Изглежда, че в квазарите в ранната Вселена времето тече по-бавно.

Наблюдаваното забавяне на времето е следствие от Общата теория на относителността на Алберт Айнщайн, съчетана с разширяването на пространството. "В основата си това е поредната история от типа "Айнщайн отново е прав", казва Гераинт Люис, космолог от Университета в Сидни, пред Space.com.

Люис и Брендън Брюър от Окландския университет са съавтори на нова статия, описваща дълго търсеното потвърждение на ефекта на дилатация на времето в променливостта на квазарите. Квазарът се захранва от свръхмасивна черна дупка в сърцето на изключително активна галактика. Акреция се нарича процесът на нарастване на масата на небесно тяло чрез гравитационно привличане на материя към него от околното пространство. Тя е характерна за белите джуджета, неутронните звезди, а също така и черните дупки. В хода на процеса се образува акреционен диск. Тъй като акреционният диск около черната дупка е сравнително малък, колебанията в светлината, излъчвана от квазара, могат да се осъществят само за няколко дни. Това ги прави по-лесни за проследяване.

Въпреки това за времето, откакто светлината и нейните колебания са излъчени от 12-милиардния квазар, Вселената се е разширила значително. Това означава, че ние виждаме квазарите такива, каквито са съществували преди повече от 12 милиарда години.

"Очаквахме квазарите също да проявяват такова поведение, но предишните търсения не бяха успели да го открият", казва Люис.

Новата извадка от 190 квазара с високо отдалечаване, наблюдавани в продължение на 20 години от Sloan Digital Sky Survey (SDSS), Pan-STARRS и Dark Energy Survey, предостави на Люис и Брюър инструментите, с които най-накрая да открият дилатацията на времето в променливостта на светлината на квазарите. Дългият период на наблюдения, съчетан с телескопичната чувствителност към колебанията на квазарите, разкрива ефекта на дилатация на времето. Въз основа на това колко бавно изглежда, че се случват колебанията, времето в тези квазари изглежда тече пет пъти по-бавно, отколкото за нас в нашата референтна рамка на Земята.

"Можем да определим характеристиките на тяхната променливост и да покажем, че квазарите наистина си играят с Космоса", казва Люис.

За да сме точни, времето в тези квазари всъщност не тече бавно спрямо всичко около тях - в тяхната референтна рамка времето тече нормално. Теорията на относителността на Айнщайн и начинът, по който той описва протичането на времето, се основават на концепцията за референтни рамки и на това, че тези рамки могат да се различават по скоростта си една спрямо друга.

"Движението на далечните галактики се дължи на разширяването на пространството", казва Люис. Помислете, че константата на Хъбъл описва с каква скорост се разширява за секунда пространството с диаметър 3.26 милиона светлинни години. Това е постъпателен ефект, при който разширяващите се обеми пространство се сумират. Колкото по-далеч от нас се намира една галактика, толкова повече се е разширило пространството между нея и нас и толкова по-бързо изглежда, че тази галактика се отдалечава от нас.

"Някои от тези квазари са се движили по-бързо от скоростта на светлината спрямо нас, когато са били излъчени фотоните", казва Люис.

Както показва Айнщайн, когато се доближавате до скоростта на светлината, се случват странни неща. Едно от тези странни неща е забавянето на времето. Неподвижен наблюдател на Земята би наблюдавал как часовник, движещ се по-бързо от него, независимо дали е на космически кораб или в квазар, изглежда, че се забавя. Колкото по-бързо се движи часовникът, толкова по-голям е ефектът. При скорости, приближаващи се до скоростта на светлината, ефектът е драматично изразен, което води до особености като парадокса на близнаците.

Дилатацията на времето не е само теоретична. Тя е наблюдавана, макар и в малки количества, в сателити, които обикалят около Земята - Глобалната система за позициониране трябва да отчита това. От космологична гледна точка дилатация на времето е наблюдавана в свръхнови, избухнали преди 6-7 милиарда години, но никога досега в по-отдалечени обекти.

Освен че е поредната успешна проверка на теорията на относителността на Айнщайн, наблюдаваното в квазарите забавяне на времето е и още едно доказателство, че наистина живеем във Вселена, която се разширява в резултат на Големия взрив. Ако Вселената не се разширяваше, квазарите нямаше да се движат с релативистична скорост спрямо нас. Люис описва откритията като "поставящи под въпрос някои от най-крайните идеи, които бяха предложени, включително и тази, че космолозите грешат, поради предишния неуспех да видят забавяне на времето на квазарите".

Снимка: Unsplash

Виж още: Новата най-бърза позната звезда премина през Млечния път със скорост 8 млн. км/ч