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| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study the shape of three-dimensional and projected dark-matter halo profiles extracted from cosmological $N$-body simulations in $Λ$CDM and non-standard cosmologies, using the \texttt{DUSTGRAIN-PF} and \texttt{DEMNUni} suites. The models considered include massive neutrinos, $f(\mathcal{R})$ gravity, and dynamical dark energy. By comparing density, mass, velocity-dispersion, and excess-surface-density profiles up to $5\,r_{500{\rm c}}$, we quantify the differential imprint of non-standard physics on halo structure in view of \textit{Euclid} cluster WL studies. Our main analysis is performed at $z=1.1$, a high-redshift regime where the weak-lensing signal-to-noise starts to degrade, providing a conservative stress test for detectability; for \texttt{DUSTGRAIN-PF} we additionally analyse $z=0.5$ and $z=0.3$ snapshots. In low-mass haloes ($M_{\rm 200c}<7\times10^{13}\,M_\odot$), $f(\mathcal{R})$ gravity produces deviations of order $10\,\%$ in projected and three-dimensional profiles, especially in the outskirts where screening is less efficient. Massive neutrinos partially reduce this signal, reflecting the competition between free streaming and fifth-force-enhanced growth. Dynamical dark energy and massive-neutrino cosmologies generally induce smaller, few-percent deviations, with the largest effects again found in low-mass haloes and at large radii. Under simplified assumptions for \Euclid WL, detecting such profile differences at $z=1.1$ requires stacks of $\sim10^5$ haloes, while a few thousands haloes may be sufficient at $z\lesssim0.5$. This further calls for the need of integrating such precise modelling of non-standard effects -- along with other observational effects -- in any likelihood involving \textit{Euclid} WL masses to avoid non-negligible systematic biases. Concentration--mass relations show weaker cosmology dependence, typically at the $\sim5\,\%$ level. [...] | 我々は、ΛCDM および非標準宇宙論における宇宙論的 N 体シミュレーションから抽出された 3 次元および投影されたダーク マター ハロー プロファイルの形状を、\texttt{DUSTGRAIN-PF} および \texttt{DEMNUni} スイートを使用して研究する。 考慮されるモデルには、質量ニュートリノ、$f(\mathcal{R})$ 重力、および動的ダーク エネルギーが含まれる。 密度、質量、速度分散、および表面過剰密度プロファイルを $5\,r_{500{\rm c}}$ まで比較することにより、\textit{Euclid} クラスター WL 研究の観点から、非標準物理がハロー構造に及ぼす微分的な影響を定量化する。 我々の主な分析は、弱レンズ信号対雑音比が劣化し始める高赤方偏移領域である $z=1.1$ で実行され、検出可能性に対する保守的なストレス テストを提供する。 \texttt{DUSTGRAIN-PF} については、さらに $z=0.5$ と $z=0.3$ のスナップショットも解析します。 低質量ハロー ($M_{\rm 200c}<7\times10^{13}\,M_\odot$) では、$f(\mathcal{R})$ 重力により、投影プロファイルと 3 次元プロファイルで約 $10\,\%$ の偏差が生じます。 特に、遮蔽が効率の低い外縁部で顕著です。 質量のあるニュートリノは、この信号を部分的に低減し、自由流動と第 5 の力による成長の競合を反映しています。 動的ダークエネルギーと質量のあるニュートリノの宇宙論は、一般的に数パーセントの小さな偏差を引き起こし、その最大の効果はやはり低質量ハローと大きな半径で見られます。 \Euclid WL の単純化された仮定の下では、$z=1.1$ でこのようなプロファイルの違いを検出するには、約 10^5 個のハローのスタックが必要ですが、$z\lesssim0.5$ では数千個のハローで十分かもしれません。 このことから、無視できない系統的バイアスを避けるために、非標準効果のこのような精密なモデリングを、他の観測効果とともに、\textit{Euclid} WL 質量を含むあらゆる尤度に組み込む必要性がさらに示されます。 集中度と質量の関係は、宇宙論への依存性が弱く、典型的には $\sim5\,\%$ レベルです。 [...] |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| A scalar field non-minimally coupled to gravity can be the driver of cosmic acceleration. Such a non-minimal coupling (NMC) can produce a non-zero gravitational-wave (GW) friction function $α_M(z)$, which modifies the luminosity distance inferred from GW sources relative to its electromagnetic counterpart. We use a particular NMC scalar-tensor model, that explains time-varying dark energy in good alignment with DESI, to predict $α_M(z)$ and the expected GW/EM luminosity-distance ratio $D_L^{\rm GW}/D_L^{\rm EM}$, and map it onto two common parametrizations---the $c_M$ and the $(Ξ_0,n)$ models. We find $c_M = -0.5\pm 0.2$ and $Ξ_0 = 0.88\pm 0.05$, $n=3.2\pm 0.3$, both consistent with GWTC-5 constraints at the $\lesssim 1σ$ level. This consistency is mostly driven by current large uncertainties in GW data, which lead to measurements consistent with both $Λ$CDM and the NMC model. By contrast, the dark energy constraints derived from analyzing cosmological data, under the common parametric scalar-tensor model using $α_M(z)=c_MΩ_Λ(z)/Ω_{Λ0}$ and the CPL parametrized equation of state $w_0w_a$, are in $2.2σ$ ($3.6σ$) tension with the NMC predictions for the $c_M$ ($w_0w_a$) parameter. We confirm that, in order to avoid cosmological instabilities, this parametrized model imposes strong implicit priors that are incompatible with physically-motivated scalar-tensor models when dark energy is dynamical. | 重力と非最小結合したスカラー場は、宇宙加速の原動力となり得る。 このような非最小結合（NMC）は、非ゼロの重力波（GW）摩擦関数$α_M(z)$を生み出し、これはGW源から推測される光度距離を、その電磁波対応物と比較して変化させる。 我々は、DESIとよく一致する時間変動するダークエネルギーを説明する特定のNMCスカラーテンソルモデルを用いて、$α_M(z)$と予想されるGW/EM光度距離比$D_L^{\rm GW}/D_L^{\rm EM}$を予測し、それを2つの一般的なパラメータ化、すなわち$c_M$モデルと$(Ξ_0,n)$モデルにマッピングする。 我々は $c_M = -0.5\pm 0.2$ および $Ξ_0 = 0.88\pm 0.05$、$n=3.2\pm 0.3$ を発見し、どちらも $\lesssim 1σ$ レベルで GWTC-5 の制約と一致している。 この一致は主に、現在の GW データにおける大きな不確実性によって引き起こされており、その結果、$Λ$CDM と NMC モデルの両方と一致する測定値が得られる。 対照的に、$α_M(z)=c_MΩ_Λ(z)/Ω_{Λ0}$ と CPL でパラメータ化された状態方程式 $w_0w_a$ を使用した共通パラメトリック スカラー テンソル モデルの下で宇宙論データを分析することによって得られたダーク エネルギーの制約は、$c_M$ ($w_0w_a$) パラメータに対する NMC の予測と $2.2σ$ ($3.6σ$) の不一致がある。 宇宙論的不安定性を回避するために、このパラメーター化されたモデルは、暗黒エネルギーが動的である場合、物理的に動機付けられたスカラーテンソルモデルと互換性のない強い暗黙の事前確率を課すことを確認します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we constructed a new metric describing a rotating cosmological black hole with electric and magnetic charges in the presence of quintessence dark energy, where the cosmological constant and quintessence are associated with external matter. Starting from a Schwarzschild-type metric and considering all energy contributions in the function $f(r)$, we introduced rotation through the Newman--Janis algorithm using a unique and general complexification rule, avoiding possible ambiguities. Assuming that the metric satisfies the Einstein field equations with matter, we calculate the event horizon condition, the total stress--energy tensor $T_{μν}$, and the Kretschmann and Ricci scalars. We also analyze the influence of the cosmological constant $Λ$ and quintessence parameter $α$ on the event horizon and ergosphere. In the limit $α\rightarrow 0$, the scalar curvature differs from the vacuum result, $R \neq -4Λ$, while the singularity region remains unchanged. Finally, we investigate the angular and rotational velocities of a test particle, as well as the energy conditions, through the energy density and pressures required for the existence of this black hole solution. | 本研究では、宇宙定数とクインテッセンスが外部物質に関連付けられた、クインテッセンス暗黒エネルギーが存在する状態で、電気電荷と磁気電荷を持つ回転する宇宙論的ブラックホールを記述する新しい計量を構築しました。 シュワルツシルト型の計量から出発し、関数 $f(r)$ におけるすべてのエネルギー寄与を考慮し、一意かつ一般的な複素化規則を用いてニューマン-ジャニスアルゴリズムにより回転を導入し、起こりうる曖昧さを回避しました。 計量が物質を含むアインシュタイン場の方程式を満たすと仮定し、事象の地平線の条件、全応力エネルギーテンソル $T_{μν}$、およびクレッチマンとリッチのスカラーを計算しました。 また、宇宙定数 $Λ$ とクインテッセンスパラメータ $α$ が事象の地平線とエルゴ球に与える影響も分析しました。 極限 $α\rightarrow 0$ では、スカラー曲率は真空の結果 $R \neq -4Λ$ と異なるが、特異点領域は変化しない。 