A renderização do universo do Quasar “Clocks” foi 5 vezes mais lenta após o Big Bang

Em um estudo inovador, os cientistas usaram quasares como relógios cósmicos para observar o início do universo viajando em câmera extremamente lenta, validando a teoria da relatividade geral de Einstein. Ao examinar dados de quase 200 quasares, buracos negros supermassivos nos centros das primeiras galáxias, a equipe descobriu que o tempo parecia fluir 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 expansão temporal do universo.

Os cientistas notaram pela primeira vez que o universo primitivo estava se movendo em câmera extremamente lenta, desvendando um dos mistérios do universo em expansão de Einstein.

A teoria geral da relatividade de Einstein significa que devemos observar o universo distante – e, portanto, antigo – trabalhando muito mais lentamente do que hoje. No entanto, olhar para trás naquela época provou ser indescritível. Os cientistas agora conseguiram resolver esse mistério usando quasares como “relógios”.

disse o principal autor do estudo, o professor Geraint Lewis, da Escola de Física da Universidade de Sydney e do Instituto de Astronomia de Sydney.

“Se você estivesse lá fora, neste universo infantil, um segundo pareceria um segundo – mas de nossa localização, mais de 12 bilhões de anos no futuro, esse tempo inicial parece estar atrasado.”

A pesquisa foi publicada em 3 de julho na astronomia natural.

O professor Geraint Lewis está no Instituto de Astronomia de Sydney na Escola de Física da Universidade de Sydney. Crédito: Universidade de Sydney

O professor Lewis e seu co-autor, Dr. Brendon Brewer, da Universidade de Auckland, usaram dados observados de quase 200 quasares – buracos negros supermassivos nos centros das primeiras galáxias – para analisar essa dilatação do tempo.

“Graças a Einstein, sabemos que o tempo e o espaço estão entrelaçados e, desde o início dos tempos na singularidade do Big Bang, o universo tem se expandido”, disse o professor Lewis.

“Essa expansão do espaço significa que nossas observações do universo primitivo devem parecer muito mais lentas do que os fluxos de tempo de hoje.

“Neste artigo, provamos que isso remonta a cerca de um bilhão de anos depois[{” 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