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| Original Text | 日本語訳 |
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| We study toroidal structures formed by a charged, non-self-gravitating perfect fluid orbiting a Schwarzschild black hole immersed in a poloidal magnetic field. To obtain analytic and semi-analytic solutions, we assume a cold, rest-mass-dominated fluid with uniform specific charge and zero conductivity, so the current is purely convective. This regime is formally opposite to the ideal GRMHD limit. The total magnetic field comprises a prescribed asymptotically uniform external component and an approximate self-field associated with the azimuthal current in the torus. We represent the latter by a regularized dipole approximation to the field of an effective circular current loop. Neglecting the self-field, the method of characteristics yields a general implicit solution of the integrability condition for a function parametrizing the specific-angular-momentum profile. A separately obtained cylindrically dependent class recovers a solution from our earlier work. For the radially dependent class, we integrate the Euler equations, obtain the enthalpy potential, and derive local conditions for equatorially centered tori. We then examine the field-free limit, both magnetic components separately, and their superposition. The external field supports closed tori within analytically derived parameter bounds, whereas no such equilibrium is found for the isolated approximate self-field within the numerically explored domain. In a representative combined-field sequence, the radial extent varies nonmonotonically with relative self-field strength: it increases for weak self-fields and decreases as the self-field becomes comparable to the external field. The results show how an approximate magnetic self-field modifies the morphology and domain of existence of charged-fluid tori. | 我々は、ポロイダル磁場に浸されたシュワルツシルトブラックホールの周りを公転する、電荷を帯びた非自己重力完全流体によって形成されるトーラス構造を研究する。 解析解および半解析解を得るために、均一な比電荷とゼロ導電率を持つ、静止質量が支配的な低温流体を仮定し、電流は純粋に対流的であるとする。 この領域は形式的には理想的なGRMHD極限とは反対である。 全磁場は、規定された漸近的に均一な外部成分と、トーラス内の方位角電流に関連する近似的な自己磁場から構成される。 後者は、有効な円形電流ループの磁場に対する正則化された双極子近似によって表される。 自己磁場を無視すると、特性曲線法によって、比角運動量プロファイルをパラメータ化する関数の積分可能性条件の一般的な陰解が得られる。 別途得られた円筒依存クラスは、我々の以前の研究からの解を再現する。 半径方向に依存するクラスについては、オイラー方程式を積分し、エンタルピーポテンシャルを取得し、赤道中心のトーラスの局所条件を導出します。 次に、磁場のない極限、2つの磁気成分をそれぞれ個別に、そしてそれらの重ね合わせを調べます。 外部磁場は、解析的に導出されたパラメータの範囲内で閉じたトーラスを支持しますが、数値的に探索された領域内では、孤立した近似自己磁場に対してそのような平衡は見つかりません。 代表的な複合磁場シーケンスでは、半径方向の広がりは相対的な自己磁場強度に対して非単調に変化します。 自己磁場が弱い場合は増加し、自己磁場が外部磁場と同程度になると減少します。 結果は、近似磁気自己磁場が帯電流体トーラスの形態と存在領域をどのように変化させるかを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This thesis investigates the perturbative dynamics and phenomenology of compact objects in two approaches to quantum gravity: quadratic gravity and asymptotic safety. Linear perturbations provide a tool to probe the physical properties of spacetimes and their potential observational signatures, including quasinormal modes, black hole shadows, and Hawking radiation. The first part focuses on Einstein-Weyl gravity, where an additional massive spin-2 degree of freedom modifies the dynamics of compact objects. We derive and analyze tensor perturbation for static, spherically symmetric solutions, identifying Gregory-Laflamme-type instabilities in the monopole sector and studying the time domain evolution of higher multipoles. We also investigate universal massive-field tails and the breakdown of the standard eikonal correspondence between quasinormal modes and null geodesics. Particular attention is devoted to veiled singularities, horizonless configurations that satisfy a form of weak cosmic censorship and can mimic black hole shadows. The second part examines regular black holes in asymptotically safe gravity. Using the proper-time flow approach, we construct and investigate a dynamical regular black hole solution arising from gravitational collapse. We analyze its perturbative stability and quasinormal mode spectrum, finding characteristic deviations from Schwarzschild black holes. We explore the phenomenological implications of quantum corrections for shadows and Hawking radiation. While shadow remains compatible with current constraints, the modified evaporation process features lower temperatures and suppressed emission rates, with implications for primordial black holes and their possible contribution to dark matter. Overall, this work demonstrates how the perturbative dynamics of compact objects can connect quantum gravity models to potentially observable astrophysical phenomena. | 本論文では、量子重力の2つのアプローチ、すなわち二次重力と漸近安全性の観点から、コンパクト天体の摂動力学と現象論を研究する。 線形摂動は、時空の物理的性質と、準正規モード、ブラックホールの影、ホーキング放射などの観測可能な兆候を探るためのツールを提供する。 最初の部分では、アインシュタイン・ワイル重力に焦点を当て、質量を持つスピン2の自由度がコンパクト天体の力学を変化させる。 静的で球対称な解に対するテンソル摂動を導出し解析し、単極子セクターにおけるグレゴリー・ラフラム型の不安定性を特定し、高次多重極子の時間領域における進化を研究する。 また、普遍的な質量場のテールと、準正規モードとヌル測地線の間の標準的なアイコナール対応の破綻についても調査する。 特に、ベールで覆われた特異点、すなわち弱い宇宙検閲の一形態を満たし、ブラックホールの影を模倣できる地平線のない構成に注目する。 第2部では、漸近的に安全な重力における正則ブラックホールを考察する。 固有時間フロー法を用いて、重力崩壊から生じる動的な正則ブラックホール解を構築し、調査する。 その摂動安定性と準正規モードスペクトルを解析し、シュワルツシルトブラックホールからの特徴的なずれを見出す。 シャドウとホーキング放射に対する量子補正の現象論的意味を探る。 シャドウは現在の制約と矛盾しないものの、修正された蒸発過程は低温と抑制された放射率を特徴とし、原始ブラックホールとその暗黒物質への寄与の可能性に影響を与える。 全体として、本研究はコンパクト天体の摂動ダイナミクスが量子重力モデルと観測可能な天体物理現象を結びつける方法を示すものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this manuscript, we study circular geodesics and twin-peak high-frequency quasi-periodic oscillations (HF-QPOs) in the charged Simpson--Visser--anti-de Sitter (AdS) spacetime, which depends on a charge parameter $Q$, a regularization scale $b$ and an AdS radius $l$. Written in terms of the areal radius $R=\sqrt{r^{2}+b^{2}}$, the specific energy, angular momentum, Keplerian frequency and innermost stable circular orbit (ISCO) of test particles coincide with those of the Reissner--Nordström--AdS black hole, so $b$ enters the epicyclic spectrum only through a factor $1-b^{2}/R^{2}$ in the radial frequency. We give this frequency and the ISCO condition in closed form. We then fit the relativistic-precession model to the HF-QPO pairs of GRO~J1655$-$40 and XTE~J1550$-$564, with their dynamical masses included as Gaussian priors. The Schwarzschild limit gives $χ^{2}=32.9$ for two degrees of freedom. One additional deformation removes this tension: $Q/M=0.814^{+0.059}_{-0.074}$ at fixed $l=100M$, or $l=40.6^{+6.2}_{-4.8}\,M$ at $Q=0$, both with $χ^{2}\simeq0.13$. These two solutions lie on a single degeneracy valley in the $(Q,l)$ plane, and, at $l=100M$, $b$ is left unconstrained up to $b\simeq3.9M$ (68\%), a limit set by the charge prior rather than by the data. A Kerr black hole with spin $a\simeq0.3$--$0.4$ reproduces the same pairs, so the inferred deformation most likely absorbs the spin neglected by the static metric. Our results therefore describe degeneracies among orbital-frequency deformations; they are not a measurement of an electric charge or of a cosmological constant. | この論文では、電荷パラメータ $Q$、正則化スケール $b$、および AdS 半径 $l$ に依存する、荷電シンプソン-ヴィッサー-反ド・ジッター (AdS) 時空における円形測地線とツインピーク高周波準周期振動 (HF-QPO) を研究します。 面積半径 $R=\sqrt{r^{2}+b^{2}}$ で表すと、テスト粒子の比エネルギー、角運動量、ケプラー周波数、および最内安定円軌道 (ISCO) は、ライスナー-ノルドシュトロム-AdS ブラックホールのものと一致するため、$b$ は半径方向周波数の係数 $1-b^{2}/R^{2}$ を介してのみエピサイクリック スペクトルに現れます。 この周波数と ISCO 条件を閉じた形で示します。 次に、相対論的歳差運動モデルを、GRO~J1655$-$40 と XTE~J1550$-$564 の HF-QPO ペアに当てはめ、その力学的質量をガウス事前分布として含めます。 シュワルツシルト限界は、2 自由度に対して $χ^{2}=32.9$ を与えます。 1 つの追加の変形により、この緊張が解消されます。 $l=100M$ を固定した場合、$Q/M=0.814^{+0.059}_{-0.074}$ となり、$Q=0$ の場合、$l=40.6^{+6.2}_{-4.8}\,M$ となり、どちらも $χ^{2}\simeq0.13$ となります。 これら2つの解は、$(Q,l)$平面上の単一の縮退谷上にあり、$l=100M$では、$b$は$b\simeq3.9M$（68%）まで制約されずに残されます。 この制限は、データではなく電荷事前分布によって設定されています。 スピン$a\simeq0.3$～$0.4$のカーブラックホールは同じペアを再現するため、推測される変形は、静的計量によって無視されたスピンを吸収している可能性が最も高いです。 したがって、我々の結果は軌道周波数変形間の縮退を記述するものであり、電荷や宇宙定数の測定値ではありません。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent work has revealed chaotic geodesic behavior in Einstein-Rosen standing gravitational wave spacetimes. The dynamics of massive test particles are dominated by chaotic heteroclinic networks. This study demonstrates that the dynamical structure of the system is far richer than previously thought. Applying the subharmonic Melnikov function method to Poincaré maps reveals the admissible types of heteroclinic networks. I trace the evolution of these structures under the continuous change of the solution's parameters. In this way, I identify bifurcation phenomena, including a period-doubling bifurcation. | 最近の研究では、アインシュタイン・ローゼン定常重力波時空におけるカオス的な測地線挙動が明らかになった。 質量を持つ試験粒子のダイナミクスは、カオス的なヘテロクリニックネットワークによって支配されている。 本研究は、システムの動的構造がこれまで考えられていたよりもはるかに多様であることを示している。 ポアンカレ写像にサブハーモニック・メルニコフ関数法を適用することで、許容可能なヘテロクリニックネットワークの種類が明らかになる。 私は、解のパラメータを連続的に変化させた場合のこれらの構造の進化を追跡する。 このようにして、周期倍分岐を含む分岐現象を特定する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Scattering patterns encode the structure of extended objects, as demonstrated by charged particle scattering on atomic nuclei. Gravitational wave (GW) diffraction offers an analogous probe of otherwise invisible mass distributions. At linear order in the lens potential we derive expressions relating the central diffractive image contribution to a gravitationally lensed GW waveform to the Fourier transform of the projected lens density. For finite mass lenses this contribution takes the form of a point mass Born amplitude multiplied by a normalized mass form factor, analogous to that in nuclear scattering. As the frequency of GWs from a merging compact binary source evolves the signal samples this form factor across spatial scales, imprinting lens structure through interference with the primary image. Using full numerical wave optics calculations we quantify the observational reach for extended dark matter objects, primordial black holes halo-dressed by dark matter halos and superradiance clouds of ultralight bosons around black holes. For the considered source populations, five year observations with next generation detectors can distinguish extended lenses from point masses, probing dark matter fractions down to $\mathcal{O}(10^{-5})$, and halo-dressed primordial black holes from matched bare black holes, probing primordial black hole dark matter fractions down to $\mathcal{O}(10^{-6})$. For sufficiently close source-lens configurations, scalar superradiance clouds can produce distinguishable diffraction signatures for boson masses of approximately $10^{-17}-10^{-12}~\mathrm{eV}$. These results provide a framework for characterizing extended dark matter and compact object astrophysical environments. | 散乱パターンは、原子核に対する荷電粒子の散乱によって実証されているように、広がりを持つ物体の構造を符号化します。 