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科学家利用类星体作为"宇宙钟"观察到,当宇宙只有十亿岁的时候,时间的流逝速度慢了五倍,这有助于证实爱因斯坦的广义相对论和宇宙膨胀。通过研究遥远的超新星,我们已经确定宇宙自 138 亿年前的大爆炸以来一直在膨胀。 在此过程中,星系在四个维度上相互远离,使得膨胀没有客观的中心。
宇宙最遥远类星体的艺术家概念图
当它们传播时,它们彼此之间的移动速度会更快。 这样做的一件事是,由于多普勒效应,导致恒星和其他物体的光谱向红移,这是可以测量的,因此科学家可以对扩散进行计时。 它所做的另一件事是,最终,宇宙边缘(我们认为是遥远的过去)的膨胀变得如此之快,相对论效应变得明显,导致与我们相比时间流逝的速度发生变化。
由悉尼大学物理学院和悉尼天文学研究所的 Geraint Lewis 教授领导的一个科学家小组利用 20 年来从 190 个类星体(位于宇宙边缘的超活跃超大质量黑洞)收集的数据来了解 更多关于时间和空间如何交织在一起的信息。
通过使用来自光谱的绿色、红色和红外波段的类星体数据并应用贝叶斯分析(随着更多证据或信息的出现,贝叶斯分析可以更新假设的概率),该团队可以统计校准每个类星体的“滴答声”, 将它们变成时钟来测量时间膨胀。
结果是过去的时间流逝与现在不同,古代的每一秒对应着我们的五秒。 因为我们谈论的是相对论,所以它看起来如何取决于你在哪里。 对我们来说,古代时间似乎过得更慢,但如果你在这些古代星系之一附近,每一秒似乎都很正常,而我们现在时间流逝速度似乎是它的五倍。
刘易斯教授在讨论无法识别遥远类星体时间膨胀的早期研究时说:“有了这些精确的数据,我们能够绘制类星体时钟的滴答声,揭示空间膨胀的影响。这些早期的研究让人们质疑类星体是否是真正的宇宙物体,或者即使扩展空间的想法是否正确。然而,通过这些新的数据和分析,我们已经能够找到类星体难以捉摸的蜱虫,并且它们 其行为正如爱因斯坦相对论所预测的那样。”
该研究发表在《自然天文学》上,下面的视频讨论了时间膨胀效应。