Τα κβάζαρ, δείχνουν ότι ο χρόνος ήταν πέντε φορές πιο αργός, ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη

Οι επιστήμονες παρατήρησαν για πρώτη φορά το πρώιμο σύμπαν να «τρέχει» σε ακραία αργή κίνηση, ξεκλειδώνοντας ένα από τα μυστήρια του διαστελλόμενου σύμπαντος του Αϊνστάιν. Η έρευνα δημοσιεύεται στο Nature Astronomy.

Η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν προβλέπει ότι θα πρέπει το μακρινό -και επομένως αρχαίο - σύμπαν να εξελίσσεται πολύ πιο αργά από ό,τι σήμερα. Ωστόσο, το να κοιτάξουμε τόσο πολύ πίσω στο χρόνο έχει αποδειχτεί πολύ δύσκολο. Οι επιστήμονες έλυσαν αυτό το μυστήριο χρησιμοποιώντας τα κβάζαρ ως «ρολόγια». «Κοιτάζοντας πίσω σε μια εποχή που το σύμπαν ήταν λίγο πάνω από ένα δισεκατομμύριο ετών, βλέπουμε ότι ο χρόνος φαίνεται να ρέει πέντε φορές πιο αργά», δήλωσε ο βασικός συγγραφέας της μελέτης, καθηγητής Geraint Lewis από τη Σχολή Φυσικής και το Ινστιτούτο Αστρονομίας του Σίδνεϊ στο Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ. «Αν ήσασταν εκεί, σε αυτό το βρεφικό σύμπαν, ένα δευτερόλεπτο θα φαινόταν σαν ένα δευτερόλεπτο – αλλά από τη θέση μας, περισσότερα από 12 δισεκατομμύρια χρόνια στο μέλλον, αυτός ο πρώιμος χρόνος φαίνεται να σέρνεται».

Ο καθηγητής Lewis και ο συνεργάτης του, Dr. Brendon Brewer από το Πανεπιστήμιο του Auckland, χρησιμοποίησαν δεδομένα από σχεδόν 200 κβάζαρ - υπερδραστήριες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στα κέντρα των πρώιμων γαλαξιών - για να αναλύσουν αυτή τη χρονική διαστολή. «Χάρη στον Αϊνστάιν, γνωρίζουμε ότι ο χρόνος και ο χώρος είναι αλληλένδετοι και, από την αυγή του χρόνου μετά την μοναδικότητα του Big Bang, το σύμπαν διαστέλλεται», είπε ο καθηγητής Lewis. «Αυτή η διαστολή του διαστήματος σημαίνει ότι οι παρατηρήσεις μας για το πρώιμο σύμπαν θα πρέπει να φαίνονται πολύ πιο αργές σε σχέση με την ροή του χρόνου σήμερα. Σε αυτό την έρευνα, έχουμε διαπιστώσει αυτό το φαινόμενο περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη».

Προηγουμένως, οι αστρονόμοι είχαν υποπτευθεί την αργή κίνηση περίπου στη μισή ηλικία του σύμπαντος χρησιμοποιώντας σουπερνόβα - τεράστιες αστρικές εκρήξεις - ως «τυπικά ρολόγια». Αλλά αν και οι σουπερνόβα είναι εξαιρετικά φωτεινοί, είναι δύσκολο να παρατηρηθούν στις τεράστιες αποστάσεις που χρειάζονται για να κοιτάξουμε ακόμα πιο βαθιά στο παρελθόν. Παρατηρώντας τα κβάζαρ, αυτός ο χρονικός ορίζοντας έχει φτάσει πίσω στο ένα δέκατο μόλις της ηλικίας του σύμπαντος, επιβεβαιώνοντας ότι το σύμπαν φαίνεται να επιταχύνεται καθώς γερνάει.

Ο καθηγητής Lewis είπε: «Οι σουπερνόβα λειτουργούν σαν μια ενιαία λάμψη φωτός, καθιστώντας τους πιο εύκολο να μελετηθούν, τα κβάζαρ είναι πιο περίπλοκα, σαν μια συνεχιζόμενη επίδειξη πυροτεχνημάτων. Αυτό που κάναμε είναι να ξετυλίξουμε αυτή την επίδειξη πυροτεχνημάτων, δείχνοντας ότι τα κβάζαρ, επίσης, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως τυπικοί δείκτες χρόνου για το πρώιμο σύμπαν». Ο καθηγητής Lewis συνεργάστηκε με τον αστρονόμο Δρ. Brewer για να εξετάσει λεπτομέρειες για 190 κβάζαρ που παρατηρήθηκαν για δύο δεκαετίες. Συνδυάζοντας τις παρατηρήσεις που έγιναν σε διαφορετικά μήκη κύματος μπόρεσαν να τυποποιήσουν το «τικ» κάθε κβάζαρ και να υπολογίσουν τη διαστολή του σύμπαντος αποτυπωμένη χρονικά στο τικ αυτό. «Με αυτά τα δεδομένα, μπορέσαμε να χρησιμοποιήσουμε τα κβάζαρ σαν ρολόγια, αποκαλύπτοντας την επιρροή της διαστολής», είπε ο καθηγητής Lewis.

Αυτά τα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν περαιτέρω την εικόνα του Αϊνστάιν για ένα διαστελλόμενο σύμπαν, αλλά προηγούμενες μελέτες δεν είχαν καταφέρει να προσδιορίσουν τη χρονική διαστολή, κάνοντας πολλούς να αμφιβάλλουν για την ορθότητα της γενικής θεωρίας της σχετικότητας. Με αυτά τα νέα δεδομένα, ωστόσο, οι επιστήμονες καταλήγουν ότι το σύμπαν τελικά συμπεριφέρεται ακριβώς όπως προβλέπει η θεωρία του Αϊνστάιν.

ΠΗΓΗ: https://phys.org/news/2023-06-quasar-clocks-universe-slower-big.html?utm_source=nwletter&utm_medium=email&utm_campaign=weekly-nwletter

ΕΙΚΟΝΑ: Καλλιτεχνική απόδοση του μακρινού κβάζαρ P172+18 και οι πίδακες του. Μέχρι σήμερα, είναι το πιο μακρινό κβάζαρ με πίδακες που έχει βρεθεί ποτέ και μελετήθηκε με τη βοήθεια του Very Large Telescope του ESO. Είναι τόσο μακριά που το φως από αυτό έχει ταξιδέψει για περίπου 13 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει σε εμάς: το βλέπουμε όπως ήταν όταν το Σύμπαν ήταν μόλις περίπου 780 εκατομμυρίων ετών. Credit: ESO/M.Kornmesser. (CC BY 2.0).

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ: Γιατί το Σύμπαν μετά την Μεγάλη Εκρηξη δεν κατέρρευσε σε μια γιγαντιαία μαύρη τρύπα;