重力波 (GW) 回折は、通常では見えない質量分布を同様に探査します。 レンズポテンシャルの線形次数で、重力レンズ GW 波形の中心回折像の寄与と投影されたレンズ密度のフーリエ変換を関連付ける式を導出します。 有限質量レンズの場合、この寄与は、核散乱の場合と同様に、正規化された質量形状因子を乗じた点質量ボーン振幅の形をとります。 合体するコンパクト連星源からの GW の周波数が進化するにつれて、信号はこの形状因子を空間スケールにわたってサンプリングし、主像との干渉によってレンズ構造を刻印します。 完全な数値波動光学計算を使用して、広がりを持つ暗黒物質物体、暗黒物質ハローで覆われた原始ブラックホール、ブラックホールの周りの超軽量ボソンの超放射雲の観測範囲を定量化します。 検討対象の光源群について、次世代検出器を用いた5年間の観測により、点状質量から広がったレンズを区別し、暗黒物質の割合を$\mathcal{O}(10^{-5})$まで探査することが可能となり、また、ハローで覆われた原始ブラックホールと、それと一致する裸のブラックホールを区別し、原始ブラックホールの暗黒物質の割合を$\mathcal{O}(10^{-6})$まで探査することが可能となる。 光源とレンズの配置が十分に近接している場合、スカラー超放射雲は、ボソン質量が約$10^{-17}-10^{-12}~\mathrm{eV}$の識別可能な回折シグネチャを生成する可能性がある。 これらの結果は、広がった暗黒物質とコンパクト天体の天体物理学的環境を特徴付けるための枠組みを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a concept for a superconducting inductance--capacitance (LC) resonator immersed in a magnetic field for gravitational-wave detection in the kHz band. In the long-wavelength limit, a gravitational wave in a static magnetic field induces an oscillating magnetic-field perturbation proportional to the static magnetic field applied to the resonator and to the gravitational-wave strain. We show that a superconducting pickup circuit can convert this perturbation into a flux signal read out by a superconducting quantum interference device (SQUID)-based or quantum-limited amplifier chain. Inspired by resonant-mass detectors, we develop a three-loop coupled-circuit model and derive the equivalent strain-noise spectrum, including thermal noise, SQUID backaction, and measurement imprecision. Prototype measurements demonstrate a quality factor of $Q\simeq 5\times 10^5$, while $Q=10^7$ is considered as a future development target. Under the assumed flux coupling and an idealized quantum-limited SQUID noise model, optimized circuits yield projected strain sensitivities of order $10^{-21}\,\mathrm{Hz}^{-1/2}$ over $100\,\mathrm{Hz}$ bands in the $1$--$20\,\mathrm{kHz}$ range. Increasing the active high-field volume and improving quantum-limited readout could enable further sensitivity gains. This compact, tunable detector concept could complement interferometric gravitational-wave searches and motivate investigations of high-frequency astrophysical sources. | 本稿では、kHz帯の重力波検出を目的とした、磁場中に浸漬された超伝導インダクタンス・キャパシタンス（LC）共振器の概念を提示する。 長波長極限において、静磁場中の重力波は、共振器に印加される静磁場と重力波の歪みに比例する振動磁場摂動を誘起する。 超伝導ピックアップ回路は、この摂動を、超伝導量子干渉素子（SQUID）ベースまたは量子限界増幅器チェーンによって読み出される磁束信号に変換できることを示す。 共振質量検出器に着想を得て、3ループ結合回路モデルを開発し、熱雑音、SQUIDの反作用、および測定の不正確さを含む等価歪み雑音スペクトルを導出する。 プロトタイプの測定では、品質係数が $Q\simeq 5\times 10^5$ であることが示され、$Q=10^7$ は将来の開発目標とされています。 想定される磁束結合と理想化された量子限界 SQUID ノイズモデルの下では、最適化された回路は、$1$～$20\,\mathrm{kHz}$ の $100\,\mathrm{Hz}$ 帯域で、$10^{-21}\,\mathrm{Hz}^{-1/2}$ オーダーの歪み感度を実現します。 高磁場アクティブ体積の増加と量子限界読み出しの改善により、さらなる感度向上が可能になります。 このコンパクトで調整可能な検出器コンセプトは、干渉計による重力波探索を補完し、高周波天体源の調査を促進する可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| An anisotropic compact star model is constructed within the framework of general relativity by combining the Buchdahl space-time with a generalized polytropic equation of state. The model parameters are constrained through Darmois-Israel junction conditions by matching interior geometry smoothly with exterior Schwarzschild space-time. The proposed framework is applied to thirty-eight observed compact star candidates spanning a broad range of masses and radii. Regular and physically acceptable distributions of the energy density, radial pressure, tangential pressure, enclosed mass, anisotropy and gravitational redshift are obtained throughout the stellar interior. Energy density and pressure components are found to decrease outward, while the enclosed mass and gravitational redshift are found to increase monotonically towards the stellar surface. The radial pressure is required to vanish at the boundary, thereby determining the estimated stellar radius. The anisotropy is found to provide an additional outward contribution that supports the stellar configurations against gravitational collapse. The physical acceptability of the model is examined through the Zeldovich condition, radial adiabatic index, causality conditions and Herrera cracking criterion. Hydrostatic equilibrium is achieved through the balance among gravitational, hydrostatic and anisotropic forces. The tidal response is also investigated, and an inverse relation between the estimated mass and dimensionless tidal deformability is obtained. The calculated configurations span \(2.88\lesssim M_{\rm Est}/M_\odot\lesssim3.23\) and yield \(22.55\lesssimΛ\lesssim68.38\). MCMC analysis provides statistically constrained compactness and tidal parameters. Overall, a physically viable description of anisotropic compact stars is obtained. | 一般相対性理論の枠組みの中で、ブッフダール時空と一般化ポリトロピック状態方程式を組み合わせることにより、異方性コンパクト星モデルが構築される。 モデルパラメータは、内部形状を外部シュワルツシルト時空に滑らかに一致させることにより、ダルモワ・イスラエル接合条件によって制約される。 提案された枠組みは、質量と半径の広い範囲にわたる38個の観測されたコンパクト星候補に適用される。 恒星内部全体にわたって、エネルギー密度、半径方向圧力、接線方向圧力、囲まれた質量、異方性、および重力赤方偏移の規則的で物理的に許容可能な分布が得られる。 エネルギー密度と圧力成分は外側に向かって減少し、囲まれた質量と重力赤方偏移は恒星表面に向かって単調に増加することがわかった。 半径方向圧力は境界でゼロになる必要があり、それによって推定される恒星半径が決定される。 異方性は、重力崩壊に対する恒星構造を支える追加の外向き寄与を提供することがわかった。 モデルの物理的妥当性は、ゼルドビッチ条件、半径方向断熱指数、因果律条件、およびヘレラの亀裂基準によって検証される。 静水圧平衡は、重力、静水圧、および異方性力のバランスによって達成される。 潮汐応答も調査され、推定質量と無次元潮汐変形率の間に逆相関関係が得られる。 計算された構成は \(2.88\lesssim M_{\rm Est}/M_\odot\lesssim3.23\) の範囲に及び、\(22.55\lesssimΛ\lesssim68.38\) となる。 MCMC 解析により、統計的に制約されたコンパクトネスと潮汐パラメータが得られる。 全体として、異方性コンパクト星の物理的に妥当な記述が得られる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The same leading $T\bar T$ interaction can coexist with sharply different strong-field responses, even within causal, classically integrable sigma models. We reconstruct exact autonomous stress-tensor generators for prescribed one-scale Courant--Hilbert families in two dimensions. Separating the invariant stress scale from a signed trace ratio reduces reconstruction to one scalar inversion on each invertible physical branch. The resulting profile determines both the deformation law and the relation between local energy density and pressure. For generalized Born--Infeld and logarithmic models, the leading interactions coincide, yet pressure saturates in the former and grows without bound in the latter. Their exact generators are respectively quadratic and nonpolynomial, the latter involving Lambert $W_{-1}$. A regular Legendre transformation gives the same profile in the auxiliary potential formulation. The flows commute locally with root-$T\bar T$ within a common smooth branch and retain a common classical Lax form. Exact reconstruction thus quantifies the nonlinear freedom left by leading-order matching. | 同じ主要な $T\bar T$ 相互作用は、因果的で古典的に積分可能なシグマ モデル内であっても、大きく異なる強磁場応答と共存する可能性がある。 我々は、2 次元の所定の 1 スケールのクーラン-ヒルベルト族に対して、正確な自律応力テンソル生成子を再構築する。 不変応力スケールを符号付きトレース比から分離すると、再構築は各可逆物理ブランチ上の 1 つのスカラー反転に縮小される。 結果として得られるプロファイルは、変形法則と局所エネルギー密度と圧力の関係の両方を決定する。 一般化された Born-Infeld モデルと対数モデルでは、主要な相互作用は一致するが、前者では圧力が飽和し、後者では圧力が際限なく増加する。 それらの正確な生成子はそれぞれ 2 次式と非多項式であり、後者には Lambert $W_{-1}$ が含まれる。 通常のルジャンドル変換により、補助ポテンシャル定式化で同じプロファイルが得られる。 流れは、共通の滑らかなブランチ内で root-$T\bar T$ と局所的に可換であり、共通の古典的な Lax 形式を保持する。 したがって、正確な再構成は、主要項のマッチングによって残された非線形自由度を定量化する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this thesis we compute the impulse of a classical black hole scattering encounter in the Post-Minkowskian (PM) expansion - a weak-field expansion in Newton's constant $G$ - up to the fifth order. We describe the black holes as point particles within an effective field theory framework and couple them through gravity. The classical equations of motion are solved diagrammatically using the worldline quantum field theory (WQFT) formalism, in which the solution with causal boundary conditions is encoded in tree-level Feynman diagrams built from graviton and worldline fields. The Feynman integrals arising at each order are reduced by advanced IBP reduction techniques and evaluated with the method of differential equations. We find that, in the solution of these integrals, periods over Calabi--Yau manifolds - familiar from string theory - appear and contribute to the classical impulse at the fifth Post-Minkowskian order. The results of this work are the first analytic results for the scattering observables at fifth Post-Minkowskian order, together with the appearance of Calabi--Yau threefold periods in a classical physics observable. | 本論文では、ニュートン定数 $G$ の弱場展開であるポストミンコフスキー展開 (PM) において、古典的なブラックホール散乱遭遇のインパルスを第 5 次まで計算する。 有効場理論の枠組みの中でブラックホールを点粒子として記述し、重力によって結合させる。 古典的な運動方程式は、ワールドライン量子場理論 (WQFT) 形式を用いて図式的に解かれる。 この形式では、因果境界条件を持つ解は、重力子場とワールドライン場から構築されたツリーレベルのファインマン図に符号化される。 各次数で生じるファインマン積分は、高度な IBP 縮約法によって縮約され、微分方程式法によって評価される。 これらの積分の解において、弦理論でおなじみのカラビ・ヤウ多様体上の周期が現れ、ポストミンコフスキー展開の第 5 次で古典的なインパルスに寄与することがわかった。 この研究の成果は、散乱観測量に関する第5次ポストミンコフスキー次数での初の解析的結果であり、古典物理学の観測量にカラビ・ヤウの3重周期が現れたことを示すものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The idea that the evaporation of black holes could end around the Planck mass and lead to relics possibly accounting for dark matter is quite old. In this article we focus on new models where the relics are metastable, typically with a lifetime of order $M^5$, where $M$ is the initial mass of the black hole. We show that those relics would actually be quite luminous, radiating -- possibly as much as the stars -- in the optical or UV band. We explicitly construct a proposal for their direct detection. | ブラックホールの蒸発がプランク質量付近で終わり、暗黒物質の原因となりうる残骸が残るという考えは、かなり古くから存在する。 本稿では、残骸が準安定状態にあり、その寿命がブラックホールの初期質量M⁵程度の新しいモデルに焦点を当てる。 これらの残骸は実際には非常に明るく、可視光または紫外線帯で恒星と同程度の光を放射する可能性があることを示す。 