Квазары показали, что время в ранней Вселенной текло в пять раз медленнее

Изменения яркости квазаров из ранней Вселенной были использованы для измерения замедления времени всего через миллиард лет после Большого взрыва. Полученные результаты свидетельствуют о том, что в ту эпоху часы шли в пять раз медленнее, чем сегодня - или шли бы, если бы было кому сделать часы. Это также дает некоторое облегчение космологам, которые с трудом пытались понять смысл результатов, полученных с помощью предыдущих выборок квазаров.

 

Тот факт, что для людей, движущихся со скоростью, близкой к скорости света, время течет по-разному по сравнению с неподвижными людьми, является основной особенностью специальной теории относительности Эйнштейна. Общая теория относительности предсказала, что это явление, известное как замедление времени, также происходит между различными гравитационными полями, что с тех пор было подтверждено экспериментально, рассказывает OstanniPodii.

Обнаружив, что Вселенная расширяется, физики поняли, что со временем должно происходить замедление времени, что с нашей точки зрения прошлое движется медленнее. Однако определить, насколько медленнее, оказалось весьма проблематично. В новой работе, возможно, эта проблема решена.

"Оглядываясь назад во времена, когда Вселенной было чуть больше миллиарда лет, мы видим, что время течет в пять раз медленнее", - сказал ведущий автор работы профессор Джераинт Льюис из Сиднейского университета. "Если бы вы были там, в этой детской Вселенной, одна секунда казалась бы одной секундой - но с нашей позиции, более чем на 12 миллиардов лет в будущее, это раннее время кажется затянутым".

Чтобы измерить замедление времени, нам нужно что-то, что меняется по яркости с периодом, который мы можем оценить.

Сверхновые позволили нам проследить, насколько изменилось время примерно семь миллиардов лет назад по сравнению с нынешним. Однако, какими бы яркими они ни были, лишь некоторые сверхновые достаточно хорошо видны до этого момента. Галактики, которые меняют свою яркость только в течение миллионов лет, мало полезны.

Однако самый отдаленный квазар, который мы можем наблюдать, находится на 13 миллиардов лет назад. Несмотря на огромное расстояние, можно увидеть экстремальный свет, создаваемый его аккреционным диском.

 

Неровности и турбулентность в их аккреционных дисках вызывают колебания яркости квазаров. Льюис объяснил, что эти вариации, хотя и не являются полностью предсказуемыми, не являются полностью случайными.

Используя эти знания, мы можем сгруппировать квазары, похожие по другим характеристикам, но находящиеся на очень разных расстояниях, и использовать это для того, чтобы увидеть, меняются ли более отдаленные квазары медленнее.

Льюис и его соавтор д-р Брендан Брюэр из Оклендского университета не первые, кто увидел потенциал квазаров в качестве стандартных часов для измерения замедления времени в ранней Вселенной, но предыдущие попытки дали озадачивающие результаты.

В одном из исследований не было обнаружено корреляции между расстоянием до квазара и степенью отставания его изменчивости от нас. Если это правда, то это станет фундаментальной проблемой для нашего понимания законов физики.

Пытаясь избежать такой проблемы, некоторые физики предположили, что наблюдаемая нами изменчивость происходит не от самих квазаров, а от искажений, которые создают черные дыры, проходящие между нами и квазарами. Других доказательств того, что на наше представление о Вселенной влияют необнаруженные черные дыры, нет, поэтому сам факт того, что эту идею вообще рассматривали, говорит о том, насколько тревожными оказались результаты исследования.

Как добавил Льюис: "Если изменение вызвано чем-то между нами и квазаром, это означает, что мы действительно не понимаем квазары и физику аккреционных дисков". Другие даже предлагали полностью переписать космологию, например, отказаться от идеи, что пространство расширяется.

Однако, похоже, что ничего такого радикального не требуется. Льюис и Брюэр использовали выборку из 190 квазаров, возраст некоторых из которых превышает 12 миллиардов лет. Наблюдения проводились командой Университета Иллинойса, которая наблюдала их яркость гораздо чаще, чем в предыдущих исследованиях, что позволило получить более надежные оценки их периодов.

Авторы сообщают, что чем дальше мы заглядываем в раннюю Вселенную, тем большее замедление наблюдается, как и следует из теории относительности.

"Если сверхновые ведут себя как одна вспышка света, что делает их более легкими для изучения, то квазары сложнее, как непрерывный фейерверк", - сказал Льюис. "То, что мы сделали, это распутали этот фейерверк, показав, что квазары также могут быть использованы как стандартные маркеры времени для ранней Вселенной".

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.

Стаття українською мовою