Dans une étude révolutionnaire, des scientifiques ont utilisé des quasars comme horloges cosmiques pour observer l’univers primitif se déplaçant au ralenti, validant la théorie de la relativité générale d’Einstein. En examinant les données de près de 200 quasars, des trous noirs supermassifs au centre des premières galaxies, l’équipe a découvert que le temps semblait s’écouler cinq fois plus lentement lorsque l’univers avait un peu plus d’un milliard d’années.
Les données d’observation de près de 200 quasars montrent qu’Einstein avait raison – une fois de plus – sur l’expansion temporelle de l’univers.
Les scientifiques ont d’abord remarqué que l’univers fonctionnait au ralenti, révélant l’un des mystères de l’univers en expansion d’Einstein.
La théorie de la relativité générale d’Einstein signifie que nous devrions observer l’univers lointain – et donc ancien – fonctionner beaucoup plus lentement qu’il ne le fait aujourd’hui. Cependant, regarder en arrière à cette époque s’est avéré insaisissable. Les scientifiques ont maintenant pu résoudre ce mystère en utilisant les quasars comme « horloges ».
a déclaré l’auteur principal de l’étude, le professeur Geraint Lewis de l’école de physique de l’Université de Sydney et de l’institut d’astronomie de Sydney.
« Si vous étiez là-bas, dans cet univers naissant, une seconde semblerait être une seconde – mais de notre emplacement, plus de 12 milliards d’années dans le futur, ce premier temps semble être retardé. »
La recherche a été publiée le 3 juillet dans astronomie naturelle.
Le professeur Geraint Lewis travaille au Sydney Institute of Astronomy de la School of Physics de l’Université de Sydney. Crédit : Université de Sydney
Le professeur Lewis et son co-auteur, le Dr Brendon Brewer de l’Université d’Auckland, ont utilisé les données observées de près de 200 quasars – des trous noirs supermassifs au centre des premières galaxies – pour analyser cette dilatation temporelle.
« Grâce à Einstein, nous savons que le temps et l’espace sont liés, et depuis la nuit des temps dans la singularité du Big Bang, l’univers est en expansion », a déclaré le professeur Lewis.
« Cette expansion de l’espace signifie que nos observations de l’univers primitif devraient sembler beaucoup plus lentes que les flux temporels d’aujourd’hui.
« Dans cet article, nous le prouvons jusqu’à environ un milliard d’années plus tard[{ » 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
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