの定式化を太陽-木星-土星系および太陽-水星-金星系に適用し、ニュートン軌道に沿った瞬間的な閉じていない2PN加速度と、対応する摂動方程式による有限時間におけるその主要な相対距離応答を評価する。 どちらのベンチマークにおいても、閉じていない加速度は完全な2PN加速度のごく一部にとどまる一方、誘導される相対距離摂動は振動的であり、後の時間ではより大きな振動振幅に達する可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct an analytical relativistic two fluid star characterized by a mixed core, where ordinary matter and dark matter coexist as two independently conserved incompressible perfect fluids, and an envelope composed exclusively of ordinary matter. The fluids exchange neither matter nor energy and interact only through the common spacetime geometry, with the ordinary component extending across the core envelope interface while the dark component is confined to the core. Despite the mixed core--single-fluid envelope structure and the internal interface, the system remains analytically tractable, allowing us to obtain explicit expressions for the pressures and metric functions and to follow directly the effects of the dark-matter fraction and relative core size. We determine the physically admissible parameter space and derive a Buchdahl like critical compactness associated with the divergence of the central pressure, whose value depends on the relative dark matter density and the size of the mixed core. The Schwarzschild constant density star and its standard critical value, $2M/R=8/9$, are recovered in the corresponding one fluid limit. The mass--radius analysis further shows that configurations with the same global compactness can correspond to distinct internal matter distributions. Beyond providing an analytically controlled description of a core-confined second component, the construction offers a useful benchmark for identifying qualitative trends that may subsequently be examined in more realistic dark matter admixed neutron star models, whose detailed treatment lies beyond the scope of the present work. | 我々は、通常の物質と暗黒物質が2つの独立に保存される非圧縮性完全流体として共存する混合コアと、通常の物質のみで構成されるエンベロープによって特徴付けられる解析的相対論的2流体星を構築する。 流体は物質もエネルギーも交換せず、共通の時空幾何学を介してのみ相互作用し、通常の成分はコアとエンベロープの界面を横切って広がり、暗黒成分はコア内に閉じ込められている。 混合コアと単一流体エンベロープの構造と内部界面にもかかわらず、このシステムは解析的に扱いやすく、圧力と計量関数の明示的な式を得て、暗黒物質の割合と相対的なコアサイズの影響を直接追跡することができる。 我々は物理的に許容可能なパラメータ空間を決定し、中心圧力の発散に関連するブッフダール型の臨界コンパクト性を導出する。 その値は、相対的な暗黒物質密度と混合コアのサイズに依存する。 対応する1流体極限では、シュワルツシルト定密度星とその標準的な臨界値$2M/R=8/9$が再現される。 質量と半径の関係を分析すると、全体的なコンパクトさが同じ構成でも、内部の物質分布は異なる場合があることがさらに明らかになる。 この構成は、中心核に閉じ込められた第二成分を解析的に制御された形で記述するだけでなく、より現実的な暗黒物質混合中性子星モデルで後々検討できる定性的な傾向を特定するための有用な基準を提供する。 ただし、その詳細な扱いは本研究の範囲を超える。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Buchdahl transformations provide a geometric route from vacuum spacetimes to scalar-field solutions. We formulate this mechanism as a target-covariant solution generator for Einstein gravity coupled to nonlinear sigma models in $D>3$ dimensions. On any connected region in which a Ricci-flat seed admits a non-null hypersurface-orthogonal cyclic coordinate with fixed-sign nonzero norm, the logarithm of that norm defines a Buchdahl potential $Σ$. A one-parameter redistribution of the cyclic norm then generates the exact Ricci source $R_{AB}=C_D(β)\partial_AΣ\partial_BΣ$, with $C_D(β)=\frac{D-2}{D-3}(1-β^2)$, while $Σ$ remains harmonic in the deformed metric. Composing $Σ$ with an affinely parametrized geodesic of a non-degenerate target metric whose squared speed is $C_D(β)$ therefore yields an exact Einstein--sigma-model solution. For positive-definite targets, the corresponding pullback condition also implies that the nontrivial scalar map has one-dimensional image; for indefinite targets, the geodesic ansatz remains a sufficient solution-generating sector but need not exhaust all possible realizations of the same rank-one spacetime source. Through the Einstein/Jordan-frame correspondence, the construction gives vacuum tensor--multiscalar solutions as well. We illustrate the unified generator with flat, spherical, hyperbolic and axion--dilaton targets and with Tangherlini, Weyl, Kasner, Rosen-wave, Gowdy, Kaluza--Klein bubble and C-metric seeds. The result separates cleanly the geometric Buchdahl source from its target-space realization and extends this rank-one cyclic sector across static, cosmological, wave and accelerating geometries. | ブッフダール変換は、真空時空からスカラー場解への幾何学的経路を提供する。 我々は、このメカニズムを、$D>3$次元の非線形シグマモデルと結合したアインシュタイン重力のターゲット共変解生成器として定式化する。 リッチ平坦シードが固定符号非ゼロノルムを持つ非零超曲面直交巡回座標を許容する任意の連結領域では、そのノルムの対数がブッフダールポテンシャル$Σ$を定義する。 巡回ノルムの1パラメータ再分配により、$C_D(β)=\frac{D-2}{D-3}(1-β^2)$となる厳密なリッチソース$R_{AB}=C_D(β)\partial_AΣ\partial_BΣ$が生成され、$Σ$は変形された計量において調和的である。 Σ を、速度の二乗が $C_D(β)$ である非退化ターゲット計量のアフィンパラメータ化された測地線と合成すると、正確なアインシュタイン-シグマモデル解が得られます。 正定値ターゲットの場合、対応するプルバック条件は、非自明なスカラー写像が一次元像を持つことを意味します。 不定値ターゲットの場合、測地線アンザッツは十分な解生成セクターのままですが、同じランク 1 時空ソースのすべての可能な実現を網羅する必要はありません。 アインシュタイン/ジョルダンフレーム対応により、この構成は真空テンソル-マルチスカラー解も与えます。 この統一生成器を、平坦、球状、双曲、アクシオン-ダイラトンターゲット、およびタンゲリーニ、ワイル、カスナー、ローゼン波、ゴウディ、カルツァ-クラインバブル、C 計量シードで説明します。 この結果は、幾何学的ブッフダール源をそのターゲット空間における実現から明確に分離し、このランク1の周期的セクターを静的、宇宙論的、波動的、加速的幾何学にわたって拡張するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Spin inversions appear in several settings. Analytical work predicts a single spin flip during unequal-mass supermassive binary inspiral, while numerical relativity and post-Newtonian calculations show repeated flip-flop motion in comparable-mass binaries. Secular spin evolution also predicts additional cases driven by spin-induced mass quadrupoles. Whether these effects can be distinguished in gravitational-wave data is still unclear. We combine the secular spin angle equations with a quasi-circular second post-Newtonian frequency evolution and build a restricted waveform weighted by the sky-averaged LISA sensitivity. We study five near-equal-mass injections with detector-frame total mass $M=2\times10^5M_\odot$, including Kerr flip-flops and one quadrupole-induced case. Each injection is compared with physically evolving waveforms constrained to have no orbital-plane crossings. We search all four no-inversion sectors, vary the masses, spin magnitudes, and initial spin angles, and maximize over time, phase, and overall amplitude. Large spin motion does not by itself lead to a clearly different waveform in this restricted model. A weak spin that sweeps through $133.26^\circ$ leaves a residual SNR of $0.806$ at reference signal SNR $ρ_\star=100$. A case where both spins cross the orbital plane many times gives the largest residual, $1.641$. The quadrupole case has a secondary-spin range of $128.11^\circ$ with five crossings, yet the best no-inversion candidate found leaves a residual SNR of only $0.454$. All largest matches found exceed $0.999865$. Within this restricted model, the spin inversion cases are therefore strongly degenerate with no-inversion binaries at $ρ_\star=100$. More complete waveforms, including observer-frame precession modulations, higher harmonics, separate polarizations, and the full LISA response, are needed to test whether this degeneracy can be broken. | スピン反転はいくつかの状況で発生します。 解析的研究では、質量が異なる超大質量連星の合体中に1回のスピン反転が起こると予測されていますが、数値相対論とポストニュートン計算では、質量が同程度の連星で繰り返しのフリップフロップ運動が起こると予測されています。 永年スピン進化では、スピン誘起質量四重極によって引き起こされる追加のケースも予測されています。 これらの効果が重力波データで区別できるかどうかはまだ不明です。 永年スピン角方程式を準円形の第2ポストニュートン周波数進化と組み合わせ、LISAの空平均感度で重み付けされた制限付き波形を構築します。 検出器フレームの総質量が$M=2\times10^5M_\odot$である5つのほぼ等しい質量の注入を研究します。 これには、カーフリップフロップと1つの四重極誘起ケースが含まれます。 各注入は、軌道面交差がないという制約を持つ物理的に進化する波形と比較されます。 我々は、4 つの非反転セクターすべてを探索し、質量、スピンの大きさ、および初期スピン角を変化させ、時間、位相、および全体の振幅を最大化する。 大きなスピン運動だけでは、この制限されたモデルでは明らかに異なる波形にはならない。 133.26 度を掃引する弱いスピンは、基準信号 SNR ρ_\star=100 で 0.806 の残余 SNR を残す。 両方のスピンが軌道面を何度も横切る場合、最大の残余は 1.641 となる。 四重極の場合、二次スピン範囲は 128.11 度で、5 回横切るが、見つかった最良の非反転候補は、わずか 0.454 の残余 SNR を残す。 見つかった最大の一致はすべて 0.999865 を超える。 したがって、この制限されたモデル内では、スピン反転ケースは、ρ_\star=100 で非反転連星と強く縮退している。 