新发现：大爆炸后宇宙运行速度减慢了五倍！

周一 · 知古通今|周二 · 牧夫专栏

周三 · 太空探索|周四 · 观测指南

周五 · 深空探测|周六 · 茶余星话|周日 · 视频天象

编译：肖智颖

校对：张馨月

编排：宁致远

后台：朱宸宇

新发现：大爆炸后宇宙运行速度减慢了五倍！

艺术家绘制的ULAS J1120+0641的吸积盘，这是一个非常遥远的类星体，由一个质量为太阳20亿倍的超大质量黑洞提供动力。来源：ESO/M.Kornmesser

科学家们首次观测到早期宇宙以极慢的速度运行，这一发现也解开了爱因斯坦膨胀宇宙的一个谜团。该项研究已在《自然·天文学》杂志上发表。

爱因斯坦的广义相对论表明，我们理应观测到遥远的——因此非常古老的——宇宙的运行速度比现在慢得多。但长久以来，要追溯到那个时代一直都是一个难题。然而，现在，科学家们通过利用类星体作为“时钟”，终于成功解开了这个谜团。

该研究的主要作者是来自悉尼大学物理学院和悉尼天文学研究所的Geraint Lewis教授。他表示：“回顾宇宙刚刚超过10亿岁的历史，我们发现时间的流逝速度似乎减慢了五倍。”

“如果你置身于刚刚诞生的宇宙中，一秒钟对你来说仍然是一秒钟，但如果从我们目前所在的位置来看——超过120亿年后的未来，那么早期的时间似乎很漫长。”

Lewis教授和他的合作者，来自奥克兰大学的Brendon Brewer博士，利用近200个类星体（即早期星系中心的超活跃超大质量黑洞）的观测数据来对这种时间膨胀现象进行了分析。

Lewis教授表示：“多亏了爱因斯坦，我们能够了解到时间和空间是相互交织的。自宇宙大爆炸的奇点起，宇宙就一直在膨胀。”他表示，“这种空间的膨胀意味着，与如今相比，我们对早期宇宙的观测会感觉时间流逝更缓慢。在这篇论文中，我们已经确定了这一点，可以将其追溯到大爆炸后大约十亿年。”

此前，天文学家使用超新星（即巨大爆炸的恒星）作为“标准时钟”，已证实了宇宙的缓慢运动可回溯到宇宙年龄的一半左右。然而，虽然超新星非常明亮，但在观察早期宇宙所需的遥远距离上，很难观察到它们。

通过观察类星体，这个时间范围已经被推回到宇宙年龄的十分之一，证实了宇宙似乎随着年龄的增长而加速。

Lewis教授说：“超新星就像一道闪光，易于研究，但类星体更为复杂，就像一场持续不断的烟火表演。而我们所做的则是解析这场烟火表演，来证实类星体同样也可以作为早期宇宙的时间标记。”

来自悉尼大学物理学院、悉尼天文研究所的Geraint Lewis教授。图片来源：悉尼大学

Lewis教授与天体统计学家Brewer博士合作，对过去20年观测到的190个类星体的细节进行了深入研究。通过将绿光、红光和红外光等不同颜色（或波长）的观测结果进行结合，由此能对每个类星体的“滴答声”进行标准化处理。同时，他们应用贝叶斯分析的方法，发现每个类星体的“滴答声”中都蕴含着宇宙膨胀的迹象。

“有了这些精确的数据，我们才得以绘制出类星体钟表的滴答声，揭示出膨胀的空间对其产生了影响，”Lewis教授表示。

这些结果进一步证实了爱因斯坦关于膨胀宇宙的描述，但与之形成对比的是，早期的研究未能揭示出遥远类星体的时间膨胀现象。

Lewis教授指出，“早期的这些研究让人们对于类星体是否真正属于宇宙学物体产生了质疑，甚至怀疑膨胀空间这一概念是否正确。”

他表示，“然而，有了这些新的数据和分析，我们终于发现了类星体那难以捉摸的滴答声，验证了爱因斯坦相对论的预测。”

Quasar 'clocks' show the universe was five times slower soon after the Big Bang (phys.org)

责任编辑：DAIKIN

牧夫新媒体编辑部

『天文湿刻』 牧夫出品

微信公众号：astronomycn

英仙座的双星团

图片版权:Marten Frosth

谢谢阅读