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| Original Text | 日本語訳 |
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| Supermassive binary black holes embedded in gas-rich environments are promising multi-messenger sources for pulsar timing arrays and future space-borne gravitational-wave interferometers. Their electromagnetic emission is governed by nonlinear plasma dynamics around the binary and is expected to inherit variability associated with the orbital motion thereof. Because active galactic nuclei are intrinsically stochastic, identifying robust binary signatures requires predictive models that connect large-scale circumbinary flows to the black holes. Previous relativistic simulations of accreting binaries have mostly focused on smaller separations and lower spins. We perform three-dimensional general relativistic magnetohydrodynamic simulations of a relaxed, magnetized circumbinary disk accreting onto an equal-mass binary black hole with a separation of $30$ gravitational radii and dimensionless spin $χ=0.9$. At these separations, the mini-disks around each black hole are persistent mass reservoirs but still show pronounced amplitude modulations governed by the eccentric circumbinary disk and the sloshing gas between the mini-disks. We analyze how the magnetic flux is transported from the circumbinary disk to the horizons, launching powerful dual jets with energy extraction efficiencies reaching $\approx 40\%$. The horizon-threading flux and jet luminosity alternate between the two black holes, producing an on-off dual-jet state. The wide jet funnels interact above the binary and form a persistent current sheet favorable to reconnection. We explore the influence of mini-disk thermodynamics, comparing efficient and inefficient cooling inside the cavity. Hotter mini-disks are less massive, exhibit weaker coherent periodicity, and launch less luminous jets despite comparable horizon-threading magnetic flux. | ガスが豊富な環境に埋め込まれた超大質量連星ブラックホールは、パルサータイミングアレイや将来の宇宙搭載重力波干渉計にとって有望なマルチメッセンジャー源です。 それらの電磁波放射は連星周辺の非線形プラズマダイナミクスによって支配され、その軌道運動に伴う変動を引き継ぐと予想されます。 活動銀河核は本質的に確率的であるため、堅牢な連星シグネチャを識別するには、大規模な連星周流をブラックホールに結びつける予測モデルが必要です。 これまでの降着連星の相対論的シミュレーションは、主に分離距離が小さくスピンが低いものに焦点を当ててきました。 私たちは、30重力半径の分離距離と無次元スピンχ=0.9の同質量連星ブラックホールに降着する緩和された磁化された連星周円盤の3次元一般相対論的磁気流体力学シミュレーションを実行します。 これらの分離では、各ブラックホールの周囲のミニディスクは持続的な質量貯蔵庫ですが、偏心した周連星ディスクとミニディスク間の揺動ガスによって支配される顕著な振幅変調を示します。 周連星ディスクから事象の地平線への磁束の輸送方法を分析し、エネルギー抽出効率が約 40% に達する強力な二重ジェットを放出します。 事象の地平線を貫通する磁束とジェットの光度は 2 つのブラックホール間で交互に変化し、オン/オフの二重ジェット状態を生成します。 広いジェット漏斗は連星の上方で相互作用し、再結合に有利な持続的な電流シートを形成します。 ミニディスクの熱力学の影響を調査し、空洞内部の効率的な冷却と非効率的な冷却を比較します。 より高温のミニディスクは質量が小さく、コヒーレント周期性が弱く、事象の地平線を貫通する磁束が同程度であるにもかかわらず、より光度の低いジェットを放出します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we build on Ref.~[Phys.~Rev.~D 112, 124060 (2025)], where we derived the dynamics of an electrically charged binary system at second post-Newtonian (2PN) order, by extending the analysis, at the same PN accuracy, to the associated emission of electromagnetic and gravitational radiation. We focus on non-spinning binaries that evolve quasi-adiabatically along a sequence of circular orbits, and compute the 2PN expression for the corresponding total energy flux at infinity. With respect to the well-known case of a neutral binary, the presence of charge induces both a new leading-order electromagnetic contribution of dipolar nature and additional charge-dependent corrections in the gravitational sector. To account for this richer phenomenology, we extend both the PN-matched multipolar post-Minkowskian and the effective field theory approaches to the radiation sector of charged binaries, with exact agreement for the contributions computed independently in both formalisms. We derive the radiative symmetric-trace-free multipole moments of the vector and gravitational fields at 2PN order. In doing so, we also compute 2PN-accurate charge-dependent corrections to the spherical multipoles of the waveform emitted by the binary, including a new memory contribution sourced by the stress-energy tensor of the electromagnetic radiation. These results lay the foundation for developing accurate waveform models capable of assessing the observational signatures of electric charge in gravitational-wave signals. | この研究では、第 2 次ポスト ニュートン (2PN) の次数で帯電した連星系のダイナミクスを導出した文献 [Phys.Rev.D 112, 124060 (2025)] を基に、同じ PN 精度で電磁波と重力波の放出に解析を拡張します。 我々は、円軌道のシーケンスに沿って準断熱的に進化する非回転連星に焦点を当て、無限遠における対応する全エネルギー流束の 2PN 表現を計算します。 中性連星のよく知られたケースと比較すると、電荷の存在は、双極子的な性質を持つ新しい主要な電磁波寄与と、重力セクターにおける電荷依存の追加補正の両方を引き起こします。 このより豊かな現象を説明するために、PN 整合多極ポストミンコフスキー法と有効場理論の両方を、荷電連星の放射セクターに拡張し、両方の形式で独立に計算された寄与が完全に一致することを確認しました。 ベクトル場と重力場の放射対称トレースフリー多極モーメントを 2PN オーダーで導出しました。 その際、電磁放射の応力エネルギーテンソルに起因する新しいメモリ寄与を含め、連星から放出される波形の球面多極子に対する 2PN 精度の電荷依存補正も計算しました。 これらの結果は、重力波信号における電荷の観測的特徴を評価できる高精度波形モデルの開発の基礎となります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The late-time ringdown dynamics of near-extremal black holes (BHs) are expected to be dominated by zero-damped modes (ZDMs), whose decay rates are parametrically suppressed relative to those of ordinary quasinormal modes. In this paper, we demonstrate that exact WKB methods provide an exceptionally powerful framework for analyzing the ZDM spectrum of near-extremal Reissner--Nordström (RN) BHs. Focusing on massless, neutral scalar modes propagating on an RN background, we present the full Stokes geometry derived from the radial eigenvalue problem and establish the corresponding exact quantization condition (EQC). Our analytic computation of the Voros symbols entering the EQC achieves higher-order accuracy for the ZDM spectrum compared to previous studies and is systematically improvable. Ergo, this work serves as a proof of concept for investigations of ZDM spectra of other systems using exact WKB methods. | 極限に近いブラックホール（BH）の晩期リングダウンダイナミクスは、減衰率が通常の準正規モードに比べてパラメトリックに抑制されたゼロ減衰モード（ZDM）によって支配されると予想されます。 本論文では、厳密なWKB法が極限に近いライスナー・ノルドシュトロム（RN）BHのZDMスペクトルを解析するための非常に強力なフレームワークを提供することを示します。 RN背景上を伝播する質量のない中性スカラーモードに焦点を当て、動径固有値問題から導出された完全なストークス幾何学を示し、対応する厳密な量子化条件（EQC）を確立します。 EQCに含まれるVorosシンボルの解析的計算は、以前の研究と比較してZDMスペクトルに対してより高い精度を達成し、体系的に改善可能です。 