この縮退を解消できるかどうかを検証するには、観測者座標系の歳差運動変調、高調波、個別の偏光、およびLISAの応答全体を含む、より完全な波形が必要である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Freezing gravity (FG), a phantom-crossing dark energy model, was recently proposed in the absence of matter. In this work, we study FG minimally coupled to a perfect fluid through a detailed cosmological perturbation analysis and derive the conditions for the absence of ghost and gradient instabilities. The ghost stability conditions are obtained analytically without taking the high-$k$ limit, yielding the ghost-free range of scales and a finite cutoff when it exists. In the branch where a finite cutoff is already present in vacuum, we find that matter coupling lowers it relative to its vacuum value. Moreover, in the high-$k$ regime, the gradient stability condition guarantees a positive effective gravitational coupling for cold dark matter. We further show that two characteristic properties of FG persist in the presence of matter. First, the background and perturbation sectors remain separated, in the sense that they are controlled by independent sets of parameters, allowing FG to realize arbitrary background evolutions, including phantom crossing, while maintaining stable perturbation dynamics. Second, the scalar degree of freedom of FG becomes non-dynamical in the large-scale limit at linear order, while propagating with a finite speed of sound on small scales. Whether this behavior persists to arbitrarily high orders in perturbation theory, thereby avoiding the potential strong-coupling issue, requires further investigation through a nonlinear perturbation analysis. To make contact with large-scale structure and gravitational lensing observables, we also derive the effective gravitational coupling and gravitational slip within the quasi-static regime and express our results in terms of the EFT parameters. | 物質が存在しない状況で最近提案された、ファントムクロッシング暗黒エネルギーモデルである凍結重力（FG）について、本研究では、詳細な宇宙論的摂動解析を通して完全流体と最小限に結合したFGを研究し、ゴースト不安定性と勾配不安定性が存在しないための条件を導出します。 ゴースト安定条件は、高$k$極限を取らずに解析的に得られ、ゴーストのないスケール範囲と、存在する場合には有限のカットオフが得られます。 真空中で既に有限のカットオフが存在する分岐では、物質結合によって真空値に比べてカットオフ値が低下することが分かりました。 さらに、高$k$領域では、勾配安定条件によって、冷たい暗黒物質に対して正の有効重力結合が保証されます。 また、物質が存在する状況でもFGの2つの特徴的な性質が維持されることを示します。 まず、背景セクターと摂動セクターは、独立したパラメータセットによって制御されるという意味で分離されたままであり、これによりFGはファントムクロッシングを含む任意の背景進化を実現しながら、安定した摂動ダイナミクスを維持できます。 第二に、FGのスカラー自由度は、線形次数では大規模極限で非動的になる一方、小規模では音速で伝播します。 この挙動が摂動論の任意の高次まで持続し、それによって潜在的な強結合問題を回避できるかどうかは、非線形摂動解析によるさらなる調査が必要です。 大規模構造と重力レンズ観測量との接点を得るために、準静的領域内での有効重力結合と重力滑りも導出し、その結果をEFTパラメータで表します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This work explores asymptotically de Sitter black-bounce spacetimes, obtained as a regular extension of the Schwarzschild-de Sitter geometry via the Simpson-Visser prescription. The resulting family of solutions provides a smooth interpolation between regular black holes, extremal configurations, and traversable wormholes within a single geometrical framework. In particular, we verify the regularity of the spacetime by showing that (some of) curvature invariants, including the Kretschmann and Ricci scalars, remain finite at the origin for any non-vanishing value of the regularization parameter $a$, ensuring geodesic completeness. An analysis of the effective stress-energy tensor reveals a violation of the null energy condition, which can be consistently interpreted in terms of a composite source involving a phantom scalar field coupled to nonlinear electrodynamics. Subsequently, we investigate the observational signatures of these geometries by studying: i) null geodesic propagation and ii) constructing the associated optical appearance. In particular, we determine the shadow radius and characterize the structure of photon rings through numerical ray-tracing procedure. Finally, we compute the spectrum of axial gravitational perturbations using a pseudospectral approach, obtaining the quasinormal mode frequencies and their overtones. Our results show a non-trivial interplay between the cosmological constant and the regularization scale $a$, which imprints itself on both the light-ring structure and the quasinormal spectrum. These features suggest potential observational discriminants that could distinguish these regular spacetimes from their singular counterparts in future gravitational-wave and high-resolution electromagnetic observations. | 本研究では、シンプソン・ヴィッサーの処方によってシュワルツシルト・ド・ジッター幾何学を正則に拡張した、漸近的にド・ジッター型のブラックバウンス時空を探求する。 得られた解の族は、単一の幾何学的枠組み内で、正則ブラックホール、極値配置、および通過可能なワームホールの間を滑らかに補間する。 特に、正則化パラメータ $a$ の任意の非零値に対して、クレッチマンおよびリッチスカラーを含む（一部の）曲率不変量が原点で有限であり、測地線完全性を保証することを示すことで、時空の正則性を検証する。 有効応力エネルギーテンソルの解析により、ヌルエネルギー条件の違反が明らかになり、これは非線形電気力学と結合したファントムスカラー場を含む複合源の観点から一貫して解釈できる。 続いて、これらの幾何学的構造の観測的特徴を、i) ヌル測地線伝播と ii) 関連する光学的外観の構築を研究することによって調査します。 特に、数値光線追跡法を用いて、影の半径を決定し、光子リングの構造を特徴付けます。 最後に、擬似スペクトル法を用いて軸方向重力摂動のスペクトルを計算し、準正規モード周波数とその倍音を取得します。 我々の結果は、宇宙定数と正則化スケール $a$ の間に非自明な相互作用があることを示しており、これは光リング構造と準正規スペクトルの両方に痕跡を残します。 これらの特徴は、将来の重力波観測や高解像度電磁波観測において、これらの正則時空を特異時空から区別できる可能性のある観測的識別因子を示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study singular generalized Dirac-oscillator couplings in the near-horizon region of a nonextremal BTZ black hole. An effective covariant construction adapted to the stationary horizon congruence relates the two singular profiles to the proper acceleration and its radial gradient, whose leading near-horizon behaviors are $1/ρ$ and $1/ρ^2$. This motivates the family $\mathcal{L}_p(ρ)=λ_0+β_p/ρ^p$, with $p=1,2$. The $p=1$ system has a regular singular point and is Fuchsian, whereas $p=2$ is the first irregular case; more generally, a leading $ρ^{-p}$ interaction with $p>1$ has Poincaré rank $p-1$. For $p=1$, a constant spinor transformation reduces the matrix-Coulomb system exactly to the Whittaker equation, while elimination in the original basis gives an equivalent confluent-Heun representation with an apparent finite singularity. For $p=2$, the local branches contain the essential factors $e^{\pmβ_2/ρ}ρ^{-1/2}$, and their coefficient expansions exhibit generic factorial late-order growth. The finite-radius response $\mathcal{Z}_p(Ω;ρ_0)=ψ_{2,p}(ρ_0)/ψ_{1,p}(ρ_0)$ obeys an exact Riccati equation whose large-damping expansion first becomes sensitive to the radial gradient of the interaction at order $γ^{-3}$. Even when the two couplings are matched at $ρ_0$, this response retains information about their different pole orders. The response functions provide local spinorial data for subsequent matching to the complete BTZ exterior. | 我々は、非極限BTZブラックホールの地平線近傍領域における特異な一般化ディラック振動子結合を研究する。 定常地平線合同に適合した有効共変構成により、2つの特異プロファイルは固有加速度とその半径方向勾配に関連付けられ、その主要な地平線近傍挙動は$1/ρ$と$1/ρ^2$である。 これにより、$p=1,2$の$\mathcal{L}_p(ρ)=λ_0+β_p/ρ^p$の族が動機付けられる。 $p=1$のシステムは正則な特異点を持ち、フックス型であるが、$p=2$は最初の不規則なケースである。 より一般的には、$p>1$の主要$ρ^{-p}$相互作用はポアンカレランク$p-1$を持つ。 $p=1$の場合、定数スピノル変換により行列クーロン系は正確にウィテカー方程式に還元され、元の基底での消去により見かけ上の有限特異点を持つ等価な合流型ヒューン表現が得られます。 $p=2$の場合、局所分岐には本質的因子$e^{\pmβ_2/ρ}ρ^{-1/2}$が含まれ、その係数展開は一般的な階乗的な後期成長を示します。 有限半径応答$\mathcal{Z}_p(Ω;ρ_0)=ψ_{2,p}(ρ_0)/ψ_{1,p}(ρ_0)$は厳密なリッカチ方程式に従い、その大きな減衰展開は次数$γ^{-3}$で相互作用の半径方向勾配に初めて敏感になります。 2つの結合が$ρ_0$で一致している場合でも、この応答はそれらの異なる極次数に関する情報を保持します。 