Em um estudo inovador, os cientistas usaram quasares como relógios cósmicos para observar o início do Universo em câmera extremamente lenta, confirmando ainda mais a teoria da relatividade geral de Einstein. Ao examinar dados de quase 200 quasares, buracos negros supermassivos hiperativos nos centros das primeiras galáxias, a equipe descobriu que o tempo parecia passar cinco vezes mais devagar quando o Universo tinha pouco mais de um bilhão de anos.
Dados observacionais de quase 200 quasares mostram que Einstein estava certo – mais uma vez – sobre a dilatação do tempo do cosmos.
Os cientistas observaram pela primeira vez o início do universo em câmera lenta extrema, desvendando um dos mistérios do universo em expansão de Einstein.
A teoria da relatividade geral de Einstein significa que devemos observar como o universo distante – e, portanto, antigo – funciona muito mais lentamente do que o atual. No entanto, tem sido difícil olhar para trás tão longe no passado. Os cientistas agora resolveram esse mistério usando quasares como “relógios”.
“Se olharmos para uma época em que o universo tinha pouco mais de um bilhão de anos, veremos que o tempo parece passar cinco vezes mais devagar”, disse o principal autor do estudo, o professor Geraint Lewis, da Escola de Física e do Instituto de Sydney para Universidade de Astronomia de Sydney.
“Se você estivesse lá, neste jovem universo, um segundo pareceria um segundo – mas de nossa posição, mais de 12 bilhões de anos no futuro, esse tempo inicial parece esticado.”
O estudo foi publicado em 3 de julho astronomia natural.
Professor Geraint Lewis no Sydney Institute for Astronomy na Escola de Física da Universidade de Sydney. Crédito da foto: Universidade de Sydney
O professor Lewis e seu colaborador, Dr. Brendon Brewer, da Universidade de Auckland, usou dados observacionais de quase 200 quasares – buracos negros supermassivos hiperativos nos centros das primeiras galáxias – para analisar essa dilatação do tempo.
“Graças a Einstein, sabemos que o tempo e o espaço estão interligados e que o universo está se expandindo desde o início dos tempos na singularidade do Big Bang”, disse o professor Lewis.
“Essa expansão do espaço significa que nossas observações do Universo primitivo devem aparecer muito mais lentamente do que o tempo voa hoje.
“Neste trabalho, descobrimos que isso remonta a cerca de um bilhão de anos no tempo[{” 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
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