Замедление времени, вызванное релятивистским расширением пространства, привело к наблюдаемому замедлению хода “часов” в ранней Вселенной.
В квазарах в ранней Вселенной наблюдалось более медленное течение времени.
Наблюдаемое замедление времени является следствием общей теории относительности Альберта Эйнштейна в сочетании с расширением пространства. По своей сути это еще одна история в стиле “Эйнштейн снова прав”, – сказал Джерайнт Льюис, космолог из Сиднейского университета.
Льюис и Брендон Брюэр из Оклендского университета являются соавторами новой работы, в которой описывается долгожданное подтверждение эффекта замедления времени в изменчивости квазаров. Квазар порождается аккрецирующей сверхмассивной черной дырой в центре чрезвычайно активной галактики. Поскольку аккреционный диск вокруг черной дыры относительно мал, колебания света, излучаемого квазаром, могут происходить всего за несколько дней. Это облегчает их отслеживание.
Однако с тех пор, как свет и его флуктуации исходили от квазаров возрастом 12 миллиардов лет, Вселенная сильно расширилась. Это означает, что мы видим квазары такими, какими они существовали более 12 миллиардов лет назад.
“Мы ожидали, что квазары тоже будут демонстрировать такое поведение, но предыдущие поиски не дали результатов”, – сказал Льюис.
Новая выборка из 190 квазаров, наблюдавшихся в течение 20 лет, предоставила Льюису и Брюеру инструменты для окончательного обнаружения замедления времени в изменчивости света квазаров. Длительный период наблюдений в сочетании с телескопической чувствительностью к колебаниям квазаров выявил эффект замедления времени. Судя по тому, как медленно происходят колебания, время в этих квазарах течет в пять раз медленнее, чем для нас в нашей системе отсчета на Земле.
Для ясности, время в этих квазарах не течет медленно относительно всего окружающего – в их системе отсчета оно течет нормально. Теория относительности Эйнштейна и то, как он описывал течение времени, основаны на концепции системы отсчета, и что эти системы можно различать по их скорости относительно друг друга.
“Движение далеких галактик обусловлено расширением пространства, – говорит Льюис. “Подумайте, что постоянная Хаббла описывает, насколько быстро в секунду расширяется объем пространства размером 3,26 миллиона световых лет. Чем дальше от нас находится галактика, тем больше расширяется пространство между ней и нами, и тем быстрее эта галактика, как кажется, удаляется от нас.
“Некоторые из этих квазаров двигались быстрее скорости света относительно нас”, – подтвердил Льюис.
Как показал Эйнштейн, при приближении к скорости света происходят странные вещи. Одна из таких странностей – замедление времени. Неподвижный наблюдатель на Земле заметит, что часы, идущие быстрее его, будь то на космическом корабле или в квазаре, замедляются. Чем быстрее движутся часы, тем сильнее эффект. При скоростях, приближающихся к скорости света, эффект резко усиливается, что приводит к таким особенностям, как парадокс близнецов.
Замедление времени – это не просто теория. Оно наблюдалось, хотя и в ничтожных количествах, даже на спутниках, вращающихся вокруг Земли – система глобального позиционирования должна это учитывать. В космологическом плане замедление времени наблюдалось в сверхновых, взорвавшихся 6-7 миллиардов лет назад, но до сих пор никогда не наблюдалось в объектах, более удаленных от нас.
Помимо того, что замедление времени, наблюдаемое в квазарах, является еще одним успешным испытанием теории относительности Эйнштейна, оно также является доказательством того, что мы действительно живем во Вселенной, которая расширяется в результате Большого взрыва. Если бы Вселенная не расширялась, квазары не двигались бы с релятивистскими скоростями относительно нас. Льюис описал результаты исследования как “положившие конец некоторым экстремальным идеям, которые были предложены, включая идею о том, что космологи все делают неправильно из-за того не удается увидеть замедление времени квазаров. Теперь удалось”.
Читайте также: Как выглядит Земля со стороны инопланетян