アルバート・アインシュタインは、1920 年代に時間遅延の概念を思いつきました。これは彼の相対性理論の一部であり、ビッグバン直後の時代についての洞察も与えてくれます。研究者らは今回、初めてその速度を追跡することに成功した。
ビッグバンはもう終わった取引だ
ビッグバンとともに時間は誕生しました。長い間、研究者たちはこれが変わることのない一定の定数であると考えていました。この見解は、特にイスカーク・ニュートンによって保持されていました。彼の死後約 200 年後、アルバート アインシュタインは、宇宙と時間に関するアイザックの考えを大胆に否定する一般相対性理論を発表しました。彼にとって、時間は一定のものではなく、「ゴム状で相対的なもの」だったのだと、シドニー大学の天体物理学者でビッグバンに関する新しい研究の筆頭著者であるゲラント・ルイスは説明する。 「今、我々はアインシュタインが正しかったことを再び証明した」
これはアインシュタインの時間膨張理論に基づいており、宇宙の初期、つまりビッグバン直後は時間が遅かったに違いないと主張しています。彼は空のさまざまな銀河を観察することでこれを思いつきました。遠くにあるものは信じられないほど早く私たちから遠ざかっているように見えましたが、近くにあるものは宇宙の膨張にもっとゆっくりと追従しているように見えました。これは、宇宙がかつてはもっと小さくてコンパクトだった、つまりビッグバンがあったに違いないことだけでなく、最も外側の銀河がほぼ光の速度で移動していたに違いないことも意味します。
膨張する宇宙では時間も膨張する
亡くなった物理学者にとって、これらは時間の流れを大きく変える可能性のある2つの状況でした。したがって、この統一性は、宇宙のあらゆる場所、あらゆる時間で同じままではありませんでした。彼はこれについて一般相対性理論と特殊相対性理論で詳しく説明しています。
簡単な例で概要を説明します。遠くの銀河からの光が私たちに届くまでには数光年かかります。問題の銀河に、通常の 1 秒の速度で時を刻む巨大な時計が設置されていると仮定します。光が地球に当たり、私たちが時計に気づくまでには永遠の時間が経過します。今、望遠鏡で秒針を見たら、先に進むには永遠に時間がかかるでしょう。地球から見ると時間が引き伸ばされているように見えますが、銀河系内では通常通り時間が流れます。これが時間の遅れと呼ばれるものです。
ビッグバンは膨張の始まりだった
したがって、ルイスと宇宙統計学者ブレンドン・ブリューワーは、時間の膨張がビッグバン直後の宇宙初期に始まったことを証明したいと考えました。これを行うには、この時間の膨張を証明するためにその光を使用できる、非常に古く印象的な天体を観察する必要がありました。
二人の研究者は、クェーサーの観測についてすぐに同意した。サイエンティフィック・アメリカン誌は、クェーサーを「遠くの銀河の中心にあるガスで満たされた超大質量ブラックホールから発生する明るい天体物理学的標識」と説明しています。これらは、前記ガスが銀河中心部のブラックホールに吸い込まれ、加熱されて輝く輝きを放つときに生成されます。この輝きは非常に明るいため、現代の機器を使用して地球上で簡単に観察できます。
クエーサーは時間延長の鍵となると言われている
したがって、クエーサーを見ることは問題ありません。しかし、ビッグバン直後に時間遅延の効果を実証することはできます。灯台の信号のように規則的に光ったり、花火のように均一に光ったりするわけではありません。その代わりに、検出を困難にする不規則な「塊のような」信号が存在します。
クェーサーをただ観測するだけでは行き詰まりは避けられません。そこで 2 人の天文学者は、20 年間にわたって 190 個のクエーサーからのデータを数十の波長で評価することにしました。この量のデータを使用して、彼らはリンゴとオレンジを比較しないようにクエーサーを分類することができました。さらに、偏差を計算して明確な結果を得ることができます。
研究は私たちの宇宙についての知識を確保します
そして、ルイスとブリュワーは研究の中で、アインシュタインが正しかったことを実際に証明することができました。ビッグバン直後に生まれたクェイサーには時間拡張機能がありますが、より若い例にはありません。さらに、データは、私たちから最も遠いクエーサーの速度が標準の 5 分の 1 しかないことを示しています。このことから、ビッグバン直後の時間は今日の観点からすると 5 倍遅く経過したという自動的な結論につながります。
これにより、いくつかの問題が解決されます。つい最近、 宇宙はまったく膨張しておらず、単なる幻想であることが研究で指摘されました。これには、ビッグバンと宇宙について私たちが知っていることすべてを再考する必要があったでしょう。 「時間膨張効果がクエーサーで明確に観察されたのはこれが初めてであり、そこでは何も奇妙なことが起こっていないことを知って安心しました」と、宇宙論および科学コミュニケーションのホーキング委員長を務める天体物理学者のケイティ・マックは言う。オンタリオ州の理論物理学ペリメーター研究所。
「科学的実践を維持するには、最後まで懐疑的でいなければなりません。 「したがって、宇宙の最も確立された理論であっても検証し続けることが重要です」とエディンバラ大学天文学研究所の名誉研究員マイケル・ホーキンスは言う。彼にとって、今回のビッグバン研究は、そのことを思い出させることに成功した。結局のところ、アインシュタインも彼の理論によって数世紀にわたる研究をひっくり返したのです。私たちが率直に研究すれば、今日でも無限の宇宙で驚くべき紆余曲折に遭遇する可能性があります。
出典：サイエンティフィック・アメリカン