そして、それらを直接検出するための具体的な提案を提示する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider the quantization of linearized Einstein equations on 4-dimensional asymptotically flat spacetimes. We prove the existence of fully gauge invariant Hadamard states in the harmonic gauge for any Einstein metric asymptotic to the Minkowski metric in a conic neighborhood of spatial infinity. | 本稿では、4次元漸近的に平坦な時空における線形化されたアインシュタイン方程式の量子化について考察する。 空間的無限遠の円錐近傍においてミンコフスキー計量に漸近する任意のアインシュタイン計量に対して、調和ゲージにおいて完全にゲージ不変なアダマール状態が存在することを証明する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We perform fully nonlinear numerical-relativity simulations of electrically charged binary black hole mergers in Einstein-Maxwell-dilaton (EMD) theory, varying the magnitude and relative sign of the input charges and the dilaton coupling $a$. In the weak-charge sequence, the dominant gravitational waveforms remain close to the neutral vacuum baseline of general relativity and are visually indistinguishable across the sampled couplings, consistent with earlier EMD simulations. For the highly charged binaries with equal-magnitude opposite charges, however, the dominant gravitational strain exhibits visible differences between the EMD cases with $a\neq0$ and the charged Einstein-Maxwell reference at $a=0$. At $a=1$, the coordinate-time interval from the same separation to the waveform-based merger is approximately $62\%$ shorter than for the neutral binary. In this high-charge sequence at fixed input charges, increasing $a$ strengthens the scalar dressing while leaving the individual dilaton-weighted horizon charges nearly unchanged. Within the same sequence, increasing $a$ across the sampled values decreases the dipolar electromagnetic-flux peak, increases the scalar-flux peak, and modestly lengthens the merger interval. The sampled like-charged binaries have corresponding merger intervals approximately $15\%$-$20\%$ longer than the neutral baseline and emit predominantly quadrupolar electromagnetic radiation. At $a=1$ and $a=\sqrt{3}$, the like-charged mergers leave charged remnants with scalar fields consistent with secondary dilaton hair. The opposite-charge remnants instead approach neutral black holes without stationary scalar hair. | アインシュタイン・マクスウェル・ダイラトン（EMD）理論において、入力電荷の大きさと符号、およびダイラトン結合定数 $a$ を変化させ、電気的に帯電した連星ブラックホールの合体について、完全非線形数値相対論シミュレーションを実行しました。 弱い電荷の系列では、支配的な重力波形は一般相対性理論の中性真空ベースラインに近く、サンプリングされた結合定数全体で視覚的に区別がつかず、以前のEMDシミュレーションと一致しています。 しかし、大きさが等しい反対の電荷を持つ高電荷連星の場合、支配的な重力歪みは、$a\neq0$ のEMDケースと、$a=0$ の帯電アインシュタイン・マクスウェル参照との間で目に見える違いを示します。 $a=1$ では、同じ分離から波形に基づく合体までの座標時間間隔は、中性連星の場合よりも約 $62\%$ 短くなっています。 固定入力電荷でのこの高電荷シーケンスでは、$a$ を増加させると、個々のダイラトン重み付け地平線電荷はほとんど変化しないまま、スカラードレッシングが強化されます。 同じシーケンス内で、サンプリングされた値全体にわたって $a$ を増加させると、双極子電磁束ピークが減少し、スカラー束ピークが増加し、合体間隔がわずかに長くなります。 サンプリングされた同電荷連星は、中性ベースラインよりも約 $15\%$～$20\%$ 長い合体間隔を持ち、主に四極子電磁放射を放出します。 $a=1$ および $a=\sqrt{3}$ では、同電荷合体により、二次ダイラトンヘアと一致するスカラー場を持つ荷電残骸が残ります。 反対電荷の残骸は、代わりに、静止スカラーヘアのない中性ブラックホールに近づきます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the type I quasinormal modes (QNMs) of magnetically charged dilaton--Euler--Heisenberg (dEH) black holes, where axial gravitational and polar electromagnetic perturbations are coupled. Direct integration and Chebyshev pseudospectral methods give consistent QNM frequencies for the fundamental branches continued from Schwarzschild at $\ell=1,2,3$. Varying $α$ at fixed $ζ=α-β$ changes the spectrum on the same background. The damping response depends on charge and multipole and can have opposite signs for the two coupled branches. For $ζ<0$, dipole damping decreases with charge toward horizon merger. For $ζ>0$, the Type I charge range extends beyond the complementary polarization's local angular-gradient bound. All tracked modes remain damped in the nonextremal ranges, supporting the stability of these branches. | 我々は、軸方向の重力摂動と極性電磁摂動が結合した、磁気的に帯電したダイラトン・オイラー・ハイゼンベルク（dEH）ブラックホールのタイプI準正規モード（QNM）を研究する。 直接積分法とチェビシェフ擬スペクトル法は、$\ell=1,2,3$でシュワルツシルトから継続された基本分岐に対して一貫したQNM周波数を与える。 $ζ=α-β$を固定して$α$を変化させると、同じ背景上のスペクトルが変化する。 減衰応答は電荷と多重極に依存し、結合した2つの分岐で反対の符号を持つ可能性がある。 $ζ<0$の場合、双極子減衰は地平線合体に向かって電荷とともに減少する。 $ζ>0$の場合、タイプI電荷範囲は相補偏光の局所的な角度勾配境界を超えて広がる。 追跡されたすべてのモードは非極限範囲で減衰したままであり、これらの分岐の安定性を裏付けている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational waves (GWs) and 21-cm intensity mapping (IM) are emerging as complementary cosmological probes: GWs provide direct luminosity-distance measurements, while neutral-hydrogen (HI) IM traces the matter distribution in redshift space. Their synergy offers a promising avenue for precise measurements of the Hubble constant. Within a standard-siren framework, we perform a joint cosmological and population analysis using $\mathcal{O}(150)$ mock GW detections with SNR > 12, as projected for one year of observations at LVK O5 sensitivity. We combine these with mock HI intensity maps from MeerKLASS and SKA-Mid, and study how observational limitations in both the GW and IM data affect the $H_0$ constraints. We find that uncertainty in GW parameter measurements is a dominant limitation on the cosmological constraints. Neglecting this uncertainty, the inclusion of HI information enables sub-percent constraints on $H_0$. We also find that observational effects in the HI surveys weaken the constraints, although they remain tighter than those obtained without HI information (spectral sirens). Despite accounting for HI IM observational limitations, including HI information reduces the $H_0$ uncertainty relative to the spectral-siren results by 61% for MeerKLASS and 53% for SKA-Mid. Because our results are based on a single realisation, they should be interpreted in light of possible realisation-to-realisation variability. Beam convolution most severely weakens the constraints. Instrumental noise can induce multimodality in the posterior, potentially biasing the inferred parameters. The results are sensitive to foreground under-cleaning and over-cleaning. Partial sky coverage has a relatively small impact. In the most realistic scenario, which accounts for both GW and HI IM limitations, we obtain $H_0$ precision estimates of 10% and 15% for MeerKLASS and SKA-Mid, respectively. | 重力波 (GW) と 21 cm 強度マッピング (IM) は、相補的な宇宙論的プローブとして注目されています。 GW は光度と距離の直接的な測定値を提供し、中性水素 (HI) IM は赤方偏移空間における物質分布を追跡します。 これらの相乗効果により、ハッブル定数の精密測定に有望な道が開かれます。 標準サイレンの枠組みの中で、LVK O5 感度での 1 年間の観測で予測される SNR > 12 の $\mathcal{O}(150)$ 個の模擬 GW 検出を使用して、宇宙論的および集団的解析を共同で実行します。 これらを MeerKLASS および SKA-Mid の模擬 HI 強度マップと組み合わせ、GW データと IM データの両方における観測上の制約が $H_0$ 制約にどのように影響するかを調べます。 GW パラメータ測定の不確実性が、宇宙論的制約に対する支配的な制約であることがわかりました。 この不確実性を無視すると、HI 情報を含めることで、$H_0$ に 1% 未満の制約を与えることができます。 また、HI サーベイの観測効果によって制約が弱まることもわかっていますが、HI 情報なしで得られた制約 (スペクトルサイレン) よりは依然として厳格です。 HI IM の観測上の制限を考慮しても、HI 情報を含めることで、スペクトルサイレンの結果と比較して、MeerKLASS では $H_0$ の不確実性が 61%、SKA-Mid では 53% 減少します。 結果は単一の実現に基づいているため、実現ごとの変動の可能性を考慮して解釈する必要があります。 ビーム畳み込みは制約を最も深刻に弱めます。 機器ノイズは事後分布に多峰性を引き起こし、推定パラメータにバイアスを与える可能性があります。 結果は前景のクリーニング不足とクリーニング過剰に敏感です。 部分的な空のカバー範囲の影響は比較的小さいです。 GWとHI IMの両方の制限を考慮した最も現実的なシナリオでは、MeerKLASSとSKA-MidのH_0精度推定値はそれぞれ10%と15%となります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent DESI observations hint at a preference for dynamical dark energy with an equation of state that crosses the phantom divide within the Chevallier-Polarski-Linder (CPL) parameterization. In this work, we assess the consistency of the CPL parameterization with current cosmological observations. We develop a model check based on the disagreement between posteriors inferred by neural posterior estimation and flow-matching posterior estimation. Both estimators are trained on the same CPL simulations, and their posterior disagreement is calibrated using independent simulations to obtain a global $p$-value. Controlled simulations assess the reliability of the calibrated \(p\)-values and show how detection sensitivity depends on the form of departure from the assumed model. Applying the test to the compressed CMB+DESI+DESY5 data vector yields $p_{\rm global}=0.524$, indicating that the current observations are consistent with the CPL model. The method has a median evaluation time of only $0.53\,{\rm s}$, enabling efficient assessments of cosmological model adequacy. This framework enables efficient tests of dark-energy models, providing a firmer basis for investigating the physical origin of cosmic acceleration. | 最近のDESI観測では、Chevallier-Polarski-Linder (CPL) パラメータ化内のファントム境界を越える状態方程式を持つ動的ダークエネルギーへの嗜好が示唆されている。 本研究では、CPLパラメータ化と現在の宇宙論的観測との整合性を評価する。 ニューラル事後推定とフローマッチング事後推定によって推測される事後分布間の不一致に基づくモデルチェックを開発する。 両方の推定器は同じCPLシミュレーションでトレーニングされ、独立したシミュレーションを使用して事後不一致を較正してグローバルな$p$値を取得する。 制御されたシミュレーションは較正された\(p\)値の信頼性を評価し、検出感度が想定されたモデルからの逸脱の形式にどのように依存するかを示す。 圧縮されたCMB+DESI+DESY5データベクトルにテストを適用すると、$p_{\rm global}=0.524$が得られ、現在の観測がCPLモデルと整合していることが示される。 この手法は評価時間の中央値がわずか0.53秒と非常に短いため、宇宙論モデルの妥当性を効率的に評価できます。 このフレームワークにより、ダークエネルギーモデルの効率的な検証が可能となり、宇宙加速の物理的起源を解明するためのより確固たる基盤が提供されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We identify the general finite-$\ell$ neutral Alekseev--Astorino Schwarzschild--Bertotti--Robinson family with the subcritical branch of the independently obtained accelerating Schwarzschild--Bertotti--Robinson solution. The exact scale-free dictionary is \begin{equation*} B^2M^2=\frac{m^2}{b^2+\ell^2},\qquad AM=\frac{m\ell}{b^2+\ell^2},\qquad \frac{A}{B}=\frac{\ell}{\sqrt{b^2+\ell^2}}, \end{equation*} up to the north--south orientation convention. Thus finite real $\ell$ covers precisely the acceleration interval $|A|<|B|$: for $\ell\ne0$ the corresponding OP acceleration parameter is nonzero and the two axial openings are unequal, although no acceleration horizon is present. We establish the identification by canonical Weyl-rod matching and horizon-shape comparison, an independent conicity check, and an exact off-horizon reconstruction of the metric and Maxwell field. The centered limit $\ell=0$ is the nonaccelerating Schwarzschild--BR solution, whereas $|\ell|\to\infty$ approaches the critical boundary $|A/B|=1$ from below. The Astorino parameter $\ell$ therefore parametrizes subcritical acceleration rather than an additional independent neutral black-hole degree of freedom. | 我々は、一般的な有限$\ell$中立型Alekseev--Astorino Schwarzschild--Bertotti--Robinsonファミリーを、独立に得られた加速型Schwarzschild--Bertotti--Robinson解の亜臨界分岐と同一視する。 