応答関数は、完全なBTZ外部へのその後のマッチングのための局所スピノルデータを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate a charged anisotropic radiating stellar configuration undergoing gravitational collapse in the presence of shear and heat flux within the Einstein Maxwell framework. The interior spacetime is described by a time dependent spherically symmetric geometry and is matched to an exterior charged Vaidya spacetime. The electromagnetic field is incorporated explicitly through Maxwell equations, allowing the electric charge to contribute to the matter variables, mass function, and boundary evolution. The charged junction condition is reduced to a Riccati type differential equation with suitable transformations and exact solution is obtained. The physical properties of the resulting shearing solution are examined through the energy density, radial and tangential pressures, pressure anisotropy, heat flux, electric charge, energy conditions, sound speeds, Herrera cracking criterion, and complexity factor. The energy density and radial pressure remain positive and decrease towards the stellar surface, whereas the tangential pressure remains negative, confirming the anisotropic character of the configuration. Heat transport and electromagnetic effects are strongest in the inner stellar region. The energy and causality conditions are satisfied. The cracking function indicates potential stability against cracking. The complexity factor remains positive, with electric charge providing an additional contribution alongside pressure anisotropy, density inhomogeneity, and dissipative heat flux. These results provide a comprehensive picture of the physical behavior and internal structure of the charged shearing radiative collapse model. | アインシュタイン・マクスウェル方程式の枠組みにおいて、せん断と熱流束が存在する重力崩壊を起こしている、電荷を帯びた異方性放射恒星配置を調査する。 内部時空は時間依存の球対称幾何学で記述され、外部の電荷を帯びたヴァイディヤ時空と整合される。 電磁場はマクスウェル方程式を通して明示的に組み込まれ、電荷が物質変数、質量関数、境界進化に寄与する。 電荷接合条件は適切な変換によってリッカチ型微分方程式に還元され、厳密解が得られる。 得られたせん断解の物理的特性は、エネルギー密度、半径方向および接線方向の圧力、圧力異方性、熱流束、電荷、エネルギー条件、音速、ヘレラのクラッキング基準、および複雑性係数を通して調べられる。 エネルギー密度と半径方向の圧力は正のままで恒星表面に向かって減少する一方、接線方向の圧力は負のままであり、配置の異方性が確認される。 熱輸送と電磁効果は恒星内部領域で最も強い。 エネルギー条件と因果律条件は満たされている。 亀裂発生関数は、亀裂発生に対する潜在的な安定性を示している。 複雑性係数は正の値のままであり、電荷は圧力異方性、密度不均一性、および散逸熱流束に加えて、追加的な寄与を提供している。 これらの結果は、帯電せん断放射崩壊モデルの物理的挙動と内部構造に関する包括的な像を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| De Sitter unitarity and reflection positivity are logically independent. We study their relation for a free scalar field on a fixed de Sitter background, restricting attention to the one-particle sector. Motivated by Witten's de Sitter pairing and the radial adjoint of Bousso, Maloney and Strominger, we compose the invariant Hilbert product with equatorial reflection. In the standard principal-series realization, this form vanishes identically and its Osterwalder-Schrader quotient contains no states. For the complementary series, the reflected product becomes a nonzero reflected kernel on the unit ball. A result of Neeb and Ólafsson shows that this kernel is positive semidefinite precisely when the lower weight satisfies the scalar conformal unitarity bound. The resulting Hilbert space with the reflected inner product furnishes a positive-energy representation of AdS isometries according to Neeb and Ólafsson. We identify that the range coincides with the Klebanov-Witten alternative-quantization window from physics point of view. This correspondence suggests a novel relation from the representation viewpoint between AdS and dS without the conventional analytic continuation of radius. | ド・ジッターユニタリ性と反射正値性は論理的に独立している。 我々は、固定されたド・ジッター背景上の自由スカラー場について、1粒子セクターに限定して、それらの関係を研究する。 ウィッテンのド・ジッターペアリングとブッソ、マロニー、ストロミンガーの動径随伴に触発され、我々は不変ヒルベルト積と赤道反射を合成する。 標準的な主系列実現では、この形式は恒等的に消滅し、そのオスターワルダー・シュレーダー商には状態が含まれない。 相補級数では、反射積は単位球上の非ゼロ反射カーネルとなる。 ニーブとオラフソンの結果は、このカーネルが正半定値となるのは、下側の重みがスカラー共形ユニタリ性の境界を満たす場合と正確に一致することを示している。 反射内積を持つ結果として得られるヒルベルト空間は、ニーブとオラフソンによれば、AdS等長変換の正エネルギー表現を与える。 物理学的な観点から見ると、この範囲はクレバノフ＝ウィッテン代替量子化ウィンドウと一致することがわかった。 この対応関係は、従来の半径の解析接続を用いずに、表現の観点からAdSとdSの間に新たな関係が存在することを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The post-Minkowskian expansion of general relativity expands the metric in Newton's constant G around flat space-time, but much effort currently focuses on ways to extend its range of applicability by summing the perturbative series to all orders. A regime of particular interest is a specific high-energy limit where a formula derived recently provides the momentum kick of binary scattering problem to all orders, and even suggests an approach towards strong coupling. We show that this is an asymptotic expansion. Although the series diverges we give evidence that it is Borel summable, and the full function in integral form is finite. As a by-product we determine the transcendentality properties of the coefficients in the expanded expression. | 一般相対性理論のポストミンコフスキー展開は、平坦な時空の周りでニュートン定数Gの計量を展開しますが、現在多くの研究が摂動級数を全次数まで合計することで適用範囲を拡張する方法に焦点を当てています。 特に興味深い領域は、最近導出された式が二体散乱問題の運動量キックを全次数まで与え、強結合へのアプローチさえ示唆する特定の高エネルギー極限です。 本稿では、これが漸近展開であることを示します。 級数は発散しますが、ボレル総和可能であり、積分形式の完全な関数が有限であることを示す証拠を提示します。 副産物として、展開された式の係数の超越性特性を決定します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Dimensionless observables of neutron stars, such as the moment of inertia, the tidal deformability, the spin-induced quadrupole moment, and the compactness, satisfy the I--Love--Q and Love--$C$ universal relations to percent-level accuracy over a wide range of equations of state. We investigate analytically the origin of this insensitivity in the stellar structure equations. We derive asymptotic expansions of these relations directly from the differential equations and boundary conditions for slowly rotating, tidally deformed stars described by a general piecewise-polytropic equation of state. Although the differential equations allow several forms of the asymptotic expansion, we find that only one class is consistent with the observed universality, and we use this class to analyze the universal relations. Because the observables are determined at the stellar surface, information about the deep-interior equation of state can enter them only through the parameters that survive in the asymptotic expansion at the surface. We find that the universal relations depend only on three parameters: two integration constants and one polytrope index of the outermost segment. By determining how these parameters deform the relations, we show that, throughout the region of parameter space occupied by realistic equations of state, the resulting deviations remain at the percent level, consistent with the observed accuracy of the universal relations. Within the same formalism, we classify violations of universality according to the additional degrees of freedom or input data responsible for them. Since the construction relies only on the underlying differential equations and boundary conditions, the same procedure can be applied to other systems once the corresponding equations and boundary conditions are specified. | 中性子星の無次元観測量、例えば慣性モーメント、潮汐変形率、スピン誘起四重極モーメント、コンパクトネスなどは、広範囲の状態方程式において、I-Love-Q および Love-C の普遍関係をパーセントレベルの精度で満たします。 本稿では、恒星構造方程式におけるこの不感性の起源を解析的に調査します。 我々は、一般的な区分的ポリトロピック状態方程式で記述される、ゆっくりと回転し潮汐変形を受けた恒星の微分方程式と境界条件から、これらの関係の漸近展開を直接導出します。 微分方程式は漸近展開のいくつかの形式を許容しますが、観測された普遍性と一致するのは 1 つのクラスのみであることがわかり、我々はこのクラスを使用して普遍関係を分析します。 観測量は恒星表面で決定されるため、深部内部の状態方程式に関する情報は、表面での漸近展開で残るパラメータを通してのみ、観測量に反映されます。 我々は、普遍関係が3つのパラメータ、すなわち2つの積分定数と最外縁部のポリトロープ指数のみに依存することを見出した。 これらのパラメータが関係をどのように変形させるかを決定することにより、現実的な状態方程式が占めるパラメータ空間の領域全体にわたって、結果として生じる偏差はパーセントレベルに留まり、普遍関係の観測された精度と一致することを示す。 同じ形式論の中で、我々は普遍性の違反を、それを引き起こす追加の自由度または入力データに応じて分類する。 この構成は基礎となる微分方程式と境界条件のみに依存するため、対応する方程式と境界条件が指定されれば、同じ手順を他のシステムにも適用できる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In previous work arXiv:2604.00160, we found soliton solutions in a deformation of the sine-Gordon theory in AdS spacetime that, in the infinite-radius limit, reduce to single-soliton solutions in flat space. In this paper, we find another single soliton solution that has no analog in flat space. | 以前の論文（arXiv:2604.00160）では、AdS時空におけるサイン・ゴルドン理論の変形において、無限半径極限で平坦空間における単一ソリトン解に帰着するソリトン解を発見しました。 