Waktu tampaknya bergerak 5 kali lebih lambat dalam 1 miliar tahun setelah Big Bang, ungkap 'jam' quasar

Waktu telah diamati berlalu lebih lambat di quasar di awal alam semesta.

Dilatasi waktu yang diamati muncul sebagai konsekuensi dari Albert Einstein teori relativitas umum dikombinasikan dengan perluasan ruang. "Pada intinya, ini adalah kisah 'Einstein benar lagi'," kata Geraint Lewis, ahli kosmologi di University of Sydney, kepada 45secondes.fr.

Lewis dan Brendon Brewer dari University of Auckland adalah penulis bersama pada makalah baru yang menjelaskan konfirmasi lama tentang efek pelebaran waktu dalam variabilitas quasar. Quasar ditenagai oleh lubang hitam supermasif yang bertambah di jantung galaksi yang sangat aktif. Karena piringan akresi di sekitar lubang hitam relatif kecil, fluktuasi cahaya yang dipancarkan oleh quasar dapat terjadi hanya dalam hitungan hari. Ini membuat mereka lebih mudah dilacak.

Namun, sejak cahaya, dan fluktuasinya, dipancarkan dari quasar berusia 12 miliar tahun, alam semesta telah berkembang pesat. Ini berarti bahwa kita melihat quasar sebagaimana adanya lebih dari 12 miliar tahun yang lalu.

"Kami memperkirakan quasar juga menunjukkan perilaku ini, tetapi pencarian sebelumnya gagal menemukannya," kata Lewis.

Terkait: Apa itu teori relativitas umum?

Sampel baru dari 190 quasar high-redshift yang diamati selama 20 tahun oleh Sloan Digital Sky Survey (SDSS), Pan-STARRS dan Dark Energy Survey, telah memberi Lewis dan Brewer alat untuk akhirnya mendeteksi pelebaran waktu dalam variabilitas quasar. lampu. Periode pengamatan yang panjang ditambah dengan sensitivitas teleskopik terhadap fluktuasi quasar mengungkapkan efek pelebaran waktu. Berdasarkan seberapa lambat fluktuasi tampaknya terjadi, waktu di quasar ini tampaknya berjalan lima kali lebih lambat daripada kerangka acuan kita di Bumi.

“Kita dapat menjabarkan karakteristik variabilitasnya dan menunjukkan bahwa quasar benar-benar bermain bola dengan kosmos,” kata Lewis.

Jelasnya, waktu tidak benar-benar berjalan lambat di quasar tersebut relatif terhadap segala sesuatu di sekitar mereka — dalam kerangka acuannya, waktu berjalan normal. Teori relativitas Einstein dan bagaimana dia menggambarkan berlalunya waktu didasarkan pada konsep kerangka acuan, dan bahwa kerangka-kerangka ini dapat dibedakan dengan kecepatan relatif satu sama lain.

"Gerakan galaksi jauh disebabkan ruang yang mengembang," kata Lewis. Pertimbangkan bahwa konstanta Hubble menjelaskan seberapa cepat volume ruang seluas 3,26 juta tahun cahaya meluas per detik. Ini adalah efek inkremental, di mana volume ruang yang meluas bertambah. Semakin jauh sebuah galaksi dari kita, semakin banyak ruang yang terbentang antara galaksi dan kita, dan tampaknya semakin cepat galaksi itu bergerak menjauh dari kami.

"Beberapa quasar ini bergerak lebih cepat dari kecepatan cahayarelatif terhadap kita, ketika foton dipancarkan," kata Lewis.

Seperti yang ditunjukkan Einstein, hal-hal aneh terjadi ketika Anda mendekati kecepatan cahaya. Salah satu hal aneh ini adalah pelebaran waktu. Pengamat stasioner di Bumi akan mengamati jam yang berjalan lebih cepat dari mereka, baik di pesawat ruang angkasa atau di quasar, tampak melambat. Semakin cepat jam bergerak, semakin besar efeknya. Pada kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya, efeknya diucapkan secara dramatis, menghasilkan keanehan seperti paradoks kembar.

Pelebaran waktu bukan hanya teoretis. Itu telah diamati, meskipun dalam jumlah kecil, di satelit yang mengorbit Bumi — itu Sistem Pemosisian Global harus memperhitungkan ini. Secara kosmologis, pelebaran waktu telah diamati di supernova yang meledak 6 hingga 7 miliar tahun yang lalu, tetapi tidak pernah pada objek yang lebih jauh dari itu sampai sekarang.

Selain menjadi ujian lain yang sukses untuk teori relativitas Einstein, pelebaran waktu yang teramati dalam quasar juga merupakan bukti lebih jauh bahwa kita memang hidup di alam semesta yang mengembang sebagai akibat dari Big Bang. Jika alam semesta tidak mengembang, quasar tidak akan terlihat bergerak dengan kecepatan relativistik relatif terhadap kita. Lewis menggambarkan temuan itu sebagai "meletakkan beberapa ide yang lebih ekstrem yang telah diajukan, termasuk bahwa semua kosmolog salah, karena kegagalan sebelumnya untuk melihat pelebaran waktu quasar."

Penelitian ini dipublikasikan pada 30 Juni di Astronomi Alam.