Los «relojes» del cuásar muestran que el universo se ralentizó en un factor de 5 después del Big Bang

En un estudio pionero, los científicos utilizaron cuásares como relojes cósmicos para rastrear el universo primitivo en cámara ultralenta, lo que confirma aún más la teoría de la relatividad general de Einstein. Al examinar datos de casi 200 cuásares, agujeros negros supermasivos en el centro de las primeras galaxias, el equipo descubrió que el tiempo se ralentiza cinco veces cuando el universo tiene más de mil millones de años.

Los datos de observación de casi 200 cuásares muestran que Einstein, nuevamente, tiene razón sobre la expansión periódica del universo.

Al descifrar uno de los misterios del universo en expansión de Einstein, los científicos han observado por primera vez que el universo primitivo se movía a un ritmo extremadamente lento.

La teoría de la relatividad general de Einstein significa que debemos observar que el universo distante, y por lo tanto antiguo, se movía mucho más lentamente de lo que es hoy. Sin embargo, mirar hacia atrás en ese momento ha resultado difícil de alcanzar. Ahora, los científicos han descifrado ese misterio usando cuásares como ‘relojes’.

«Cuando miramos hacia atrás a una época en que el universo tenía más de mil millones de años, vemos que el tiempo se ralentiza en un factor de cinco», dijo el autor principal del estudio, el profesor Geraint Lewis del Instituto de Física y Astronomía de Sydney. . Universidad de Sídney.

«Si estuvieras allí, en este universo infantil, un segundo parecería un segundo, pero desde nuestra posición, más de 12 mil millones de años en el futuro, ese tiempo temprano parece prolongarse».

La investigación fue publicada el 3 de julio. Astronomía Natural.

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Profesor Geraint Lewis del Instituto de Astronomía de Sydney en la Escuela de Física de la Universidad de Sydney. Crédito: Universidad de Sydney

El profesor Lewis y su colaborador, el Dr. Brendan Brewer, de la Universidad de Auckland, utilizaron datos observados en casi 200 cuásares, los agujeros negros supermasivos en el centro de las primeras galaxias, para estudiar esta dilatación del tiempo.

«Gracias a Einstein, sabemos que el tiempo y el espacio están entrelazados, y que desde que comenzó el tiempo en la singularidad del Big Bang, el universo se ha estado expandiendo», dijo el profesor Lewis.

«Esta expansión del espacio significa que nuestras observaciones del universo primitivo deben parecer mucho más lentas que el flujo de tiempo actual.

«En este documento, establecemos que después de unos mil millones de años[{» 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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