本論文では、平坦空間には類似するものが存在しない、別の単一ソリトン解を発見しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Quintessential $α$-attractor models of single-field inflation and evolving dark energy were constructed about a decade ago. Recently, it was pointed out that some of them might be disfavored due to dark-radiation constraints on gravitational waves and the higher values of $n_s$ favored by ACT. Here we present a class of updated quintessential $α$-attractor models in which a single field describes both inflation and evolving dark energy, yields higher values of $n_s$, and admits reheating scenarios consistent with the dark-radiation bound on $ΔN_{\rm eff}$. Depending on the value of the cosmological constant $Λ$, these models interpolate between $Λ$CDM with $Λ> 0$ (future dS universe), dynamical dark energy with $Λ= 0$ (future Minkowski universe), and dynamical dark energy with $Λ< 0$ (future cosmological collapse). We also study quintessential $α$-attractor models based on an axion-inflaton complex scalar field with hyperbolic geometry, which describe inflation and dark energy of a ``phantom illusion'' type compatible with DESI DR2. | 単一場インフレーションと進化するダークエネルギーの典型的なαアトラクターモデルは、約10年前に構築されました。 最近、重力波に対するダーク放射の制約とACTが好むより高いn_s値のために、それらのいくつかが好ましくない可能性があることが指摘されました。 ここでは、単一の場がインフレーションと進化するダークエネルギーの両方を記述し、より高いn_s値をもたらし、ΔN_{\rm eff}$に対するダーク放射の制約と整合する再加熱シナリオを許容する、更新された典型的なαアトラクターモデルのクラスを提示します。 宇宙定数Λの値に応じて、これらのモデルは、Λ> 0$のΛCDM（将来のdS宇宙）、Λ= 0$の動的ダークエネルギー（将来のミンコフスキー宇宙）、およびΛ< 0$の動的ダークエネルギー（将来の宇宙崩壊）の間を補間します。 また、双曲幾何学を持つアクシオン・インフラトン複素スカラー場に基づく典型的なαアトラクターモデルについても研究しており、これはDESI DR2と互換性のある「幻影」タイプのインフレーションとダークエネルギーを記述する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We use physics-informed neural networks (PINNs) to solve the gravitational quasinormal-mode (QNM) eigenvalue problem for Kerr spacetime directly in the two-dimensional hyperboloidal formulation of the Teukolsky equation. This formulation does not require separation of variables and thus retains the coupled radial--angular structure. Such a scheme provides a prototype for calculating the QNMs of beyond-Kerr black holes for which the perturbation equations are non-separable. Sequences with increasing angular momentum are constructed, reaching close to the extremal limit. We focus on the fundamental modes $(\ell,m,n)=(2,0,0)$, $(2,1,0)$, $(2,2,0)$, $(3,3,0)$ and $(4,4,0)$, together with the first overtone $(2,2,1)$. Independent benchmark evaluation shows that every reported real and imaginary frequency component remains below $0.5\%$ error, with a median deviation of $0.1\%$. This accuracy is maintained in the near-extremal regime, where the damping rate becomes small and the modes are longest-lived. The results establish a non-spectral numerical route to multidimensional black-hole perturbation eigenproblems which does not match the substantially higher precision of dedicated Kerr solvers but offers greater flexibility and requires less analytical pre-processing. Non-separable rotating backgrounds and coupled systems, such as gravitational--electromagnetic Kerr--Newman perturbations, are natural extensions of the same construction. | 物理情報ニューラルネットワーク (PINN) を使用して、Teukolsky 方程式の 2 次元双曲面形式において、Kerr 時空の重力準正規モード (QNM) 固有値問題を直接解きます。 この形式は変数の分離を必要としないため、結合した半径方向と角度方向の構造を保持します。 このようなスキームは、摂動方程式が分離不可能な超 Kerr ブラックホールの QNM を計算するプロトタイプを提供します。 角運動量が増加するシーケンスが構築され、極限に近いところまで到達します。 基本モード $(\ell,m,n)=(2,0,0)$、$(2,1,0)$、$(2,2,0)$、$(3,3,0)$、$(4,4,0)$ と、最初の倍音 $(2,2,1)$ に注目します。 独立したベンチマーク評価によると、報告されたすべての実数および虚数周波数成分は、誤差が $0.5\%$ 未満であり、中央値の偏差は $0.1\%$ です。 この精度は、減衰率が小さくなり、モードの寿命が最も長くなる極限領域に近い領域でも維持されます。 この結果は、専用の Kerr ソルバーの大幅に高い精度には及ばないものの、より高い柔軟性を提供し、解析的な前処理をあまり必要としない、多次元ブラックホール摂動固有値問題への非スペクトル数値的手法を確立します。 分離不可能な回転背景や、重力-電磁 Kerr-Newman 摂動などの結合系は、同じ構成の自然な拡張です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Several recent observational analyses have suggested the possible existence of a large-scale anisotropy in our Universe. It is often thought that this would contradict the inflationary picture of the earliest times. We show that this is not the case: if we relax the artificial restriction that spacetime torsion must be zero, then such anisotropies arise naturally, indeed almost inevitably, in a theory of torsional Inflation. This is seen most clearly if one uses a ``$1\,+\,3\,$'' analysis of a torsional spacetime, leading naturally to concepts of intrinsic torsion and extrinsic torsion. An anisotropic quantum fluctuation of the inflaton leads to an extrinsic torsion field which is anisotropic and which grows throughout the inflationary era, even though the intrinsic geometry of the spatial sections is isotropised in the conventional manner. The competition between the intrinsic torsion (which does inflate away) and the extrinsic torsion leads to a short interval, early in the inflationary era, during which there is a torsion-induced energy flux, which leaves an anisotropic signal in superhorizon modes and thus ultimately at large scales in the present Universe. | 近年のいくつかの観測分析は、宇宙に大規模な異方性が存在する可能性を示唆している。 これは、初期のインフレーション理論と矛盾すると考えられることが多い。 しかし、我々はそうではないことを示す。 時空のねじれがゼロでなければならないという人為的な制約を緩和すれば、ねじれインフレーション理論において、このような異方性は自然に、いや、ほぼ必然的に生じる。 これは、ねじれ時空の「1+3」解析を用いると最も明確に理解でき、内在的ねじれと外在的ねじれの概念が自然に導かれる。 インフラトンの異方的な量子ゆらぎは、外在的ねじれ場を生じさせる。 この外在的ねじれ場は異方的であり、空間断面の内在的幾何学が従来の方法で等方化されているにもかかわらず、インフレーション時代を通して増大する。 内在的なねじれ（これは膨張によって消滅する）と外在的なねじれとの競合により、インフレーション時代の初期に、ねじれによって誘発されるエネルギーの流れが生じる短い期間が生じ、その結果、超地平線モードに異方性信号が残り、ひいては現在の宇宙の大きなスケールにもその信号が残る。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational microlensing can provide a possible observational method for distinguishing between the signatures of massive and massless phantom wormholes. In this work, we consider Galactic microlensing by the bounded Lobo-Parsaei-Riazi phantom wormhole (LPR), assuming source stars located in the Galactic Bulge and in the Large Magellanic Cloud (LMC). We derive the weak-field deflection angle up to fourth post-Newtonian order and compute the Einstein radius, Einstein-radius crossing time, and idealized point-source Paczyński-type light curves. We also estimate the optical depth and event rate in a simplified model in which the wormhole lenses are assumed to be gravitationally bound to the Galaxy. The LPR parameter $γ$, which is related to the radial equation-of-state parameter by $ω= 1/ γ$, affects the ADM mass, the Einstein radius, and the microlensing timescale. In the massive phantom branch $-1 < γ< 0$, the leading deflection term is proportional to $1/r$, and the resulting point-source light curves are Paczyński-like. The massless comparison case $γ= 1$ is qualitatively different because the leading $1/r$ term vanishes and gutters may appear. The idealized observational predictions are compared with those for a Schwarzschild black hole. | 重力マイクロレンズは、質量のあるファントムワームホールと質量のないファントムワームホールの特徴を区別するための観測方法を提供する可能性がある。 本研究では、銀河バルジと大マゼラン雲（LMC）に光源星があると仮定して、境界のあるロボ・パルサイ・リアジファントムワームホール（LPR）による銀河マイクロレンズを考察する。 弱場偏向角をポストニュートン第4次まで導出し、アインシュタイン半径、アインシュタイン半径横断時間、および理想化された点光源パチンスキー型光度曲線を計算する。 また、ワームホールレンズが銀河に重力的に束縛されていると仮定した単純化モデルで光学的深さとイベント率を推定する。 LPRパラメータγは、動径状態方程式パラメータとω= 1/ γの関係にあり、ADM質量、アインシュタイン半径、およびマイクロレンズ時間スケールに影響を与える。 質量が大きいファントム分岐 $-1 < γ < 0$ では、主要な偏向項は $1/r$ に比例し、結果として得られる点光源の光度曲線はパチンスキー型となる。 質量のない比較ケース $γ = 1$ は、主要な $1/r$ 項が消滅し、ガターが現れる可能性があるため、質的に異なる。 理想化された観測予測は、シュワルツシルトブラックホールの場合と比較される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study tensor perturbations propagating through a viscous relativistic medium in a spatially flat FLRW universe, with particular emphasis on the correction produced by spatial free streaming beyond a local causal relaxation model. We start from the relaxation-time Boltzmann equation used by Baym, Patil, and Pethick to describe the response of matter to a gravitational wave. In the zero-streaming limit, the tensor stress obeys a Maxwell-Cattaneo, or linear Muller-Israel-Stewart, relation. We then retain the spatial streaming term and evaluate the resulting angular response analytically for an ultrarelativistic isotropic medium. The resulting kinetic response is coupled to the tensor Einstein equation and solved numerically in a flat matter-plus-Lambda background, with comparison to the local MIS propagation model and an independent kinetic WKB calculation. For the illustrative normalization considered, the full numerical calculation produces a nonmonotonic correction to the tensor power transfer function, with a maximum of about 0.8 percent near x equal to 0.37 and a minimum of about minus 5.6 percent near x equal to 1.97. These features are stable under angular-resolution and ODE-tolerance tests and are reproduced by the kinetic WKB calculation. We also find a corresponding finite-momentum phase correction. The effect is a property of the specified single-relaxation-time kinetic model and should not be interpreted as a universal transport law. | 空間的に平坦な FLRW 宇宙における粘性相対論的媒質を伝播するテンソル摂動を研究し、特に局所的因果緩和モデルを超えた空間自由ストリーミングによって生じる補正に重点を置く。 