クエーサー「クロックス」による宇宙のレンダリングは、ビッグバンの後は 5 倍遅くなりました

画期的な研究では、科学者たちはクエーサーを宇宙時計として使用し、極度のスローモーションで移動する初期宇宙を観察し、アインシュタインの一般相対性理論を検証しました。 研究チームは、初期銀河の中心にある超大質量ブラックホールであるクエーサー約200個のデータを調べた結果、宇宙が誕生して10億年を少し超えたころには時間が5倍遅く流れていたように見えることを発見した。

200 近くのクェーサーからの観測データは、宇宙の時間膨張についてアインシュタインが正しかったことを再び示しました。

科学者たちは、初期の宇宙が極めてスローモーションで動いていたことに初めて気づき、アインシュタインの膨張する宇宙の謎の一つが解明された。

アインシュタインの一般相対性理論は、遠い宇宙、したがって古代の宇宙が今日よりもはるかにゆっくりと動いているのを観察する必要があることを意味します。 しかし、当時を振り返っても捉えどころがありません。 科学者たちはクエーサーを「時計」として使用することで、この謎を解くことができました。

この研究の筆頭著者であるシドニー大学物理学部およびシドニー天文学研究所のゲレイント・ルイス教授は述べた。

「この幼年期の宇宙にあなたがいたら、1 秒は 1 秒のように思えるでしょう。しかし、120 億年以上先の私たちの位置からは、その早い時間は遅れているように見えます。」

この研究は 7 月 3 日に出版されました。 自然天文学。

ゲラント・ルイス教授は、シドニー大学物理学部のシドニー天文学研究所に所属しています。 クレジット: シドニー大学

ルイス教授とその共著者であるオークランド大学のブレンドン・ブリュワー博士は、約200個のクエーサー（初期銀河の中心にある超大質量ブラックホール）からの観測データを使用して、この時間の膨張を分析した。

「アインシュタインのおかげで、時間と空間が絡み合っていることがわかり、ビッグバン特異点の黎明期以来、宇宙は膨張し続けている」とルイス教授は語った。

「この宇宙の膨張は、初期宇宙の観察が今日の時間の流れよりもはるかに遅く見えるはずであることを意味します。

「この論文では、それを約10億年後にまで遡って証明します」[{” 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