في دراسة رائدة ، استخدم العلماء الكوازارات كساعات كونية لتتبع الكون المبكر في حركة بطيئة للغاية ، مما يؤكد نظرية النسبية العامة لأينشتاين. من خلال فحص البيانات من ما يقرب من 200 كوازار ، ثقوب سوداء فائقة الكتلة في مراكز المجرات المبكرة ، وجد الفريق أن الوقت يتباطأ خمس مرات عندما يزيد عمر الكون عن مليار سنة.
تظهر بيانات الرصد من ما يقرب من 200 كوازار أن أينشتاين – مرة أخرى – صحيح بشأن التمدد الدوري للكون.
كشف العلماء عن أحد ألغاز كون أينشتاين الآخذ في الاتساع ، وقد لاحظوا لأول مرة أن الكون المبكر كان يتحرك بمعدل بطيء للغاية.
تعني نظرية النسبية العامة لأينشتاين أننا يجب أن نلاحظ أن الكون البعيد – وبالتالي القديم – كان يتحرك ببطء أكثر مما هو عليه اليوم. ومع ذلك ، فقد ثبت أن النظر إلى الوراء في ذلك الوقت أمر بعيد المنال. تمكن العلماء الآن من حل هذا اللغز باستخدام الكوازارات كـ “ساعات”.
قال المؤلف الرئيسي للدراسة ، البروفيسور جيريانت لويس من معهد الفيزياء وعلم الفلك في سيدني: “عندما ننظر إلى الوراء إلى زمن كان فيه عمر الكون أكثر من مليار سنة ، نرى أن الوقت يتباطأ بمقدار خمسة أضعاف”. . جامعة سيدني.
“إذا كنت هناك ، في هذا الكون الرضيع ، فإن ثانية واحدة ستبدو وكأنها ثانية – ولكن من موقعنا ، بعد أكثر من 12 مليار سنة في المستقبل ، يبدو أن ذلك الوقت المبكر يطول.”
نُشر البحث في 3 يوليو علم الفلك الطبيعي.
البروفيسور جيرانت لويس في معهد سيدني للفلك في كلية الفيزياء بجامعة سيدني. الائتمان: جامعة سيدني
استخدم البروفيسور لويس ومساعده الدكتور بريندان بروير ، من جامعة أوكلاند ، البيانات التي تم رصدها من حوالي 200 كوازار – الثقوب السوداء الهائلة في مراكز المجرات المبكرة – لدراسة هذا التمدد الزمني.
قال البروفيسور لويس: “بفضل أينشتاين ، نعلم أن الزمان والمكان متشابكان ، وأنه منذ أن بدأ الزمن في تفرد الانفجار العظيم ، كان الكون يتوسع”.
“هذا التوسع في الفضاء يعني أن مراقبتنا للكون المبكر يجب أن تظهر أبطأ بكثير من تدفق الوقت الحالي.
“في هذه الورقة ، نثبت ذلك بعد حوالي مليار سنة[{” 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