我々は、重力波に対する物質の応答を記述するために Baym、Patil、および Pethick が使用した緩和時間ボルツマン方程式から始める。 ストリーミングがゼロの極限では、テンソル応力は Maxwell-Cattaneo または線形 Muller-Israel-Stewart 関係に従う。 次に、空間ストリーミング項を保持し、超相対論的等方性媒質に対する結果として生じる角度応答を解析的に評価する。 結果として得られる運動学的応答はテンソルアインシュタイン方程式と結合され、平坦な物質＋ラムダ背景で数値的に解かれ、局所的 MIS 伝播モデルおよび独立した運動学的 WKB 計算と比較される。 検討した例示的な正規化の場合、完全な数値計算では、テンソルパワー伝達関数に非単調な補正が生じ、xが0.37付近で約0.8%の最大値、xが1.97付近で約-5.6%の最小値となります。 これらの特徴は、角度分解能および常微分方程式許容誤差テストの下で安定しており、運動論的WKB計算によって再現されます。 また、対応する有限運動量位相補正も確認しました。 この効果は、指定された単一緩和時間運動論モデルの特性であり、普遍的な輸送法則として解釈すべきではありません。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a stochastic extension of the Wheeler--DeWitt equation in FLRW minisuperspace and show that quantum backreaction can dynamically regulate the big bang singularity without imposing external boundary conditions. Using Laplace--Beltrami quantisation and an open-system treatment of coarse-grained graviton modes, we obtain a stochastic Hamiltonian evolution equation in which the diffusion coefficient takes the form $σ(a)\propto a^2$. This multiplicative noise vanishes at the origin and renders $a=0$ an entrance boundary in Feller's classification, leading to super-exponential suppression of the Laplace--Beltrami weighted stationary density and zero probability flux into the singular point. At large scale factor, the global behaviour depends on the cosmological sector: de Sitter and positive potential-dominated regimes exhibit power-law stationary tails, whereas confining potentials or negative effective cosmological constant lead to an entrance boundary at infinity and a globally normalizable steady state. Taken together, these results indicate that stochastic backreaction arising from semiclassical coarse-graining provides a consistent and dynamical mechanism for singularity avoidance in minisuperspace quantum cosmology. | FLRWミニスーパースペースにおけるWheeler-DeWitt方程式の確率的拡張を開発し、量子バックリアクションが外部境界条件を課すことなくビッグバン特異点を動的に制御できることを示します。 Laplace-Beltrami量子化と粗視化された重力子モードの開放系処理を使用して、拡散係数が$σ(a)\propto a^2$の形をとる確率的ハミルトニアン発展方程式を得ます。 この乗法ノイズは原点で消滅し、$a=0$をFellerの分類における入口境界にし、Laplace-Beltrami重み付き定常密度の超指数関数的抑制と特異点へのゼロ確率フラックスにつながります。 スケールファクターが大きい場合、全体的な振る舞いは宇宙論的セクターに依存します。 ド・ジッター領域と正のポテンシャルが支配的な領域ではべき乗則の定常的な裾野が現れるのに対し、閉じ込めポテンシャルや負の有効宇宙定数では無限遠に境界が設けられ、全体的に正規化可能な定常状態となります。 これらの結果を総合すると、半古典的粗視化から生じる確率的反作用が、ミニスーパースペース量子宇宙論における特異点回避のための、一貫性のある動的なメカニズムを提供していることが示唆されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper we employ the open quantum system framework with the influence functional formalism to non-perturbatively analyze the response of an Unruh-DeWitt detector modeled as a harmonic oscillator which interacts with a massless scalar field in impulsive plane wave spacetimes. Subtracting the Minkowski results, we obtain the expectation values for $\langle Q^2 \rangle$, $\langle P^2 \rangle$, and $\langle \{Q,P\} \rangle$, along with transition probabilities $P_{0\rightarrow 1}$ from ground state to the first excited state of the detector due to the influence of the wave. Explicit calculations are performed for both a pure gravitational wave (vanishing Ricci tensor) and a null electromagnetic wave (vanishing Weyl tensor). In both scenarios, the wave suppresses excitation transitions. Since our approach is non-perturbative, we are able to consider cases with both weak and strong coupling constants. | 本論文では、影響関数形式を用いた開放量子系フレームワークを用いて、インパルス平面波時空において質量ゼロのスカラー場と相互作用する調和振動子としてモデル化されたUnruh-DeWitt検出器の応答を非摂動的に解析する。 ミンコフスキーの結果を差し引くことで、波の影響による検出器の基底状態から第一励起状態への遷移確率$P_{0\rightarrow 1}$とともに、$\langle Q^2 \rangle$、$\langle P^2 \rangle$、および$\langle \{Q,P\} \rangle$の期待値を得る。 純粋な重力波（Ricciテンソルがゼロ）とヌル電磁波（Weylテンソルがゼロ）の両方について明示的な計算を行う。 どちらのシナリオにおいても、波は励起遷移を抑制する。 我々の手法は非摂動論的であるため、弱い結合定数と強い結合定数の両方の場合を考慮することができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate static, spherically symmetric regular black holes with anti-de Sitter (AdS) asymptotics in arbitrary spacetime dimensions. They are solutions of Einstein gravity, sourced by an anisotropic fluid whose radial pressure corresponds to vacuum energy, while the tangential pressure satisfies a generalized polytropic equation of state. By solving the Einstein field equations, we derive a generic class of asymptotically AdS black hole solutions and determine the conditions required for spacetime regularity. We then investigate the dynamical formation of these regular black holes within the thin-shell formalism, assuming a linear barotropic equation of state for the shell matter. Next, we study the thermodynamics of the regular AdS black holes in arbitrary dimensions by verifying the first law of black hole thermodynamics and the corresponding Smarr relation. We analyze the thermodynamic stability and phase structure of solutions in four, five, and six spacetime dimensions, demonstrating the existence of dimension-dependent phase transitions. | 本研究では、任意の時空次元における反ド・ジッター（AdS）漸近挙動を持つ静的で球対称な正則ブラックホールを調査する。 これらはアインシュタイン重力の解であり、半径方向の圧力が真空エネルギーに対応し、接線方向の圧力が一般化されたポリトロピック状態方程式を満たす異方性流体を起源とする。 アインシュタイン場の方程式を解くことにより、漸近的にAdSブラックホール解の一般的なクラスを導出し、時空正則性に必要な条件を決定する。 次に、シェル物質に対して線形バロトロピック状態方程式を仮定し、薄膜形式論を用いてこれらの正則ブラックホールの動的形成を調査する。 続いて、ブラックホール熱力学の第一法則と対応するスマール関係を検証することにより、任意の次元における正則AdSブラックホールの熱力学を研究する。 4次元、5次元、6次元の時空における解の熱力学的安定性と相構造を分析し、次元依存の相転移の存在を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Inspired by Mashhoon's bound state method, we propose a new bound state method for computing quasinormal modes (QNMs). By a two-step coordinate transformation where a real parameter $α$ is introduced, a QNM problem is mapped to a bound state problem, whose eigenvalues $E_n(α)$ are inversely mapped to the QNM frequencies $ω_n$ via analytic continuation. With this method, we numerically calculate various QNM frequencies for a Schwarzschild black hole directly from the bound state spectrum of the inverted Regge-Wheeler potential for the first time. It is found that the method yields QNM frequencies of high accuracy for low-lying modes with overtone $n\leq\ell$ ($\ell$ is the multipole number), while the accuracy degrades or the calculation fails for higher overtones. To identify the origin of this limitation, we analyze the singularity structure of the eigenvalues $E_n(α)$ using Padé approximants in the complex $α$-plane. For higher overtones, the singularities of $E_n(α)$ lie within the analytic continuation circle, providing a direct explanation for the limitation of the method. To mitigate this limitation, we suggest a homotopy deformation to the potential, which improves the method and enable us to compute a few more high overtone modes reliably. | マシュフーン氏の束縛状態法に触発され、準正規モード（QNM）を計算するための新しい束縛状態法を提案します。 実数パラメータαを導入する2段階の座標変換により、QNM問題は束縛状態問題にマッピングされ、その固有値E_n(α)は解析接続によってQNM周波数ω_nに逆マッピングされます。 この方法を用いて、シュワルツシルトブラックホールの様々なQNM周波数を、逆レッジ・ウィーラーポテンシャルの束縛状態スペクトルから直接数値的に計算しました。 この方法では、倍音n≦ell（ellは多重極数）の低エネルギーモードに対して高精度のQNM周波数が得られることが分かりましたが、高次の倍音では精度が低下するか、計算が失敗します。 この制限の原因を特定するために、複素数 $α$ 平面におけるパデ近似を用いて、固有値 $E_n(α)$ の特異点構造を解析します。 高次倍音の場合、$E_n(α)$ の特異点は解析接続円内に存在し、この方法の制限を直接的に説明できます。 この制限を緩和するために、ポテンシャルにホモトピー変形を施すことを提案します。 これにより、方法が改善され、より多くの高次倍音モードを確実に計算できるようになります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We determine the optimal local extension regularity of the future black-hole event horizon in the exact spatially flat McVittie solutions sourced by a positive cosmological constant and a barotropic fluid with constant equation-of-state parameter $w>-1$. Let $H_\infty$ be the asymptotic Hubble constant, $κ$ the surface gravity of the limiting black-hole root, and $p=3(1+w)H_\infty/κ$. Ingoing radial null geodesics reach the horizon in finite affine length. A parallelly propagated angular curvature component is asymptotic to $C s^{p-2}$, with $C\ne0$ and $s$ the remaining affine distance, which excludes every anchored $C^2$ extension for $0 |
