根據對古代天體的觀測,時間似乎在宇宙年輕時過得更慢,這些天體的進化速度似乎是今天的五分之一。相關論文近日發表于《自然-天文學》
時間在過去似乎更慢的想法聽起來很奇怪,但這是自大爆炸以來宇宙膨脹的直接結果。這種膨脹意味著來自古代宇宙事件的光必須經過越來越長的距離才能到達地球,因此需要更多的時間。與現在發生的相同事件相比,遙遠的宇宙事件似乎開展得更慢。然而,這并不是說早期宇宙是慢動作的,幾十億年前在場的任何人都會看到時間的正常演變。
自20世紀90年代以來,天體物理學家已經在遙遠的超新星中觀察到這種天體時間扭曲,其中最古老的一次可以追溯到宇宙年齡的一半左右,似乎以我們今天看到的60%的速度在進化。現在,澳大利亞悉尼大學的Geraint Lewis和新西蘭奧克蘭大學的Brendon Brewer在宇宙早期發現了一個更極端的版本。
研究人員觀察了類星體,即一些星系中心的物體,它由一個超大質量黑洞組成,黑洞周圍是一個噴出高能粒子的熱等離子體盤。它們是宇宙中最古老的天體之一,我們所看到的最早的天體出現在大爆炸后6億年。
從理論上講,這個年齡使得類星體適合探測早期宇宙中的時間膨脹,但與超新星不同,類星體的不可預測性使得探測變得更加困難。
“想象一下,你在放一個很亮的煙花,但幾秒鐘后就消失了,這就像一顆超新星。”Lewis說,“煙花表演亮度變化不定,但通過觀看大量的煙花表演,你就會發現它們的行為模式。”
Lewis和Brewer通過分析190個類星體的數據,比較了他們認為會有類似行為的類星體,根據亮度和出現的紅移程度對它們進行了分組——這是因為來自遙遠物體的光被拉伸成更長、更紅的波長。然后,他們將一組類星體相互比較,發現它們在一定時間內具有相似的活動模式。
利用這些像標準時鐘一樣的模式,兩位科學家發現,距離宇宙開始大約10億年的最早的類星體,運行速度似乎比今天的類星體慢5倍。“這是我們有史以來最早觀測到的宇宙學時間膨脹。”Lewis說。
“該論文的重要性在于證明類星體長期以來都是‘終極宇宙學來源’,也表現出時間膨脹,正如理論所預期的那樣,之前也被其他物體證明過。”歐洲南方天文臺的Bruno Leibundgut說,他是30年前在超新星中觀察到同樣現象的團隊的一員。
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