W przełomowym badaniu naukowcy wykorzystali kwazary jako zegary kosmiczne do obserwacji wczesnego Wszechświata poruszającego się w bardzo zwolnionym tempie, potwierdzając ogólną teorię względności Einsteina. Badając dane z prawie 200 kwazarów, supermasywnych czarnych dziur w centrach wczesnych galaktyk, zespół odkrył, że czas wydawał się płynąć pięć razy wolniej, gdy Wszechświat miał nieco ponad miliard lat.
Dane obserwacyjne z prawie 200 kwazarów pokazują, że Einstein miał rację – po raz kolejny – co do rozszerzania się wszechświata w czasie.
Naukowcy po raz pierwszy zauważyli, że wczesny Wszechświat poruszał się w bardzo zwolnionym tempie, otwierając jedną z tajemnic rozszerzającego się Wszechświata Einsteina.
Ogólna teoria względności Einsteina oznacza, że powinniśmy obserwować odległy – a więc starożytny – wszechświat działający znacznie wolniej niż obecnie. Jednak patrzenie wstecz na tamte czasy okazało się nieuchwytne. Naukowcom udało się teraz rozwiązać tę zagadkę, używając kwazarów jako „zegarów”.
powiedział główny autor badania, profesor Geraint Lewis z Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Sydney i Instytutu Astronomii w Sydney.
„Gdybyś był tam, w tym niemowlęcym wszechświecie, jedna sekunda wydawałaby się jedną sekundą – ale z naszej lokalizacji, ponad 12 miliardów lat w przyszłość, ten wczesny czas wydaje się być opóźniony”.
Badanie zostało opublikowane 3 lipca br astronomia naturalna.
Profesor Geraint Lewis pracuje w Sydney Institute of Astronomy w Szkole Fizyki Uniwersytetu w Sydney. Źródło: Uniwersytet w Sydney
Profesor Lewis i jego współautor, dr Brendon Brewer z University of Auckland, wykorzystali dane obserwowane z prawie 200 kwazarów – supermasywnych czarnych dziur w centrach wczesnych galaktyk – aby przeanalizować dylatację czasu.
„Dzięki Einsteinowi wiemy, że czas i przestrzeń są ze sobą splecione, a od zarania dziejów w osobliwości Wielkiego Wybuchu wszechświat się rozszerza” – powiedział profesor Lewis.
„Ta ekspansja przestrzeni oznacza, że nasze obserwacje wczesnego Wszechświata powinny wydawać się znacznie wolniejsze niż dzisiejszy bieg czasu.
„W tym artykule udowadniamy to z powrotem do około miliarda lat później[{” attribute=””>Big Bang.”
Previously, astronomers have confirmed this slow-motion universe back to about half the age of the universe using supernovae – massive exploding stars – as ‘standard clocks’. But while supernovae are exceedingly bright, they are difficult to observe at the immense distances needed to peer into the early universe.
By observing quasars, this time horizon has been rolled back to just a tenth the age of the universe, confirming that the universe appears to speed up as it ages.
Professor Lewis said: “Where supernovae act like a single flash of light, making them easier to study, quasars are more complex, like an ongoing firework display.
“What we have done is unravel this firework display, showing that quasars, too, can be used as standard markers of time for the early universe.”
Professor Lewis worked with astro-statistician Dr. Brewer to examine details of 190 quasars observed over two decades. Combining the observations taken at different colors (or wavelengths) – green light, red light, and into the infrared – they were able to standardize the ‘ticking’ of each quasar. Through the application of Bayesian analysis, they found the expansion of the universe imprinted on each quasar’s ticking.
“With these exquisite data, we were able to chart the tick of the quasar clocks, revealing the influence of expanding space,” Professor Lewis said.
These results further confirm Einstein’s picture of an expanding universe but contrast earlier studies that had failed to identify the time dilation of distant quasars.
“These earlier studies led people to question whether quasars are truly cosmological objects, or even if the idea of expanding space is correct,” Professor Lewis said.
“With these new data and analysis, however, we’ve been able to find the elusive tick of the quasars and they behave just as Einstein’s relativity predicts,” he said.
Reference: “Detection of the cosmological time dilation of high-redshift quasars” by Geraint F. Lewis and Brendon J. Brewer, 3 July 2023, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-023-02029-2
