类星体“时钟”显示：宇宙大爆炸后10亿年，时间似乎慢了5倍

艺术家对遥远类星体的类星印象。(图片鸣谢:ESO/M. Kornmesser)据观察，体显在早期宇宙的示宇类星体中，时间流逝得更慢。爆炸倍
（神秘的后亿乎慢地球uux.cn）据美国太空网（基思·库珀）：据观察，在早期宇宙的时钟类星体中，时间流逝得更慢。类星
观察到的体显时间膨胀是阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论与空间膨胀相结合的结果。“本质上，示宇这又是爆炸倍一个‘爱因斯坦又对了’的故事，”悉尼大学的后亿乎慢宇宙学家Geraint Lewis告诉Space.com。
观察到的时钟时间膨胀是阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论与空间膨胀相结合的结果。“本质上，类星这又是体显一个‘爱因斯坦又对了’的故事，”悉尼大学的宇宙学家Geraint Lewis告诉Space.com。
奥克兰大学的Lewis和Brendon Brewer是一篇新论文的合著者，该论文描述了在类星体可变性方面长期寻求的时间膨胀效应的证实。类星体由一个极度活跃的星系中心的吸积超大质量黑洞提供动力。因为黑洞周围的吸积盘相对较小，类星体发出的光的波动可以在短短几天内发生。这使他们更容易跟踪。
然而，自从120亿年前的类星体发出光及其波动以来，宇宙已经膨胀了很多。这意味着我们看到的类星体存在于120亿年前。
“我们预计类星体也会表现出这种行为，但以前的研究没有发现它，”刘易斯说。
斯隆数字巡天(SDSS)、Pan-STARRS和暗能量巡天在20多年的时间里观测到的190个高红移类星体的新样本，为Lewis和Brewer提供了最终检测类星体光可变性中时间膨胀的工具。长时间的观测加上对类星体波动的望远镜灵敏度揭示了时间膨胀效应。根据波动似乎发生得有多慢，这些类星体中的时间似乎比我们在地球参考系中的时间慢五倍。
刘易斯说:“我们可以确定它们可变性的特征，并证明类星体确实在与宇宙合作。”。
需要澄清的是，相对于周围的一切，时间在这些类星体中并没有真正慢下来——在它们的参照系中，时间运行正常。爱因斯坦的相对论和他对时间流逝的描述是基于参照系的概念，这些参照系可以通过它们之间的相对速度来区分。
“遥远星系的运动是由于膨胀的空间，”刘易斯说。假设哈勃常数描述了一个326万光年的空间每秒钟膨胀的速度。这是一种增量效应，空间的体积不断扩大。一个星系离我们越远，星系和我们之间的空间就越大，星系离我们越远。
“当光子发射时，相对于我们来说，其中一些类星体的移动速度超过了光速，”刘易斯说。
正如爱因斯坦所展示的，当你接近光速时，奇怪的事情就会发生。这些奇怪的事情之一是时间膨胀。一个静止在地球上的观察者会观察到一个比他们走得更快的时钟，无论是在宇宙飞船上还是在类星体中，看起来都慢了下来。时钟走得越快，影响越大。在接近光速的速度下，这种效应非常明显，导致了诸如孪生佯谬之类的奇特现象。
时间膨胀不仅仅是理论上的。尽管数量很少，但在绕地球运行的卫星上已经观察到了——全球定位系统必须考虑到这一点。从宇宙学上来说，在60到70亿年前爆炸的超新星中已经观察到了时间膨胀，但是直到现在还没有在比这更远的物体中观察到时间膨胀。
除了是对爱因斯坦相对论的又一次成功测试，在类星体中观察到的时间膨胀也进一步证明了我们确实生活在一个由于大爆炸而膨胀的宇宙中。如果宇宙没有膨胀，类星体就不会以相对于我们的相对论速度运动。刘易斯将这些发现描述为“终结了一些已经提出的更极端的想法，包括宇宙学家都错了，因为之前没有看到类星体时间膨胀。”
这项研究发表在6月30日的《自然天文学》上。

最新评论