最後に、このブラックホール解の存在に必要なエネルギー密度と圧力を通して、テスト粒子の角速度と回転速度、およびエネルギー条件を調査する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It has long been assumed that a particle---having crossed a black hole event horizon unentangled with another particle in the exterior universe---can no longer dynamically entangle with that particle. Here, we demonstrate within a gravitational retarded-potential model that entanglement can in fact be created from scratch between freely falling spatial superpositions across an event horizon. Yet, extracting this state radially requires non-inertial deceleration, triggering soft-graviton bremsstrahlung, and establishing a strict dephasing bound in terms of entangling phase, $Γ\ge\frac{729}{160π}Φ$. This decoheres the entangled state. By contrast, equivalent macroscopic optical masses allow local tangential harvesting of entanglement via quantum erasure, thus revealing a remarkable geometric duality: Spacetime irreversibly degrades entanglement the moment the localized mass is dragged away from the horizon, while allowing the transverse teleportation of its entangled state to infinity. | 粒子が外部宇宙の別の粒子と絡み合わずにブラックホールの事象の地平線を越えた場合、その粒子と動的に絡み合うことはもはや不可能であると長らく考えられてきた。 本稿では、重力遅延ポテンシャルモデルを用いて、事象の地平線を越えて自由落下する空間重ね合わせの間で、実際にはゼロから絡み合いを生成できることを示す。 ただし、この状態を半径方向に抽出するには、非慣性減速が必要であり、ソフトグラビトン制動放射が引き起こされ、絡み合い位相に関して厳密な位相緩和限界、$Γ\ge\frac{729}{160π}Φ$ が確立される。 これにより、絡み合った状態がデコヒーレンスされる。 対照的に、同等の巨視的な光学的質量は、量子消去を介して局所的な接線方向のエンタングルメントの収穫を可能にし、それによって驚くべき幾何学的二重性を明らかにする。 すなわち、局所化された質量が地平線から引き離された瞬間に時空はエンタングルメントを不可逆的に劣化させる一方で、そのエンタングル状態を無限遠へ横方向にテレポートさせることを可能にする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We propose a manifestly conformally invariant off-shell definition of the Weyl tensor in Galilean geometry. We also propose definitions for the electric and magnetic parts thereof. For the latter to vanish, observers with specific kinematical properties need to exist. While this is guaranteed by the Newton--Cartan equation, it might not be true for other Galilean invariant theories. Therefore, we propose that imposing the existence of observers for which the off-shell magnetic part is zero should be a necessary condition for a Galilean invariant theory to be called `Newtonian', in the spirit of the `Newtonian' condition, introduced by Trautman, in standard Newton--Cartan gravity. As a side result, we also show that there exists a unique Galilean boost-invariant connection that can be built from a Galilean structure and a choice of Coriolis field, even when the clock form is not closed. No extra structure is needed, contrasting with the standard approach used to construct boost-invariant connections which introduces a mass gauge field. | 我々は、ガリレオ幾何学におけるワイルテンソルの、明らかに共形不変なオフシェル定義を提案する。 また、その電気成分と磁気成分についても定義を提案する。 後者がゼロとなるためには、特定の運動学的性質を持つ観測者が存在する必要がある。 これはニュートン・カルタン方程式によって保証されるが、他のガリレオ不変理論では必ずしも真ではない可能性がある。 したがって、標準的なニュートン・カルタン重力においてトラウトマンによって導入された「ニュートン的」条件の精神に則り、ガリレオ不変理論が「ニュートン的」と呼ばれるためには、オフシェル磁気成分がゼロとなる観測者の存在を課すことが必要条件であると我々は提案する。 副次的な結果として、クロック形式が閉じていない場合でも、ガリレオ構造とコリオリ場の選択から構築できる、一意のガリレオブースト不変接続が存在することも示す。 質量ゲージ場を導入するブースト不変接続を構築するために用いられる標準的な手法とは対照的に、特別な構造は必要ない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The magnetic Penrose process (MPP) is one of the most efficient mechanisms for extracting rotational energy from a magnetized Kerr black hole (BH), enabling charged particles to reach very-high energies. We investigate this process in Sagittarius A* (Sgr A*), the supermassive BH at the Galactic center (GC), focusing on its ultra-high-efficiency regime, in which neutrons undergo beta decay inside the BH ergosphere. As a key novelty, we compute the neutron production spectrum in the accretion flow directly from the nuclear reaction kinematics and follow neutron trajectories in the Kerr spacetime to determine the population that reaches the ergosphere and undergoes the MPP. From this population, we derive the spectrum of accelerated protons and show that Sgr A* can accelerate them up to PeV energies, strengthening its interpretation as a candidate Galactic PeVatron. We further compute the gamma-ray and neutrino emission produced through hadronic interactions of the escaping protons in the Central Molecular Zone. The predicted gamma-ray fluxes exhibit distinctive spectral features that could provide an observational signature of the MPP and may constitute a non-negligible contribution to the very-high-energy emission detected by H.E.S.S. and HAWC. The associated neutrino fluxes remain below the diffuse Galactic component inferred by IceCube, but may still contribute to the high-energy emission from the GC. Remarkably, the predicted signals lie within the projected sensitivity of SWGO for all scenarios considered here and, for some models, only a factor of a few below the nominal CTAO sensitivity, while KM3NeT/ARCA and IceCube-Gen2 will provide complementary tests. Our results establish the MPP as an observable mechanism for extracting BH rotational energy, providing a direct connection between horizon-scale physics and multimessenger observations that can be extended to other magnetized BHs. | 磁気ペンローズ過程（MPP）は、磁化されたカーブラックホール（BH）から回転エネルギーを抽出する最も効率的なメカニズムの1つであり、荷電粒子を非常に高いエネルギーにまで高めることができます。 私たちは、銀河中心（GC）にある超大質量ブラックホールであるいて座A*（Sgr A*）におけるこの過程を調査し、ブラックホールのエルゴ球内で中性子がベータ崩壊を起こす超高効率領域に焦点を当てました。 重要な新発見として、核反応運動学から直接降着流における中性子生成スペクトルを計算し、カー時空における中性子の軌道を追跡して、エルゴ球に到達してMPPを起こす粒子群を決定しました。 この粒子群から加速された陽子のスペクトルを導出し、Sgr A*が陽子をPeVエネルギーまで加速できることを示し、銀河系ペバトロン候補としての解釈を強化しました。 さらに、中心分子領域で脱出する陽子のハドロン相互作用によって生成されるガンマ線とニュートリノの放出を計算します。 予測されるガンマ線フラックスは、MPPの観測的特徴となる可能性のある特徴的なスペクトル特性を示し、H.E.S.S.とHAWCによって検出される超高エネルギー放射に無視できない寄与をする可能性があります。 関連するニュートリノフラックスは、IceCubeによって推測される拡散銀河成分よりも低いままですが、それでもGCからの高エネルギー放射に寄与する可能性があります。 注目すべきことに、予測される信号は、ここで検討したすべてのシナリオにおいてSWGOの予測感度内に収まり、一部のモデルでは、公称CTAO感度よりわずか数倍低いだけです。 一方、KM3NeT/ARCAとIceCube-Gen2は補完的なテストを提供します。 我々の研究結果は、MPPがブラックホールの回転エネルギーを抽出するための観測可能なメカニズムであることを確立し、地平線スケールの物理学とマルチメッセンジャー観測との直接的なつながりを提供し、これは他の磁化されたブラックホールにも拡張できる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Black holes, with their strong gravitational fields, provide an important testing ground for theories of gravity beyond General Relativity. Among the many proposed alternatives, considerable recent work has focused on scalar-tensor theories in which a scalar field couples to higher-curvature terms. The black hole solutions that arise in such theories can differ significantly from the Schwarzschild and Kerr solutions of General Relativity. Characteristic properties of these black holes include instabilities, shadows, and gravitational wave spectra, which can be used to constrain the couplings of the underlying theories. | 強い重力場を持つブラックホールは、一般相対性理論を超える重力理論にとって重要な検証の場となる。 数多くの代替案が提案されているが、近年ではスカラー場が高次曲率項と結合するスカラーテンソル理論に多くの研究が集中している。 こうした理論で得られるブラックホール解は、一般相対性理論のシュワルツシルト解やカー解とは大きく異なる場合がある。 