Når forskere ser tilbake på gamle kvasarer, ser det ut som tiden gikk saktere den gangen.
Når forskere ser tilbake på gamle kvasarer, ser det ut som tiden gikk saktere den gangen.

Gikk tiden saktere i universets begynnelse? 

For oss ser det ut som om tiden gikk fem ganger saktere da universet var mindre enn en tiendedel så gammelt.  

Kvasarer er fjerne, ekstremt lyssterke objekter som er antas å være supermassive sorte hull i midten av galakser. De sorte hullene er aktive og gomler i seg materiale. 

Materialet spinner rundt og på vei inn i gapet varmes det opp og lyser sterkt. 

Forskere har studert kvasarer som er milliarder av lysår unna. Lyset de sendte ut har også brukt milliarder av år på å nå frem til oss. Derfor ser vi objektene slik de så ut langt tilbake i tid. 

Det er også en annen merkelig effekt som oppstår. Når forskere ser på fjerne himmellegemer, ser det som om alt utspiller seg i saktefilm. 

I en ny studie i Nature Astronomy, mener forskere å ha påvist denne effekten tilbake til da universet var rundt en milliard år gammelt. Nå regner man med at universet er rundt 13,8 milliarder år gammelt.

190 kvasarer 

– Når vi ser tilbake til en tid da universet var litt over en milliard år gammelt, ser vi at tiden ser ut til å flyte fem ganger så langsomt, sier Geraint Lewis i en pressemelding

Han ledet studien og er professor i astrofysikk ved University of Sydney. 

Selv om det ser slik ut, gikk tiden egentlig ikke saktere i det tidlige universet. Et sekund var et sekund da som nå. Effekten skyldes universets ekspansjon.

Forskerne har brukt et datasett med 190 kvasarer som ble publisert i 2023. Kvasarene er observert over to tiår i forskjellige bølgelengder av lys. 

Forskerne forsøkte å bruke kvasarene som en klokke. De måtte finne ut hvordan variasjoner i objektenes lysstyrke kan tilsvare tikk som i en klokke.

Professor Geraint Lewis står bak den nye studien sammen med Brendon J. Brewer.
Professor Geraint Lewis står bak den nye studien sammen med Brendon J. Brewer.

Tidligere observert i stjerneeksplosjoner

Tidligere har forskere observert tidsforskyvningen i supernova-eksplosjoner. 

En supernova er en av flere mulige utfall når en stjerne dør. Kjernen kollapser raskt og mye av massen eksploderer ut i verdensrommet. 

Supernovaeksplosjoner ligner på hverandre. Lysstyrken øker raskt, og svekkes i løpet av uker i en kurve. Forskere har studert forskjeller og likheter i supernovaer. Det ble mulig å bruke dem som en klokke. 

På 1990-tallet klarte forskere å se at supernovaer som eksploderte langt unna, gjør det i saktefilm, skrev New Scientist. 

I en studie fra 2008 viste forskere at den fjerneste supernovaen de studerte, økte og avtok i lysstyrke omtrent halvparten å raskt som nærere stjerneeksplosjoner. 

Supernovaen eksploderte da universet var halvparten så gammelt som nå. Det forteller Geraint Lewis i en artikkel i The Converastion. 

Som et fyrverkeri

Lenger ut i universet, og lenger tilbake i tid, er det ikke mulig å bruke supernovaer. 

Forskerne bak den nye studien brukte isteden kvasarer. 

– Der supernovaer fungerer som et enkelt lysglimt, noe som gjør dem lettere å studere, er kvasarer mer komplekse, som et pågående fyrverkeri, sier Lewis. 

– Det vi har gjort, er å nøste opp dette fyrverkeriet, og viser at kvasarer også kan brukes som standardmarkører for tid for det tidlige universet.

Saktefilm-effekten har ikke vært bekreftet for kvasarer tidligere. 

– Disse tidligere studiene førte til at folk stilte spørsmål ved om kvasarer virkelig er kosmologiske objekter, eller til og med om ideen om rommets utvidelse er riktig, sier Lewis. 

