Superzware zwarte gaten onthullen “tijddilatatie” in het vroege universum

Tijd is een glad ding, net als diepe denkers zoals natuurkundige Albert Einstein, evenals fantasierijke tijdreiziger Dr. Who begreep het duidelijk. De laatste beschreef de tijd in een aflevering uit 2007 van een Britse sciencefictionserie nauwkeurig als een “wiebelige wiebel”.

Wetenschappers maakten dat punt maandag opnieuw duidelijk in een studie die waarnemingen van een woeste klasse van zwarte gaten, quasars genaamd, gebruikte om “tijddilatatie” in het vroege universum te bewijzen, en liet zien hoe de tijd toen slechts ongeveer een vijfde zo snel verstreek als nu. De waarnemingen beslaan ongeveer 12,3 miljard jaar geleden, toen het universum ongeveer een tiende van zijn huidige leeftijd had.

Quasars – een van de helderste objecten in het universum – werden in het onderzoek gebruikt als een “klok” om de tijd in het verre verleden te meten. Quasars zijn enorm actieve superzware zwarte gaten die miljoenen tot miljarden malen de massa van onze zon hebben en zich meestal in de centra van sterrenstelsels bevinden. Ze verslinden materie die hen aantrekt vanwege hun immense zwaartekracht en ontketenen stralingsstromen, waaronder stralen van hoogenergetische deeltjes, terwijl een gloeiende schijf van materie om hen heen draait.

De onderzoekers gebruikten waarnemingen van de helderheid van 190 quasars in het heelal die teruggaan tot ongeveer 1,5 miljard jaar na de oerknal die het heelal heeft doen ontstaan. Ze vergeleken de helderheid van deze quasars bij verschillende golflengten met de helderheid van quasars die tegenwoordig aanwezig zijn, en ontdekten dat sommige fluctuaties die tegenwoordig in een bepaalde tijdsperiode optreden, dit vijf keer langzamer doen in de oudste quasars.

Einstein toonde in zijn algemene relativiteitstheorie aan dat tijd en ruimte met elkaar verstrengeld zijn en dat het universum zich sinds de oerknal in alle richtingen uitbreidt.

Deze constante expansie verklaart hoe de tijd in de geschiedenis van het universum langzamer is verlopen dan vandaag, zei astrofysicus Geraint Lewis van de Universiteit van Sydney in Australië, hoofdauteur van de studie gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy.

Het is niet zo dat alles in slow motion gaat. Als je terug zou kunnen worden gebracht naar die tijd, zou het nog steeds een seconde voor je zijn. Maar vanuit het perspectief van de huidige persoon ontvouwde zich toen binnen vijf seconden een seconde.

“In de moderne natuurkunde is tijd een gecompliceerd iets”, zei Lewis. Dr. Wie heeft gelijk, die tijd kan het beste worden omschreven als “wibbly-wobbly, timey-wimey stuff”. Dit betekent dat we tijd en zijn limieten niet echt begrijpen, en sommige dingen worden nog steeds niet weggelaten: tijdreizen, warpdrives, enz. Dat. De toekomst kan heel spannend zijn, maar misschien ook niet.”

Door naar verre objecten te kijken, kijken wetenschappers terug in de tijd vanwege de tijd die licht nodig heeft om door de ruimte te reizen.

Wetenschappers hebben eerder een tijddilatatie gedocumenteerd die bijna 7 miljard jaar teruggaat, gebaseerd op waarnemingen van stellaire explosies die supernovae worden genoemd. Ze wisten al hoe lang het duurt voordat de supernova’s van vandaag oplichten en vervagen, ze bestudeerden deze explosies in het verleden – die op grote afstanden van de aarde – en ontdekten dat deze gebeurtenissen zich langzamer ontvouwen vanuit ons tijdsperspectief.

De explosie van individuele sterren kan niet verder dan een bepaalde afstand worden gezien, wat hun gebruik bij de studie van het vroege universum beperkt. Quasars zijn zo helder dat ze kunnen worden waargenomen tot in de kinderjaren van het universum.

“Wat in de loop van de tijd wordt waargenomen, is de helderheid van de quasar. Deze fluctueert op en neer, het resultaat van veel complexe fysica in de schijf van materie die met bijna de snelheid van het licht rond een zwart gat draait. Deze verandering in helderheid is niet alleen een helder dimmen, vervagen, helder. Het lijkt meer op helder, vervagen, helder, “zei Lewis. De aandelenmarkt, met kleinschalige spanningen op langetermijnveranderingen, met enkele scherpe schommelingen.

“De statistische eigenschappen van lichtveranderingen hebben een tijdschaal – een typische tijd voor fluctuaties om een ​​bepaalde statistische eigenschap te hebben. Dat is wat we gebruiken om de beweging van elke quasar af te stemmen.”