Астрономы заглянули в прошлое, на заре космоса, и заметили, что время в ранней Вселенной тикало в пять раз медленнее, чем сейчас, что, наконец, подтвердило предсказание, сделанное более века назад Альбертом Эйнштейном (Albert Einstein).
Учёные заметили экстремальный эффект замедления движения в данных, полученных от ярких космических маяков, известных как квазары, которые относятся к тому времени, когда Вселенной был всего 1 миллиард лет — менее одной десятой от её нынешнего возраста. Исследователи опубликовали свои выводы 3 июля в журнале Nature Astronomy.
«Оглядываясь назад на то время, когда Вселенной было чуть более миллиарда лет, мы видим, что время текло в пять раз медленнее, — сказал в своём заявлении ведущий автор исследования Герайнт Льюис (Geraint Lewis), профессор астрофизики Сиднейского университета. — Если бы вы были там, в этой новорожденной Вселенной, одна секунда показалась бы вам одной секундой — но с нашей позиции, более чем на 12 миллиардов лет в будущем, это раннее время, кажется, тянется медленно.»
Причина, по которой время, по-видимому, движется медленнее в ранней Вселенной, по крайней мере, с точки зрения современных наблюдателей, была впервые представлена Эйнштейном в его общей теории относительности 1915 года. Поскольку Вселенная расширяется с ускоряющейся скоростью, свет, излучаемый удалённым источником, растягивается, делая его длину волны длиннее и краснее.
Что ещё более важно, в этом случае временная задержка между световыми импульсами также увеличивается в пять раз по сравнению с исходной, из-за чего кажется, что время растягивается и течёт медленнее.
«Благодаря Эйнштейну мы знаем, что время и пространство взаимосвязаны, и что с незапамятных времён в сингулярности Большого взрыва Вселенная расширялась, — сказал Льюис. — Это расширение пространства означает, что наши наблюдения ранней Вселенной должны казаться гораздо медленнее, чем течение времени сегодня. В этой статье мы установили, что это относится к периоду примерно через миллиард лет после Большого взрыва.»
Чёрные дыры рождаются в результате коллапса гигантских звёзд и растут, поглощая газ, пыль, звёзды и другие чёрные дыры. Для некоторых из этих прожорливых пространственно-временных разрывов трение заставляет материал, спиралевидно проникающий в их пасти, нагреваться и излучать свет, который можно обнаружить с помощью телескопов, превращая чёрные дыры в так называемые активные ядра галактик (АЯГ).
Самыми экстремальными АЯГ являются квазары — сверхмассивные чёрные дыры, которые в миллиарды раз тяжелее Солнца и сбрасывают свои газовые оболочки с помощью световых вспышек, которые в тысячи миллиардов раз ярче самых ярких звёзд. Тем не менее, интерпретировать их сложные световые импульсы непросто, а это означает, что до сих пор для изучения течения времени в ранней Вселенной астрономы вместо этого сосредотачивались на эволюции гигантских космических взрывов — сверхновых.
«В то время как сверхновые действуют как одиночная вспышка света, что облегчает их изучение, квазары являются более сложными, похожими на непрерывное шоу с фейерверками, — сказал Льюис. — Мы разгадали это шоу с фейерверками, показав, что квазары также могут быть использованы в качестве стандартных индикаторов времени для ранней Вселенной.»
Чтобы обнаружить этот эффект, астрономы взяли данные о 190 квазарах за два десятилетия и проанализировали испускаемые ими волны разной длины, чтобы стандартизировать их регулярные вспышки, таким образом преобразовав их в тиканье космических часов.
Ранее замедление времени наблюдалось в медленно движущихся сверхновых, возраст которых составлял до половины текущего возраста Вселенной, но откат этого временного окна всего на одну десятую этого возраста подтвердил, что эффект присутствует во всех космических масштабах — и что он становится более выраженным на больших расстояниях. Это также является решительным опровержением предыдущих исследований квазара, которые не выявили этого эффекта.
«Эти более ранние исследования заставили людей усомниться в том, действительно ли квазары являются космологическими объектами, или даже в том, верна ли идея расширения пространства, — сказал Льюис. — Однако с этими новыми данными и анализом мы смогли найти неуловимое тиканье квазаров, и они ведут себя именно так, как предсказывает теория относительности Эйнштейна.»