厳密なスケールフリー辞書は、南北方向の慣例を除いて、次のようになる。 \begin{equation*} B^2M^2=\frac{m^2}{b^2+\ell^2},\qquad AM=\frac{m\ell}{b^2+\ell^2},\qquad \frac{A}{B}=\frac{\ell}{\sqrt{b^2+\ell^2}}, \end{equation*}したがって、有限の実数 $\ell$ は、加速区間 $|A|<|B|$ を正確にカバーします。 $\ell\ne0$ の場合、対応する OP 加速パラメータはゼロではなく、2 つの軸方向の開口部は等しくありませんが、加速地平線は存在しません。 我々は、標準的なワイルロッドマッチングと地平線形状比較、独立した円錐性チェック、および計量とマクスウェル場の正確なオフ地平線再構成によって、この識別を確立します。 中心極限 $\ell=0$ は非加速のシュワルツシルト-BR 解であり、$|\ell|\to\infty$ は下から臨界境界 $|A/B|=1$ に近づきます。 したがって、アストリーノパラメータ $\ell$ は、追加の独立した中立ブラックホールの自由度ではなく、臨界以下の加速をパラメータ化します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| According to General Relativity (GR), gravity is described as the curvature of spacetime caused by mass and energy. Although GR has been highly successful in describing gravitational phenomena, exotic compact objects with high mass and strong gravitational fields, as well as low-mass objects, have motivated the study of modified theories of gravity. One of the modified gravity frameworks is $f(R,T^2) = R^{1 + ε} + ακ^2 T_{μν} T^{μν}$, which provides an extension of GR by introducing modifications to both the geometric and matter sectors. In this study, we investigate the mass-radius structure, physical viability, and stability of quark stars in $f(R,T^2)$ gravity using the MIT Bag Model equation of state. We compare results from the exact $f(R,T^2)$ model, its first-order Taylor expansion, and GR. The values of the gravity parameter $ε$ and $α$ are constrained by evaluating the ability of the model to reproduce the observed mass-radius configurations of compact objects, including HESS J1731-347 with a mass of $M = 0.77_{-0.17}^{+0.20} \, M_{\odot}$ and a radius of $R = 10.4_{-0.78}^{+0.86}$ km, GW190814 with a mass of $M = 2.6 \, M_{\odot}$, PSR J1614-2230, with a mass of $M = 1.928 \pm 0.017 \, M_{\odot}$ and a radius of $R > 10$ km, and PSR J0437-4715, with a mass of $M = 1.418 \pm 0.037 \, M_{\odot}$ and a radius of $R = 11.36_{-0.63}^{+0.95}$ km. We assess the physical viability and stability of the stellar configurations using the energy conditions (strong, weak, null, and dominant) and the speed of sound. Overall, the $f(R,T^2)$ gravity model can accommodate quark star configurations and reproduce the observed properties of massive compact objects, particularly those associated with GW190814 and the lightest compact object observed, HESS J1731-347, respectively. | 一般相対性理論（GR）によれば、重力は質量とエネルギーによって引き起こされる時空の曲率として記述されます。 GRは重力現象の記述において非常に成功を収めてきましたが、質量が大きく重力場が強いエキゾチックなコンパクト天体や、質量が小さい天体の存在が、修正重力理論の研究を促してきました。 修正重力理論の枠組みの一つに、$f(R,T^2) = R^{1 + ε} + ακ^2 T_{μν} T^{μν}$ があり、これは幾何学的セクターと物質セクターの両方に修正を加えることでGRを拡張したものです。 本研究では、MIT Bagモデルの状態方程式を用いて、$f(R,T^2)$重力におけるクォーク星の質量半径構造、物理的実現可能性、安定性を調査します。 厳密な$f(R,T^2)$モデル、その1次テイラー展開、およびGRの結果を比較します。 重力パラメータ $ε$ と $α$ の値は、質量 $M = 0.77_{-0.17}^{+0.20} \, M_{\odot}$、半径 $R = 10.4_{-0.78}^{+0.86}$ km の HESS J1731-347、質量 $M = 2.6 \, M_{\odot}$ の GW190814、質量 $M = 1.928 \pm 0.017 \, M_{\odot}$、半径 $R > 10$ km の PSR J1614-2230、質量 $M = 1.418 \pm 0.037 の PSR J0437-4715 など、コンパクト天体の観測された質量-半径構成を再現するモデルの能力を評価することによって制約されます。 質量は M_{\odot}$、半径は $R = 11.36_{-0.63}^{+0.95}$ km です。 エネルギー条件 (強い、弱い、ヌル、支配的) と音速を使用して、恒星構成の物理的実現可能性と安定性を評価します。 全体として、$f(R,T^2)$ 重力モデルはクォーク星構成に対応でき、特に GW190814 および観測された最も軽いコンパクト天体 HESS J1731-347 に関連する、大質量コンパクト天体の観測された特性を再現できます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the Euclidean path integral around magnetically charged lukewarm black holes in four-dimensional de Sitter space. We numerically determine the full one-loop spectrum of coupled graviton and photon fluctuations and find that the phase of the partition function agrees with that of pure gravity in empty de Sitter plus a worldline observer. In the small-mass limit, certain localized eigenmodes can be effectively viewed as describing the observer's motion and have the expected eigenvalues, allowing us to reconstruct the worldline action. We further identify these modes with translational zero modes of an extremal charged black hole in asymptotically flat spacetime, lifted by de Sitter curvature. | 我々は、4次元ド・ジッター空間における磁気的に帯電したぬるま湯ブラックホールの周りのユークリッド経路積分を研究する。 我々は、結合した重力子と光子のゆらぎの完全な1ループスペクトルを数値的に決定し、分配関数の位相が、空のド・ジッター空間と世界線観測者を含む純粋重力の位相と一致することを発見した。 小質量極限では、特定の局在固有モードは、観測者の運動を記述するものと効果的に見なすことができ、期待される固有値を持つため、世界線作用を再構成することができる。 我々はさらに、これらのモードを、ド・ジッター曲率によって持ち上げられた漸近的に平坦な時空における極限的に帯電したブラックホールの並進ゼロモードと同一視する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this manuscript, a dynamical inverse seesaw neutrino ISS(3+1+1+1) mixing model based on the gauge symmetry $U(1)_{B-L}$ extended by the flavor symmetry $A_{4}\times Z_{2}$ has been constructed. ISS(3+1+1+1) represents three generations of right-handed neutrinos and an extra three generation of singlets sterile neutrinos, wherein the right-handed neutrinos are triplets under $A_4$ symmetry. Furthermore, the five scalar flavon fields are considered in the model, which reproduce neutrino oscillation data within the NuFIT 6.0 experimental range with statistical $\text{|pull|}=0.01 σ$. The neutrino mass hierarchy is obtained by minimizing the dynamical $A_4\times Z_2$ scalar flavon $φ_v$ potential. The effective neutrino mass parameter $m_{ββ}$ for the neutrinoless double beta decay $0vββ$ has been charecterised in the manuscript. The effective neutrino mass parameter spans a finite region in the parameter space rather then being confined to a single point and it is constrained by the KamLAND-Zen excluded band. The model successfully explains active-sterile neutrino mixing and non-unitarity of the PMNS matrix is consistent with the cosmological upper bound. The minimum value of the sum of the active neutrinos' mass turns out to be $m_{i}\approx 62\ \ (99.4)\ \text{meV}$ for Normal ordering (Inverted ordering), which lies within the range of both Planck 2018 loose cosmological limit $\sum m_{i}<120\ \text{meV}$ and tighter limit $\sum m_{i}<72\ \text{meV}$ of DESI-2024. Our model immensely favours normal ordering, in agreement with the tighter constraints reported by DESI-2024. | 本稿では、ゲージ対称性 $U(1)_{B-L}$ をフレーバー対称性 $A_{4}\times Z_{2}$ で拡張したモデルに基づく動的逆シーソーニュートリノ ISS(3+1+1+1) 混合モデルを構築した。 ISS(3+1+1+1) は、3 世代の右巻きニュートリノと、さらに 3 世代のシングレット不活性ニュートリノを表し、右巻きニュートリノは $A_4$ 対称性の下でトリプレットとなる。 さらに、このモデルでは 5 つのスカラーフラボン場を考慮しており、統計的 $\text{|pull|}=0.01 σ$ で NuFIT 6.0 実験範囲内のニュートリノ振動データを再現する。 ニュートリノ質量階層は、動的 $A_4\times Z_2$ スカラーフラボン $φ_v$ ポテンシャルを最小化することによって得られる。 本稿では、ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊 $0vββ$ の有効ニュートリノ質量パラメータ $m_{ββ}$ を特徴づけた。 有効ニュートリノ質量パラメータは、パラメータ空間内の有限領域に広がり、一点に限定されるのではなく、KamLAND-Zen 除外帯によって制約される。 このモデルは、活性ニュートリノと不活性ニュートリノの混合をうまく説明し、PMNS 行列の非ユニタリ性は宇宙論的上限と整合している。 活性ニュートリノの質量の合計の最小値は、通常の順序（逆順序）の場合、$m_{i}\approx 62\ \ (99.4)\ \text{meV}$ となり、これは Planck 2018 の緩やかな宇宙論的限界 $\sum m_{i}<120\ \text{meV}$ と DESI-2024 のより厳しい限界 $\sum m_{i}<72\ \text{meV}$ の両方の範囲内に収まります。 私たちのモデルは、DESI-2024 が報告したより厳しい制約と一致して、通常の順序を強く支持しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We compute the static contribution to the conservative two-body potential in massless scalar-tensor theories through fifth post-Newtonian (5PN) order, with the strong-field scalar responses of the compact objects encoded in scalar-dependent masses. Within post-Newtonian effective field theory (EFT), evaluating the 1PN-5PN static terms requires one- through five-loop massless two-point Feynman integrals. Although the additional scalar modifies both source couplings and integrand numerators, the required scalar master topologies remain those of the corresponding static problem in general relativity. Moreover, independent reflection symmetries of the two static scalar sectors extend the odd-PN factorization mechanism to the present theory, so that no genuinely new five-loop master integrals are required. Our results reproduce the known static interaction through 2PN, provide an independent EFT determination at 3PN, and extend the explicit potential to 4PN and 5PN. We verify the general-relativity limit and body-exchange symmetry; regulator poles and residual transcendental terms cancel in the complete result, leaving rational coefficients. These high-precision results provide ingredients for increasingly precise gravitational-wave tests of gravity beyond general relativity. | 質量ゼロのスカラーテンソル理論における保存的二体ポテンシャルへの静的寄与を、第 5 次ポスト ニュートン (5PN) まで計算します。 コンパクト天体の強磁場スカラー応答は、スカラー依存質量に符号化されています。 ポスト ニュートン有効場理論 (EFT) では、1PN-5PN の静的項を評価するには、1 ループから 5 ループまでの質量ゼロの 2 点ファインマン積分が必要です。 追加のスカラーはソース結合と被積分関数の分子の両方を変更しますが、必要なスカラーマスタートポロジーは、一般相対性理論における対応する静的問題のトポロジーのままです。 さらに、2 つの静的スカラーセクターの独立した反射対称性により、奇数 PN 因子分解機構が現在の理論に拡張されるため、真に新しい 5 ループマスター積分は必要ありません。 我々の結果は、2PN までの既知の静的相互作用を再現し、3PN での独立した EFT 決定を提供し、明示的なポテンシャルを 4PN および 5PN に拡張します。 一般相対性理論の極限と物体交換対称性を検証した結果、レギュレータ極と残余超越項が相殺され、有理係数が残ります。 これらの高精度な結果は、一般相対性理論を超える重力の、より高精度な重力波検証のための基礎となります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The black hole singularity is hidden behind its horizon, and it is difficult to determine whether it is resolved by quantum gravity or stringy effects. For an AdS-Schwarzschild black hole, it is known that the two-point function of the dual conformal field theory has a singularity associated with a null geodesic that bounces off the black hole singularity. In this paper, we investigate how the resolution of the black hole singularity is encoded in the dual conformal field theory by considering regular AdS black holes as regularized geometries. Using WKB analysis, we compute the quasinormal modes of regular AdS black holes and read off the dual two-point functions from the modes. We find that the singularity corresponding to the bouncing null geodesic for singular black holes is replaced by a smooth bump associated with a complex, rather than real, null geodesic. The location of the complex geodesic singularity is supported by analyzing the structure of the operator product expansion for the two-point function. Our results provide a holographic signature of black hole singularity resolution and clarify how information about the regular interior is encoded in boundary correlation functions. | ブラックホールの特異点は事象の地平線の背後に隠されており、量子重力によって解消されるのか、弦効果によって解消されるのかを判断するのは困難である。 