В ранней Вселенной время, кажется, шло в 5 раз медленнее

Ученые впервые обнаружили, что ранняя Вселенная разворачивалась значительно медленнее, проливая свет на одну из загадочных концепций Эйнштейна о расширяющейся Вселенной.

Время ранней Вселенной, в 5 раз медленнее

Общая теория относительности Эйнштейна утверждает, что наши наблюдения за далекой — и, следовательно, древней — Вселенной должны показывать гораздо более медленный темп, чем в настоящем. Тем не менее изучение столь отдаленного периода долгое время ставило исследователей в тупик. В новаторском исследовании ученые решили эту загадку, используя квазары в качестве космических хронометристов.

«Вселенная, которой чуть больше миллиарда лет, казалось, течет в пять раз медленнее», — сказал профессор Герайнт Льюис, ведущий автор исследования из Школы физики Сиднейского университета и Сиднейского института астрономии. «С нашей точки зрения, более чем на 12 миллиардов лет вперед темп этой ранней эпохи кажется вялым».

Исследование было опубликовано в Астрономия природы.

Квазары как космические часы

Профессор Льюис и его коллега доктор Брендон Брюэр из Оклендского университета опирались на данные почти 200 квазаров — сверхактивных сверхмассивных черных дыр, расположенных в ядрах древних галактик — для тщательного изучения этого явления замедления времени.

«Эйнштейн заставил нас понять, что время и пространство переплетены. С момента сингулярности Большого взрыва Вселенная находилась в состоянии расширения», — объяснил профессор Льюис. «Это пространственное расширение предполагает, что наши наблюдения за ранней Вселенной должны происходить значительно медленнее, чем сейчас. Эта статья подтверждает это примерно через миллиард лет после Большого взрыва», почерковедческая экспертиза.

В прошлом астрономы использовали сверхновые, гигантские взрывающиеся звезды, в качестве «стандартных часов», чтобы проверить эту более медленную вселенную. Тем не менее, несмотря на их необычайную яркость, сверхновые сложно наблюдать на огромных расстояниях, необходимых для исследования ранней Вселенной.

Разгадка фейерверка «Квазар»

Наблюдая за квазарами, эта временная граница была прослежена до одной десятой возраста Вселенной, подтверждая, что Вселенная, кажется, ускоряется с возрастом.

«В отличие от сверхновых, которые действуют как одиночная вспышка света, квазары более сложны, похожи на непрекращающийся фейерверк», — отметил профессор Льюис. «Нам удалось расшифровать этот фейерверк, продемонстрировав, что квазары тоже могут служить стандартными маркерами времени для ранней Вселенной».

Профессор Льюис сотрудничал с астростатистиком доктором Брюэром, чтобы изучить особенности 190 квазаров, наблюдаемых в течение двух десятилетий. Стандартизировав «тикание» каждого квазара посредством наблюдений, сделанных в различных цветах (или длинах волн), они точно определили расширение Вселенной в тикании каждого квазара с помощью байесовского анализа.

«Нам удалось нанести на карту ход квазарных часов, выявив влияние расширения пространства», — поделился профессор Льюис.

Эти результаты подтверждают представление Эйнштейна о расширяющейся Вселенной, но противоречат предыдущим исследованиям, которые не могли точно определить замедление времени далеких квазаров.

«Предыдущие исследования привели к сомнениям в том, действительно ли квазары являются космологическими объектами и правильно ли представление о расширении пространства», — сказал профессор Льюис. «Однако с нашими новыми данными и анализом мы обнаружили неуловимое тиканье квазаров, и они ведут себя именно так, как предсказывает теория относительности Эйнштейна».