したがって、この研究は、厳密なWKB法を使用して他のシステムのZDMスペクトルを調査するための概念実証として機能します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| For fifty years the Blandford--Znajek mechanism has been a mechanism and not an exact solution: force-free electrodynamics on a prescribed metric, with the jet's own field carrying no weight. Here that field gravitates. A split monopole weighs as much as a magnetic monopole, so its self-gravity is the magnetic Reissner--Nordström geometry; two copies glued across an equatorial current sheet put hole, disk and jet-driving flux into one spacetime, and force-free plasma makes a magnetosphere of it. Three things then follow that no test-field calculation can see. First, a steady jet is impossible. A stationary horizon cannot be heated but a slipping magnetosphere necessarily heats it, so the only stationary state is a dead one corotating with the hole, and a working jet is a black hole in decay at rates the field equations fix rather than assume. Second, flux enters the laws of black-hole mechanics as a charge, sharing one extremality budget with spin. That budget caps the jet power at $c^5/48G$ whatever the mass. Third, the lifetime output is finite: a maximally spinning hole delivers $1-e^{1/4}/\sqrt2=9.2\%$ of its mass and grows its horizon area by exactly $\sqrt e$. The horizon's own moment of inertia vanishes with the irrational exponent $(\sqrt{17}-1)/2$ set by the near-horizon throat, and what is left is a rotating hole whose angular momentum has passed to its own field. | 50年間、ブランフォード・ズナジェク機構は、厳密解ではなく、機構として扱われてきた。 それは、規定された計量上の力のない電気力学であり、ジェット自身の磁場は重みを持たない。 ここでは、その磁場が重力を持つ。 分裂した単極子は磁気単極子と同じ重さを持つため、その自己重力は磁気ライスナー・ノルドシュトロム幾何学となる。 赤道電流シートに接着された2つのコピーは、ホール、ディスク、ジェット駆動磁束を1つの時空にまとめ、力のないプラズマがそれを磁気圏にする。 すると、テストフィールド計算では見ることのできない3つのことが続く。 まず、定常ジェットは不可能である。 静止した事象の地平線は加熱されないが、滑り磁気圏は必然的にそれを加熱するため、唯一の定常状態はホールと共に回転する死んだ状態であり、機能するジェットは、場の方程式が仮定するのではなく固定する速度で崩壊するブラックホールである。 次に、磁束は電荷としてブラックホール力学の法則に入り、スピンと1つの極値予算を共有する。 その予算により、質量に関係なくジェット出力は $c^5/48G$ に制限されます。 第三に、寿命出力は有限です。 最大回転する穴は質量の $1-e^{1/4}/\sqrt2=9.2\%$ を放出し、地平線の面積をちょうど $\sqrt e$ だけ拡大します。 地平線自体の慣性モーメントは、地平線近傍の喉によって設定された無理数指数 $(\sqrt{17}-1)/2$ で消滅し、残るのは角運動量が自身の場に移行した回転する穴です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Ultralight bosons could trigger superradiant instabilities in rapidly spinning black holes, forming oscillating clouds while extracting rotational energy. We consider an extended, superradiance-informed spin distribution model that characterizes possible environment-induced spin variations and compare its predictions with the observed population of merging black hole binaries in the Gravitational-Wave Transient Catalogs (GWTCs). We find that the mass-spin relation predicted by a scalar boson with mass $m_b\sim 10^{-12} \,\rm eV$ is consistent with the GWTCs, with increasing significance from GWTC-3.0 to 5.0. The Bayes factor reaches $\ln B \approx 7.8$ for GWTC-5.0. Intriguingly, this mass range largely coincides with a previous study based on a waveform analysis of the GW190728 gravitational wave event. Our findings provide compelling evidence that a superradiance-informed spin distribution model is highly compatible with the expanding binary black hole population dataset. | 超軽量ボソンは、高速回転するブラックホールで超放射不安定性を引き起こし、回転エネルギーを抽出しながら振動する雲を形成する可能性がある。 我々は、環境によって誘発される可能性のあるスピン変動を特徴付ける拡張された超放射情報に基づくスピン分布モデルを検討し、その予測を重力波過渡カタログ（GWTC）で観測された合体ブラックホール連星の集団と比較する。 質量 $m_b\sim 10^{-12} \,\rm eV$ のスカラーボソンによって予測される質量-スピン関係は、GWTCと一致しており、GWTC-3.0 から 5.0 にかけて有意性が増していることがわかる。 ベイズ因子は GWTC-5.0 で $\ln B \approx 7.8$ に達する。 興味深いことに、この質量範囲は、GW190728 重力波イベントの波形解析に基づく以前の研究とほぼ一致する。 我々の研究結果は、超放射情報に基づくスピン分布モデルが、膨張する連星ブラックホールの集団データセットと非常に高い互換性を持つことを示す説得力のある証拠を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This study investigates an Einstein-nonlinear electrodynamic black hole generated by a Yukawa-screened electromagnetic potential and examines its thermal properties through the calculation of the fundamental thermodynamic potentials and variables. The effect of thermal fluctuations on the calculated standard thermodynamic quantities is analyzed through two different correction terms added to the Bekenstein-Hawking entropy. In this work, the thermodynamic behavior in cases where the black hole has a relatively large event horizon is investigated using a logarithmic correction term representing corrections arising from quantum fields in constant backgrounds. In addition, thermal fluctuations occurring in cases where the event horizon is small are analyzed through an exponential correction term added to the entropy, reflecting non-perturbative quantum effects. Finally, the thermodynamic functions for all obtained cases are examined graphically, and the stability properties of the black hole are discussed in detail. | 本研究では、湯川遮蔽された電磁ポテンシャルによって生成されるアインシュタイン非線形電磁気ブラックホールを調査し、基本的な熱力学的ポテンシャルと変数を計算することによってその熱的性質を調べます。 計算された標準熱力学的量に対する熱ゆらぎの影響は、ベッケンシュタイン・ホーキングエントロピーに加算される2つの異なる補正項によって分析されます。 本研究では、ブラックホールの事象の地平線が比較的大きい場合の熱力学的挙動を、一定の背景における量子場から生じる補正を表す対数補正項を用いて調査します。 さらに、事象の地平線が小さい場合に発生する熱ゆらぎは、非摂動的な量子効果を反映する指数補正項をエントロピーに加算することによって分析されます。 最後に、得られたすべてのケースの熱力学的関数をグラフで調べ、ブラックホールの安定性について詳細に議論します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the dynamics of a radiating relativistic star in the presence of the electromagnetic field and the cosmological constant. The evolution of the model originates from an initially static configuration. The temporal behaviour of the system is governed by a nonlinear second order equation which is studied using a phase plane analysis. We show that in the general case, with all physical parameters present, fold bifurcations arise which are related to nonzero charge and cosmological constant. Our treatment clarifies earlier results and we extend our study to the general solution space. We obtain a more comprehensive understanding of the temporal evolution for a shear-free configuration during collapse. | 電磁場と宇宙定数が存在する状況下での放射する相対論的星のダイナミクスを研究する。 モデルの進化は、初期状態では静的な配置から始まる。 システムの時間的挙動は、位相平面解析を用いて研究される非線形2階方程式によって支配される。 すべての物理パラメータが存在する一般の場合、非ゼロ電荷と宇宙定数に関連するフォールド分岐が生じることを示す。 我々の解析は以前の結果を明確にし、研究を一般解空間に拡張する。 崩壊中のせん断のない配置における時間的進化について、より包括的な理解を得る。