AdS-シュワルツシルトブラックホールの場合、双対共形場理論の2点関数には、ブラックホールの特異点から跳ね返るヌル測地線に関連する特異点が存在することが知られている。 本論文では、正則AdSブラックホールを正則化された幾何学として考えることにより、双対共形場理論においてブラックホールの特異点の解消がどのように符号化されているかを調べる。 WKB解析を用いて、正則AdSブラックホールの準正規モードを計算し、モードから双対2点関数を読み取る。 特異ブラックホールの場合、跳ね返るヌル測地線に対応する特異点は、実数ではなく複素数のヌル測地線に関連する滑らかな隆起に置き換えられることがわかった。 複素測地線の特異点の位置は、2点関数の演算子積展開の構造を解析することによって裏付けられる。 我々の研究結果は、ブラックホールの特異点解消のホログラフィックな特徴を示し、境界相関関数に規則的な内部構造に関する情報がどのように符号化されているかを明らかにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A central question in the study of black hole interiors is how matter and geometry constrain the number of horizons. In Einstein gravity, one known method is to use the ADM decomposition of the field equations to derive a differential inequality for the lapse, which then constrains the possible multiple inner horizons. We show that the same obstruction can instead be formulated through the Komar integral as a bulk-boundary balance of gravitational Noether charge. In higher-curvature gravity, a direct ADM analysis becomes more complicated, whereas the gravitational Noether charge naturally retains this bulk-boundary structure. We naturally apply the gravitational Noether charge analysis to Lovelock gravity. We introduce a TCC-like curvature condition and prove that, together with the thermodynamically motivated assumption of positive Wald entropy, it allows at most one nondegenerate inner Killing horizon inside a nondegenerate event horizon. This suggests that the obstruction reflects a compatibility between bulk gravitational response and horizon thermodynamics. | ブラックホール内部の研究における中心的な問題は、物質と幾何学が事象の地平線の数をどのように制約するかである。 アインシュタイン重力では、既知の方法の1つは、場の方程式のADM分解を使用して、ラプスの微分不等式を導出し、それによって可能な複数の内部地平線を制約することである。 我々は、同じ制約が、重力ノーター電荷のバルク境界バランスとしてコマール積分を通して定式化できることを示す。 高曲率重力では、直接的なADM解析はより複雑になるが、重力ノーター電荷は自然にこのバルク境界構造を保持する。 我々は、重力ノーター電荷解析をラブロック重力に自然に適用する。 我々はTCCのような曲率条件を導入し、熱力学的に動機付けられた正のワルドエントロピーの仮定と合わせて、非縮退事象の地平線内に最大で1つの非縮退内部キリング地平線を許容することを証明する。 これは、この制約がバルク重力応答と地平線熱力学の間の整合性を反映していることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent DESI baryon acoustic oscillation (BAO) analyses suggest a preference for an evolving dark energy equation of state (EoS) that crosses the phantom divide $w=-1$. Interactions between dark energy and dark matter can also produce an apparent phantom-divide crossing in the effective dark energy EoS. In this work, we investigate interacting dark energy (IDE) models with a constant EoS parameter $w$, using cosmic microwave background (CMB) observations from Planck, ACT, and SPT, DESI DR2 BAO measurements, and type Ia supernova data from PantheonPlus, DES-Dovekie, and DESY5. We consider four typical forms of the interaction term $Q$. Our results show that the IDE models with $Q\proptoρ_{\rm de}$ generally exhibit a stronger preference for nonzero dark-sector interactions. In particular, for the CMB+DESI+DES-Dovekie data, the IDE model with $Q=βH_0ρ_{\rm de}$ yields $β=-2.52^{+0.80}_{-0.54}$ and $w=-1.510^{+0.170}_{-0.120}$, corresponding to deviations from $β=0$ and $w=-1$ at the $3.2σ$ and $3.0σ$ levels, respectively. Interestingly, the effective EoS of the IDE model with $Q=βH_0ρ_{\rm de}$ exhibits a redshift evolution resembling that of the $w_0w_a$CDM model, crossing the phantom divide. Bayesian evidence further indicates that this IDE model is favored over $Λ$CDM and the other three IDE models. Our analysis helps identify which interaction forms better account for current cosmological observations. | 最近の DESI バリオン音響振動 (BAO) 解析では、ファントム境界 $w=-1$ を越える進化するダークエネルギー状態方程式 (EoS) を好む傾向が示唆されています。 ダークエネルギーとダークマターの相互作用によっても、有効ダークエネルギー EoS で見かけ上のファントム境界を越えることがあります。 この研究では、プランク、ACT、SPT の宇宙マイクロ波背景放射 (CMB) 観測、DESI DR2 BAO 測定、および PantheonPlus、DES-Dovekie、DESY5 の Ia 型超新星データを使用して、一定の EoS パラメータ $w$ を持つ相互作用ダークエネルギー (IDE) モデルを調査します。 相互作用項 $Q$ の 4 つの典型的な形式を検討します。 私たちの結果は、$Q\proptoρ_{\rm de}$ を持つ IDE モデルが一般的に非ゼロのダークセクター相互作用をより強く好むことを示しています。 特に、CMB+DESI+DES-Dovekieデータの場合、$Q=βH_0ρ_{\rm de}$のIDEモデルは、$β=-2.52^{+0.80}_{-0.54}$と$w=-1.510^{+0.170}_{-0.120}$という値を示し、それぞれ$β=0$と$w=-1$からの偏差が$3.2σ$と$3.0σ$のレベルで対応します。 興味深いことに、$Q=βH_0ρ_{\rm de}$のIDEモデルの実効状態方程式は、$w_0w_a$CDMモデルに似た赤方偏移進化を示し、ファントム境界を越えます。 ベイズ証拠はさらに、このIDEモデルが$Λ$CDMおよび他の3つのIDEモデルよりも好ましいことを示しています。 私たちの分析は、現在の宇宙論的観測をよりよく説明する相互作用形式を特定するのに役立ちます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate compact objects using the extended Tolman III equation of state in the framework of $f(R,T)=R+2χT$ gravity. In the matter sector of the Lagrangian density, we employ a new formalism based on the evaluation of the second-order derivative of the matter Lagrangian with respect to the metric \cite{Jayawiguna:2026das}. We analyze the corresponding observational signatures through axial gravitational perturbations including stellar stability and gravitational echo. We find that the effective potential in $f(R,T)$ gravity is wider and deeper than its counterpart in general relativity (GR). The quasinormal-mode (QNM) frequencies are calculated using the Bohr--Sommerfeld (BS) fitting and both the lower- and higher-order Wentzel--Kramers--Brillouin (WKB) approximations. For the ultracompact configurations considered, trapped modes can tunnel through the potential barrier, giving rise to gravitational-wave echoes. The imaginary parts of the QNM frequencies are found to be negative, $\Im(ω_n M)<0$, indicating that the perturbations decay exponentially with time. Our results show that the echo train in GR contains more echoes than that in $f(R,T)$ gravity. Finally, assuming that the stellar object is a neutron star and adopting a stellar radius consistent with measurements by the Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), we find that the $f(R,T)$ gravity model yields a characteristic frequency consistent with the estimated frequency associated with GW170817 for $β= 4.663\times10^{-1}$ and $χ=0.96π$, whereas the corresponding GR model does not exhibit comparable agreement. | $f(R,T)=R+2χT$重力の枠組みで拡張Tolman III状態方程式を用いてコンパクト天体を調査する。 ラグランジアン密度の物質セクターでは、計量に関する物質ラグランジアンの2階微分の評価に基づく新しい形式を採用する。 恒星安定性や重力エコーを含む軸方向重力摂動を通して、対応する観測的特徴を分析する。 $f(R,T)$重力における有効ポテンシャルは、一般相対性理論(GR)におけるそれよりも広く深いことがわかった。 準正規モード(QNM)周波数は、Bohr-Sommerfeld(BS)フィッティングと、低次および高次のWentzel-Kramers-Brillouin(WKB)近似の両方を用いて計算される。 検討した超コンパクト構成では、捕捉されたモードがポテンシャル障壁をトンネル通過し、重力波エコーが発生します。 QNM周波数の虚部は負、$\Im(ω_n M)<0$であることがわかりました。 これは、摂動が時間とともに指数関数的に減衰することを示しています。 私たちの結果は、GRのエコー列が$f(R,T)$重力のエコー列よりも多くのエコーを含むことを示しています。 最後に、恒星が中性子星であると仮定し、中性子星内部組成探査機（NICER）による測定と一致する恒星半径を採用すると、$f(R,T)$重力モデルは、$β= 4.663\times10^{-1}$および$χ=0.96π$の場合、GW170817に関連付けられた推定周波数と一致する特性周波数を与えることがわかりましたが、対応するGRモデルは同等の一致を示しませんでした。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate analytic bounds on the equatorial photon ring radius and the Lyapunov exponent in rotating black holes containing anisotropic matter. For a constant equatorial equation-of-state parameter, the finite asymptotic mass and nonnegative energy density imply an upper bound on the photon ring radius given by the Kerr photon ring radius with the same asymptotic mass and rotation parameters for co-rotating and counter-rotating motions. The lower bounds are written in terms of the quantities evaluated at the outer horizon. These bounds on the Lyapunov exponent constrain the absolute magnitude of the imaginary part of the quasinormal frequency of a massless scalar field within the eikonal limit. The worldsheet surface gravity and induced temperature were derived for a probe string in the Penrose limit along the photon ring. The induced temperature and worldsheet surface gravity give an upper bound on the photon ring Lyapunov exponent, $2 πT_\mathrm{ind} = κ_\mathrm{ind} \geq λ$. | 異方性物質を含む回転ブラックホールにおける赤道光子リング半径とリアプノフ指数の解析的限界を調査する。 一定の赤道状態方程式パラメータの場合、有限の漸近質量と非負のエネルギー密度は、共回転運動と反回転運動に対して同じ漸近質量と回転パラメータを持つカー光子リング半径によって与えられる光子リング半径の上限を意味する。 下限は、外側の事象の地平線で評価された量で記述される。 これらのリアプノフ指数の限界は、アイコナール限界内の質量のないスカラー場の準正規周波数の虚部の絶対値を制約する。 光子リングに沿ったペンローズ限界のプローブストリングについて、ワールドシート表面重力と誘導温度が導出された。 誘導温度とワールドシート表面重力は、光子リングのリアプノフ指数の上限値、$2 πT_\mathrm{ind} = κ_\mathrm{ind} \geq λ$ を与える。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Black hole superradiance amplifies vacuum fluctuations into a macroscopic cloud of a massive bosonic field around a rotating black hole. Under free evolution, the quantum cloud is a two-mode squeezed state that remains entangled even at large occupation numbers, while its growing component admits a classical statistical description. In this work, we study how graviton emission changes the quantum state of the cloud. We find that graviton emission suppresses interference between cloud configurations with different amplitudes, but leaves interference between configurations that differ only by an overall sign unchanged. For typical configurations realized under vacuum fluctuations, the suppression becomes significant when the expected number of emitted gravitons is of order unity.We also show that, at larger occupation numbers, all first and second moments can be reproduced by a statistical mixture of coherent states. For the astrophysical black holes, both changes occur much before the spin-down of the black hole becomes significant. | ブラックホールの超放射は、回転するブラックホールの周囲に、真空のゆらぎを増幅して巨大なボソン場の巨視的な雲を形成します。 自由進化の下では、量子雲は2モードのスクイーズド状態であり、占有数が大きくてもエンタングル状態が維持されますが、その成長する成分は古典的な統計的記述が可能です。 本研究では、重力子放出が雲の量子状態をどのように変化させるかを調べます。 重力子放出は振幅の異なる雲の構成間の干渉を抑制しますが、全体的な符号だけが異なる構成間の干渉は変化させないことが分かりました。 真空のゆらぎの下で実現される典型的な構成では、放出される重力子の期待数が1程度のオーダーになると、抑制が顕著になります。 また、占有数が大きい場合、すべての1次および2次モーメントは、コヒーレント状態の統計的混合によって再現できることも示します。 