我々は、正の宇宙定数と一定の状態方程式パラメータ $w>-1$ を持つバロトロピック流体によって生成される、空間的に平坦な McVittie 解における、将来のブラックホール事象の地平線の最適な局所拡張正則性を決定する。 漸近ハッブル定数を $H_\infty$、限界ブラックホール根の表面重力を $κ$、p=3(1+w)H_\infty/κ$ とする。 内向きの放射状ヌル測地線は有限のアフィン長で地平線に到達する。 平行に伝播する角曲率成分は $C s^{p-2}$ に漸近し、$C\ne0$ であり、残りのアフィン距離を $s$ とすると、$0 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We introduce the reader to the continuous posets approach to spacetime geometry, a topic pioneered by Martin and Panangaden. We provide all relevant proofs from standard domain-theory sources to ease the transition for readers from Lorentzian geometry and general relativity. We then present new results for the spacetime interpretation. Under the identification of the way-below relation with the chronological relation $I$, we determine the unique choice for $\le$ and causality condition to obtain specific poset properties. Continuous posets require $\le=D_p$ and correspond to "past-distinction and future-reflectivity"; bicontinuous posets are causally continuous spacetimes with $\le=D$; globally hyperbolic posets are precisely globally hyperbolic spacetimes with $\le=J$ proving a necessity result beyond Martin and Panangaden's sufficiency. The theory, being phrased entirely in terms of a poset, is of low-regularity. We introduce a notion of topological Kronheimer-Penrose causal space that is sufficiently general to encompass the Lorentzian length spaces in the literature, and give weak conditions making it a (bi)continuous poset. Once a spacetime is a continuous poset, domain-theoretic constructions apply directly, e.g., completion schemes yield spacetime boundaries. We recall a few; the most natural for preserving continuity, Lawson's round-ideal completion, is proved to equal the future GKP completion. The directed completion recently studied by Gigli et al. was also proved to be equivalent to the future GKP completion; however with additional SC condition and forward approximation which we are able to remove. Finally, physical considerations on the recently established key role of past-reflectivity in black hole evaporation lead us to suggest that the spacetime is, at the fundamental level, a co-continuous poset. | 本稿では、マーティンとパナンガデンが先駆的に開拓した時空幾何学への連続半順序集合アプローチを紹介する。 ローレンツ幾何学や一般相対性理論から読者が容易に移行できるよう、標準的な領域理論の文献から関連する証明をすべて提供する。 次に、時空解釈に関する新しい結果を示す。 時間的関係 $I$ とウェイビロウ関係を同一視することで、特定の半順序集合特性を得るための $\le$ と因果条件の唯一の選択を決定する。 連続半順序集合は $\le=D_p$ を必要とし、「過去区別と未来反射性」に対応する。 双連続半順序集合は $\le=D$ の因果的に連続な時空であり、大域的双曲半順序集合は $\le=J$ のまさに大域的双曲な時空であり、マーティンとパナンガデンの十分性を超える必要性の結果を証明する。 この理論は完全に半順序集合の観点から表現されているため、正則性が低い。 本稿では、文献中のローレンツ長空間を包含するのに十分な一般性を持つ位相的クロンハイマー・ペンローズ因果空間の概念を導入し、それを（双）連続な半順序集合にするための弱い条件を与える。 時空が連続な半順序集合になれば、領域理論的な構成が直接適用できる。 例えば、補完スキームによって時空の境界が得られる。 いくつか例を挙げると、連続性を保つための最も自然な方法であるローソンのラウンドイデアル補完は、将来のGKP補完と等しいことが証明されている。 ギグリらが最近研究した有向補完も、将来のGKP補完と等価であることが証明されているが、追加のSC条件と前方近似が必要となる。 我々はこれらを取り除くことができる。 最後に、ブラックホール蒸発における過去反射率の最近確立された重要な役割に関する物理的考察から、時空は根本的には共連続な半順序集合であると示唆する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| While the recent Baryon Acoustic Oscillation (BAO) measurements from the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) collaboration are largely consistent with a flat $Λ$CDM cosmology, the preferred parameters are in mild tension with those determined from the cosmic microwave background (CMB). A late-time dynamical dark energy (DDE) solution has been proposed by the DESI collaboration to address this tension. In this work, we investigate whether the statistical preference for DDE is a genuine late-time phenomenon or an artifact of unresolved early-universe physics. To do so, we simultaneously allow for both early- and late-time modifications to the expansion history by combining the Early Dark Energy (EDE) framework with the Chevallier-Polarski-Linder (CPL) parametrization. Excluding the DESI BAO measurements, our joint analysis of the CMB+Pantheon+ datasets demonstrates that within an EDE-extended framework, the CPL parameters remain statistically consistent with the standard $Λ$CDM model. This supports the hypothesis that a DDE signal at low redshifts can be effectively accounted for by an EDE component within the $Λ$CDM background. However, upon the inclusion of the DESI BAO measurements in the joint analysis, a statistically significant deviation from a cosmological constant emerges. Within this combined framework, the best-fit CPL parameters robustly indicate a departure from the standard $Λ$CDM model, favoring a phantom-to-quintessence transition in the DE equation of state. This demonstrates that the DESI preference for the late-time DDE is a robust signature that cannot be absorbed by modifying the physics of the early Universe. | ダークエネルギー分光装置（DESI）コラボレーションによる最近のバリオン音響振動（BAO）測定は、平坦なΛCDM宇宙論とほぼ一致しているが、好ましいパラメータは宇宙マイクロ波背景放射（CMB）から決定されたパラメータとわずかに矛盾している。 DESIコラボレーションはこの矛盾に対処するために、後期動的ダークエネルギー（DDE）ソリューションを提案した。 本研究では、DDEに対する統計的選好が真の後期現象なのか、それとも未解決の初期宇宙物理学のアーティファクトなのかを調査する。 そのため、初期ダークエネルギー（EDE）フレームワークとChevallier-Polarski-Linder（CPL）パラメータ化を組み合わせることで、膨張履歴に対する初期と後期の両方の修正を同時に考慮する。 DESI BAO測定を除外して、CMB+Pantheon+データセットの共同分析により、EDE拡張フレームワーク内では、CPLパラメータが標準的なΛCDMモデルと統計的に一致していることが示された。 これは、低赤方偏移における DDE 信号が、ΛCDM 背景内の EDE 成分によって効果的に説明できるという仮説を裏付けています。 しかし、DESI の BAO 測定値を共同解析に含めると、宇宙定数からの統計的に有意なずれが生じます。 この統合された枠組みの中で、最適フィットの CPL パラメータは、標準的な ΛCDM モデルからの逸脱を頑健に示しており、DE 状態方程式におけるファントムからクインテッセンスへの遷移を支持しています。 これは、DESI が後期 DDE を好むことが、初期宇宙の物理を修正しても吸収できない頑健な特徴であることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Cosmic superstrings are well-motivated early-Universe sources of stochastic gravitational waves, with phenomenology controlled by the string tension $Gμ$ and the intercommutation probability $P$. We study whether LISA can reconstruct these parameters and distinguish different superstring signal models in the presence of instrumental noise and astrophysical foregrounds. We consider two phenomenological models. In Model I, reduced intercommutation acts only as an amplitude enhancement of a cusp-dominated spectrum, $Ω_{\rm SS}^{\rm I}=P^{-β}Ω_{\rm cusp}$. In Model II, the signal is a cusp--kink mixture, $Ω_{\rm SS}^{\rm II} =P^{-β}[p_cΩ_{\rm cusp}+(1-p_c)Ω_{\rm kink}]$, so that $P$ controls both amplitude and spectral shape. Using simulated LISA data, we perform Bayesian inference with noise uncertainties, unresolved extragalactic compact-binary backgrounds, and a flexible Galactic double-white-dwarf foreground. We compare the models using Bayesian evidences and map the $(Gμ,P)$ posterior geometry with marginalized widths, correlations, covariance anisotropy, principal eigenvalues, posterior area, and bias. We find that reduced intercommutation generically produces strong $Gμ$--$P$ correlations, because the data often constrain an amplitude-like combination. However, when the cusp--kink spectral difference lies in the LISA band and the signal is sufficiently loud, Model II can be favored and the posterior can retain genuine shape information. As an optimistic foreground scenario, we also compute the Bayes factor using a reduced tanh Galactic foreground template, finding improved model discrimination when the foreground shape is constrained. | 宇宙超弦は、初期宇宙における確率的重力波の発生源として十分に説得力があり、その現象は弦の張力 $Gμ$ と相互変換確率 $P$ によって制御されます。 