Открытие ученых: время в ранней Вселенной текло в пять раз медленнее

Ученые впервые наблюдали раннюю Вселенную в крайне замедленном движении, раскрыв одну из загадок расширяющейся Вселенной Эйнштейна.

Согласно общей теории относительности Эйнштейна, мы должны наблюдать, как далекая — а значит, древняя — Вселенная движется гораздо медленнее, чем современная. Однако заглянуть так далеко в прошлое оказалось невозможным. Теперь ученые разгадали эту тайну, используя квазары в качестве «часов».

Если заглянуть в то время, когда Вселенной было чуть больше миллиарда лет, то мы увидим, что время течет в пять раз медленнее, — говорит ведущий автор исследования, профессор Джерайнт Льюис из Школы физики и Сиднейского института астрономии при Сиднейском университете.

— Если бы вы были там, в этой младенческой Вселенной, одна секунда казалась бы одной секундой — но с нашей позиции, более чем на 12 миллиардов лет в будущее, это раннее время кажется тягучим.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Профессор Льюис и его коллега, доктор Брендон Брюэр из Оклендского университета, использовали данные наблюдений почти 200 квазаров — гиперактивных сверхмассивных черных дыр в центрах ранних галактик — для анализа этого замедления времени.

Благодаря Эйнштейну мы знаем, что время и пространство взаимосвязаны, и с момента зарождения времени в сингулярности Большого взрыва Вселенная расширяется, — сказал профессор Льюис.

— Это расширение пространства означает, что в наших наблюдениях ранняя Вселенная должна казаться намного медленнее, чем время течет сегодня. В данной работе мы установили, что это происходит примерно через миллиард лет после Большого взрыва.

Ранее астрономы подтвердили это замедленное течение времени примерно до половины возраста Вселенной, используя сверхновые — массивные взрывающиеся звезды — в качестве «стандартных часов». Но хотя сверхновые чрезвычайно яркие, их трудно наблюдать на огромных расстояниях, необходимых для изучения ранней Вселенной.

Наблюдение за квазарами позволило отодвинуть этот временной горизонт всего на одну десятую возраста Вселенной, что подтверждает, что Вселенная ускоряется по мере своего старения.

Профессор Льюис сказал:

Если сверхновые ведут себя как одна вспышка света, что делает их более легкими для изучения, то квазары более сложны, как непрерывный фейерверк. Мы разгадали этот фейерверк, показав, что квазары тоже можно использовать в качестве стандартных маркеров времени для ранней Вселенной.

Профессор Льюис вместе с астростатистиком доктором Брюэром изучили детали 190 квазаров, наблюдавшихся в течение двух десятилетий. Объединив наблюдения, сделанные в разных цветах (или длинах волн) — зеленом свете, красном свете и в инфракрасном диапазоне — они смогли стандартизировать «тиканье» каждого квазара. Применив байесовский анализ, они обнаружили, что расширение Вселенной отпечаталось на тиканье каждого квазара.

С помощью этих изысканных данных мы смогли проследить тиканье часов квазаров, выявив влияние расширяющегося пространства, — отметил профессор Льюис.

Эти результаты еще раз подтверждают картину Эйнштейна о расширяющейся Вселенной, но противоречат более ранним исследованиям, которые не смогли определить замедление времени удаленных квазаров.

Эти более ранние исследования заставили людей усомниться в том, что квазары действительно являются космологическими объектами, или даже в том, что идея расширяющегося пространства верна, — заключил профессор Льюис.

Однако с помощью новых данных и анализа ученым удалось обнаружить неуловимое тиканье квазаров, и они ведут себя именно так, как предсказывает теория относительности Эйнштейна.

03.07.2023