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Effective-source formulations provide a practical route to gravitational self-force (GSF) calculations when singular retarded fields cannot be handled directly mode by mode. Up to now, only frequency-domain first-order GSF for circular orbits in Schwarzschild spacetime was obtained with the effective-source method. We construct and implement a frequency-domain extended effective-source (EES) formulation for first-order Lorenz-gauge GSF on eccentric orbits in Schwarzschild spacetime. The central obstacle is that radial libration forces the physical puncture and effective source to switch between interior and exterior branches, limiting their differentiability and producing slow spectral convergence. We overcome this obstruction by analytically extending both branches across the libration region and solving the coupled Lorenz-gauge perturbation equations for the resulting smooth extended sources. This provides an end-to-end gravitational EES implementation for eccentric motion and validates a computational ingredient needed for extending frequency-domain effective-source calculations toward second order. | 有効ソース定式化は、特異遅延場をモードごとに直接処理できない場合に、重力自己力（GSF）計算への実用的な方法を提供する。 これまで、有効ソース法では、シュワルツシルト時空における円軌道の周波数領域一次GSFのみが得られていた。 我々は、シュワルツシルト時空における偏心軌道の一次ローレンツゲージGSFに対する周波数領域拡張有効ソース（EES）定式化を構築し、実装する。 中心的な障害は、半径方向の振動によって物理的な穿孔と有効ソースが内部ブランチと外部ブランチの間で切り替わり、微分可能性が制限され、スペクトル収束が遅くなることである。 我々は、振動領域全体にわたって両方のブランチを解析的に拡張し、結果として得られる滑らかな拡張ソースに対する結合ローレンツゲージ摂動方程式を解くことで、この障害を克服する。 これにより、偏心運動に対するエンドツーエンドの重力EES実装が提供され、周波数領域有効ソース計算を二次まで拡張するために必要な計算要素が検証される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| To overcome the failure of the conventional non-relativistic description of statistics in strong gravitational fields, we develop a covariant theory for a photon gas in curved spacetime, starting from the Boltzmann equation and employing the relaxation time approximation. The transport coefficients are computed up to second order, which are not a massless limit of the massive-particle results due to the fundamentally different phase-space geometry of null particles. At second order, the gravitational field renders the coefficients tensor-valued and induces transverse fluxes, analogous to the Hall effect. Using the first-order results, we derive relativistic generalizations of Fick's and Fourier's laws and obtain the radiation diffusion equation for spherically symmetric accretion disks. This provides a covariant description of radiative transport in strong gravitational fields for high-energy astrophysical applications. | 強い重力場における統計の従来の非相対論的記述の限界を克服するため、ボルツマン方程式から出発し、緩和時間近似を用いて、曲がった時空における光子ガスの共変理論を開発する。 輸送係数は2次まで計算されるが、ヌル粒子の位相空間幾何学が根本的に異なるため、質量粒子の結果の質量ゼロ極限ではない。 2次では、重力場によって係数はテンソル値となり、ホール効果に類似した横方向のフラックスが誘起される。 1次の結果を用いて、フィックの法則とフーリエの法則の相対論的一般化を導出し、球対称降着円盤の放射拡散方程式を得る。 これにより、高エネルギー天体物理学への応用に向けて、強い重力場における放射輸送の共変的記述が得られる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Topological defects are ubiquitous in physics, arising from condensed matter physics to the early universe. Although there exist many universal scaling laws for correlations between topological defects, such as Porod scaling, the fingerprint of topological defect cores has remained largely unexplored. Here, we discover a universal scaling law in the region $k>1/ξ$, where $ξ$ is the healing length of the topological defects, taking the scaling of the form factor $S_f \propto k^{-(d+p+2)}$, where $d$ is the spatial dimension and $p$ is the defect codimension. We analytically prove that this exponent originates from a universal V-shaped cusp at the defect core and is independent of the underlying system and dynamics. Numerical simulations verify this scaling law in four typical frameworks: the time-dependent Ginzburg-Landau and Gross-Pitaevskii equations in the weak-coupling regime, the gauge/gravity duality model in the strong-coupling regime, and the Klein-Gordon equation in the Friedmann-Robertson-Walker background in cosmology. Our work provides a new probe for studying topological defects in systems ranging from superconductors to cosmological phase transitions. | トポロジカル欠陥は物理学において遍在しており、凝縮系物理学から初期宇宙に至るまで発生しています。 トポロジカル欠陥間の相関関係については、ポロッドスケーリングなど多くの普遍的なスケーリング法則が存在しますが、トポロジカル欠陥コアの特徴はほとんど解明されていません。 本稿では、トポロジカル欠陥の治癒長である $ξ$ の領域 $k>1/ξ$ において、形状因子 $S_f \propto k^{-(d+p+2)}$ のスケーリングをとる普遍的なスケーリング法則を発見しました。 ここで、$d$ は空間次元、$p$ は欠陥の余次元です。 この指数は、欠陥コアにおける普遍的な V 字型の尖点に由来し、基礎となるシステムやダイナミクスに依存しないことを解析的に証明します。 数値シミュレーションにより、このスケーリング法則は、弱結合領域における時間依存ギンツブルグ・ランダウ方程式とグロス・ピタエフスキー方程式、強結合領域におけるゲージ／重力双対性モデル、そして宇宙論におけるフリードマン・ロバートソン・ウォーカー背景のクライン・ゴルドン方程式という、4つの典型的な枠組みで検証されています。 本研究は、超伝導体から宇宙論的相転移に至るまで、様々な系におけるトポロジカル欠陥を研究するための新たな手法を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study thermal energy fluctuations of cosmological horizons within the canonical ensemble framework, treating the horizon as a thermodynamic system characterized by temperature and entropy. The analysis is performed for a class of gravitational theories, including (n+1)-dimensional Einstein gravity, Gauss-Bonnet gravity, Lovelock gravity, and models incorporating quantum deformed entropy corrections. We find that horizon energy fluctuations stabilize to a constant value in the asymptotic de Sitter limit, independent of the underlying gravity theory and robust against higher-curvature and quantum corrections. It is worth mentioning that in its final de Sitter state, the universe obeys holographic equipartition condition and in consequence the horizon entropy attains a maximum constant value, just like an ordinary macroscopic system. These findings establish a unified thermodynamic picture in which entropy maximization, holographic equipartition, and the suppression of energy fluctuations collectively characterize the asymptotic de Sitter universe as the equilibrium end state of cosmic evolution. | 本研究では、宇宙論的地平線の熱エネルギーゆらぎを、正準アンサンブルの枠組みの中で、地平線を温度とエントロピーによって特徴づけられる熱力学系として扱いながら研究する。 解析は、(n+1)次元アインシュタイン重力、ガウス・ボンネ重力、ラブロック重力、および量子変形エントロピー補正を取り入れたモデルを含む、様々な重力理論に対して行われる。 地平線のエネルギーゆらぎは、漸近的なド・ジッター極限において、基礎となる重力理論に依存せず、高曲率補正や量子補正に対しても頑健な一定値に安定化することがわかった。 特筆すべきは、最終的なド・ジッター状態において、宇宙はホログラフィック等分配条件を満たし、その結果、地平線のエントロピーは通常の巨視的システムと同様に、最大一定値に達することである。 これらの知見は、エントロピー最大化、ホログラフィック等分配、およびエネルギーゆらぎの抑制が、宇宙進化の平衡終末状態としての漸近的なド・ジッター宇宙を特徴づける、統一的な熱力学的描像を確立する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recently, we constructed analytical purely electric and purely magnetic black-hole solutions in Einstein--Euler--Heisenberg theory, while the corresponding dyonic solutions were obtained numerically \cite{Luo:2026srx}. Motivated by the recent analytical construction of a dyonic black hole at the special coupling locus $b=a/2$ \cite{Ahmed:2026ufj}, we revisit the general dyonic sector. We show that exact analytical dyonic black-hole solutions can be constructed for nonlinear couplings satisfying $2b>a$, without imposing the restriction $b=a/2$. The mass function is expressed in closed form in terms of the Lauricella hypergeometric function. In particular, our construction yields an exact dyonic solution for the Euler--Heisenberg coupling $b=7a/4$. The solution of Ref.