我々は、LISA がこれらのパラメータを再構築し、機器ノイズや天体物理学的前景が存在する状況下で異なる超弦信号モデルを区別できるかどうかを研究します。 我々は 2 つの現象論的モデルを検討します。 モデル I では、相互変換の減少は、カスプが支配的なスペクトル $Ω_{\rm SS}^{\rm I}=P^{-β}Ω_{\rm cusp}$ の振幅増強としてのみ作用します。 モデル II では、信号はカスプとキンクの混合であり、$Ω_{\rm SS}^{\rm II} =P^{-β}[p_cΩ_{\rm cusp}+(1-p_c)Ω_{\rm kink}]$ であるため、$P$ が振幅とスペクトル形状の両方を制御します。 シミュレーションされたLISAデータを用いて、ノイズの不確実性、未解決の銀河系外コンパクト連星背景、および柔軟な銀河系二重白色矮星前景を考慮したベイズ推論を実行します。 ベイズ証拠を用いてモデルを比較し、周辺化された幅、相関、共分散異方性、主固有値、事後面積、およびバイアスを用いて、$(Gμ,P)$事後分布の幾何学をマッピングします。 一般的に、データが振幅のような組み合わせを制約することが多いため、相互交換の減少は強い$Gμ$--$P$相関を生み出すことがわかりました。 ただし、カスプ-キンクスペクトル差がLISAバンドにあり、信号が十分に大きい場合、モデルIIが有利になり、事後分布は真の形状情報を保持することができます。 楽観的な前景シナリオとして、縮小tanh銀河系前景テンプレートを使用してベイズ因子も計算し、前景の形状が制約されている場合にモデル識別が改善されることがわかりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Tidal disruption events (TDEs) occur when a star passes so close to a black hole that its self-gravity is overcome by the external tidal field. As the star passes, it initially deforms, then is ripped apart, and some of its material eventually falls back on bound orbits, forming an accretion disk around the black hole. A Newtonian model of TDEs, based on stellar perturbation theory of MESA stars, was recently introduced as an alternative to computationally intensive hydrodynamical simulations. In this work, we add relativistic corrections to the model, incorporating equatorial Kerr geodesics, relativistic tidal fields, and relativistic fallback times. Compared to the Newtonian case, we find that stars are disrupted earlier in their orbit, which gives them less time to accumulate physical deformations. Additionally, we find that the increased distance from the black hole at the time of disruption makes the fallback time longer. However, the black hole spin has a negligible impact on fallback time, except for orbits with exceptionally close pericenter. Our results allow for a more accurate calculation of fallback rates than the Newtonian model, while also remaining computationally cheap. The code is available on GitHub. | 潮汐破壊現象（TDE）は、恒星がブラックホールに非常に接近し、その自己重力が外部の潮汐場によって打ち負かされるときに発生します。 恒星がブラックホールを通過する際、最初は変形し、その後引き裂かれ、その物質の一部は最終的に束縛軌道に落下し、ブラックホールの周囲に降着円盤を形成します。 MESA星の恒星摂動理論に基づいたTDEのニュートンモデルは、計算負荷の高い流体力学シミュレーションの代替として最近導入されました。 本研究では、赤道カー測地線、相対論的潮汐場、および相対論的落下時間を組み込んだ相対論的補正をモデルに追加します。 ニュートンの場合と比較すると、恒星は軌道の早い段階で破壊され、物理的な変形を蓄積する時間が短くなることが分かりました。 さらに、破壊時のブラックホールからの距離が大きくなると、落下時間が長くなることも分かりました。 しかし、ブラックホールのスピンは、近点距離が極めて近い軌道を除いて、フォールバック時間にほとんど影響を与えません。 私たちの結果は、ニュートンモデルよりも正確なフォールバック率の計算を可能にし、しかも計算コストは低く抑えられています。 コードはGitHubで公開されています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Barbero--Immirzi (BI) parameter, originally a constant in the Holst term of first-order gravity, can be promoted to a dynamical scalar field $γ(x)$ coupled to torsion in Einstein--Cartan theory. We formulate the leading gravitational-wave (GW) propagation effect of this dynamical BI sector as an effective friction term, $Γ_{\rm BI}=ξ_{\rm BI}H$, and relate it to the GW luminosity distance. We then compare the resulting distance-redshift relation with the published LIGO--Virgo--KAGRA GWTC-3 dark-siren constraint on the Belgacem--Maggiore parameter $Ξ_{0}=1.2^{+0.7}_{-0.7}$. Without repeating the LVK hierarchical Bayesian analysis, and using a representative-redshift mapping together with a Gaussian approximation to the quoted posterior, we obtain the conservative effective constraint $|ξ_{\rm BI}|\lesssim 2.1$ at approximately 90\% credibility. For the specific BI realization considered here, $ξ_{\rm BI}$ is non-negative at the leading order adopted, so the corresponding one-sided interpretation is $0\leqξ_{\rm BI}\lesssim 2.1$. The observable constraint is therefore a statement about the effective BI-induced GW friction. Translating it into the microscopic fluctuation amplitude requires an independent normalization of the BI--torsion sector; we do not impose such a normalization phenomenologically. This GW-propagation test probes a sector complementary to torsion-wave and matter-sector constraints and does not rely on an assumption that astrophysical sources excite propagating torsion modes. | バルベロ・イミルジ（BI）パラメータは、もともと一次重力のホルスト項の定数でしたが、アインシュタイン・カルタン理論のねじれと結合した動的スカラー場γ(x)に昇格させることができます。 この動的BIセクターの主要な重力波（GW）伝播効果を有効摩擦項Γ_{\rm BI}=ξ_{\rm BI}Hとして定式化し、それをGW光度距離と関連付けます。 次に、得られた距離-赤方偏移関係を、ベルガセム・マッジョーレパラメータΞ_{0}=1.2^{+0.7}_{-0.7}$に対するLIGO-Virgo-KAGRA GWTC-3ダークサイレン制約と比較します。 LVK階層ベイズ解析を繰り返さず、引用された事後分布に対するガウス近似と代表的赤方偏移マッピングを用いることで、約90%の信頼度で保守的な有効制約$|ξ_{\rm BI}|\lesssim 2.1$が得られます。 ここで検討した特定のBI実現では、採用した主要項において$ξ_{\rm BI}$は非負であるため、対応する片側解釈は$0\leqξ_{\rm BI}\lesssim 2.1$となります。 したがって、観測可能な制約は、BIによって誘発される有効な重力波摩擦に関する記述です。 これを微視的なゆらぎ振幅に変換するには、BI-ねじれセクターの独立した正規化が必要ですが、現象論的にはそのような正規化は課しません。 この重力波伝播テストは、ねじれ波と物質セクターの制約を補完するセクターを調査するものであり、天体物理学的発生源が伝播するねじれモードを励起するという仮定に依存しない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a stochastic formulation of the Schwinger effect in de Sitter spacetime using the Schwinger--Keldysh (in-in) formalism, tailored to particle production by non-stationary gauge backgrounds in the early Universe. Treating the gauge field as a prescribed classical stochastic ensemble, we integrate out massless charged matter and derive the corresponding influence functional and particle-production kernel to leading non-trivial order in the gauge coupling. Conformal invariance allows the result to be extended directly from de Sitter to generic spatially flat FLRW spacetimes, without relying on asymptotic out states. We establish the infrared safety and classicality conditions of the stochastic description and clarify its relation to the conventional static Schwinger effect. We further extend the framework to massless conformally coupled scalars and to weakly coupled non-Abelian gauge sectors, including Standard Model and hidden-sector examples, in regimes where thermal corrections are negligible. Our results provide a general framework for matter creation by stochastic gauge fields in inflation, preheating, and non-thermal BSM sectors, connecting quantum field theory in curved spacetime with early-Universe and high-energy phenomenology. | 我々は、初期宇宙における非定常ゲージ背景による粒子生成に特化したシュウィンガー・ケルディッシュ（in-in）形式を用いて、ド・ジッター時空におけるシュウィンガー効果の確率的定式化を開発した。 ゲージ場を規定された古典的確率アンサンブルとして扱い、質量のない荷電物質を積分消去し、ゲージ結合定数の非自明な主要項まで、対応する影響関数と粒子生成カーネルを導出した。 共形不変性により、漸近的なアウト状態に頼ることなく、結果をド・ジッター時空から一般的な空間的に平坦なFLRW時空に直接拡張できる。 我々は、確率的記述の赤外安全性条件と古典性条件を確立し、従来の静的シュウィンガー効果との関係を明らかにした。 さらに、熱補正が無視できる領域において、この枠組みを質量のない共形結合スカラーと、標準模型や隠れたセクターの例を含む弱く結合した非可換ゲージセクターに拡張した。 我々の研究結果は、インフレーション、プレヒーティング、および非熱的BSMセクターにおける確率的ゲージ場による物質生成の一般的な枠組みを提供し、曲がった時空における量子場理論と初期宇宙および高エネルギー現象論を結びつけるものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the growth of the black hole interior in three-dimensional gravity from the boundary theory. For the two-sided BTZ black hole, we propose a boundary reconstruction of the time dependence of a codimension-one surface in terms of correlation functions of smeared operators in the thermofield double state, reproducing the characteristic late-time linear growth predicted by the complexity-volume proposal. Using the Chern--Simons formulation of three-dimensional gravity, these nonlocal correlators are represented by bulk Wilson lines with smeared endpoints, extending the familiar connection between Wilson lines and codimension-two observables underlying holographic entanglement entropy to codimension-one observables. We then ask whether the same geometric growth is captured by Krylov complexity. For the smeared operators, we extract the Lanczos data from their correlation functions and find that operator Krylov complexity reproduces the late-time linear growth of the black hole interior, extending previous connections between operator growth and bulk geometry to AdS$_3$. By contrast, the Krylov spread complexity of the thermofield double state, obtained from the semiclassical gravitational partition function, does not exhibit the linear growth of the bulk volume within the regime accessible to our analysis. Our results therefore point to a distinguished role for operator Krylov complexity in encoding black hole interior growth beyond two-dimensional gravity, while highlighting a qualitative distinction between operator and state notions of Krylov complexity. | 境界理論から、3 次元重力におけるブラックホール内部の成長を調査する。 