Mokslo ir technologijų pasaulis

Viena pagrindinių reliatyvumo teorijos detalių yra erdvėlaikis – erdvės ir laiko junginys, kuriame vyksta visų objektų judėjimas ir kurį tas judėjimas įvairiai iškreipia. Visatos plėtimasis – vienas iš tokių iškreipimų. Paprastai kalbame tik apie erdvės kitimą, bet kinta ir laikas.

Remiantis teorija, galima apskaičiuoti, jog laiko tėkmė praeityje buvo lėtesnė – tai, kas kadaise buvusiam stebėtojui atrodė kaip viena sekundė, dabartiniam atrodytų kaip ilgesnis laiko tarpas. Jau seniau šią prognozę pavyko patikrinti nagrinėjant supernovų stebėjimus: kai kurie žvaigždžių sprogimai kinta gana specifinėmis laiko skalėmis, tad juos galima panaudoti kaip „standartinius laikrodžius“. Šie laikrodžiai parodė, kad praeityje laikas tekėjo tikrai taip, kaip prognozuoja teorija.

Bet iki šiol nebuvo jokio nepriklausomo patvirtinimo – kitu metodu nustatyto ryšio tarp laiko tėkmės šiandien ir praeityje. Ypač astronomų dėmesį traukė kvazarai – išskirtinai ryškūs aktyvūs galaktikų branduoliai, į supermasyvias juodąsias skyles krentančių dujų struktūros. Nors jie matomi milžiniškais atstumais, beveik iš pat Visatos pradžios, iki šiol nebuvo aptikta aiškių įrodymų, kad pirmiesiems kvazarams laikas ėjo kitaip. Tai vertė suabejoti reliatyvumo teorijos prognozės teisingumu arba kvazarų stebėjimų interpretacijomis.

Bet dabar situacija pataisyta – ištyrę 190-ies kvazarų stebėjimus, astronomai aptiko aiškų laiko tėkmės skirtumą. Kvazarų imtis apima tiek esančius beveik aplinkinėje Visatoje, kurių šviesa mus pasiekia per pustrečio milijardo metų, tiek labai tolimus, kurių šviesa keliauja daugiau nei 12 milijardų metų. Kiekvieno kvazaro spinduliuotė laikui bėgant kinta. Nors pokyčiai nėra periodiški, juose galima įžiūrėti charakteringas laiko skales.

Tyrėjai apskaičiavo šias laiko skales kiekvienam kvazarui ir įvertino, kaip gerai jų pasiskirstymas atitinka penkias galimas hipotezes. Nulinė hipotezė sako, kad skirtumai tarp laiko skalių neturi jokio ryšio su atstumu iki kvazaro. Pirmoji – kad skirtumai proporcingi raudonajam poslinkiui, kaip ir prognozuoja reliatyvumo teorija. Antroji proporcingumą palieka kaip laisvą parametrą, trečioji ir ketvirtoji atitinkamai postuluoja atvirkštinę bei kvadratinę priklausomybes.

Įvertinus kiekvienos hipotezės atitikimą duomenims statistiniais metodais paaiškėjo, kad pirmoji hipotezė daug geresnė už bet kurią kitą. Vienintelė, galinti truputį varžytis, yra antroji hipotezė – pagal ją gauta labiausiai tikėtina priklausomybė yra šiek tiek stipresnė, nei tiesinė. Tai gali rodyti tam tikrą sistematišką kvazarų evoliuciją laikui bėgant, bet kol kas tokio pokyčio prigimtį pasakyti sunku. Pačių tolimiausių ištirtų kvazarų laikas, kaip ir tikėtasi, eina apie penkis kartus lėčiau, nei šiandieninių.

Šis atradimas eilinį kartą patvirtina reliatyvumo teorijos teisingumą, taip pat kvazarų atstumų interpretacijas, bei parodo, kad ir šiuos objektus galima naudoti kaip standartinius matuoklius atstumams iki labai tolimų galaktikų.

Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.