Время в ранней Вселенной текло в 5 раз медленнее

Из-за специфического влияния скорости на ход времени наши наблюдения показывают, что время текло медленнее, когда Вселенная была еще младенцем.

По крайней мере, так кажется к нам, при времени прохождения света почти 13 миллиардов лет. Это называется замедлением времени, и астрофизик Герайнт Льюис из Сиднейского университета в Австралии и статистик Брендон Брюэр из Оклендского университета впервые наблюдали его в ранней Вселенной, изучая флуктуации ярких галактик, называемых галактиками-квазарами, во время космической эволюции. Рассвет.

Из-за ускоряющегося расширения Вселенной, как они обнаружили, мы видим, что эти флуктуации разворачиваются в пять раз медленнее, чем если бы они происходили поблизости.

Это самое отдаленное мы когда-либо видели замедление времени в действии, и оно решает несколько проблем. Это показывает, что квазары согласуются с эффектом над огромными пропастями пространства-времени, а это означает, что они не только согласуются со стандартной моделью космологии, мы можем учитывать замедление времени при изучении их поведение.

«Оглядываясь назад на то время, когда Вселенной было чуть больше миллиарда лет, мы видим, что время течет в пять раз медленнее», — объясняет Льюис.

«Если бы вы были там, в этой молодой Вселенной, одна секунда показалась бы одной секундой, но с нашей точки зрения, более чем на 12 миллиардов лет в будущем, это раннее время кажется тянущимся.»

Хотя это и не особо заметно в нашей повседневной жизни, пространство и время во Вселенной неразрывно связаны. Так мы можем наблюдать ускоряющееся расширение Вселенной. Свет с гораздо больших расстояний растягивается по мере расширения пространства, смещаясь в сторону более длинных и красных длин волн, чем больше расстояние до источника.

Этот эффект называется эффектом Доплера, и его можно испытать и здесь, на Земле. Подумайте о том, как звучит звук сирены скорой помощи, когда она уезжает от вас.

В этой аналогии скорая помощь становится далекой галактикой, а свет — сиреной. В источнике излучение нормальное, но с нашей точки зрения оно становится все растянутым.

Нечто подобное должно — и происходит — происходить со временем, как мы видели во взрывах сверхновых примерно на полпути через наблюдаемая Вселенная.

Время для нас течет нормально. Тому, кто околачивается рядом со взрывом сверхновой, время тоже кажется обычным. Но из-за относительной скорости между двумя точками сверхновая кажется нам замедленной.

Было предсказано, что квазары в ранней Вселенной должны демонстрировать аналогичный эффект, но это не так. различные виды объектов от сверхновых. Галактики-квазары — это галактики, в центре которых находится активно питающаяся сверхмассивная черная дыра. Процесс кормления производит много света, поскольку материал вокруг черной дыры нагревается, мерцая от турбулентности.

«Там, где сверхновые действуют как одиночная вспышка света, что облегчает их изучение, квазары более сложный, как непрекращающийся фейерверк», — говорит Льюис. «Мы разобрали этот фейерверк, показывающий, что квазары тоже можно использовать в качестве стандартных маркеров времени для ранней Вселенной».

Льюис и Брюэр изучили выборку из 190 квазаров возрастом от 2,45 до 12,17 миллиарда лет назад (Большой взрыв произошел 13,8 миллиарда лет назад). диапазон длин волн, взятый за период времени в два десятилетия. У них было около 200 наблюдений для каждого квазара, что позволило детально реконструировать их колебания.

Ранее ученые думали, что изменчивость квазаров не показывает эффектов замедления времени, но выборки были небольшими и наблюдались в течение гораздо более короткий период времени.

Значительно увеличив как количество квазаров, так и продолжительность наблюдений, два исследователя обнаружили, что они действительно мерцают в замедленном режиме по сравнению с более поздними квазарами.

«Предыдущие исследования заставляли людей сомневаться в том, что квазары действительно являются космологическими объектами, и верна ли идея расширения пространства», — говорит Льюис. «Однако с помощью этих новых данных и результатов анализа мы смогли найти неуловимое тиканье квазаров, и они ведут себя именно так, как предсказывает теория относительности Эйнштейна».

Исследование опубликовано в Nature. Астрономия.