~\cite{Ahmed:2026ufj} is recovered in the limiting case $2b\rightarrow a$. | 最近、我々はアインシュタイン-オイラー-ハイゼンベルク理論において、純粋に電気的および純粋に磁気的なブラックホールの解析解を構築したが、対応するダイオン解は数値的に得られた[Luo:2026srx]。 最近、特別な結合軌跡 $b=a/2$ におけるダイオンブラックホールの解析的構築[Ahmed:2026ufj]に触発され、我々は一般のダイオンセクターを再検討する。 我々は、$b=a/2$ の制約を課すことなく、$2b>a$ を満たす非線形結合に対して、厳密な解析的ダイオンブラックホール解を構築できることを示す。 質量関数は、ローリセラ超幾何関数を用いて閉じた形で表現される。 特に、我々の構築は、オイラー-ハイゼンベルク結合 $b=7a/4$ に対して厳密なダイオン解を与える。 Ref.~\cite{Ahmed:2026ufj} の解は、極限ケース $2b\rightarrow a$ で再現されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Motivated by [Phys. Rev. D. 107, 064019 (2023)], we develop a unified and model-independent framework for the spectroscopy of photon frequency shifts in generic static, spherically symmetric spacetimes. Working with a line element characterized by three arbitrary radial metric functions, we derive exact expressions for the conserved quantities of massive and massless probes, the conditions for circular timelike geodesics, the local-emission-angle-dependent photon impact parameter, and the corresponding local redshift and blueshift branches measured by distant static observers. The formalism is further extended to include the line-of-sight peculiar motion of the source and the local propagation of photons in a nonmagnetized cold plasma, thereby identifying the gravitational, orbital, and dispersive factors entering the frequency-shift signal under the stated assumptions. We also show that, in vacuum, the same geometric structures governing orbital spectroscopy determine the photon sphere and the shadow impact parameter whenever an external null critical orbit is present. To make the framework suitable for deformed compact-object models, we construct a perturbative expansion around Schwarzschild geometry up to second order in a dimensionless deformation parameter, obtaining explicit corrections to the orbital energy, angular momentum, emitter four-velocity, photon impact parameter, and the vacuum and plasma frequency shifts. We apply the formalism to regular black holes from nonlinear electrodynamics, the Simpson--Visser black-bounce spacetime, and the Fisher--Janis--Newman--Winicour--Wyman geometry. These examples show that the same local spectroscopic language can be used across regular-black-hole, black-bounce, wormhole, and scalar-supported horizonless sectors. | [Phys. Rev. D. 107, 064019 (2023)] に触発され、我々は一般的な静的で球対称な時空における光子周波数シフトの分光法のための統一的かつモデルに依存しない枠組みを開発する。 3 つの任意の動径計量関数で特徴付けられる線要素を用いて、質量のあるプローブと質量のないプローブの保存量、円形時間的測地線の条件、局所放射角に依存する光子衝突パラメータ、および遠方の静的観測者によって測定される対応する局所赤方偏移と青方偏移の分岐の正確な式を導出する。 この形式はさらに、光源の視線方向の固有運動と非磁化低温プラズマにおける光子の局所的な伝播を含むように拡張され、それによって、上記の仮定の下で周波数シフト信号に現れる重力、軌道、および分散因子を特定する。 また、真空中では、外部ヌル臨界軌道が存在する場合、軌道分光を支配する同じ幾何学的構造が光子球とシャドウ衝突パラメータを決定することも示します。 変形コンパクト天体モデルに適したフレームワークにするために、無次元変形パラメータの2次までシュワルツシルト幾何学の周りの摂動展開を構築し、軌道エネルギー、角運動量、エミッタの4元速度、光子衝突パラメータ、真空およびプラズマの周波数シフトに対する明示的な補正を得ます。 この形式を、非線形電気力学からの正則ブラックホール、シンプソン-ビッサーブラックバウンス時空、およびフィッシャー-ジャニス-ニューマン-ウィニクール-ワイマン幾何学に適用します。 これらの例は、同じ局所分光学的言語が正則ブラックホール、ブラックバウンス、ワームホール、およびスカラー支持の地平線なしセクター全体で使用できることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We identify a boundary-geometry-driven mechanism for the dynamical formation of marginally outer trapped surfaces (MOTSs) in vacuum general relativity. Mild three-dimensional anisotropies evolve inside a compact Cauchy domain whose effective isotropic thickness remains controlled, while the generalized boundary mean curvature can increase during either contracting or expanding boundary evolution. This drives the boundary across Yau's geometric threshold, forcing MOTS formation from initially untrapped data. We further interpret the characteristic shear construction of Ref.~\cite{MondalYau2026} as the null manifestation of the same anisotropic vacuum dynamics. The result provides a purely vacuum physical realization of MOTS formation through global geometric effects, without invoking a short-pulse concentration mechanism for gravitational radiation. | 真空一般相対性理論において、境界幾何学によって駆動される、境界付近で捕捉された表面（MOTS）の動的形成メカニズムを特定した。 穏やかな3次元異方性は、有効な等方性厚さが制御されたコンパクトなコーシー領域内で進化する一方、一般化された境界平均曲率は、境界の収縮または膨張のいずれかの進化中に増加する可能性がある。 これにより境界はヤウの幾何学的閾値を超え、初期に捕捉されていないデータからMOTSの形成が強制される。 さらに、文献~\cite{MondalYau2026}の特徴的なせん断構造を、同じ異方性真空ダイナミクスのヌル表現として解釈する。 この結果は、重力波の短パルス集中メカニズムを想定することなく、全体的な幾何学的効果によるMOTS形成の純粋に真空的な物理的実現を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we investigate the accretion properties of an electrically charged, static, spherically symmetric black hole in Kalb-Ramond (KR) gravity, where a dimensionless parameter $l$ characterizes spontaneous Lorentz symmetry-breaking. We first constrain the free charge and KR parameter space, $(Q,l)$, by comparing the predicted shadow radius of this family of solutions with the bounds inferred from Event Horizon Telescope observations of Sagittarius A*. The inclusion of electric charge introduces a degeneracy between $Q$ and $l$, enlarging the region compatible with the observed shadow size and yielding the broad constraint $-0.3900 \leq l \leq 0.1898$, with part of the compatible parameter space extending into the naked-singularity sector. We then investigate relativistic accretion disks around the charged KR black hole within the above constraints. For geometrically thin disks, we compute the time averaged energy flux, temperature distribution, emission spectrum, time averaged torque, and mass-to-radiation conversion efficiency, finding that the radiative output increases for higher values of $l$, while lower values of $l$ suppress it. Furthermore, when coupled with the electric charge this effect is amplified. For geometrically thick, constant-angular momentum tori-shaped disks, Lorentz symmetry-breaking shifts the characteristic orbital radii, compresses the radial extent of equilibrium configurations, narrows the interval supporting finite equilibrium tori, and shifts the stationary-fluid topology toward open and unconfined configurations outside that interval. These results show how charge and spontaneous Lorentz symmetry-breaking jointly affect observational constraints and the structure and emission properties of black hole accretion flows, providing potential signatures of KR gravity in the strong-gravity regime. | 本研究では、無次元パラメータ $l$ が自発的ローレンツ対称性の破れを特徴づけるカルブ・ラモンド (KR) 重力における、電荷を帯びた静的な球対称ブラックホールの降着特性を調査する。 