天体物理学的ブラックホールの場合、これらの変化はブラックホールのスピンダウンが顕著になるずっと前に発生します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the potential of Galactic-center S-star observations to probe Lorentz violation in the minimal pure-gravity Standard-Model Extension (SME), focusing on parameter degeneracies associated with anisotropic orbital signatures. We construct simulated astrometric and spectroscopic observations of S2 and S55 using fiducial orbital and Galactic-center parameters based on the multi-star solution from the GRAVITY Collaboration and evolve the stellar trajectories using the leading Lorentz-violating two-body dynamics supplemented by the Schwarzschild first-post-Newtonian (1PN) correction. Separate Fisher-matrix analyses of S2 and S55 each resolve seven of the eight independent SME directions, while their joint analysis resolves all eight directions by combining complementary projections from the differently oriented orbits. A subsequent Markov chain Monte Carlo (MCMC) analysis confirms the Fisher forecasts and reaches characteristic 95% credible-level sensitivities of approximately 10^(-3)-10^(-2) for the time-space components and 10^(-5)-10^(-4) for the spatial components. Our results demonstrate that combining S-stars with different orbital orientations is effective for breaking geometrical degeneracies and probing the tensor structure of Lorentz violation in the Galactic-center gravitational field. | 我々は、銀河中心S星の観測が、最小純粋重力標準模型拡張（SME）におけるローレンツ違反を調査する可能性を検証し、異方性軌道シグネチャに関連するパラメータ縮退に焦点を当てる。 GRAVITYコラボレーションの多重星解に基づく基準軌道パラメータと銀河中心パラメータを用いて、S2とS55のシミュレーションによる位置天文観測と分光観測を構築し、シュワルツシルト第一ポストニュートン（1PN）補正を加えた主要なローレンツ違反二体ダイナミクスを用いて恒星軌道を進化させる。 S2とS55の個別のフィッシャー行列解析では、それぞれ8つの独立したSME方向のうち7つが解像されるが、両者の共同解析では、異なる向きの軌道からの相補的な射影を組み合わせることで、8つの方向すべてが解像される。 その後のマルコフ連鎖モンテカルロ（MCMC）解析により、フィッシャーの予測が確認され、時間空間成分については約10^(-3)～10^(-2)、空間成分については約10^(-5)～10^(-4)という、95%信頼水準における特徴的な感度が得られました。 私たちの結果は、軌道方向の異なるS星を組み合わせることで、幾何学的縮退を解消し、銀河中心重力場におけるローレンツ対称性の破れのテンソル構造を調査するのに効果的であることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We compare the quasinormal modes (QNMs), greybody factors, and Hawking emission of massless scalar, electromagnetic, and Dirac test fields propagating on a non-minimal Einstein--Yang--Mills black hole. The QNMs are calculated using WKB and pseudospectral methods, while greybody factors are estimated with sixth-order WKB method. All computed modes are damped within the parameter range considered. Higher overtones generally exhibit stronger dependence on the non-minimal coupling $ξ$ than the fundamental mode, including non-monotonic behavior in the scalar and Dirac sectors. For large multipole numbers, all three fields follow a common leading eikonal description governed by the unstable circular null orbit. Increasing $ξ$ raises the orbital angular velocity and reduces the Lyapunov exponent, leading to higher oscillation frequencies and weaker damping rate. The greybody factors depend strongly on the multipole number, with weaker field dependent corrections from $ξ$. The partial-wave emission powers generally decrease with increasing $ξ$, while the lowest scalar mode shows mild non-monotonic behavior. This comparison reveals enhanced overtone sensitivity alongside comparatively small changes in transmission, whereas the Hawking emission reflects changes in both the greybody factors and the black hole temperature. | 非最小アインシュタイン・ヤン・ミルズブラックホール上を伝播する質量ゼロのスカラー場、電磁場、およびディラック場の準正規モード（QNM）、グレイボディ因子、およびホーキング放射を比較します。 QNMはWKB法と擬スペクトル法を用いて計算され、グレイボディ因子は6次WKB法で推定されます。 計算されたすべてのモードは、考慮されたパラメータ範囲内で減衰します。 高次の倍音は、一般的に基本モードよりも非最小結合$ξ$への依存性が強く、スカラーおよびディラックセクターでは非単調な振る舞いを示します。 多重極数が大きい場合、3つの場はすべて、不安定な円形ヌル軌道によって支配される共通の主要なアイコナール記述に従います。 $ξ$の増加は軌道角速度を上昇させ、リアプノフ指数を減少させ、より高い振動周波数とより弱い減衰率をもたらします。 グレイボディ因子は多重極数に強く依存し、$ξ$からの場依存補正は弱くなります。 部分波放射のパワーは一般的にξの増加とともに減少するが、最低次のスカラーモードでは緩やかな非単調な挙動が見られる。 この比較から、透過率の比較的小さな変化とともに高調波感度が高まっていることが明らかになる一方、ホーキング放射はグレイボディ因子とブラックホール温度の両方の変化を反映している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A description of scattering in asymptotically flat spacetimes that includes both radiation and massive asymptotic states requires control of the relation between null and timelike infinity. Motivated by this problem, we use the properties of conformal geodesics to construct an extended representation of timelike infinity in Minkowski spacetime. The construction exploits the fact that every non-null metric geodesic in an Einstein spacetime is, up to an explicit local reparametrisation, a conformal geodesic. It replaces the point $i^+$ by a hyperboloidal boundary $\mathcal{H}^+$ meeting future null infinity $\mathscr{I}^+$ at a corner $\mathcal{C}^{+}$, while fixing the location of $\mathscr{I}^+$ in the associated conformal Gaussian gauge. In this gauge, we derive the equations governing massless scalar and spin-$2$ fields. In particular, we obtain a transport equation for the scalar field along future null infinity and analyse the asymptotic behaviour of its spherical-harmonic modes near timelike infinity. We also derive the explicit massless spin-$2$ equations in this gauge. Finally, we examine the relation to projective extensions and to the hyperbolic base of the extended Carrollian space $\mathrm{Ti}$. Our results provide a geometric framework for studying the connection between late-time and null asymptotics which is a prerequisite for scattering constructions relevant to flat space holography. | 放射と質量を持つ漸近状態の両方を含む漸近的に平坦な時空における散乱の記述には、ヌル無限と時間的無限の関係を制御する必要がある。 この問題に触発され、我々は共形測地線の性質を用いて、ミンコフスキー時空における時間的無限の拡張表現を構築する。 この構成は、アインシュタイン時空におけるすべての非ヌル計量測地線が、明示的な局所的再パラメータ化を除いて共形測地線であるという事実を利用している。 点 $i^+$ を、角 $\mathcal{C}^{+}$ で未来のヌル無限 $\mathscr{I}^+$ と交わる双曲面境界 $\mathcal{H}^+$ に置き換え、関連する共形ガウスゲージにおける $\mathscr{I}^+$ の位置を固定する。 このゲージにおいて、質量のないスカラー場とスピン $2$ 場を支配する方程式を導出する。 特に、未来ヌル無限遠に沿ったスカラー場の輸送方程式を導出し、時間的無限遠近傍におけるその球面調和モードの漸近挙動を解析します。 また、このゲージにおける質量ゼロのスピン2方程式を明示的に導出します。 最後に、射影拡張および拡張キャロル空間Tiの双曲基底との関係を調べます。 我々の結果は、平坦空間ホログラフィーに関連する散乱構成の前提条件である、後期時間漸近挙動とヌル漸近挙動との関連性を研究するための幾何学的枠組みを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The S matrix on an asymptotically-flat Schwarzschild black hole is studied as a function of position on $\mathcal{I}$. We derive the lightcone singularities that arise in the S matrix whenever the two points on $\mathcal{I}$ are connected by a bulk null geodesic. This includes geodesics orbiting near the photon sphere for a long time, whose kinematics determine the associated lightcone singularities. By turning on a finite string length $\ell_s$, worldsheet corrections are shown to shift the lightcone singularities into the complex time plane, resolving the singularities at real times. In particular, we derive the leading stringy resolution of the photon sphere singularities. We also compute stringy corrections to the eikonal quasinormal mode spectrum of Schwarzschild, and discuss the kinematics of strings orbiting the photon sphere. | 漸近的に平坦なシュワルツシルトブラックホールのS行列を、$\mathcal{I}$上の位置の関数として研究する。 $\mathcal{I}$上の2点がバルクヌル測地線で結ばれるたびにS行列に生じる光円錐特異点を導出する。 これには、光子球の近くを長時間周回する測地線が含まれ、その運動学が関連する光円錐特異点を決定する。 有限の弦長$\ell_s$を導入することで、ワールドシート補正により光円錐特異点が複素時間平面に移動し、実時間で特異点が解消されることが示される。 特に、光子球特異点の主要な弦による解消を導出する。 また、シュワルツシルトのアイコナール準正規モードスペクトルに対する弦による補正を計算し、光子球を周回する弦の運動学について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we study the effect of a surrounding dark matter halo on two horizon-scale observables of a black hole: its shadow and quasinormal-mode spectrum. We consider a Schwarzschild black hole embedded in a Hernquist halo and construct a one-parameter family of solutions that preserve the total halo mass while varying how the halo density vanishes at the horizon. By closing the Einstein equations with an Einstein-cluster stress tensor, we show that horizon regularity requires the density to vanish at least linearly. Our results also indicate that the dominant energy condition is violated in a thin layer outside the horizon, highlighting the limitations of the Einstein-cluster description within the photon sphere. We demonstrate that, at fixed black hole mass, the halo always enlarges the shadow, with the effect becoming more pronounced for more massive and compact halos. Comparison with Event Horizon Telescope observations of Sgr\,A$^*$ and M87$^*$ shows that only sufficiently compact halos can be constrained, with the inferred bounds depending sensitively on whether the observed mass is identified with the black hole mass or the total mass of the system. We further show that the halo lowers both the oscillation frequencies and damping rates of electromagnetic and axial gravitational quasinormal modes, leading to higher quality factors. These spectral shifts are quantitatively explained by changes in the photon-sphere properties through the eikonal correspondence. Since the effects scale with the ratio of the halo mass to its size, they are observable only for dark matter concentrated within a few tens of gravitational radii of the black hole, which is the regime considered here. | 本研究では、周囲のダークマターハローがブラックホールの2つの地平線スケール観測量、すなわちシャドウと準正規モードスペクトルに及ぼす影響を研究する。 ヘルンキストハローに埋め込まれたシュワルツシルトブラックホールを考察し、ハロー密度が地平線でどのように消失するかを変化させながら、ハローの総質量を保存する1パラメータの解の族を構築する。 アインシュタイン方程式をアインシュタインクラスター応力テンソルで閉じることで、地平線の正則性には密度が少なくとも線形に消失する必要があることを示す。 また、我々の結果は、地平線の外側の薄い層で支配的なエネルギー条件が破られることを示しており、光子球内におけるアインシュタインクラスター記述の限界を浮き彫りにしている。 ブラックホールの質量が一定の場合、ハローは常にシャドウを拡大し、その効果はハローの質量が大きくコンパクトであるほど顕著になることを示す。 Sgr\,A$^*$とM87$^*$のイベントホライズンテレスコープ観測との比較から、十分にコンパクトなハローのみが制約を受けることが示され、推測される境界は、観測された質量がブラックホールの質量と同一視されるか、システム全体の質量と同一視されるかによって大きく異なる。 さらに、ハローは電磁気的および軸方向重力準正規モードの振動周波数と減衰率の両方を低下させ、より高い品質係数をもたらすことを示す。 これらのスペクトルシフトは、アイコナール対応による光子球特性の変化によって定量的に説明される。 これらの効果はハロー質量とそのサイズの比に比例するため、ブラックホールの重力半径の数十倍以内に集中したダークマターでのみ観測可能であり、これはここで検討されている領域である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that the ordinary expansion of EFT corrections to individual QNM frequencies breaks down at an exceptional QNM, and that these corrections become enhanced for near-exceptional QNMs. We give a brief argument for why this should generally happen, before numerically demonstrating this behaviour by calculating the $α'^3$ corrections to QNMs of equal-spin Myers--Perry-AdS$_5$ black holes. This calculation corresponds to $λ^{-3/2}$ corrections to the poles of the retarded Green's function in the boundary CFT, where $λ$ is the 't Hooft coupling. Treating the coalescing pair together, we calculate the leading $λ^{-3/4}$ splitting at the uncorrected exceptional point and the $λ^{-3/2}$ displacement of the exceptional point in temperature and angular velocity. The background derivative expansion can remain valid while the nondegenerate expansion of individual frequencies fails. We discuss the implications for the full response and for other areas of black hole physics. | 本稿では、個々の QNM 周波数に対する EFT 補正の通常の展開が例外的な QNM で破綻し、これらの補正が例外に近い QNM で強化されることを示す。 