これらのブラックホールの特徴的な性質としては、不安定性、シャドウ、重力波スペクトルなどがあり、これらを用いて基礎となる理論の結合を制約することができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| A gravitational-wave (GW) detector records a linear mixture of local couplings under the assumption that extra polarizations enter geodesic deviation. Vacuum general relativity (GR) admits two transverse-traceless (TT) amplitudes. It remains to determine the largest set of couplings that can sit in that mixture, and whether a tensor-only arm-length result selects GR uniquely. The little group \(E(2)\) of a null four-momentum classifies the strain amplitudes \(\mathbf{p}=(p_{+},p_{\times},p_{x},p_{y},p_{b},p_{\ell})\), commonly written \(h_{P}\), which determine the electric tidal tensor along a ray. Geodesic deviation, recorded as differential arm length, therefore contains only those \(p_{P}\) that enter that tensor. Lorentz mixing at helicity \(\pm1\) supplies a gravito-magnetic (GEM) field that does not enter the tidal tensor. if GEM field is static, that does not propagate as a wave. A time-varying helicity-\(\pm1\) current sources a GEM wave that enters the mixture as a coupling, to be isolated by its measured quantity. For a radiation-zone wave that depends only on retarded time, \(\betag_{\perp}=\hat{\mathbf{k}}\times\partial_{t}(p_{x},p_{y})\), and the eight couplings are \(\Pvec=(\mathbf{p},\betag_{\perp})\). Here we adopt unified field equations on \(\mathbf{p}\) to clarify the origin of each component of \(\Pvec\); the measured quantity of each coupling then isolates the polarizations in that mixture, which favors identification of distinct polarizations and model tests. | 重力波 (GW) 検出器は、余分な偏極が測地線偏差に入るという仮定の下で、局所結合の線形混合を記録します。 真空一般相対性理論 (GR) は、2 つの横方向トレースレス (TT) 振幅を許容します。 残っているのは、その混合内に存在できる結合の最大セットを決定することと、テンソルのみの腕長の結果が GR を一意に選択するかどうかです。 ヌル 4 運動量の小さなグループ \(E(2)\) は、一般に \(h_{P}\) と表記される歪み振幅 \(\mathbf{p}=(p_{+},p_{\times},p_{x},p_{y},p_{b},p_{\ell})\) を分類し、これは光線に沿った電気潮汐テンソルを決定します。 したがって、微分腕長として記録される測地線偏差には、そのテンソルに入る \(p_{P}\) のみが含まれます。 ヘリシティ \(\pm1\) でのローレンツ混合は、潮汐テンソルに入らない重力磁気 (GEM) 場を供給します。 GEM 場が静的であれば、波として伝播しません。 時間変動するヘリシティ \(\pm1\) 電流は、結合として混合に入り、測定量によって分離される GEM 波を生成しました。 遅延時間のみに依存する放射領域波の場合、\(\betag_{\perp}=\hat{\mathbf{k}}\times\partial_{t}(p_{x},p_{y})\) であり、8 つの結合は \(\Pvec=(\mathbf{p},\betag_{\perp})\) です。 ここでは、\(\Pvec\) の各成分の起源を明確にするために、\(\mathbf{p}\) に関する統一場方程式を採用します。 各結合の測定量によって、その混合物中の分極が分離され、異なる分極の識別やモデルテストが容易になる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The exceptional gravitational-wave event GW231123 exhibited unusually high total mass and near-extremal spins, while revealing strong waveform-dependent variations in its inferred source properties. Several follow-up studies favored a lensed interpretation, with reduced waveform systematics, raising the question of whether apparent lensing evidence could arise from waveform modeling systematics. Using GW231123-like numerical-relativity injections, we find that lensing degrees of freedom can reduce waveform discrepancies and yield non-negligible lensing support. However, this behavior is not systematic across injections, and cases where all waveform and lens models favor lensing while reducing waveform discrepancies are not found. | 特異な重力波イベントGW231123は、異常に高い総質量と極値に近いスピンを示し、その推定される発生源特性には波形に依存する強い変動が見られました。 いくつかの追跡調査では、波形の系統誤差が減少する重力レンズ効果による解釈が支持され、見かけ上の重力レンズ効果の証拠が波形モデリングの系統誤差から生じる可能性が疑問視されました。 GW231123に類似した数値相対論注入を用いて、重力レンズ効果の自由度が波形の不一致を減少させ、無視できない重力レンズ効果の支持をもたらすことを発見しました。 しかし、この挙動は注入全体にわたって系統的ではなく、すべての波形モデルと重力レンズモデルが重力レンズ効果を支持しつつ波形の不一致を減少させるケースは見つかりませんでした。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Over the last decade, gravitational-wave science has developed from an era where a single detection was a Nobel-winning achievement to an (almost) everyday occurrence. The LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) Collaboration's flagship scientific results are now their catalogues of detections, which include a comprehensive set of analysis results characterising the astrophysical properties of sources, and their implications for fundamental physics and cosmology. We review discoveries from the fourth observing run (O4) of the LVK network. The most recent catalogues each include $\sim100$ new detections. Among these new detections are remarkable single discoveries: the loudest signals detected so far, and sources unlike those seen before. However, significant advances in the field are coming from population-level analyses, leveraging the increasing sample size to infer constraints on the astrophysical distribution of merging compact binaries, potential deviations to general relativity, and the expansion rate of the Universe. Analyses of the latest data have revealed evidence for multiple subpopulations of sources. These observations provide a unique probe into the evolution of massive stars and the formation of coalescing binaries. Our understanding of gravitational-wave signals and their sources will continue to deepen with more observations. The final catalogue from O4}is due for release in December 2026, and future observing runs with even greater detector sensitivity are planned. These will bring even larger catalogues, and additional loud signals, continuing to advance gravitational-wave science. | 過去10年間で、重力波科学は、単一の検出がノーベル賞級の業績であった時代から、（ほぼ）日常的な出来事へと発展しました。 LIGO-Virgo-KAGRA（LVK）コラボレーションの代表的な科学的成果は、現在では検出カタログであり、これには、発生源の天体物理学的特性を特徴付ける包括的な分析結果と、基礎物理学および宇宙論へのその影響が含まれています。 本稿では、LVKネットワークの第4次観測ラン（O4）からの発見を概説します。 最新のカタログにはそれぞれ約100件の新規検出が含まれています。 これらの新規検出の中には、これまで検出された中で最も強い信号や、これまで見たことのない発生源など、注目すべき単一の発見があります。 しかし、この分野における重要な進歩は、集団レベルの分析からもたらされており、サンプルサイズの増加を利用して、合体するコンパクト連星の天体物理学的分布、一般相対性理論からの潜在的な逸脱、および宇宙の膨張率に対する制約を推測しています。 最新のデータの分析により、発生源の複数のサブ集団の証拠が明らかになりました。 これらの観測は、大質量星の進化と合体連星の形成を解明する上で、他に類を見ない貴重な手がかりとなります。 重力波信号とその発生源に関する理解は、今後の観測によってさらに深まっていくでしょう。 O4}の最終カタログは2026年12月に公開予定であり、さらに高感度な検出器を用いた今後の観測計画も立てられています。 これにより、より大規模なカタログと、より多くの強力な信号が得られ、重力波科学の発展がさらに加速されるでしょう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Tidal perturbations from nearby compact objects can drive resonant "kicks" in extreme-mass-ratio inspirals (EMRIs), imprinting potentially detectable phase shifts in LISA-band gravitational waveforms. We provide a systematic survey of these tidal resonances across EMRI parameter space in the weak-tide, three-body hierarchy, treating the perturber as stationary on the resonance timescale. For generic Kerr orbits we compute (i) resonance contours in $(p,e,x)$ that locate where each $(n,k,m)$ resonance is encountered, (ii) the associated resonance duration, and (iii) the jump amplitudes in the angular momentum $L_z$ and the Carter constant $Q$ (with $ΔE$ vanishing by time-translation symmetry in the stationary model). Combining jump amplitudes with resonance durations, we construct a practical ranking of the resonances most relevant for waveform modeling, while emphasizing that even modest resonances may still be important through their influence on the phase at which subsequent resonances are entered. All contour and jump data are publicly available. | 近傍のコンパクト天体からの潮汐摂動は、極端質量比の合体（EMRI）に共鳴的な「キック」を引き起こし、LISAバンドの重力波形に検出可能な位相シフトを刻み込む可能性がある。 我々は、弱潮汐の3体階層におけるEMRIパラメータ空間全体にわたるこれらの潮汐共鳴の体系的な調査を行い、摂動天体を共鳴時間スケールで静止しているとみなす。 一般的なカー軌道に対して、(i)各共鳴が発生する位置を示す$(p,e,x)$の共鳴等高線、(ii)関連する共鳴継続時間、(iii)角運動量$L_z$とカーター定数$Q$のジャンプ振幅（静止モデルでは時間並進対称性により$ΔE$はゼロになる）を計算する。 ジャンプ振幅と共鳴持続時間を組み合わせることで、波形モデリングに最も関連性の高い共鳴の実用的なランキングを作成するとともに、たとえ小さな共鳴であっても、後続の共鳴が発生する位相に影響を与えることで重要となる場合があることを強調します。 