Gebeurtenissen in het vroege heelal lijken langzamer te verlopen, doordat licht onderweg is opgerekt door de uitdijing van de ruimtetijd. Dit effect is nu waargenomen bij superzware zwarte gaten in het vroege heelal.
De tijd lijkt langzamer te tikken in het jonge heelal. Dat blijkt uit waarnemingen van oude astronomische objecten die zich lijken te ontwikkelen met een vijfde van de normale snelheid.
Het idee dat de tijd in het verleden langzamer lijkt te verlopen, klinkt misschien vreemd. Maar het is een direct gevolg van de uitdijing van het heelal. Deze uitdijing betekent dat licht van oude gebeurtenissen onderweg opgerekt wordt door de uitdijing van het heelal. Hoe dat precies zit, lees je in deze twee artikelen.
Thomas Hertog werkte samen met Stephen Hawking en onderzoekt de oerknal
Tijd en natuurwetten zijn voortgekomen uit de oerknal, in een chaotisch proces van toevalligheden, zegt theoretisch natuurkun ...
Daardoor lijken kosmische gebeurtenissen die extreem ver weg zijn, en dus ook ver terug in de tijd, zich langzamer af te spelen dan dezelfde gebeurtenis bij ons in de buurt. Overigens wil dat niet zeggen dat het vroege heelal zich in slow motion afspeelde. Iemand die er toen bij geweest zou zijn, had niets bijzonders opgemerkt.
Sinds de jaren negentig hebben astrofysici deze tijdsvervorming aan de hemel waargenomen in verre supernova’s, krachtige sterexplosies, waarvan de oudste dateert van ongeveer de helft van de leeftijd van het heelal. Die supernova lijkt zich te ontwikkelen met 60 procent van de snelheid van dichterbij staande supernova’s. Nu hebben astrofysici Geraint Lewis van de Universiteit van Sydney in Australië en Brendon Brewer van de Universiteit van Auckland in Nieuw-Zeeland een extremere versie van tijddilatatie eerder in het heelal ontdekt.
Vuurwerkshow
Het tweetal onderzocht quasars, objecten in het centrum van sommige sterrenstelsels die bestaan uit een superzwaar zwart gat, omgeven door een schijf heet plasma die deeltjes uitspuwt. Ze behoren tot de oudste objecten in het heelal. De vroegst bekende quasars ontstonden slechts 600 miljoen jaar na de oerknal. Deze leeftijd maakt quasars in theorie geschikt om tijddilatatie in het vroege heelal te onderzoeken, maar hun onvoorspelbare aard maakt dat moeilijk, in tegenstelling tot supernova’s.
‘Stel je voor dat je een vuurwerk hebt, het is helder maar het vervaagt na een paar seconden, dat is als een supernova’, zegt Lewis. Daarbij wordt de tijddilatatie snel duidelijk. ‘Maar stel je nu voor dat je naar een complete vuurwerkshow kijkt, de helderheid varieert en er kan van alles gebeuren.’ Dat is een quasar, waarvan de tijddilatatie moeilijker is te bepalen. Maar als je veel verschillende vuurwerkshows bekijkt, ontstaat er een patroon in hoe het vuurwerk zich kan gedragen.
Dat is precies wat Lewis en Brewer hebben gedaan door de gegevens van 190 quasars te analyseren. Het duo vergeleek quasars waarvan ze dachten dat ze zich vergelijkbaar zouden gedragen door ze te groeperen op helderheid en afstand. Vervolgens vergeleken ze de quasars binnen een groep met elkaar en ontdekten dat ze over een bepaalde periode vergelijkbare activiteitspatronen vertoonden.
Zoals verwacht
Door deze patronen als een standaardklok te gebruiken, ontdekte het duo dat de vroegste quasar, die ongeveer een miljard jaar na de oerknal ontstond, vijf keer zo langzaam bleek te lopen als quasars van nu. Dit is de grootste kosmologische tijddilatatie tot nog toe gemeten.
‘Het belang van het artikel van Lewis en Brewer is om aan te tonen dat quasars ook een tijddilatatie vertonen, zoals voorspeld door de theorie, en zoals eerder is aangetoond met andere objecten’, zegt astrofysicus Bruno Leibundgut van de European Southern Observatory (ESO), die deel uitmaakte van het team dat drie decennia geleden hetzelfde fenomeen waarnam bij supernova’s.