まず、この解の族の予測される影の半径を、いて座 A* のイベントホライズンテレスコープ観測から推測される境界と比較することにより、自由電荷と KR パラメータ空間 $(Q,l)$ を制約する。 電荷の導入により、$Q$ と $l$ の間に縮退が生じ、観測された影のサイズと整合する領域が拡大し、$-0.3900 \leq l \leq 0.1898$ という広い制約が得られる。 整合するパラメータ空間の一部は、裸の特異点セクターにまで広がっている。 次に、上記の制約内で、電荷を帯びた KR ブラックホールの周囲の相対論的降着円盤を調査する。 幾何学的に薄い円盤の場合、時間平均エネルギー流束、温度分布、放射スペクトル、時間平均トルク、および質量から放射への変換効率を計算し、放射出力は $l$ の値が大きいほど増加し、$l$ の値が小さいほど抑制されることがわかりました。 さらに、電荷と結合すると、この効果は増幅されます。 幾何学的に厚く、角運動量が一定のトーラス形状の円盤の場合、ローレンツ対称性の破れは、特徴的な軌道半径をシフトさせ、平衡配置の半径方向の広がりを圧縮し、有限の平衡トーラスを支持する区間を狭め、その区間外の開いた非拘束配置に向かって定常流体トポロジーをシフトさせます。 これらの結果は、電荷と自発的ローレンツ対称性の破れがブラックホール降着流の観測制約と構造および放射特性にどのように共同で影響するかを示し、強重力領域における KR 重力の潜在的な兆候を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate whether hairy black holes generated through spontaneous symmetry breaking in Einstein-Scalar-Gauss-Bonnet (ESGB) theory, involving a complex scalar field with a global $U(1)$ symmetry, can be compatible with cosmological evolution. To this end, we introduce the ESGB theory with a scalar self-interaction that becomes relevant on cosmological scales while remaining negligible near the black hole. Owing to the time dependence of the GB term on cosmological scales, the scalar field dynamics in the evolving FLRW background differ qualitatively from those in the nearly static black hole background. In particular, for scalar-GB couplings compatible with hairy black hole formation, the effective potential supports a symmetry-broken vacuum throughout inflation. However, after inflation, a decelerated expansion changes the sign of the GB term, temporarily making the effective potential unbounded from below. As the GB contribution subsequently decreases, the scalar self-interaction eventually dominates and restores the symmetry. Within this schematic framework, we derive stringent constraints on the coupling strengths, the cutoff scale, and the black hole mass, which primarily arise for avoiding efficient tachyonic amplification of the scalar field perturbations during the unbounded phase. For cutoff scales compatible with both cosmological evolution and scalar hair formation, we find that only ultralight black holes with masses of the order of a few grams can develop scalar hair, identifying them as hairy primordial black holes. | アインシュタイン・スカラー・ガウス・ボンネ（ESGB）理論における自発的対称性の破れによって生成される毛深いブラックホールが、大域的な$U(1)$対称性を持つ複素スカラー場を含み、宇宙論的進化と両立するかどうかを調査する。 この目的のために、ブラックホールの近傍では無視できるものの、宇宙論的スケールでは重要になるスカラー自己相互作用を持つESGB理論を導入する。 宇宙論的スケールにおけるGB項の時間依存性により、進化するFLRW背景におけるスカラー場のダイナミクスは、ほぼ静的なブラックホール背景におけるダイナミクスとは質的に異なる。 特に、毛深いブラックホールの形成と両立するスカラー-GB結合の場合、有効ポテンシャルはインフレーション全体を通して対称性の破れた真空を支持する。 しかし、インフレーション後、減速膨張によってGB項の符号が変わり、有効ポテンシャルは一時的に下から有界ではなくなる。 GBの寄与がその後減少するにつれて、スカラー自己相互作用が最終的に支配的になり、対称性が回復します。 この概略的な枠組みの中で、我々は結合強度、カットオフスケール、およびブラックホール質量に対する厳しい制約を導出します。 これは主に、非有界フェーズ中のスカラー場摂動の効率的なタキオン増幅を回避するために生じます。 宇宙論的進化とスカラーヘア形成の両方と互換性のあるカットオフスケールの場合、数グラム程度の質量を持つ超軽量ブラックホールのみがスカラーヘアを発達させることができ、これらが毛深い原始ブラックホールであることがわかります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The bispectrum of cosmological perturbations is an important probe of inflation and the underlying particle physics. However, calculating it becomes challenging in inflation models where inflaton dynamics is dominated by quantum diffusion rather than slow-roll, especially in the multi-field case. In this paper, employing the stochastic-$δ\mathcal{N}$ formalism, we propose a Monte Carlo-based method to calculate the bispectrum in the squeezed limit, as an extension of the method for the power spectrum that we previously proposed. Our method involves generating paths of inflatons' time evolution that branch only several times, avoiding nested path generation, which incurs a prohibitive computational cost. As numerical demonstrations, we apply the proposed method to single- and double-field chaotic inflation for validation, and to hybrid inflation with mild waterfall, for which, to the best of our knowledge, the bispectrum is calculated for the first time in this work. | 宇宙論的摂動のバイスペクトルは、インフレーションと基礎となる素粒子物理学の重要なプローブです。 しかし、インフレーションモデル、特にマルチフィールドの場合、インフラトンのダイナミクスがスローロールではなく量子拡散によって支配されるようなインフレーションモデルでは、その計算は困難になります。 本論文では、確率的δN形式を用いて、以前に提案したパワースペクトルの計算方法を拡張した、スクイーズド極限におけるバイスペクトルを計算するためのモンテカルロ法を提案します。 この方法では、計算コストが非常に高くなる入れ子状のパス生成を回避し、数回しか分岐しないインフラトンの時間発展のパスを生成します。 数値的な実証として、提案した方法を検証のために単一フィールドおよび二重フィールドのカオス的インフレーションに適用し、また、我々の知る限りでは、この研究で初めてバイスペクトルを計算した、マイルドウォーターフォールを伴うハイブリッドインフレーションにも適用します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the linear onset of matter-induced scalarization for a static black hole surrounded by two spatially separated thin matter shells. We assume that the conformal matter coupling is unity on the scalar-free background and that its logarithmic derivative vanishes there. The scalar perturbation then decouples from the metric and matter perturbations at first order, while the invariant surface traces of the shells give singular terms in the scalar equation. For a static spherical black-hole exterior with no bulk scalar effective-mass term between the shells, the onset reduces to the finite-rank condition $$ 1-a_1-a_2+(1-χ)a_1a_2=0, \qquad χ=\frac{{\cal S}(R_2)}{{\cal S}(R_1)}, $$ where $a_j$ is the attractive strength of shell $j$ normalized by its one--shell threshold on the same background and ${\cal S}$ is the static radial resistance. This relation shows that two individually subcritical shells can collectively destabilize the scalar-free black hole. We derive the critical scalar cloud in closed form and verify numerically, in the Schwarzschild probe problem, that a growing mode with a finite growth rate appears beyond the threshold. For an exact scalar-free background consisting of three Schwarzschild regions joined by two Israel shells, we separately derive the static onset condition and the corresponding critical cloud. The exact Israel trace also exhibits a sign transition whose light-shell limit occurs at the Schwarzschild photon sphere. | 本研究では、空間的に分離された2つの薄い物質殻に囲まれた静的ブラックホールにおける、物質誘起スカラー化の線形的な発生について考察する。 共形物質結合定数はスカラーフリーの背景空間において1であり、その対数微分はゼロであると仮定する。 この場合、スカラー摂動は1次近似で計量摂動および物質摂動から分離するが、物質殻の不変表面トレースはスカラー方程式に特異項を与える。 