すべての等高線データとジャンプデータは公開されています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Massive-field perturbations on black-hole and wormhole backgrounds can form long-lived quasinormal ringing; this behaviour is not confined to brane-world spacetimes, but it is also not universal across compact-object geometries. Recent work on a brane-world black hole reported an unusual limiting behaviour in which the real oscillation frequency tends to zero as the scalar mass grows. We test how general this phenomenon is in the Bronnikov--Kim effective brane-world geometries, treating both the black-hole and wormhole sides of the same families. The comparison uses two complementary numerical treatments: Leaver's continued-fraction method for the black-hole side, after reducing the wave equation for the second Bronnikov--Kim family to rational form, and Chebyshev pseudospectral collocation for regular wormhole throats. The black hole of the second Bronnikov--Kim family shows the standard quasi-resonant pattern: the damping rates of the scalar branches considered here become very small, but the real frequencies remain finite. Representative wormholes from the first and second Bronnikov--Kim families also develop increasingly long-lived massive scalar modes, and extending the second-family wormhole scan to larger field mass reduces the damping by more than a factor of four relative to the massless case. Thus the robust brane-world effect found here is the appearance of long-lived massive-field ringing in both black holes and wormholes, whereas the vanishing of the real frequency is metric- or branch-dependent. | ブラックホールとワームホールの背景における巨大な場の摂動は、長寿命の準正規リンギングを形成する可能性があります。 この振る舞いはブレーンワールド時空に限定されませんが、コンパクト天体の幾何学全体に普遍的であるわけでもありません。 ブレーンワールドブラックホールに関する最近の研究では、スカラー質量が増加するにつれて実振動周波数がゼロに近づくという異常な極限振る舞いが報告されています。 我々は、同じ族のブラックホール側とワームホール側の両方を扱うブロンニコフ-キム有効ブレーンワールド幾何学において、この現象がどれほど一般的であるかを検証します。 比較には、2つの相補的な数値処理を使用します。 2番目のブロンニコフ-キム族の波動方程式を有理形式に還元した後、ブラックホール側にはリーバーの連分数法を使用し、通常のワームホールスロートにはチェビシェフ擬スペクトルコロケーションを使用します。 第2ブロニコフ・キム族のブラックホールは、標準的な準共鳴パターンを示します。 ここで考慮されるスカラー分岐の減衰率は非常に小さくなりますが、実周波数は有限のままです。 第1および第2ブロニコフ・キム族の代表的なワームホールも、ますます長寿命の質量のあるスカラーモードを発達させ、第2族のワームホールのスキャンをより大きな場の質量に拡張すると、質量のない場合と比較して減衰が4分の1以下に減少します。 したがって、ここで発見された頑健なブレーンワールド効果は、ブラックホールとワームホールの両方で長寿命の質量のある場のリンギングが現れることですが、実周波数の消失は計量または分岐に依存します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the dynamics of horizon soft degrees of freedom associated with near-horizon BMS supertranslations in an evaporating Vaidya-Schwarzschild black hole spacetime. Considering the dynamic nature of the supertranslation parameter, we derive its effective action directly from the Einstein-Hilbert action. The resulting Goldstone sector is intrinsically coupled to the evolving black hole dynamics, with the mass function entering the evolution of the Goldstone modes while the Goldstone configuration contributes to the dynamical evolution of the black hole mass. Azimuthal periodicity and regularity at the poles select the physically admissible angular sector and yields a mass-dependent $selection\ rule$ on the azimuthal modes. Consequently, the spectrum of horizon-supported Goldstone modes evolves with the black hole mass; as the horizon shrinks during evaporation, the horizon is left with a progressively reduced set of lower-order modes. The evaporation thus induces a dynamical filtering of the horizon soft sector, arising intrinsically from the black hole mass dynamics. These results provide an effective gravitational framework linking near-horizon BMS symmetry, dynamical Goldstone modes, and black hole evaporation, suggesting a direct connection between macroscopic horizon evolution with the microscopic organization of the gravitational soft degrees of freedom residing on the horizon. | 蒸発するヴァイディア・シュワルツシルトブラックホール時空において、地平線近傍のBMS超並進に関連する地平線軟自由度のダイナミクスを調査する。 超並進パラメータの動的な性質を考慮し、アインシュタイン・ヒルベルト作用からその有効作用を直接導出する。 結果として得られるゴールドストーンセクターは、進化するブラックホールダイナミクスと本質的に結合しており、質量関数はゴールドストーンモードの進化に関与し、ゴールドストーン構成はブラックホール質量の動的進化に寄与する。 極における方位角周期性と規則性により、物理的に許容可能な角度セクターが選択され、方位角モードに対する質量依存の選択規則が得られる。 その結果、地平線支持ゴールドストーンモードのスペクトルはブラックホール質量とともに進化する。 蒸発中に地平線が縮小するにつれて、地平線には徐々に減少した低次モードのセットが残る。 このように蒸発は、ブラックホールの質量ダイナミクスに内在する、事象の地平線ソフトセクターの動的フィルタリングを引き起こします。 これらの結果は、事象の地平線近傍のBMS対称性、動的ゴールドストーンモード、およびブラックホールの蒸発を結びつける有効な重力フレームワークを提供し、マクロな事象の地平線の進化と、事象の地平線上に存在する重力ソフト自由度のミクロな組織化との間に直接的な関連性があることを示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A new condition involving the complexity factor, a structure scalar arising from the orthogonal splitting of the Riemann tensor, is generated at the boundary of a spherically symmetric anisotropic fluid. This condition leads to the generation of a model, without invoking any further constraints on geometry or matter variables. The model generated is physically reasonable and suggests that there is a non-zero, positive minimum constraint on the complexity scalar value evaluated at the surface. This suggests that vanishing complexity is a globalized constraint which does not apply at the boundary, specifically for compact objects in the strong-gravity regime. | リーマンテンソルの直交分割から生じる構造スカラーである複雑性因子を含む新たな条件が、球対称異方性流体の境界で生成される。 この条件は、幾何学や物質変数にさらなる制約を課すことなく、モデルの生成につながる。 生成されたモデルは物理的に妥当であり、表面で評価される複雑性スカラー値にゼロでない正の最小制約が存在することを示唆している。 これは、複雑性の消失が境界では適用されないグローバルな制約であり、特に強重力領域におけるコンパクト天体においてはその傾向が顕著であることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Long-duration gravitational-wave modelling must resolve fast orbital motion together with slow dissipative evolution while preventing small numerical errors from accumulating into secular phase drift. Here we ask whether the finite-time evolution map itself can be learned as an explicit, differentiable, structure-preserving object and then repeatedly composed through a complete inspiral. We construct three neural-flow architectures: a symplectic and slimplectic flow on Galley's doubled phase space, [SINFONIA-J0]; a Taylor-anchored flow, [SINFONIA-J1]; and a Magnusian flow that learns the finite-time dissipative correction in the interaction picture, [SINFONIA-J2]. Applied to a 2.5PN neutron-star inspiral, all three expose the same controlling mechanism: long-time accuracy is governed not by pointwise map error alone, but by its signed projection onto a single secular channel fixed by energy--angular-momentum balance. Encoding this structure allows the learned maps to remain accurate through $10^{2}$--$10^{5}$ window compositions to coalescence at timesteps of a full orbital period and beyond, reaching chained phase errors orders of magnitude below a benchmark slimplectic integrator at lower cost. The same secular structure can also be exploited for physics inference: when the channel is left unconstrained, the accumulated phase retains enough information to recover an un-modelled dynamical-friction-like force, both parametrically and as a learned function of separation. Network-off controls isolate the contribution of learning from the analytic structure already built into each map. These results establish a proof of concept for structure-preserving learned evolution maps as tools for fast long-duration integration and physics inference in gravitational-wave source modelling. | 長期間の重力波モデリングでは、高速な軌道運動と低速な散逸的進化を同時に解決しつつ、小さな数値誤差が蓄積して長期的な位相ドリフトにならないようにする必要があります。 