一般的になぜこのようなことが起こるのかを簡単に説明した後、等スピン Myers--Perry-AdS$_5$ ブラックホールの QNM に対する $α'^3$ 補正を計算することで、この挙動を数値的に実証する。 この計算は、境界 CFT における遅延グリーン関数の極に対する $λ^{-3/2}$ 補正に対応する。 ここで $λ$ は 't Hooft 結合定数である。 合体するペアをまとめて扱うことで、補正されていない例外点における主要な $λ^{-3/4}$ 分裂と、温度および角速度における例外点の $λ^{-3/2}$ 変位を計算する。 背景微分展開は、個々の周波数の非縮退展開が破綻しても有効であり続ける可能性がある。 我々は、完全な応答およびブラックホール物理学の他の分野への影響について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the asymptotic dark energy sectors of a quadratic form of $f(Q,C)$ Lagrangian. We reformulate the original equations of motion to obtain the equivalent dynamical system, for two non-trivial classes of affine connections allowed by symmetries of $f(Q,C)$ gravity. In these scenarios, the late-time accelerated expansion emerges as an intrinsic geometrical effect of the $f(Q,C)$ sector, without invoking an independent dark energy component. We find that an effective dark matter solution emerges for one class, whereas for the other class, the positivity of the matter density and the conservation of the momentum tensor cannot be simultaneously satisfied. This leads to the conclusion that there exists an effective dark matter solution for which the matter contribution is a combination of a pressureless matter as well as a stiff fluid. Furthermore, in both cases there always exists a universal stable accelerated expansion solution. Besides, the matter solutions are saddle points for those values of the model parameters that ensure the conservation of the energy momentum. In addition, we introduce a parameterization in which the equation of state parameter at the fixed point corresponding to accelerated expansion is characterized by a free parameter that quantifies its deviation from $-1$. We thereby inspired to invent the terms ``Quintaverse'' and ``Phantiverse'', corresponding to quintessence-like and phantom-like attractor solutions. Also, we numerically illustrate the evolution of different cosmological quantities and the phase-space diagrams. Particularly, the behavior of the Universe using two kinematic toolkits, namely, the cosmographic and statefinder variables, is discussed. | 我々は、$f(Q,C)$ ラグランジアンの二次形式の漸近的なダークエネルギーセクターを調査する。 $f(Q,C)$ 重力の対称性によって許容される 2 つの非自明なアフィン接続クラスに対して、元の運動方程式を再定式化して等価な力学系を得る。 これらのシナリオでは、独立したダークエネルギー成分を想定することなく、後期加速膨張が $f(Q,C)$ セクターの固有の幾何学的効果として現れる。 一方のクラスでは有効なダークマター解が現れるが、もう一方のクラスでは、物質密度の正値性と運動量テンソルの保存を同時に満たすことができないことがわかった。 このことから、物質寄与が圧力のない物質と硬い流体の組み合わせである有効なダークマター解が存在するという結論に至る。 さらに、どちらの場合も、普遍的に安定な加速膨張解が常に存在する。 加えて、エネルギー運動量の保存を保証するモデルパラメータの値に対して、物質解は鞍点となる。 さらに、加速膨張に対応する固定点における状態方程式パラメータを、-1からの偏差を定量化する自由パラメータで特徴付けるパラメータ化を導入します。 これにより、クインテッセンス型およびファントム型のアトラクター解に対応する「クインタバース」および「ファンティバース」という用語を考案するに至りました。 また、さまざまな宇宙論的量の進化と位相空間図を数値的に示します。 特に、宇宙の挙動を、宇宙論的変数と状態ファインダー変数という2つの運動学的ツールキットを用いて考察します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We derive the primordial $\langleζζh\rangle$, $\langleζhh\rangle$, and $\langle hhh\rangle$ bispectra in general Horndeski theory through first order in slow variation, retaining their complete momentum and helicity dependence. The calculation includes the time evolution of the cubic coefficients, the correction to the scale factor, the first-order scalar and tensor mode functions, and the corrected power-spectrum normalization. We verify the tensor-soft and scalar-soft Maldacena consistency relations at the same order. We also study finite squeezing and show that, when $c_S\neq c_T$, the relevant soft variable is the ratio $c_Tq/(c_Sk)$, leading to an acoustic crossover not captured by geometric squeezing alone. We construct the corresponding nonlinearity parameters and apply the general results to a nonsingular contracting model, in which the mixed bispectra retain sensitivity to the contraction parameter through the scalar propagation speed. | 一般のホーンデスキ理論において、運動量とヘリシティの依存性を完全に保持したまま、緩やかな変化の一次までで、原始的な $\langleζζh\rangle$、$\langleζhh\rangle$、および $\langle hhh\rangle$ のビスペクトルを導出します。 計算には、3次係数の時間発展、スケールファクターの補正、一次のスカラーおよびテンソルモード関数、および補正されたパワースペクトル正規化が含まれます。 同じ次数で、テンソルソフトおよびスカラーソフトのマルダセナ整合性関係を検証します。 また、有限スクイージングを研究し、$c_S\neq c_T$ の場合、関連するソフト変数は比率 $c_Tq/(c_Sk)$ であり、幾何学的スクイージングだけでは捉えられない音響クロスオーバーにつながることを示します。 我々は対応する非線形性パラメータを構築し、その一般的な結果を非特異収縮モデルに適用する。 このモデルでは、混合バイスペクトルはスカラー伝播速度を介して収縮パラメータに対する感度を保持する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Accurate gravitational-wave (GW) templates from numerical-relativity (NR) simulations are essential for GW science. These templates are typically computed at finite radii and extrapolated to future null infinity $\mathscr{I}^{+}$, the asymptotic boundary of spacetime. However, this procedure is known to not accurately capture momentum fluxes and memory effects, limiting the accuracy of waveform models and data analyses that rely on them. Cauchy-characteristic evolution (CCE) instead integrates Einstein's equations along outgoing null hypersurfaces from a Cauchy simulation's finite-radius worldtube to $\mathscr{I}^{+}$. Its accuracy, though, has been limited by initial data that produce long-lived spurious transients, which contaminate several cycles of the waveform emitted by the binary coalescence. We identify incorrect initial angular coordinates as the source of these transients. We construct initial data that matches the Cauchy worldtube data through second order in the radial derivatives and solve for the angular coordinates consistent with the resulting radial profile. These improvements remove the unphysical transient: a $10\%$ modulation of a binary black hole's $(2,2)$ mode amplitude lasting over $1000\,M$ disappears, and the late-time tail of a head-on black hole collision is recovered. The construction is independent of the Cauchy formulation and allows archived simulations to be reprocessed with CCE, paving the way for improved GW catalogs. | 数値相対論 (NR) シミュレーションから得られる正確な重力波 (GW) テンプレートは、重力波科学にとって不可欠です。 これらのテンプレートは通常、有限半径で計算され、将来のヌル無限遠 $\mathscr{I}^{+}$、つまり時空の漸近境界まで外挿されます。 しかし、この手順では運動量フラックスと記憶効果を正確に捉えることができず、波形モデルとそれに依存するデータ解析の精度が制限されることが知られています。 コーシー特性進化 (CCE) では、コーシーシミュレーションの有限半径ワールドチューブから $\mathscr{I}^{+}$ まで、外向きのヌル超曲面に沿ってアインシュタイン方程式を積分します。 しかし、その精度は、連星合体によって放出される波形の数サイクルを汚染する、長寿命の偽の過渡現象を生成する初期データによって制限されてきました。 私たちは、これらの過渡現象の原因として、誤った初期角度座標を特定しました。 我々は、半径方向微分に関して2次までコーシーワールドチューブデータに一致する初期データを構築し、結果として得られる半径方向プロファイルと整合する角度座標を解く。 これらの改良により、非物理的な過渡現象が除去される。 すなわち、1000 M を超えて持続する連星ブラックホールの $(2,2)$ モード振幅の $10\%$ 変調が消失し、正面衝突ブラックホールの後期テールが回復する。 この構築はコーシー定式化とは独立しており、アーカイブされたシミュレーションを CCE で再処理できるため、GW カタログの改善への道が開かれる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational-wave science requires waveform templates to be computed at future null infinity, the asymptotic boundary of spacetime. Numerical solutions of Einstein's equations typically rely on a Cauchy evolution on a finite computational domain, but can produce waveforms at infinity by performing a subsequent characteristic evolution that compactifies the spacetime. Such waveforms capture expected physical effects, like gravitational-wave memory and late-time, power-law tails. But this characteristic evolution requires initial data consistent with the interior Cauchy solution to avoid producing spurious, long-lived transients. A careful analysis shows that previous prescriptions for this initial data were not sufficiently consistent and provides a way to remedy the problem. The new initial data yield accurate waveforms from the first cycle onward. The construction is independent of the Cauchy formulation and enables the production of catalogs of robust waveforms at infinity. | 重力波科学では、時空の漸近境界であるヌル無限遠で波形テンプレートを計算する必要があります。 アインシュタイン方程式の数値解は通常、有限の計算領域におけるコーシー発展に依存しますが、時空をコンパクト化する後続の特性発展を実行することで、無限遠での波形を生成できます。 このような波形は、重力波の記憶や後期のべき乗則テールなど、予想される物理的効果を捉えます。 しかし、この特性発展では、偽の長寿命過渡現象の発生を避けるために、内部コーシー解と整合する初期データが必要です。 綿密な分析により、この初期データに関する従来の処方は十分に整合していなかったことが示され、この問題を解決する方法が提供されています。 新しい初期データは、最初のサイクル以降、正確な波形を生成します。 この構成はコーシー定式化とは独立しており、無限遠における堅牢な波形のカタログを作成することを可能にします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study intrinsic ideal fluids on null hypersurfaces and their realisations by causal fluids living in the ambient spacetime. An embedded null hypersurface is equipped with an induced Carrollian structure with a temporal Weyl symmetry inherited from rescalings of the null generator, and we develop the corresponding null submanifold and variational calculus. The intrinsic fluid phases are classified according to their realisation of Carroll boosts and temporal Weyl symmetry. If we demand that an ambient fluid be confined to a null hypersurface, the ambient fluid velocity must be null, which realises an intrinsic zero-temperature Carrollian phase with unbroken Carroll boosts. In general, timelike or null ambient fluids will cross a null hypersurface and lead to an open Carrollian system. On a null foliation, the sources correspond to transport between null leaves. We then show that there exists a decoupling limit of a timelike ambient fluid which gives rise to an autonomous Carrollian fluid with spontaneously broken Carroll boosts and no source terms. This decoupling limit corresponds to an infinite boost while keeping the enthalpy finite and nonzero, which leads to a divergent ambient energy-momentum tensor. Nevertheless, the induced Carrollian responses do not see the divergent term and remain finite, and an independent Carroll boost Goldstone emerges from a subleading component of the ambient fluid velocity in this limit. | ヌル超曲面上の固有理想流体と、周囲の時空に存在する因果流体によるそれらの実現について研究する。 埋め込まれたヌル超曲面には、ヌル生成子のリスケールから継承された時間的ワイル対称性を持つ誘導キャロル構造が備わっており、対応するヌル部分多様体と変分法を開発する。 固有流体の相は、キャロルブーストと時間的ワイル対称性の実現に基づいて分類される。 周囲の流体がヌル超曲面に閉じ込められることを要求する場合、周囲の流体の速度はヌルでなければならず、これにより、破られていないキャロルブーストを持つ固有のゼロ温度キャロル相が実現される。 