シェル間にバルクスカラー有効質量項を持たない静的な球状ブラックホール外部の場合、発生条件は有限ランク条件に帰着する。 $$ 1-a_1-a_2+(1-χ)a_1a_2=0, \qquad χ=\frac{{\cal S}(R_2)}{{\cal S}(R_1)}, $$ ここで、$a_j$ はシェル $j$ の引力強度を同じ背景におけるその1シェル閾値で正規化したものであり、${\cal S}$ は静的な半径方向抵抗である。 この関係は、個々に臨界に満たない2つのシェルが、スカラーフリーブラックホールを集合的に不安定化させる可能性があることを示している。 我々は臨界スカラー雲を閉じた形で導出し、シュワルツシルトプローブ問題において、閾値を超えると有限の成長率を持つ成長モードが現れることを数値的に検証する。 3つのシュワルツシルト領域と2つのイスラエル殻からなる厳密なスカラーフリー背景について、静的開始条件と対応する臨界雲をそれぞれ導出する。 厳密なイスラエルトレースは、シュワルツシルト光子球で光殻限界が生じる符号遷移も示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Inflationary magnetogenesis provides a promising mechanism for generating primordial large-scale magnetic fields, but faces challenges. In this paper, we extend the Ratra model to a non-minimal $f(R)$ gravity framework, appearing in the Lagrangian in the form $f^2(η) F_{μν}F^{μν}$, to break the conformal invariance of the standard electromagnetic action. Focusing on the post-inflationary reheating epoch, we derive analytic expressions for the magnetic and electric energy density spectra by constructing a broken-power-law evolution for the scale factor and the coupling function across the inflation-to-reheating transition. Three key theoretical constraints are imposed on the model parameter space: the strong coupling condition, the backreaction constraint, and the CMB isotropy requirement. Through numerical calculations, we obtain predictions for the present-day magnetic field strength $B_0$ and coherence length $L_{c0}$ for various combinations of the inflationary energy scale $H_f$ and the reheating temperature $T_r$. We further incorporate the nonlinear effects of magnetohydrodynamic (MHD) turbulence after reheating, including the inverse transfer process, which significantly enhances the coherence length (up to $0.1$ Mpc) while reducing the field strength by several orders of magnitude. By comparing with observational constraints from radio observations and Fermi-LAT gamma-ray data, we demonstrate that the inflationary energy scale $H_f$, the reheating temperature $T_r$, the parameter $β$, and the e-folds numbers $N_f$, $N_r$ must satisfy stringent joint constraints. This work provides a viable theoretical framework for inflationary magnetogenesis that simultaneously satisfies theoretical consistency conditions and current observational bounds. | インフレーションによる磁気生成は、原始的な大規模磁場を生成する有望なメカニズムを提供するが、課題も抱えている。 本論文では、ラトラモデルを非最小の $f(R)$ 重力フレームワークに拡張し、ラグランジアンに $f^2(η) F_{μν}F^{μν}$ の形で現れ、標準的な電磁作用の共形不変性を破る。 インフレーション後の再加熱期に焦点を当て、インフレーションから再加熱への遷移におけるスケールファクターと結合関数の破れたべき乗則進化を構築することにより、磁気エネルギー密度と電気エネルギー密度のスペクトルの解析的表現を導出する。 モデルのパラメータ空間には、強い結合条件、反作用制約、CMB等方性要件という 3 つの重要な理論的制約が課される。 数値計算により、インフレーションエネルギー スケール $H_f$ と再加熱温度 $T_r$ の様々な組み合わせに対する、現在の磁場強度 $B_0$ とコヒーレンス長 $L_{c0}$ の予測値を得ました。 さらに、再加熱後の磁気流体力学 (MHD) 乱流の非線形効果、特に逆転送過程を組み込みました。 この過程により、コヒーレンス長は大幅に増加し (最大 $0.1$ Mpc)、磁場強度は数桁減少します。 電波観測と Fermi-LAT ガンマ線データによる観測的制約と比較することで、インフレーションエネルギー スケール $H_f$、再加熱温度 $T_r$、パラメータ $β$、および e-folds 数 $N_f$、$N_r$ が厳しい同時制約を満たす必要があることを示しました。 本研究は、理論的な整合性条件と現在の観測的制約を同時に満たす、インフレーション磁気生成に関する実行可能な理論的枠組みを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Precise calibration of LIGO's strain readout plays a vital role in our ability to extract information from gravitational-wave detections. We present a comparative analysis of two independent direct-force calibration methods: the Newtonian Calibrator (NCal) and Photon Calibrator (PCal) systems. Currently, LIGO relies solely on the PCal system as its absolute calibration reference. To facilitate comparison, a series of direct-force injections were performed using the NCal and PCal systems at the LIGO Hanford observatory just after the completion of the third observing run. We compute the ratio of the measured to expected strain amplitudes for every injection. For each injection frequency across a 30 Hz band, the ratios of NCal and PCal differ by $\sim$1%, demonstrating a small systematic discrepancy between the two systems. This difference highlights the importance of maintaining multiple independent calibration references to validate LIGO's calibration. | LIGOの歪み読み出しの精密な較正は、重力波検出から情報を抽出する能力において極めて重要な役割を果たします。 本稿では、2つの独立した直接力較正方法、すなわちニュートン較正器（NCal）システムと光子較正器（PCal）システムの比較分析を示します。 現在、LIGOは絶対較正基準としてPCalシステムのみに依存しています。 比較を容易にするため、3回目の観測ランの完了直後に、LIGOハンフォード観測所でNCalシステムとPCalシステムを使用して一連の直接力注入を実施しました。 各注入について、測定された歪み振幅と期待される歪み振幅の比を計算しました。 30 Hz帯域の各注入周波数において、NCalとPCalの比は約1%異なり、2つのシステム間にわずかな系統的差異があることを示しています。 この差異は、LIGOの較正を検証するために複数の独立した較正基準を維持することの重要性を強調しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Theoretical models suggest that the adiabatic growth of a black hole immersed in dark matter can lead to the formation of high density regions of dark matter, known as ``spikes'', near the black hole event horizon. The density of these spikes is determined theoretically and observationally to be a power law of the form $ρ(r) \propto r^{-γ_\text{sp}}$. It has been shown that the spike can potentially have a detectable impact on the emitted gravitational waves and shadow radius of the central black hole. In this work, we model the dark matter spike using a real scalar field with a non-standard potential. More specifically we ``reverse engineer'' the equations of motion to find a potential for the scalar field that permits a solution to the equations of motion with desired energy density and reasonable background geometry. We show that the emerging geometry is testable. In addition, the fact that the solution is derived from a covariant action makes it possible to study gravitational perturbations of the black hole in the presence of a spike including the backreaction of the spike. | 理論モデルによれば、暗黒物質に浸されたブラックホールの断熱成長は、ブラックホール事象の地平線付近に「スパイク」と呼ばれる高密度の暗黒物質領域の形成につながる可能性がある。 これらのスパイクの密度は、理論的にも観測的にも、$ρ(r) \propto r^{-γ_\text{sp}}$ の形のべき乗則であることが決定されている。 スパイクは、放出される重力波と中心ブラックホールのシャドウ半径に検出可能な影響を与える可能性があることが示されている。 本研究では、非標準ポテンシャルを持つ実スカラー場を用いて暗黒物質スパイクをモデル化する。 より具体的には、運動方程式を「逆算」して、所望のエネルギー密度と妥当な背景形状を持つ運動方程式の解を可能にするスカラー場のポテンシャルを見つける。 我々は、出現する形状が検証可能であることを示す。 