ここでは、有限時間進化マップ自体を明示的で微分可能で構造を保持するオブジェクトとして学習し、完全なインスパイラルを通して繰り返し構成できるかどうかを問います。 3 つのニューラルフローアーキテクチャを構築します。 Galley の 2 倍化位相空間上のシンプレクティックおよびスリムプレクティックフロー [SINFONIA-J0]、Taylor アンカーフロー [SINFONIA-J1]、および相互作用表示で有限時間散逸補正を学習する Magnusian フロー [SINFONIA-J2] です。 2.5PN中性子星の合体に適用すると、3つすべてで同じ制御メカニズムが明らかになります。 すなわち、長時間の精度は、点ごとのマップ誤差だけではなく、エネルギーと角運動量のバランスによって固定された単一の永年チャネルへの符号付き射影によって決まります。 この構造をエンコードすることで、学習されたマップは、軌道周期全体およびそれ以降のタイムステップでの合体まで、$10^{2}$～$10^{5}$のウィンドウ構成にわたって正確さを維持し、ベンチマークのスリムプレクティック積分器よりも桁違いに低い連鎖位相誤差を低コストで達成できます。 同じ永年構造は、物理推論にも利用できます。 チャネルが制約されない場合、蓄積された位相は、モデル化されていない動的摩擦のような力を、パラメトリックにも分離の学習関数としても復元するのに十分な情報を保持します。 ネットワークオフ制御により、学習の寄与が、各マップに既に組み込まれている解析構造から分離されます。 これらの結果は、重力波源モデリングにおける高速な長時間積分と物理的推論のためのツールとして、構造を保持する学習済み進化マップの概念実証を確立するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the tidal forces experienced by massive particles in radial free fall in the quantum Oppenheimer--Snyder black hole, a loop quantum gravity correction to the Schwarzschild geometry that describes the exterior of a bouncing dust ball. Using an orthonormal tetrad adapted to a freely falling observer, we show that the radial and angular components of the tidal tensor reproduce their Schwarzschild counterparts at large distances but reverse sign in the interior. The angular zero remains confined between the Cauchy and event horizons and coincides with the latter only in the extremal limit. A particle released from rest does not reach the center, it stops at a turning point inside the Cauchy horizon, where the ratio of the tidal components is independent of the parameters of the solution and is fixed by the transverse equation of state of the effective source. Solving the geodesic deviation equations for two sets of initial conditions, we find that the radial deviation vector attains its maximum at the minimum of the metric function, exactly for one set of initial conditions and asymptotically for the other, and remains finite throughout, in contrast with the Schwarzschild case, in which it diverges at the singularity. This regularity originates in the bounce rather than in a regular core, and therefore protects timelike radial infall while leaving radial null geodesics unaffected. Examining the full range of the quantum parameter, we find that its sign determines whether the tidal sector possesses any of this structure, while its magnitude determines only whether that structure is hidden: beyond the extremal value the geometry becomes horizonless, and the entire deformation history, bounce included, is exposed to distant observers. | 我々は、跳ね返る塵球の外部を記述するシュワルツシルト幾何学に対するループ量子重力補正である量子オッペンハイマー・スナイダーブラックホールにおいて、半径方向に自由落下する質量のある粒子が受ける潮汐力を調査する。 自由落下する観測者に適合した正規直交四項式を用いて、潮汐テンソルの半径方向成分と角度方向成分が、遠方ではシュワルツシルト対応物を再現するが、内部では符号が反転することを示す。 角度ゼロはコーシー地平線と事象の地平線の間に閉じ込められたままであり、極限においてのみ事象の地平線と一致する。 静止状態から解放された粒子は中心に到達せず、コーシー地平線内の転換点で停止する。 この転換点では、潮汐成分の比は解のパラメータに依存せず、有効源の横方向状態方程式によって決定される。 2組の初期条件に対して測地線偏差方程式を解くと、半径方向偏差ベクトルは、一方の初期条件では計量関数の最小値で正確に最大値に達し、もう一方の初期条件では漸近的に最大値に達し、シュワルツシルトの場合とは異なり、特異点で発散するのとは対照的に、全体を通して有限のままであることがわかります。 この規則性は、規則的なコアではなくバウンスに由来するため、時間的半径方向落下を保護しつつ、半径方向ヌル測地線は影響を受けません。 量子パラメータの全範囲を調べると、その符号によって潮汐セクターがこの構造を持つかどうかが決まり、その大きさによってその構造が隠されているかどうかが決まることがわかります。 極値を超えると、幾何学は地平線がなくなり、バウンスを含む変形履歴全体が遠方の観測者に露出します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We derive the consistency conditions governing the propagating content of linear shear-free perturbations of Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker cosmologies in metric $f(R)$ gravity. The divergence of the shear-free constraint is shown to be the total momentum-conservation equation and therefore does not imply geodesic flow. Its projected time derivative instead supplies a nontrivial integrability condition. Scalar, vector, and tensor sectors must then be tested separately. Shear-freeness removes the independent transverse-traceless electric-magnetic Weyl pair, so no ordinary $+$ or $\times$ tensor gravitational wave survives. The scalaron is not removed algebraically, but its four-variable harmonic system must remain in the time-dependent consistent subspace generated by the shear-free constraint and all of its time derivatives. For a geodesic shear-free congruence in the spatially flat expanding de Sitter patch, this excludes every nonzero fixed comoving scalar harmonic, including the healthy $R+αR^2-2Λ$ model with $α,Λ>0$. Vector modes obey a curvature-dependent global eigenvalue condition whose right-hand side is negative for positive-density matter with $f'>0$ and $1+w>0$; hence no nonzero vector harmonic survives on that branch. The familiar coasting $R^3$ example evades this sign obstruction only because it lies on an $f'<0$ branch. Thus tensor radiation is absent in the imposed shear-free sector, whereas scalar radiation is not excluded kinematically but remains a model- and background-dependent constraint-closure question. | 我々は、計量 $f(R)$ 重力におけるフリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー宇宙論の線形せん断フリー摂動の伝播内容を支配する整合性条件を導出する。 せん断フリー制約の発散は全運動量保存方程式であることが示され、したがって測地線流を意味しない。 その射影された時間微分は、非自明な積分可能性条件を提供する。 次に、スカラー、ベクトル、およびテンソルセクターを個別にテストする必要がある。 せん断フリー性は、独立した横方向トレースレス電磁ワイル対を除去するため、通常の $+$ または $\times$ テンソル重力波は残らない。 スカラーロンは代数的に除去されないが、その 4 変数調和系は、せん断フリー制約とそのすべての時間微分によって生成される時間依存の整合性のある部分空間内に残らなければならない。 空間的に平坦な膨張するド・ジッター領域における測地線せん断のない合同条件では、これは、$α,Λ>0$ の健全な $R+αR^2-2Λ$ モデルを含む、すべての非ゼロの固定共動スカラー調和を排除します。 ベクトルモードは、曲率に依存するグローバル固有値条件に従います。 この条件の右辺は、$f'>0$ かつ $1+w>0$ の正密度物質に対して負になります。 したがって、その分岐には非ゼロのベクトル調和は存在しません。 よく知られている $R^3$ のコースティングの例は、$f'<0$ の分岐にあるため、この符号の障害を回避します。 したがって、テンソル放射は、課せられたせん断のないセクターには存在しませんが、スカラー放射は運動学的には排除されず、モデルと背景に依存する制約閉鎖問題として残ります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The non-extensive entropy models applied to the black-hole horizon are connected to the generalized Einstein--Hilbert action, $f(R)$, via the Wald entropy formalism. We demonstrate that quark star configurations characterized by the MIT bag model under this modified gravity approach conform to the observational lower and upper bounds established for compact objects linked to HESS J1731$-$347 and GW190814. Furthermore, we assess the effective energy conditions and corresponding speed of sound to evaluate the physical plausibility and stability of the stellar configurations. All non-extensive entropy models studied satisfied these conditions. Our findings show that the exotic compact objects offer a compelling and credible framework for exploring aspects of non-extensive entropy models, such as the Barrow, Tsallis-Cirto, and Rényi formalisms, and vice versa. | ブラックホールの地平線に適用される非広範性エントロピーモデルは、ワルドエントロピー形式を介して一般化されたアインシュタイン・ヒルベルト作用 $f(R)$ と結び付けられています。 この修正された重力アプローチの下で、MITバッグモデルによって特徴付けられるクォーク星の構成が、HESS J1731$-$347およびGW190814に関連付けられたコンパクト天体に対して確立された観測上の下限と上限に適合することを示します。 さらに、有効エネルギー条件と対応する音速を評価して、恒星構成の物理的な妥当性と安定性を評価します。 研究されたすべての非広範性エントロピーモデルは、これらの条件を満たしました。 