一般に、時間的またはヌルの周囲の流体はヌル超曲面を横切り、開いたキャロル系につながる。 ヌル葉層では、ソースはヌル葉間の輸送に対応する。 次に、時間的環境流体のデカップリング極限が存在し、自発的に破れたキャロルブーストを持ち、ソース項のない自律的なキャロル流体が生じることを示す。 このデカップリング極限は、エンタルピーを有限かつ非ゼロに保ちながら無限ブーストに対応し、その結果、環境エネルギー・運動量テンソルが発散する。 しかしながら、誘導されたキャロル応答は発散項を認識せず有限のままであり、この極限において、環境流体速度の副次成分から独立したキャロルブーストであるゴールドストーンが出現する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a new family of Ricci-flat rotating metrics, which we refer to as Solution II, obtained by demagnetizing the genuine Kerr-Bertotti-Robinson (G-KBR) black hole. Together with Solution I, which was previously obtained by demagnetizing the Kerr-Bertotti-Robinson (KBR) black hole, this gives two families of Ricci-flat deformations of the Kerr black hole, each labeled by $B$. We study the global structures, thermodynamics, various limits, and the local connections among these limits. We also study the remagnetizations in both Einstein-Maxwell and Kaluza-Klein theories, and find that, to yield a physically acceptable solution, the Ernst transformation should be augmented by an appropriate trombone rescaling. | 本稿では、真のKerr-Bertotti-Robinson (G-KBR) ブラックホールを脱磁することによって得られる、Ricci-flat回転計量の新しい族（解IIと呼ぶ）を提示する。 以前にKerr-Bertotti-Robinson (KBR) ブラックホールを脱磁することによって得られた解Iと合わせると、KerrブラックホールのRicci-flat変形の2つの族が得られ、それぞれに$B$のラベルが付けられる。 我々は、グローバル構造、熱力学、さまざまな極限、およびこれらの極限間の局所的な関係を研究する。 また、Einstein-Maxwell理論とKaluza-Klein理論の両方における再磁化を研究し、物理的に許容可能な解を得るためには、Ernst変換に適切なトロンボーン再スケーリングを追加する必要があることを知る。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct three analytic, doubly warped cosmological solutions of massless type IIA supergravity with different choices of fluxes, namely, $H_3$, $\tilde F_2$ and $\tilde F_4$ along internal directions. The $H_3$ solution also belongs to the common NS--NS sector of type IIB. Our solutions show that, without localised sources, nonconstant warping on a smooth compact space is possible. We derive their eleven-dimensional uplifts and four-dimensional Einstein-frame cosmology. Each universe undergoes (decelerating) expansion from a Big Bang, reaches a maximum size, and undergoes contraction towards a Big Crunch. We also analyse the scale separation of these backgrounds and find that they exhibit a small Einstein frame Hubble scale to KK mass ratio $\frac{|H_E|}{m_{\mathrm{KK}}}\ll1,$ although for a brief period of time, around the maxima of the scale factor in the Einstein frame. Finally, we analyse the supersymmetry of these backgrounds, which demonstrates that all three solutions break all forms of type IIA supersymmetry. | 我々は、内部方向に沿ったフラックスの選択が異なる、質量ゼロのタイプ IIA 超重力の 3 つの解析的二重ワープ宇宙論的解、すなわち $H_3$、$\tilde F_2$、および $\tilde F_4$ を構築した。 $H_3$ 解は、タイプ IIB の共通 NS--NS セクターにも属する。 我々の解は、局所的なソースがない場合、滑らかなコンパクト空間上で非一定のワープが可能であることを示している。 我々は、それらの 11 次元のアップリフトと 4 次元のアインシュタイン フレーム宇宙論を導出した。 各宇宙はビッグバンから (減速) 膨張し、最大サイズに達し、ビッグクランチに向かって収縮する。 また、これらの背景のスケール分離を解析したところ、アインシュタインフレームのハッブルスケールとKK質量の比が小さいことが分かりました。 ただし、これはアインシュタインフレームのスケール因子の最大値付近で短期間のみ見られます。 最後に、これらの背景の超対称性を解析したところ、3つの解すべてがIIA型超対称性のすべての形式を破っていることが分かりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Holographic complexity admits a broad family of bulk observables, yet their relation to boundary state-preparation costs remains unclear. We propose a local prescription that associates suitable bulk observables with quadratic cost geometries on families of states prepared by Euclidean sources. Building on the holographic transport of bulk Hamiltonian flows to Euclidean preparation sources, we use the Hessian of the transported generator at a stationary reference state to define a candidate cost metric. When this Hessian is positive definite, the minimised preparation energy reproduces the change in the bulk observable to quadratic order. We characterise the resulting preparation penalties relative to the Fubini-Study metric and compute them for the maximal volume in scalar perturbations of AdS$_3$. At large-conformal dimension, we recover the known proportionality between cost and Fubini-Study metrics. At finite dimension, we obtain positive but generally unequal penalties for source variations that displace the bulk field and its conjugate momentum, breaking this proportionality even for a single scalar operator. We further study a deformation of volume by quadratic scalar and gradient terms in the large-dimension regime, determining how the couplings modify the penalties and constrain positivity. These additions selectively change field-displacement costs, with the gradient term introducing mode dependence. Our results provide an explicit local connection between the choice of bulk observables and the assignment of boundary preparation penalties. | ホログラフィック複雑性は、幅広いバルク観測量群を許容するが、境界状態準備コストとの関係は依然として不明である。 我々は、ユークリッド源によって準備された状態の族上の二次コスト幾何学に適切なバルク観測量を関連付ける局所処方を提案する。 バルクハミルトニアン流のユークリッド準備源へのホログラフィック輸送に基づいて、定常参照状態における輸送されたジェネレータのヘッセ行列を使用して、候補コストメトリックを定義する。 このヘッセ行列が正定値である場合、最小化された準備エネルギーは、バルク観測量の変化を二次のオーダーで再現する。 我々は、結果として得られる準備ペナルティをフビニ研究メトリックに対して特徴付け、AdS$_3$のスカラー摂動における最大体積に対してそれらを計算する。 大きな共形次元では、コストとフビニ研究メトリックの間の既知の比例関係を再現する。 有限次元では、バルク場とその共役運動量を変位させるソース変動に対して、正ではあるものの一般的に不均等なペナルティが得られ、単一のスカラー演算子であってもこの比例関係が破られます。 さらに、高次元領域における二次スカラー項と勾配項による体積の変形を研究し、結合がペナルティをどのように変更し、正値性をどのように制約するかを明らかにします。 これらの追加項は、場変位コストを選択的に変化させ、勾配項はモード依存性を導入します。 我々の結果は、バルク観測量の選択と境界準備ペナルティの割り当てとの間の明示的な局所的関係を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We provide a fully quantum-mechanical description of the continuous measurement of wavelike dark matter. Our focus is cavity haloscopes, although our results inform a broad range of axion searches. We extend the input-output formalism by treating the axion as a quantum field, finding how its quantum state is imprinted onto higher-order moments of observables of the outgoing transmission-line modes. We further develop a novel measurement-record formalism, which computes the joint probability distribution of all measurement outcomes and is well suited to studying the axion in the time domain. With it, we compute the exact axion-induced number distribution for the first time, demonstrating that it is not Poisson. We argue that virialized axion dark matter is expected to be in a Gaussian quantum state, and show that number or quadrature measurements can distinguish this from the predictions of a coherent state or even a Bose-Einstein condensate. Finally, we show that intrinsically quantum effects, such as those from Fock or squeezed axion states, are far too weak to detect. | 我々は、波動性暗黒物質の連続測定について、完全な量子力学的記述を提供する。 我々の焦点は空洞ハロスコープにあるが、我々の結果は幅広いアクシオン探索に役立つ。 我々は、アクシオンを量子場として扱うことで入出力形式を拡張し、その量子状態が送信線モードの観測量の高次モーメントにどのように刻み込まれるかを明らかにする。 さらに、我々は、すべての測定結果の同時確率分布を計算し、時間領域におけるアクシオンの研究に適した、新しい測定記録形式を開発する。 これを用いて、我々はアクシオンによって誘起される正確な数分布を初めて計算し、それがポアソン分布ではないことを示す。 我々は、ビリアル化されたアクシオン暗黒物質はガウス量子状態にあると予想され、数または直交位相測定によって、これをコヒーレント状態やボーズ・アインシュタイン凝縮の予測と区別できることを示す。 最後に、フォック効果やスクイーズド・アクシオン状態など、本質的に量子的な効果は、検出するには弱すぎることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Strong first-order phase transitions in the cores of neutron stars (NSs) can have profound implications for astrophysical observables, however, their existence remains an open question. Since most NSs form in binary systems, they are expected to experience prolonged episodes of mass accretion that gradually increase their central density and can potentially trigger such a transition. This might, in turn, generate observable multi-messenger signals, as suggested by previous studies. Motivated by this prospect, we generate a new set of equations of state for hadron--quark matter with first-order phase transitions of various strengths, including neutrino absorption opacities in the quark phase as well. We then perform general-relativistic radiation hydrodynamics simulations of NSs undergoing accretion-induced phase transitions. In contrast to previous findings, our results indicate that these systems do not produce unbound ejecta for the models considered, making accretion-induced phase transitions unlikely sources of observable electromagnetic transients. However, we find that transitions are accompanied by intense neutrino emission, with peak luminosities reaching $\sim10^{52}~\mathrm{erg/s}$ for the strongest transition considered. To facilitate future numerical studies, we make the family of equations of state and neutrino opacities used in this work publicly available, enabling the systematic exploration of the role of the phase transition strength. | 中性子星（NS）の核における強い一次相転移は、天体物理学的観測量に大きな影響を与える可能性があるが、その存在は未解決の問題である。 ほとんどのNSは連星系で形成されるため、中心密度を徐々に増加させ、このような相転移を引き起こす可能性のある長期にわたる質量降着を経験すると予想される。 これは、先行研究で示唆されているように、観測可能なマルチメッセンジャー信号を生成する可能性がある。 この見通しに触発され、我々は、クォーク相におけるニュートリノ吸収不透明度も含め、さまざまな強度の一次相転移を持つハドロン-クォーク物質の新しい状態方程式セットを生成する。 次に、降着誘起相転移を受けるNSの一般相対論的放射流体力学シミュレーションを実行する。 これまでの研究結果とは対照的に、我々の結果は、検討したモデルではこれらのシステムが非束縛放出物を生成しないことを示しており、降着誘起相転移は観測可能な電磁過渡現象の発生源となる可能性は低い。 しかしながら、相転移には強いニュートリノ放出が伴い、検討した中で最も強い相転移ではピーク光度が約10⁵² erg/sに達することがわかった。 今後の数値研究を容易にするため、本研究で使用した状態方程式とニュートリノ不透明度のファミリーを公開し、相転移強度の役割を体系的に探求できるようにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We give an explicit reconstruction of subleading collinear Yang--Mills amplitudes from one-graviton amplitudes in Einstein--Yang--Mills theory and its string corrections. We realize the monodromy kernel in the mixed open-closed string relation as a weighted Lie-algebraic recursion on words of gluon labels. At order $α'^r$, its output contains at most $r$ Lie factors. The Poincaré--Birkhoff--Witt (PBW) theorem decomposes the space spanned by gluon orderings into sectors whose dimensions are given by unsigned Stirling numbers of the first kind. Appropriate shuffle sums of one-graviton amplitudes extract the degree-$r$ sector, for which the string-period matrix drops out. Accordingly, we show that the reconstruction coefficients factor into linear kinematic factors over the product of bipartition factors. Finally, we express the reconstruction coefficients as twisted intersection numbers between Parke--Taylor forms and explicit forest cocycles constructed recursively from logarithmic four-point differentials. | スクリプト関数が見つかりません: doGet |