さらに、この解が共変作用から導出されるという事実は、スパイクの存在下におけるブラックホールの重力摂動、およびスパイクの反作用を研究することを可能にする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Motivated by the recent extension of Herrera's gravitational complexity to arbitrary higher-dimensional spacetimes, we investigate exact compact-star models that satisfy the vanishing-complexity condition within the Finch--Skea geometry in $(n+2)$-dimensional Einstein gravity. By combining the higher-dimensional Einstein field equations with the generalized complexity formalism, we obtain a new class of exact interior solutions describing anisotropic fluid spheres with zero complexity. The physical properties of these models are evaluated by analyzing the behavior of the matter variables, pressure anisotropy, and equilibrium conditions, alongside the standard requirements of regularity, energy conditions, causality, and stability. We further explore the influence of spacetime dimensionality on the structural characteristics of the stellar configurations, demonstrating that the presence of extra dimensions significantly modifies the internal matter distribution while preserving physical viability. The solutions presented here represent the first exact higher-dimensional Finch--Skea compact-star models constructed within this recently developed generalized complexity framework \cite{choudas}. These results provide a natural extension of zero-complexity stellar configurations beyond four-dimensional General Relativity and offer a robust framework for investigating self-gravitating systems in higher- dimensional gravity. | ヘレラの重力複雑性理論が最近任意の高次元時空に拡張されたことに触発され、我々は、(n+2)次元アインシュタイン重力におけるフィンチ・スキーア幾何学内で複雑性消失条件を満たす厳密なコンパクト星モデルを研究する。 高次元アインシュタイン場の方程式と一般化された複雑性形式論を組み合わせることにより、複雑性がゼロの異方性流体球を記述する新しいクラスの厳密な内部解を得る。 これらのモデルの物理的特性は、物質変数、圧力異方性、平衡条件の挙動を分析することによって評価され、さらに、正則性、エネルギー条件、因果律、安定性といった標準的な要件も考慮される。 我々はさらに、時空の次元性が恒星構造の構造特性に及ぼす影響を探求し、余剰次元の存在が物理的な実現可能性を維持しながら内部物質分布を大きく変化させることを実証する。 ここで提示する解は、最近開発された一般化複雑性フレームワーク[choudas]内で構築された、初の厳密な高次元フィンチ・スケアコンパクト星モデルを表しています。 これらの結果は、4次元一般相対性理論を超えたゼロ複雑性恒星配置の自然な拡張を提供し、高次元重力における自己重力系を研究するための堅牢なフレームワークを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recently, we introduced a geometric object analogous to an orthonormal frame in the Cartan formalism to study the parameter space of quantum systems; we called it $\mathcal{N}$-bein, with $\mathcal{N}$ being the number of parameters that characterize the quantum system. Acting as the ``square root'' of the quantum geometric tensor (QGT), the $\mathcal{N}$-bein allows us to define new tensors to improve our understanding of the structure beneath the parameter space of quantum mechanics. In this work, we extend this mathematical framework surrounding the $\mathcal{N}$-bein to analyze the parameter space of quantum systems with degenerate spectra. As in the non-degenerate case, we define a non-Abelian two-state QGT to identify possible transitions between degenerate states after two consecutive parameter variations. Additionally, using the Wilczek-Zee connection, we introduce a torsion-like tensor as the covariant derivative of the $\mathcal{N}$-bein. This torsion captures the noncommutativity of successive parameter variations and coincides with the antisymmetric part of the two-state QGT. We also present a geometrical formulation using differential forms and discuss the physical implications of the newly defined tensors. Furthermore, we construct several gauge-invariant observables from the $\mathcal{N}$-bein and its derivatives to highlight the utility of the new tensors. Finally, to illustrate the convenience and applications of this formalism, we apply the theoretical framework to a system of coupled harmonic oscillators immersed in an electric field. The coupling between the oscillators results in a degenerate system. Thus, using the new formalism, we found correlations among the quantum states quantified by the new invariants. | 最近、量子系のパラメータ空間を研究するために、カルタン形式における正規直交フレームに類似した幾何学的オブジェクトを導入しました。 これを$\mathcal{N}$-beinと呼び、$\mathcal{N}$は量子系を特徴付けるパラメータの数です。 量子幾何テンソル（QGT）の「平方根」として機能する$\mathcal{N}$-beinは、量子力学のパラメータ空間の下にある構造の理解を深めるための新しいテンソルを定義することを可能にします。 本研究では、$\mathcal{N}$-beinを取り巻くこの数学的枠組みを拡張し、縮退スペクトルを持つ量子系のパラメータ空間を解析します。 非縮退の場合と同様に、連続する2つのパラメータ変動後の縮退状態間の可能な遷移を特定するために、非可換2状態QGTを定義します。 さらに、Wilczek-Zee接続を使用して、$\mathcal{N}$-beinの共変微分としてねじれのようなテンソルを導入します。 このねじれは、連続するパラメータ変動の非可換性を捉え、2状態QGTの反対称部分と一致します。 また、微分形式を用いた幾何学的定式化を示し、新たに定義されたテンソルの物理的意味について議論します。 さらに、新しいテンソルの有用性を強調するために、$\mathcal{N}$-beinとその導関数からいくつかのゲージ不変な観測量を構築します。 最後に、この形式の利便性と応用例を示すために、電場に浸された結合調和振動子のシステムに理論的枠組みを適用します。 振動子間の結合により、縮退したシステムが生じます。 したがって、新しい形式を用いることで、新しい不変量によって定量化された量子状態間の相関関係を発見しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The study of the dynamics of regular black holes is an emergent area of research. Recent works have discussed how to deform the Einstein field equations to regularize spherically symmetric black hole solutions due to the introduction of a new physics scale acting as regulator. In this exploratory paper, we consider for the first time the problem of constructing field equations in which the regularization scale is a dynamical field. Such field equations may provide an effective description of the evolution of the cores of regular black holes due to the backreaction of matter, and a novel avenue for constructing alternative dynamical solutions of theoretical and phenomenological interest. We discuss a general family of field equations describing spherically symmetric gravity coupled to a scalar field, and study whether the sector with a constant scalar field contains solutions describing static regular black holes with no additional physics scales aside from the ones provided by the scalar field. We show that this question can be reduced to solving a linear partial differential equation for the coupling functions between the scalar and the metric degrees of freedom. | 正則ブラックホールのダイナミクスの研究は、新興の研究分野である。 最近の研究では、レギュレータとして機能する新しい物理スケールの導入により、球対称ブラックホールの解を正則化するためにアインシュタイン場の方程式をどのように変形するかが議論されている。 本論文では、正則化スケールが動的場である場の方程式を構築する問題を初めて検討する。 このような場の方程式は、物質の反作用による正則ブラックホールのコアの進化を効果的に記述し、理論的および現象論的に興味深い代替的な動的解を構築するための新しい道筋を提供する可能性がある。 我々は、スカラー場と結合した球対称重力を記述する一般的な場の方程式の族について議論し、一定のスカラー場を持つセクターが、スカラー場によって提供されるもの以外の追加の物理スケールを持たない静的な正則ブラックホールを記述する解を含むかどうかを調べる。 