私たちの発見は、エキゾチックなコンパクト天体が、バロー、ツァリス・チルト、レニー形式などの非広範性エントロピーモデルの側面を探求するための説得力のある信頼できる枠組みを提供し、またその逆も成り立つことを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The masses of Galactic pulsars in binaries measured through radio timing point to structure in the mass distribution with implications for dense matter and astrophysical formation processes: a bimodal shape with peaks at ${\sim} 1.3\,M_\odot$ and ${\sim} 1.6\,M_\odot$, with a cutoff above ${\sim}2\,M_\odot$. However, this observed population of radio pulsars is shaped not only by intrinsic pulsar properties, such as birth masses, binary evolutionary pathways and dense-matter constraints, but also by observational effects. In existing catalogs of pulsar mass measurements, observational selection effects influence (i) which systems are detected in the first place (detectability) and (ii) which systems yield well-measured masses (measurability). In this work, we revisit the radio pulsar population distribution in the context of observational effects associated with pulsar radio timing. Simulating systems of radio pulsars and timing observations, we track the process by which a given system ends up in an observational dataset and estimate the impact of the binary and pulsar parameters. We fold this selection function into hierarchical population inference and extract the intrinsic astrophysical distribution of pulsars observed with radio timing. We jointly infer the populations of pulsar mass, companion mass, orbital eccentricity, orbital period and pulsar spin period. Selection effects have minimal impact on the mass distributions, but more significantly affect other parameters. The ratio of circular-to-eccentric systems shifts from an observed $1\!:\!1$ to an astrophysical, selection-corrected $2\!:\!1$ ratio, while the true population is shifted toward longer orbital and spin periods than observed. | 電波タイミングによって測定された連星系銀河パルサーの質量は、高密度物質と天体物理学的形成過程に関係する質量分布の構造を示しています。 それは、約 1.3 M_\odot$ と約 1.6 M_\odot$ にピークを持つ二峰性の形状で、約 2 M_\odot$ を超えるとカットオフされます。 しかし、この観測された電波パルサーの集団は、誕生時の質量、連星系の進化経路、高密度物質の制約といったパルサー固有の特性だけでなく、観測効果によっても形作られています。 既存のパルサー質量測定カタログでは、観測選択効果が (i) そもそもどのシステムが検出されるか (検出可能性) と (ii) どのシステムで質量が正確に測定されるか (測定可能性) に影響を与えます。 本研究では、パルサー電波タイミングに関連する観測効果の観点から、電波パルサーの集団分布を再検討します。 電波パルサーのシステムとタイミング観測をシミュレートすることで、特定のシステムが観測データセットに収まるまでの過程を追跡し、連星系とパルサーのパラメータの影響を推定します。 この選択関数を階層的な集団推論に組み込み、電波タイミング観測で観測されたパルサーの固有の天体物理学的分布を抽出します。 パルサー質量、伴星質量、軌道離心率、軌道周期、パルサー自転周期の集団をまとめて推論します。 選択効果は質量分布にはほとんど影響を与えませんが、他のパラメータにはより大きな影響を与えます。 円軌道系と離心軌道系の比率は、観測された$1\!:\!1$から、天体物理学的に選択補正された$2\!:\!1$の比率に変化し、真の集団は観測されたよりも長い軌道周期と自転周期の方にシフトします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the relativistic transformation of temperature for effective cosmological fluids with negative pressure within a covariant thermodynamic framework. The Lorentz transformation of temperature is derived for barotropic fluids with $p=wρ$ and for the (generalized) Chaplygin gas with $p=-A/ρ^α$. For barotropic fluids with constant negative equation-of-state parameter, we show that negative pressure suppresses the growth of temperature under relativistic boosts. In contrast, the Chaplygin gas exhibits a qualitatively different behavior due to its density-dependent pressure, leading to a monotonic increase of the transformed temperature with velocity. The dependence of the relativistic temperature on the relative velocity and background energy density is illustrated through representative examples. | 共変熱力学の枠組みの中で、負の圧力を持つ有効宇宙流体の温度の相対論的変換を研究する。 温度のローレンツ変換は、$p=wρ$ のバロトロピック流体と、$p=-A/ρ^α$ の（一般化された）チャプリギン気体について導出される。 負の状態方程式パラメータが一定のバロトロピック流体の場合、負の圧力が相対論的ブースト下での温度の上昇を抑制することを示す。 対照的に、チャプリギン気体は密度依存圧力のため質的に異なる挙動を示し、変換された温度は速度とともに単調に増加する。 相対論的温度の相対速度と背景エネルギー密度への依存性は、代表的な例を通して示される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that Gravity from Entropy (GfE) exhibits a tensor-propagation pathology on generic FLRW backgrounds. In vacuum, in the symmetry-inheriting single-multiplet sector, and for the algebraic perfect-fluid constitutive embedding, the strict-principal TT system has a nonzero real characteristic only when \(\dot H=K/a^2\). Away from this locus the temporal principal roots become complex, signaling a high-frequency hyperbolicity obstruction. Under the stated isotropy assumptions, a rank theorem further shows that one foundational multiplet cannot provide the isotropic bivector response needed to remove this problem. | 本稿では、重力エントロピー（GfE）が一般的なFLRW背景においてテンソル伝播の病理を示すことを示す。 真空中、対称性を継承する単一多重項セクター、および代数的完全流体構成埋め込みにおいて、厳密主TTシステムは\(\dot H=K/a^2\)の場合にのみ非ゼロの実特性を持つ。 この位置から離れると、時間主根は複素数となり、高周波双曲性障害を示唆する。 上記の等方性仮定の下では、ランク定理により、この問題を解消するために必要な等方性双ベクトル応答を1つの基礎多重項では提供できないことがさらに示される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The strong gravitational interaction of counter-propagating quantum field modes is of foundational importance to the trans-Planckian problem of black hole horizons. This article, in memory of Renaud Parentani, is primarily an exposition of Renaud's attempt, using perturbation theory, a large $N$ approximation, and spherical reduction, to capture a mechanism by which those interactions might quench the trans-Planckian near-horizon quantum field correlations. Before giving a detailed account of Renaud's calculation, the trans-Planckian problem is briefly introduced, and the paper concludes with a discussion of related issues and questions. | 逆方向に伝播する量子場モード間の強い重力相互作用は、ブラックホールの事象の地平線におけるプランクスケールを超える問題の基礎的な重要性を持つ。 本稿は、ルノー・パレンタニ氏を偲んで、摂動論、大きなN近似、および球面縮約を用いて、これらの相互作用が事象の地平線近傍のプランクスケールを超える量子場相関を消滅させるメカニズムを捉えようとしたルノー氏の試みを主に解説するものである。 ルノー氏の計算の詳細に入る前に、プランクスケールを超える問題について簡単に紹介し、関連する問題や疑問点についての議論で本稿を締めくくる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent baryon acoustic oscillation measurements from DESI Data Release 2, when combined with CMB and supernova data, strengthen the motivation for exploring departures from $Λ$CDM in the late-time expansion history. Because an evolving dark-energy equation of state and an interaction within the dark sector can produce partially degenerate effects on the background expansion, their observational signatures should be assessed simultaneously. We first consider an interacting $w_0w_a$CDM model with $Q=βHρ_{\rm de}$, using Planck and ACT CMB data, DESI DR2, and DES-Dovekie supernovae. Allowing the dark-energy equation of state to evolve substantially weakens the preference for a nonzero coupling, while the preference for dynamical dark energy persists. The interaction provides essentially no additional improvement in the best fit, suggesting that part of the coupling preference found in more restricted interacting models may reflect a degeneracy with dark-energy dynamics. We then examine the same interaction for three one-parameter dynamical dark-energy trajectories: thawing, mirage, and generalized emergent dark energy (GEDE). The role of the interaction depends strongly on the assumed trajectory. The thawing and GEDE models favor sizable couplings of opposite signs, whereas the mirage trajectory already closely follows the dark-energy evolution preferred by the data and provides little support for an additional interaction. These models also predict markedly different signatures in structure growth, ranging from enhanced matter clustering in the interacting thawing model to strong suppression in interacting GEDE. These contrasting growth signatures, despite substantial degeneracies at the background level, highlight late-time large-scale-structure observations as a promising avenue for distinguishing dark-energy dynamics from dark-sector interactions. | DESIデータリリース2による最近のバリオン音響振動測定は、CMBおよび超新星データと組み合わせることで、後期宇宙膨張史におけるΛCDMからの逸脱を探求する動機を強めます。 