– Med disse nye dataene og analysen har vi imidlertid vært i stand til å finne den flyktige tikkingen til kvasarene, og de oppfører seg akkurat slik Einsteins relativitet forutsier, sier han.

Universets utvidelse

Hvorfor ser det ut som supernovaer og kvasarer langt unna utvikler seg i saktefilm? 

I 1929 målte Edwin Hubble at galakser beveger seg vekk fra hverandre. Jo lenger unna de er, jo raskere beveger de seg vekk fra oss. Det skyldes at universet utvider seg overalt. Galaksene er som rosiner i en bolledeig som hever. 

Denne forutsigelsen lå allerede innbakt i Albert Einsteins generelle relativitetsteori. Ifølge teorien må universet utvide seg eller trekke seg sammen. Det kan man lese om i en artikkel fra Institutt for teoretisk fysikk ved UiO

Einstein trodde som andre på denne tiden at dette ikke kunne stemme, og  utarbeidet en konstant som lot universet være statisk.

Da det ble bevist at universet faktisk utvider seg, skal han ha kalt det sin livs største tabbe. (Senere har det imidlertid vist seg at konstanten kan være forklaringen på mørk energi.)

Påvisningen av at universet utvider seg ledet til big-bang teorien

Lyssignaler er strukket ut

Rommets utvidelse har en effekt på lys. 

Når lyset reiser gjennom rommet som utvider seg, strekkes lysbølgene ut. Det kalles rødforskyvning. 

Navnet kommer av at rødt lys har lengre bølgelengder enn de andre fargene.

Forskerne kan se at lys som kommer fra fjerne objekter har fått lengre bølgelengder og er forskjøvet mot det røde eller infrarøde i lysspekteret. Det kan avsløres ved hjelp av spektroskopi. 

Vi ser ikke bare lyset fra fjerne himmellegemer i litt andre farger, dette ender også hvordan vi ser forløpet av tid. 

Ethan Siegel, teoretisk astrofysiker og forskningsformidler, forklarer hvorfor på bloggen Starts With a Bang. 

Fra kilden sendes det ut lys med bestemte bølgelengder. Hvis du måler på et punkt vil et gitt antall bølgetopper ha passert i løpet av ett sekund. 

Dersom lysbølgene strekks, slik at det blir dobbelt så langt mellom hver bølgetopp, kan ikke lenger alle sammen passere i løpet av ett sekund, hele signalet bruker nå to sekunder. 

Dermed ser det ut til at hendelser utspilte seg saktere når man ser på lys som er sterkt rødforskjøvet, langt ut i universet. 

Bekrefter forventningen

– Det er ikke det at klokkene gikk tregere i det tidlige universet; det er ikke sant i det hele tatt, skriver Ethan Siegel.

– Det som i stedet er sant, er at det ekspanderende universet får signalet vi observerer til å virke «strukket ut» i tid, og det gjelder alle signalene vi ser fra det fjerne universet.

Den nye studien motbeviser at variabilitet i kvasarer ikke viser den forventede tidsforskyvningen, skriver forskerne i studien.  

Brian Schmidt, astronom ved Australian National University, har ikke deltatt i studien og kommenterer resultatet i en artikkel fra The Guardian

– I dette tilfellet har Lewis og medarbeidere utvidet tidsforskyvnings-studiene som er utført tidligere med supernovaer til større avstander, sier han. 

– Selv om de har funnet ut at den generelle relativitetsteorien nok en gang har forutsagt hva som er observert, fjerner dette noen potensielle bekymringer rundt tidsforskyvning sett i kvasarer fra andre studier.

Referanse: 

Geraint F. Lewis & Brendon J. Brewer: «Detection of the cosmological time dilation of high-redshift quasars», Nature Astronomy, 3. juli 2023. 


LES OGSÅ:

Få med deg ny forskning

MELD DEG PÅ NYHETSBREV

Du kan velge mellom daglig eller ukentlig oppdatering.

Powered by Labrador CMS