時間膨脹

1915年，愛因斯坦（AlbertEinstein）提出了一個新的引力理論，——廣義相對論。當科學家將廣義相對論應用于整個宇宙的研究時，他們最終發(fā)現(xiàn)宇宙正在膨脹。

建立在相對論基礎上的宇宙學有一個基本的預言，就是由于空間的膨脹，對遙遠宇宙的觀測應該呈現(xiàn)出時間的膨脹。換句話說，遙遠宇宙中的事件似乎比本地宇宙中的事件運行得更慢。

現(xiàn)在，在《自然與天文學》發(fā)表的一項新研究中，兩位科學家使用貝葉斯分析評估了在多個波段觀測到的190個類星體的數據，最終發(fā)現(xiàn)了時間膨脹的跡象。

超新星標準鐘

發(fā)現(xiàn)這個時間膨脹并不容易，需要一個可以測量時間尺度的標準時鐘。在過去的研究中，科學家們使用遙遠的超新星顯示的光變曲線作為標準時鐘，并清楚地探測到了時間膨脹。

超新星是一種特殊的爆炸行星每一次超新星爆發(fā)都驚人的相似它們會在幾周內迅速點亮，然后逐漸消失。此前，科學家通過觀測爆炸年齡約為今天宇宙年齡一半的最遠超新星，確定其亮度和暗度是現(xiàn)代超新星的一半，這與愛因斯坦 的預測。

我們知道，當我們用眼鏡看遙遠的星星時，我們看到了它們的過去。你看得越遠，你看到的宇宙就越老。同時，在膨脹的宇宙中，你看得越遠，時間和空間就會延伸得越多，時間的膨脹就越明顯。

然而，雖然超新星非常明亮，但科學家無法在更遠的距離觀察到它們，因此很難探測到更古老的宇宙。因此，我們還需要觀測宇宙中的其他初始恒星。

類星體問題

幸運的是，超新星不是宇宙中唯一亮度會變化的恒星，20世紀60年代發(fā)現(xiàn)的類星體也是如此。

類星體是非常明亮的活動星系核，其中心有一個超大質量黑洞。當黑洞吞噬周圍的物質時，會釋放出大量的能量，在這個過程中會釋放出明亮的光，這樣科學家就可以從比超新星更遠的地方觀測到它們。

活動星系核是由超大質量黑洞驅動的一些星系中心的高能區(qū)域。從不同的角度看，活動星系核看起來會完全不同。

當宇宙還處于“嬰兒”在這個階段，一些類星體已經在劇烈燃燒。所以在那些遙遠的類星體周圍，空間膨脹和時間膨脹的影響應該更明顯。

然而，在過去的搜索中，科學家并沒有發(fā)現(xiàn)遙遠的類星體表現(xiàn)出預期的宇宙時間膨脹。在過去，科學家發(fā)現(xiàn)，無論它們離我們有多遠，它們的亮度似乎都在以相同的速度變化通過分析科學家?guī)资陙碛^察到的數百種恒星。

有人認為這說明類星體的亮度變化并不是一種固有特征，而是黑洞引起的微鏡效應。有些人甚至認為我們之所以沒有 t檢測不到預期的信號是因為我們對宇宙學的理解有一個基本的錯誤。

新數據，新方法

2023年，一組新的類星體數據公布，顯示了Sloan 的數字調查。在過去的20年里，許多不同的天文任務在不同的波段觀察到了這些類星體。整個數據包括在多個波段觀察到的每個類星體的幾個亮度。

利用這些信息，兩位科學家通過統(tǒng)計方法描述了每類恒星的可變性。variability），也就是所謂的“阻尼隨機游動”這個特征為每個類星體分配了一個時間尺度。

就像每顆超新星一樣，每顆恒星都是不同的，觀測到的可變性可能取決于它們的內部特征。有了這些新數據，研究人員可以匹配相似的類星體，并消除這些差異的影響。正如他們之前對超新星所做的那樣，他們標準化了類星體的計時。

最后，他們的結果被準確揭示，類星體完全遵循廣義相對論的預測，即古代宇宙運行速度比現(xiàn)在慢得多。他們發(fā)現(xiàn)當宇宙的年齡只有1/十點鐘時鐘，時間的流逝速度是1/5。

除了反駁過去類星體變率的推論，這些結果進一步顯示愛因斯坦 關于宇宙膨脹的描述是正確的。

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