この問題は、スカラーと計量の自由度間の結合関数に関する線形偏微分方程式を解くことに帰着できることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Building on Jacobson's thermodynamics derivation of Einstein field equations, the "generalized entropy and varying-G" (GEVAG) framework was proposed to consistently incorporate generalized horizon entropy $S=f(A)/4G$ into both the thermodynamics and the geometry of spacetime. This leads to an effective gravitational coupling $G_\text{eff}=G/f'(A)$. A related "entropy-gravity correspondence" (EGC) instead is equivalent to promoting this horizon relation to a radially varying bulk coupling $G_\text{eff}(r)$. We clarify the similarities and fundamental distinctions between these approaches. Although they share the same horizon consistency relation, their global causal structures and asymptotic geometries can differ substantially. In addition, the radial prescription of EGC introduces an additional ambiguity for multi-center configurations. We further examine a near-horizon extension of GEVAG, which restores the equivalence between thermodynamic and ADM masses that is absent in the horizon-only formulation. We then discuss the implications of these different prescriptions for the Bekenstein bound. The Bekenstein bound provides a surprising link between $G_\text{eff}$ in near horizon GEVAG, EGC, and the one obtained in the recent $f(R)$-reconstruction approach of generalized entropy geometry via Wald entropy. Finally, we raise the most important question: what exactly is the $G$ measured in laboratories? | ジェイコブソンのアインシュタイン場の方程式の熱力学的導出に基づき、「一般化エントロピーと変動G」（GEVAG）フレームワークが提案され、一般化地平線エントロピー$S=f(A)/4G$を時空の熱力学と幾何学の両方に一貫して組み込むことができるようになった。 これにより、有効重力結合$G_\text{eff}=G/f'(A)$が得られる。 これに関連する「エントロピー-重力対応」（EGC）は、この地平線関係を半径方向に変化するバルク結合$G_\text{eff}(r)$に拡張することに相当する。 我々は、これらのアプローチ間の類似点と根本的な相違点を明らかにする。 両者は同じ地平線整合性関係を共有しているものの、その全体的な因果構造と漸近幾何学は大きく異なる可能性がある。 さらに、EGCの半径方向の規定は、多中心配置に対して追加の曖昧さをもたらす。 さらに、GEVAGの近地平線拡張を検討します。 これは、地平線のみの定式化では欠落している熱力学的質量とADM質量の等価性を回復します。 次に、これらの異なる処方がベッケンシュタイン境界に与える影響について議論します。 ベッケンシュタイン境界は、近地平線GEVAG、EGCにおける$G_\text{eff}$と、ワルドエントロピーを介した一般化エントロピー幾何学の最近の$f(R)$再構成アプローチで得られた$G_\text{eff}$との間に驚くべき関連性を示します。 最後に、最も重要な疑問を提起します。 実験室で測定される$G$とは一体何でしょうか？ |
| Original Text | 日本語訳 |
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We derive the one-cycle first Magnusian for nonspinning compact binaries on planar, bound eccentric orbits through relative first post-Newtonian (1PN) order and linear order in radiation reaction, and construct the associated first-order periastron return map. Combining the conservative 1PN dynamics and its Jacobi transport with the 2.5PN and 3.5PN radiation-reaction forces, we obtain all four components in closed form for \(0| 我々は、相対的な第 1 次ポスト ニュートン (1PN) 次と放射反作用の線形次を通して、平面で束縛された偏心軌道上の非回転コンパクト連星の 1 サイクル第 1 マグヌシアンを導出し、関連する第 1 次近星点帰還マップを構築する。 保存的な 1PN ダイナミクスとそのヤコビ輸送を 2.5PN および 3.5PN 放射反作用力と組み合わせることで、偏心率に関して展開することなく、\(0 | |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We derive a set of on-shell recursion relations for amplitudes in worldline quantum field theory (WQFT), an effective theory of gravity coupled to a massive worldline which is relevant for computing classical gravitational observables. We overcome the poor large-$z$ falloff of amplitudes under an all-line complex momentum deformation by deriving and exploiting a new soft-graviton theorem in the presence of a worldline. This theorem generalizes the leading (Weinberg) and subleading soft theorems with additional contributions due to soft emission from the worldline. Our main result is a $d$-dimensional recursion formula, expressing any $n$-graviton rational amplitude in terms of lower-point amplitudes from WQFT and pure gravity. Using the soft-worldline theorem, we can obtain amplitudes with any number of external worldline fluctuations from the corresponding all-graviton amplitudes, making the recursion sufficient to construct any rational amplitude of the theory. We verify our results by explicitly computing two-graviton and three-graviton amplitudes. | 我々は、古典的な重力観測量の計算に関連する、質量を持つ世界線に結合した有効な重力理論である世界線量子場理論（WQFT）における振幅のオンシェル漸化式を導出する。 世界線が存在する場合、新しいソフト重力子定理を導出し活用することで、全線複素運動量変形の下で振幅が大きく $z$ に減衰するという問題を克服する。 この定理は、世界線からのソフト放射による追加の寄与によって、主要な（ワインバーグ）ソフト定理と副次的なソフト定理を一般化する。 我々の主な成果は、任意の $n$ 重力子有理振幅を WQFT と純粋重力からの下位点振幅で表す $d$ 次元漸化式である。 ソフト世界線定理を用いることで、対応する全重力子振幅から任意の数の外部世界線ゆらぎを持つ振幅を得ることができ、この漸化式は理論の任意の有理振幅を構築するのに十分である。 我々は、2重力子および3重力子の振幅を明示的に計算することによって、結果を検証する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct an algebra of observables associated to a cut of null infinity in asymptotically flat spacetimes. The Bondi mass associated with a sharp cut of future null infinity is not a well-defined quantum operator: its fluctuations diverge even after smearing in retarded time. We instead introduce a finite-radius, time-smeared version of the Bondi mass and adjoin this operator to the matter and graviton observables in an arbitrarily small asymptotic neighborhood of the cut. We separately analyze spacetimes with and without black holes and find, in both cases, Type III$_1$ von Neumann algebras that satisfy non-trivial nesting relations. In Minkowski spacetime, the resulting algebra reconstructs the spacelike wedge associated with the cut. In a stationary black hole spacetime, it reconstructs the region bounded by the cut and the black hole bifurcation surface, providing an asymptotically flat analogue of an entanglement wedge. In the limit as the cut is moved to past infinity, we recover a Type I$_{\infty}$ algebra for spacetimes without black holes and a Type II$_{\infty}$ algebra for black hole spacetimes. For algebras at finite cuts of retarded time, we construct a Type II$_\infty$ regularization of the black hole algebra whose renormalized von Neumann entropy agrees with the generalized entropy. In appendices, we prove two technical results about quantum fields, in a Schwarzschild spacetime, that asymptote to the Minkowski vacuum at infinity: a split property for unbounded, spacelike separated regions and the construction of a faithful, normal, and semifinite Hartle-Hawking weight whose modular flow is Schwarzschild time evolution. | 漸近的に平坦な時空におけるヌル無限遠のカットに関連する観測量の代数を構築する。 未来ヌル無限遠の鋭いカットに関連するボンディ質量は、明確に定義された量子演算子ではない。 遅延時間でぼかした後でも、そのゆらぎは発散する。 そこで、有限半径で時間的にぼかされたボンディ質量を導入し、この演算子をカットの任意の小さな漸近近傍の物質と重力子の観測量に付加する。 ブラックホールのある時空とない時空を別々に解析し、どちらの場合も、非自明な入れ子関係を満たすタイプIII$_1$フォン・ノイマン代数を見出す。 ミンコフスキー時空では、結果として得られる代数は、カットに関連する空間的ウェッジを再構成する。 定常ブラックホール時空では、カットとブラックホール分岐面によって囲まれた領域を再構成し、エンタングルメントウェッジの漸近的に平坦な類似物を提供する。 カットを無限遠より先に移動する極限では、ブラックホールのない時空に対してはタイプ I$_{\infty}$ 代数、ブラックホールのある時空に対してはタイプ II$_{\infty}$ 代数を復元します。 遅延時間の有限カットにおける代数については、再規格化されたフォン・ノイマン・エントロピーが一般化エントロピーと一致するブラックホール代数のタイプ II$_\infty$ 正則化を構築します。 付録では、無限遠でミンコフスキー真空に漸近するシュワルツシルト時空における量子場に関する 2 つの技術的結果を証明します。 それは、無限に広がる空間的分離領域に対する分割特性と、モジュラーフローがシュワルツシルト時間発展となる忠実で正規かつ半有限なハートリー・ホーキング重みの構成です。 |