進化するダークエネルギー状態方程式とダークセクター内の相互作用は、背景膨張に部分的に縮退した効果をもたらす可能性があるため、それらの観測的特徴は同時に評価する必要があります。 まず、PlanckおよびACT CMBデータ、DESI DR2、およびDES-Dovekie超新星を使用して、Q=βHρ_{\rm de}$の相互作用するw_0w_aCDMモデルを検討します。 ダークエネルギー状態方程式の進化を許容すると、非ゼロ結合の選好が大幅に弱まりますが、動的ダークエネルギーの選好は残ります。 相互作用は、ベストフィットに実質的に追加的な改善をもたらさないため、より制限された相互作用モデルで見られる結合選好の一部は、ダークエネルギーダイナミクスとの縮退を反映している可能性があります。 次に、1パラメータの動的ダークエネルギー軌道である解凍、ミラージュ、および一般化創発ダークエネルギー（GEDE）の3つについて、同じ相互作用を検証します。 相互作用の役割は、想定される軌道に大きく依存します。 解凍モデルとGEDEモデルは、反対符号の大きな結合を支持しますが、ミラージュ軌道はすでにデータによって支持されるダークエネルギーの進化に非常に近いため、追加の相互作用を支持する根拠はほとんどありません。 これらのモデルはまた、構造成長において著しく異なる特徴を予測しており、相互作用する解凍モデルでは物質のクラスター化が強化されるのに対し、相互作用するGEDEでは強い抑制が見られます。 背景レベルでは大きな縮退があるにもかかわらず、これらの対照的な成長の特徴は、ダークエネルギーのダイナミクスをダークセクターの相互作用から区別するための有望な手段として、後期の大規模構造の観測を強調しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Primordial black hole (PBH) calculations usually treat rare curvature peaks as isolated collapsing regions. Using fully nonlinear $3+1$ numerical-relativity simulations in a radiation-dominated Universe, we demonstrate that neighbouring primordial curvature perturbations need not map one-to-one onto PBHs: they may ultimately disperse, collapse collectively into a single PBH, or undergo distinct local collapses and form more than one PBH. In the family of two-component profiles studied here, the latter outcome is a pair of PBHs, identified by the coexistence of two disconnected apparent horizons on at least one time slice. We introduce a nonspherical quasi-local compaction diagnostic based on the Hawking mass and referenced to a round flat-FLRW sphere of equal area. It retains the angular structure of the curvature field and reduces to the standard Misner-Sharp compaction function in spherical symmetry. The global maximum of this diagnostic, $\mathcal K_{\rm form}$, provides an empirical indicator of whether at least one PBH forms, with a transition near $\mathcal K_{\rm form,c}\approx0.56$ and modest profile-dependent scatter. For forming bimodal profiles, we supplement the nonlinear compactness with a signed linear surface strength evaluated on the same probing spheres. The viability of the weaker local branch and the competition between the local and common-enclosing branches improve the empirical discrimination between single- and double-PBH outcomes. Our results therefore show that the maximum curvature amplitude alone does not determine the collapse outcome, which also depends on the spatial extent, characteristic scales, and geometry of the surrounding curvature environment. | 原始ブラックホール (PBH) の計算では、通常、まれな曲率ピークを孤立した崩壊領域として扱います。 放射優勢宇宙における完全非線形 $3+1$ 数値相対論シミュレーションを用いて、隣接する原始曲率摂動が必ずしも PBH に 1 対 1 で対応しなくてもよいことを示します。 それらは最終的に分散したり、集合的に 1 つの PBH に崩壊したり、個別の局所的崩壊を起こして複数の PBH を形成したりする可能性があります。 ここで研究した 2 成分プロファイルのファミリーでは、後者の結果は 2 つの PBH であり、少なくとも 1 つのタイムスライスで 2 つの分離した見かけ上の事象の地平線の共存によって識別されます。 ホーキング質量に基づき、等面積の円形フラット FLRW 球を参照した非球形準局所圧縮診断を導入します。 これは曲率場の角度構造を保持し、球対称では標準的な Misner-Sharp 圧縮関数に帰着します。 この診断のグローバル最大値である $\mathcal K_{\rm form}$ は、少なくとも 1 つの PBH が形成されるかどうかの経験的指標を提供し、遷移は $\mathcal K_{\rm form,c}\approx0.56$ 付近にあり、プロファイルに依存するばらつきは控えめです。 二峰性プロファイルの形成については、同じプローブ球上で評価された符号付き線形表面強度によって非線形コンパクト性を追加します。 弱いローカルブランチの存続可能性と、ローカルブランチと共通包含ブランチ間の競合により、単一 PBH と二重 PBH の結果の経験的識別が向上します。 したがって、私たちの結果は、最大曲率振幅だけでは崩壊の結果が決定されないことを示しており、崩壊の結果は周囲の曲率環境の空間的広がり、特徴的なスケール、および形状にも依存します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study scalar perturbations of a seven-dimensional Kerr--AdS black hole with three independent rotation parameters. In this geometry, the Klein--Gordon equation separates into one radial and two angular second-order linear ordinary differential equations, each with five regular singular points. We apply the Hill determinant method to compute analytic expansions of the accessory parameters in two different parameter regimes. The resulting accessory parameter expansions coincide with those obtained from the instanton part of the Nekrasov--Shatashvili function of four-dimensional $\mathcal{N}=2$ quiver gauge theories. These expansions are then used to derive perturbative expressions for the angular eigenvalues in the slowly rotating limit and for the quasinormal mode frequencies in the small black hole limit. | 我々は、3つの独立した回転パラメータを持つ7次元Kerr-AdSブラックホールのスカラー摂動を研究する。 この幾何学では、Klein-Gordon方程式は、それぞれ5つの正則特異点を持つ1つの動径方向と2つの角度方向の2階線形常微分方程式に分離される。 我々は、Hill行列式法を適用して、2つの異なるパラメータ領域における補助パラメータの解析的展開を計算する。 得られた補助パラメータの展開は、4次元$\mathcal{N}=2$クィーバーゲージ理論のNekrasov-Shatashvili関数のインスタントン部分から得られた展開と一致する。 これらの展開は、ゆっくりと回転する極限における角度固有値と、小さなブラックホールの極限における準正規モード周波数の摂動表現を導出するために使用される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Numerical relativity (NR) simulations provide the most faithful representation of the gravitational waves (GWs) emitted by binary black hole (BBH) systems during merger. In the context of GW astronomy, tasks such as parameter estimation can require vast numbers of waveform evaluations per second across the entire parameter space. Since performing full NR simulations for each evaluation is not computationally feasible, interpolating methods for existing NR waveforms, known as surrogate models, have been developed with marked success. In this paper, we build on our previous work to introduce methods to train a fast surrogate model based on neural networks in order to generate BBH merger waveforms, including the fundamental (2,2) mode, as well as the (3,3), (2,1), (4,4), (3,2), (4,3) and (5,5) higher-order modes. Applying a pretraining step on approximant data before fine-tuning on NR data allows us to smooth out the parameter space, and making use of the parallelization ability of GPUs to project the NR waveforms in the inclination-phase $(ι, φ)$ sphere during training allows the fitting of all the explored modes simultaneously. The developed surrogate model, \texttt{DANSur\_HM}, achieves average mismatches of the order of $10^{-4}$, with the worst mismatch at $2.5\times10^{-3}$, and achieves throughput above $6\times10^5$ waveforms/second on an NVIDIA V100 GPU. Parameter estimation tests confirm the usefulness of the inclusion of higher modes. | 数値相対論 (NR) シミュレーションは、連星ブラックホール (BBH) 系が合体する際に放出される重力波 (GW) を最も忠実に表現します。 重力波天文学の分野では、パラメータ推定などのタスクでは、パラメータ空間全体にわたって毎秒膨大な数の波形評価が必要になる場合があります。 各評価に対して完全な NR シミュレーションを実行することは計算上不可能であるため、サロゲート モデルとして知られる既存の NR 波形の補間法が開発され、大きな成功を収めています。 本論文では、以前の研究に基づいて、ニューラル ネットワークに基づく高速サロゲート モデルをトレーニングして、基本 (2,2) モード、および (3,3)、(2,1)、(4,4)、(3,2)、(4,3) および (5,5) の高次モードを含む BBH 合体波形を生成する方法を紹介します。 近似データに対して事前学習ステップを適用してから NR データに対して微調整を行うことで、パラメータ空間を平滑化できます。 