両側 BTZ ブラックホールの場合、熱場二重状態におけるぼやけた演算子の相関関数を用いて、余次元 1 面の時間依存性の境界再構成を提案し、複雑性体積提案によって予測される特徴的な後期線形成長を再現する。 3 次元重力のチャーン-サイモンズ定式化を用いると、これらの非局所相関関数は、端点がぼやけたバルク ウィルソン線で表され、ウィルソン線とホログラフィック エンタングルメント エントロピーの根底にある余次元 2 の観測量との間のよく知られた関係を余次元 1 の観測量に拡張する。 次に、同じ幾何学的成長がクリロフ複雑性によって捉えられるかどうかを問う。 ぼやけた演算子については、相関関数からランチョス データを抽出し、演算子クリロフ複雑性がブラックホール内部の後期線形成長を再現し、演算子の成長とバルク幾何学との間の以前の関係を AdS$_3$ に拡張することを発見する。 対照的に、半古典的重力分配関数から得られる熱場二重状態のクリロフ拡散複雑性は、我々の解析が可能な範囲内では体積の線形増加を示さない。 したがって、我々の結果は、演算子クリロフ複雑性が二次元重力を超えたブラックホール内部の成長を符号化する上で特別な役割を果たしていることを示唆すると同時に、演算子クリロフ複雑性の概念と状態クリロフ複雑性の概念の間に質的な違いがあることを強調している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We compute the renormalized expectation values of the scalar condensate, charge current and stress-energy tensor for a massive charged quantum scalar field on a Reissner-Nordstrom black hole. The mass of the scalar field is sufficiently large that classical superradiance is absent. We present results for the Boulware, Unruh and Hartle-Hawking states. Renormalized expectation values in the Hartle-Hawking state are computed using an efficient and accurate mode sum prescription, and for the other two states we employ state subtraction. The efficiency of our numerical method enables us to explore a large part of the parameter space, including near-extremal black hole charges and scalar field masses close to the superradiant limit. | ライスナー・ノルドシュトロムブラックホール上の質量を持つ荷電量子スカラー場について、スカラー凝縮、電荷電流、および応力エネルギーテンソルの再規格化期待値を計算します。 スカラー場の質量は十分に大きいため、古典的な超放射は存在しません。 ブールウェア状態、アンルー状態、およびハートリー・ホーキング状態の結果を示します。 ハートリー・ホーキング状態の再規格化期待値は、効率的かつ正確なモード和処方を使用して計算され、他の2つの状態では状態減算を使用します。 この数値計算法の効率性により、極限に近いブラックホール電荷や超放射限界に近いスカラー場質量など、パラメータ空間の大部分を探索できます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Hydrodynamic universality refers to the property that different formulations of relativistic dissipative hydrodynamics yield identical predictions in the asymptotic long-wavelength regime. We show that neutron-star oscillations need not reach this regime. Because the finite stellar radius limits the accessible wavelengths and causality imposes a lower bound on microscopic relaxation times, the separation between microscopic and macroscopic scales can become insufficient for hydrodynamic universality to emerge. Comparing linear oscillations in relativistic Navier--Stokes and Israel--Stewart theories, we find that realistic bulk viscosities can produce sizeable modifications of the oscillation spectrum, even at the longest wavelengths. These results identify neutron-star oscillations as a direct probe of microscopic nonequilibrium dynamics beyond the leading hydrodynamic description. | 流体力学的普遍性とは、相対論的散逸流体力学の異なる定式化が漸近的な長波長領域において同一の予測を与えるという性質を指します。 本稿では、中性子星の振動はこの領域に到達する必要がないことを示します。 恒星の有限半径が到達可能な波長を制限し、因果律が微視的緩和時間に下限を課すため、微視的スケールと巨視的スケールの分離が不十分となり、流体力学的普遍性が現れない可能性があります。 相対論的ナビエ・ストークス理論とイスラエル・スチュワート理論における線形振動を比較すると、現実的な体積粘性によって、最長波長においても振動スペクトルが大きく変化することがわかります。 これらの結果は、中性子星の振動が、主要な流体力学的記述を超えた微視的な非平衡ダイナミクスを直接探る手段であることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| One of the proposed platforms in which both quantum and general relativistic effects can become observable is an atom interacting with the electromagnetic field in a gravitational-wave background. The periodic modulation of field modes induced by variations of the spacetime metric modifies the atomic emission spectrum. Notably, the temporal modulation of the mode-frequency induced by a plane gravitational wave can be simulated through modulated boundary conditions, such as moving cavity mirrors. We analyze the impact of this modulation on atom-field interactions in the strong atom-cavity coupling regime, where Rabi oscillations occur. We show analytically that the modulation is resonantly enhanced, leading to measurable imprints in the atomic transition probability. This establishes a realistic and experimentally accessible platform for probing analogue general relativistic effects in quantum optical systems. | 量子効果と一般相対論効果の両方が観測可能となるプラットフォームの一つとして、重力波背景中で電磁場と相互作用する原子が挙げられます。 時空計量の変動によって誘起される場モードの周期的な変調は、原子の発光スペクトルを変化させます。 特に、平面重力波によって誘起されるモード周波数の時間的変調は、可動式キャビティミラーなどの変調された境界条件によってシミュレートできます。 本研究では、ラビ振動が発生する強い原子・キャビティ結合領域における、この変調が原子・場相互作用に及ぼす影響を解析します。 解析的に、この変調が共鳴的に増強され、原子遷移確率に測定可能な痕跡を残すことを示します。 これにより、量子光学系における類似の一般相対論効果を検証するための、現実的かつ実験的にアクセス可能なプラットフォームが確立されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Bose-Einstein condensates have been used successfully as quantum simulators for early-universe particle production. Here we extend this analogy to the interacting theory. To this end, we compute the leading interaction terms expected in a general experimental setup that determine the 3-point correlations. We apply them to cosmologically motivated expanding model universes, but also periodically oscillating ones. While expanding scale factors do not necessarily lead to easily observable signatures due to experimental constraints on the realizable scale factor, periodically driven ones produce resonant correlators that grow linearly over time and lend themselves well to experimental detection. One direct application of this analysis is the experimental study of late-time infrared divergencies often discussed in the context of massless scalars in de Sitter space. | ボーズ・アインシュタイン凝縮体は、初期宇宙の粒子生成の量子シミュレーターとして成功裏に利用されてきた。 本稿では、この類推を相互作用理論に拡張する。 この目的のために、3点相関を決定する一般的な実験設定で期待される主要な相互作用項を計算する。 我々は、宇宙論的に動機づけられた膨張モデル宇宙だけでなく、周期的に振動する宇宙にもこれらを適用する。 膨張するスケール因子は、実現可能なスケール因子に対する実験的制約のため、必ずしも容易に観測可能な特徴をもたらすとは限らないが、周期的に駆動されるスケール因子は、時間とともに線形に成長する共鳴相関関数を生成し、実験的検出に適している。 この解析の直接的な応用例の1つは、ド・ジッター空間における質量ゼロのスカラー粒子の文脈でしばしば議論される、後期赤外線発散の実験的研究である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In view of embedding 3D gravity into topological string theory, we show that the dimensional reduction of 6D Kodaira-Spencer gravity on $\text{AdS}_3\times S^3$, i.e. the low-energy description of twisted holography, contains a subsector that coincides with the action of chiral 3D gravity on $\text{AdS}_3$. Furthermore, we show that the full 3D Einstein action is obtained as the reduction of two independent complex-conjugate copies of 6D Kodaira-Spencer gravity. We perform the dimensional reduction explicitly at the level of the classical actions, extending our previous work that related the equations of motion of the two theories. Our reduction procedure is based on a novel rewriting of the non-local 6D Kodaira-Spencer action as a local 6D holomorphic Chern-Simons action for the gauge group $\mathrm{SL}(2,\mathbb{C})$, valid within a subsector of complex structure deformations that we identify. Our results provide a necessary step toward embedding the Euclidean path integral of 3D gravity into topological string theory. | 3D重力を位相的弦理論に組み込むことを考慮して、$\text{AdS}_3\times S^3$上の6D Kodaira-Spencer重力の次元縮小、すなわちねじれホログラフィーの低エネルギー記述には、$\text{AdS}_3$上のカイラル3D重力の作用と一致する部分セクターが含まれることを示します。 さらに、完全な3Dアインシュタイン作用は、6D Kodaira-Spencer重力の2つの独立した複素共役コピーの縮小として得られることを示します。 我々は、2つの理論の運動方程式を関連付けた以前の研究を拡張し、古典的作用のレベルで明示的に次元縮小を実行します。 我々の還元手順は、非局所的な6次元小平・スペンサー作用を、ゲージ群$\mathrm{SL}(2,\mathbb{C})$に対する局所的な6次元正則チャーン・サイモンズ作用として新たに書き換えることに基づいている。 この作用は、我々が特定した複雑な構造変形のサブセクター内で有効である。 我々の結果は、3次元重力のユークリッド経路積分を位相的弦理論に埋め込むための必要な一歩を提供する。 |