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Jul. 05 2023

大爆炸後宇宙時間流速慢了五倍

  • 藝術家對宇宙中最遙遠類星體的想像。圖片來源:ESO/M. Kornmesser

    藝術家對宇宙中最遙遠類星體的想像。圖片來源:ESO/M. Kornmesser

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科學家首次觀察到早期宇宙以極端緩慢的速度運行,解開了愛因斯坦膨脹宇宙的謎團之一。愛因斯坦的廣義相對論告訴我們所觀察到遙遠古老宇宙的運行速度會比現在慢得多,但要回顧如此久遠的時間歷史是難以實現的,現在科學家透過使用類星體作為「時鐘」解開了這個謎團,發現宇宙最初10億年的時間流速似乎慢了五倍。

如果你位在早期宇宙中,1秒看起來就像1秒,但若從我們的位置看來,亦即在120億年後的未來,這個早期宇宙的時間似乎變的更為漫長,早期的1秒將對應到現在的5秒。為了分析這種時間膨脹,研究團隊利用20年來觀測到190個類星體的樣本數據,結合在不同波長下的觀測,可以標準化每個類星體的「滴答聲」,透過貝氏分析,他們發現宇宙的膨脹印在每個類星體的滴答聲上。

多虧了愛因斯坦,我們知道時間和空間交織在一起,並且自大爆炸奇異點出現以來,宇宙一直在膨脹。這種空間的膨脹表示我們觀察到早期宇宙的時間流速比現在的時間流速要慢得多,在此篇論文中,已經確定了這一點,並且可以追溯到大爆炸後約十億年。在此之前,天文學家就已經利用超新星作為「標準時鐘」,證實了這個慢動作宇宙可以追溯到宇宙年齡的一半左右,超新星雖然非常明亮,但由於早期宇宙離我們非常遙遠,以至於很難觀察到它們。現在,透過觀察類星體,這個時間界線得以追溯到宇宙年齡的十分之一,證實宇宙似乎隨著年齡的增長而加速。

研究人員說超新星的行為就像單一閃光,因而容易研究;但類星體的行為則更加複雜,就像一場正在進行的煙花表演,而我們所做的就是解開這場煙花表演,使得類星體也可以被用作早期宇宙的標準時間標記。這些結果進一步證實了愛因斯坦關於宇宙膨脹的圖景,透過這些新的數據和分析,我們已經能夠找到類星體難以捉摸的滴答聲,它們的行為正如愛因斯坦相對論所預測的那樣。相關研究成果發表於《自然天文學》(Nature Astronomy)期刊上。

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資料來源:Sci News

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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