また、トレーニング中に NR 波形を傾斜位相 $(ι, φ)$ 球に投影するために GPU の並列化機能を利用することで、探索したすべてのモードを同時に適合させることができます。 開発された代理モデル \texttt{DANSur\_HM} は、平均ミスマッチが $10^{-4}$ 程度で、最悪のミスマッチは $2.5\times10^{-3}$ であり、NVIDIA V100 GPU 上で $6\times10^5$ 波形/秒を超えるスループットを実現しています。 パラメータ推定テストにより、高次モードを含めることの有用性が確認されました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The phase coherence of primordial perturbations shapes the acoustic peaks of the CMB and is regarded as a key signature of inflation. Inflationary scenarios at different energy scales, thus with different durations, are commonly expected to leave different levels of coherence. We show this expectation fails: because the curvature perturbation is conserved on super-Hubble scales, the coherence at recombination inherits a value fixed by the observed primordial spectrum alone. This holds irrespective of the inflationary energy scale and the subsequent expansion history. | 原始摂動の位相コヒーレンスは宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の音響ピークを形成し、インフレーションの重要な特徴と考えられています。 異なるエネルギー スケール、つまり異なる期間のインフレーション シナリオでは、一般的に異なるレベルのコヒーレンスが残ると予想されます。 しかし、この予想は成り立ちません。 曲率摂動はハッブル スケールを超えると保存されるため、再結合時のコヒーレンスは、観測された原始スペクトルのみによって決定される値を継承します。 これは、インフレーションのエネルギー スケールやその後の膨張の歴史に関係なく成り立ちます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We compute the excitation factors of Kerr-de Sitter black hole quasinormal modes using two different techniques: a Heun function representation and an expansion of the solution in terms of hypergeometric functions. Exceptional points at which the complex frequencies of different overtones coincide are a generic feature of the Kerr-de Sitter quasinormal mode spectrum. Near exceptional points, the modes exhibit a "hysteresis phenomenon" that was previously found for Kerr black holes perturbed by massive fields and the absolute value of the excitation factors of the individual modes is significantly enhanced, while they acquire nearly opposite phases. We extrapolate the excitation factors to small values of the cosmological constant and find good agreement with previous calculations in the Kerr limit. | 我々は、Heun関数表現と超幾何関数による解の展開という2つの異なる手法を用いて、Kerr-de Sitterブラックホールの準正規モードの励起因子を計算した。 異なる倍音の複素周波数が一致する特異点は、Kerr-de Sitter準正規モードスペクトルの一般的な特徴である。 特異点の近傍では、モードは質量場によって摂動されたKerrブラックホールで以前に発見された「ヒステリシス現象」を示し、個々のモードの励起因子の絶対値は著しく増大する一方で、位相はほぼ逆になる。 我々は励起因子を宇宙定数の小さな値まで外挿し、Kerr極限における以前の計算と良好な一致を見出した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Extreme-mass-ratio inspirals (EMRIs) provide a unique laboratory for probing strong-field gravity and complex relativistic dynamics. We study a tidally deformed EMRI composed of a stellar-mass secondary orbiting a supermassive (non-)rotating black hole embedded in an external, adiabatically varying tidal environment. These systems provide a restricted, yet astrophysically motivated, realization of the relativistic three-body problem, expected to appear in active galactic nuclei, with a clear hierarchy of masses and radiation-reaction timescales. The external tidal deformation breaks the axisymmetry of the Kerr spacetime, rendering the geodesic dynamics non-integrable and giving rise to chaotic motion. The resulting signature of non-integrability is characterized through Poincaré maps and rotation curves constructed from the ratios of the fundamental frequencies of bound radial, polar, and azimuthal motion. We identify two prominent plateaus whose widths increase with the tidal field amplitude, signaling a transition from weak to strong chaos. We then demonstrate the sensitivity of the chaotic dynamics to the orientation of the orbit relative to the tidal field. We further analyze the proper-time evolution of the action-angle variables, showing that the angle combinations associated with the dominant commensurabilities are phase locked, thereby allowing the associated tidal contributions to induce secular changes in the constants of motion, whereas off-plateau angle combinations circulate. These results clarify the dynamical significance of the prominent plateaus and provide a novel phase-space characterization of tidal resonances in EMRIs. Finally, we discuss the potential role of radiation-reaction effects in driving EMRIs through tidal island crossings and the implications for gravitational-wave inference with future detectors. | 極大質量比インスパイラル（EMRI）は、強重力場と複雑な相対論的ダイナミクスを調査するためのユニークな実験場を提供する。 我々は、外部の断熱的に変化する潮汐環境に埋め込まれた超大質量（非）回転ブラックホールの周りを公転する恒星質量伴星からなる潮汐変形EMRIを研究する。 これらのシステムは、活動銀河核で出現すると予想される相対論的三体問題の、制限された、しかし天体物理学的に動機づけられた実現であり、質量と放射反作用時間スケールの明確な階層構造を持つ。 外部の潮汐変形はカー時空の軸対称性を破り、測地線ダイナミクスを非積分可能にし、カオス的な運動を引き起こす。 結果として生じる非積分性の兆候は、束縛された半径方向、極方向、および方位角方向の運動の基本周波数の比から構築されたポアンカレ写像と回転曲線によって特徴付けられる。 潮汐場の振幅とともに幅が広がる2つの顕著なプラトーを特定し、弱いカオスから強いカオスへの遷移を示唆します。 次に、カオス力学が潮汐場に対する軌道の向きに敏感であることを示します。 さらに、作用角変数の固有時間発展を解析し、支配的な同値性に関連する角度の組み合わせは位相が固定されているため、関連する潮汐寄与が運動定数に永年変化をもたらす一方、プラトー外の角度の組み合わせは循環することを示します。 これらの結果は、顕著なプラトーの力学的意義を明らかにし、EMRIにおける潮汐共鳴の新しい位相空間特性を提供します。 最後に、潮汐島を通過するEMRIを駆動する放射反作用効果の潜在的な役割と、将来の検出器による重力波推論への影響について議論します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a canonical ADM framework for gravitational backreaction during inflation. Our approach extends the formalism used to compute cosmological correlators by applying it to the evolution of the quantum background, which we identify with the metric one-point function. The aim is to assess the quantum stability of inflationary geometries under gravitational backreaction. Within this framework, the backreaction is determined by the expectation values of the Hamiltonian constraint and the equations of motion for the spatial metric. Working in the exact de Sitter limit, we apply the framework to a massless minimally coupled spectator scalar field and the physical graviton polarizations. At one loop, their backreaction renormalizes the relation between the cosmological constant and the Hubble parameter without inducing any secular departure from de Sitter evolution, in agreement with previous results. We perform the calculation using a hard momentum cutoff and show that a fixed physical cutoff allows the homogeneous background equations to be renormalized with time- and background-independent coefficients, in contrast to a fixed comoving cutoff. Finally, we demonstrate that the explicit representation of the backreaction depends on the gauge condition imposed on the metric fluctuations, as well as on the background-fluctuation split. Nevertheless, these different representations are related by a gauge transformation and are therefore physically equivalent. | 我々は、インフレーション中の重力バックリアクションのための標準的なADMフレームワークを開発する。 我々のアプローチは、宇宙論的相関関数を計算するために用いられる形式論を拡張し、それを計量一点関数と同一視される量子背景の進化に適用する。 目的は、重力バックリアクションの下でのインフレーション幾何学の量子安定性を評価することである。 このフレームワークでは、バックリアクションはハミルトニアン拘束と空間計量の運動方程式の期待値によって決定される。 厳密なド・ジッター極限で、我々はこのフレームワークを質量ゼロの最小結合スペクテータースカラー場と物理的な重力子偏極に適用する。 1ループでは、それらのバックリアクションは、以前の結果と一致して、ド・ジッター進化からの永年的な逸脱を引き起こすことなく、宇宙定数とハッブルパラメータの関係を再規格化する。 我々は、ハード運動量カットオフを用いて計算を行い、固定された物理的カットオフを用いることで、固定された共動カットオフとは対照的に、均質な背景方程式を時間および背景に依存しない係数で再規格化できることを示す。 最後に、バックリアクションの明示的な表現は、計量ゆらぎに課せられたゲージ条件と、背景ゆらぎの分割に依存することを示す。 しかしながら、これらの異なる表現はゲージ変換によって関連付けられており、したがって物理的に等価である。 |