Australan Geraint Lewis a Novozélanďan Brendon Brewer dokázali úžasnou věc: pomocí „kvasarových hodin“ změřili čas plynoucí nedlouho po zrodu vesmíru.

Astrofyzici pozorovali raný vesmír miliardu let po Velkém třesku v extrémně pomalém pohybu, a tím odhalili jedno tajemství Einsteinova rozpínajícího se vesmíru.

Čas, který se vlekl

Kvůli zvláštnímu vlivu rychlosti na naši představu o plynutí času se nám při pohledu do historie vzdálené téměř 13 miliard let jeví, že čas běžel pomaleji, když byl vesmír ještě v dětském věku. Takovému jevu se říká dilatace času a předpověděl ho Albert Einstein ve své teorii relativity.

Obecně řečeno, tento fyzikální jev můžeme pozorovat u všech objektů, které se vůči nám pohybují značnou rychlostí.

Dosud ale dilataci času v raném vesmíru nikdo změřit nedokázal. Podařilo se to až Lewisovi a Brewerovi analýzou dvou stovek kvasarů - supermasivních černých děr v centrech raných galaxií, které pohlcují materiál tak obrovskou rychlostí, že extrémně a nepřetržitě září. Výsledky svého výzkumu shrnují vědci ve studii zveřejněné v magazínu Nature Astronomy.

„Díky Einsteinovi víme, že čas a prostor jsou vzájemně propojeny a od počátku času v singularitě Velkého třesku se vesmír rozpíná. Toto rozpínání prostoru znamená, že naše pozorování raného vesmíru by se mělo jevit jako mnohem pomalejší než dnešní plynutí času,“ vysvětluje Geraint Lewis na webu Sydneyské univerzity.   

Již dříve astronomové potvrdili takové zpomalení vesmíru zpětně do zhruba poloviny stáří vesmíru pomocí supernov, masivních explodujících hvězd, které použili jako hodiny k měření času.

Takovým hodinám se v astronomii říká „standardní svíčky“. Označují zdroj světelné energie známé jasnosti (zářivého výkonu), který umožňuje určit jeho vzdálenost od Země.

Supernovy jsou mimořádně jasné objekty. Je však obtížné pozorovat je na obrovské vzdálenosti, které jsou potřebné k tomu, abyste nahlédli do raného vesmíru. Lewis a Brewer se proto poohlédli po „kvasarových hodinách“.

Dříve astronomové předpokládali, že v chování kvasarů není možné zaznamenat dilataci času jako u supernov. Lewis a Brewer ale ukázali, že na vině byly vzorky z příliš krátkých časových období.

Nyní vědci zkoumali kvasary staré 2,45 až 12,17 miliardy let a jejich data v různých vlnových délkách zjišťovali po 20 let. Každý kvasar měřili zhruba 200krát, aby zjistili jeho změny v průběhu času. Při tom zjistili, že staré kvazary ve srovnání s novějšími kmitají zpomaleně.

„Supernovy jsou jediný záblesk světla, což usnadňuje jejich studium. Kvasary jsou mnohem komplikovanější, je to vlastně neutuchající ohňostroj. My jsme však jejich chování rozklíčovali a ukázali, že také ony se dají použít jako časové ukazatele pro mladý vesmír,“ říká Lewis.

Z analýz záření o různých vlnových délkách odvodili „tikání“ kvasarů. Ve své studii potvrzují, že Einstein se nemýlil a že z našeho pohledu plynul čas v mladém vesmíru mnohem, mnohem pomaleji. Přesněji – pětkrát pomaleji.

Polapili nepolapitelný tikot

Důležité je upozornit, že pomaleji plynul čas pouze z „našeho pohledu“. Kdybychom v takovém raném vesmíru žili, utíkal by nám stejně jako dnes.

„Kdybyste byli tam, v tomto dětském vesmíru, jevila by se vám jedna sekunda jako jedna sekunda, ale z naší pozice, více než 12 miliard let později, se zdá, že se ten raný čas strašně vleče,“ říká Lewis.

„Dřívější studie dilatace času vedly k pochybnostem, zda kvasary skutečně existují jako objekty a zda je myšlenka rozpínání vesmíru vůbec správná. Díky novým datům a analýzám se nám však podařilo najít nepolapitelný tikot kvasarů. A kvasary se chovají přesně tak, jak předpověděl Albert Einstein,“ říká profesor Lewis.

Vesmír je tedy v pořádku, funguje podle pravidel, která před 115 lety popsal geniální fyzik z německého Ulmu ve své relativitě. Takže bychom mohli spát o něco klidněji.