A Quasar „Clocks” univerzum renderelése ötször lassabb volt az Ősrobbanás után

Egy úttörő tanulmányban a tudósok kvazárokat használtak kozmikus óraként, hogy megfigyeljék a korai univerzum rendkívül lassú mozgását, igazolva ezzel Einstein általános relativitáselméletét. Közel 200 kvazár, a korai galaxisok középpontjában található szupermasszív fekete lyuk adatainak vizsgálatával a csapat megállapította, hogy az idő ötször lassabban telik, amikor az univerzum alig több mint egymilliárd éves volt.

Közel 200 kvazár megfigyelési adatai azt mutatják, hogy Einsteinnek ismét igaza volt az univerzum időbeli tágulását illetően.

A tudósok először vették észre, hogy a korai univerzum rendkívül lassított mozgásban mozog, és ezzel feltárja Einstein táguló univerzumának egyik titkát.

Einstein általános relativitáselmélete azt jelenti, hogy a távoli – tehát ősi – univerzum működését sokkal lassabban kell megfigyelnünk, mint manapság. Az akkori időre visszatekintve azonban megfoghatatlannak bizonyult. A tudósok most meg tudták oldani ezt a rejtélyt kvazárok „óraként” használatával.

– mondta a tanulmány vezető szerzője, Geraint Lewis professzor, a Sydney-i Egyetem Fizikai Iskolája és a Sydney-i Csillagászati ​​Intézet munkatársa.

„Ha kint lennél, ebben a csecsemő-univerzumban, egy másodperc egy másodpercnek tűnne – de a mi helyünkről, több mint 12 milliárd év múlva, úgy tűnik, hogy ez a korai idő egyre késik.”

A kutatás július 3-án jelent meg természeti csillagászat.

Geraint Lewis professzor a Sydney-i Egyetem Fizikai Karának Sydney Csillagászati ​​Intézetében dolgozik. Hitel: Sydneyi Egyetem

Lewis professzor és társszerzője, Dr. Brendon Brewer, az Aucklandi Egyetemről közel 200 kvazár – a korai galaxisok középpontjában található szupermasszív fekete lyukak – megfigyelt adatait használta fel ennek az idődilatációnak a elemzéséhez.

„Einsteinnek köszönhetően tudjuk, hogy az idő és a tér összefonódik, és az ősrobbanás szingularitásában az idő kezdete óta az univerzum tágul” – mondta Lewis professzor.

„A térnek ez a tágulása azt jelenti, hogy a korai univerzumra vonatkozó megfigyeléseink sokkal lassabbnak tűnnek, mint a mai időáramlás.

„Ebben a cikkben ezt bizonyítjuk körülbelül egymilliárd évvel későbbre[{” 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