Le variazioni nella luminosità dei quasar dell’universo primordiale sono state utilizzate per misurare la dilatazione del tempo fino a solo un miliardo di anni dopo il Big Bang.
I risultati rivelano un’era in cui il tempo scorreva cinque volte più lentamente e fornisce anche una sorta di sollievo ai cosmologi, che avevano faticato a dare un senso ai risultati dei precedenti. Il fatto che il tempo sembri passare in modo diverso in base alla vicinanza alla velocità della luce è una caratteristica fondamentale della Teoria della Relatività Speciale di Einstein. La Relatività Generale ha predetto questo fenomeno, noto come dilatazione del tempo, che si verifica anche tra differenti gravità gravitazionali campi, cosa che da allora è stata verificata sperimentalmente . Dopo aver scoperto che l’universo si sta espandendo, i fisici si sono resi conto che dovrebbe esserci anche una dilatazione del tempo. Tuttavia, determinare quanto più lento si è rivelato una sfida considerevole. Un nuovo documento potrebbe ora averlo risolto. “Guardando indietro a un’epoca in cui l’universo aveva poco più di un miliardo di anni, vediamo che il tempo sembra scorrere cinque volte più lentamente”, ha dichiarato l’autore principale, il professor Geraint Lewis dell’Università di Sydney. Per misurare la dilatazione del tempo, abbiamo bisogno di qualcosa che cambi di luminosità in un periodo che possiamo stimare. Le supernove ci hanno permesso di tracciare la misura in cui il tempo sembra diverso circa sette miliardi di anni fa rispetto a oggi. Tuttavia, per quanto luminose, poche supernove sono sufficientemente visibili da prima di quel punto. Le galassie che cambiano solo la loro luminosità nel corso di milioni di anni sono di scarsa utilità. Il quasar più distante che possiamo vedere, tuttavia, è di 13 miliardi di anni indietro nel tempo . L’estrema luce prodotta dal suo disco di accrescimento può essere vista nonostante l’immensa distanza. La protuberanza e la turbolenza nei loro dischi di accrescimento causano variazioni nella luminosità dei quasar. Lewis ha spiegato che queste variazioni, sebbene non completamente prevedibili, non sono del tutto casuali. “È un po’ come il mercato azionario”, ha detto. “Negli ultimi due decenni, abbiamo visto che c’è un modello statistico nella variazione, con scale temporali legate alla luminosità di un quasar e alla lunghezza d’onda della sua luce”. Usando questa conoscenza, possiamo raggruppare quasar che sono simili in altre caratteristiche, ma a distanze molto diverse, e usarla per vedere se quelli più distanti sembrano cambiare più lentamente. Lewis e il coautore Dr Brendan Brewer dell’Università di Auckland non sono i primi a vedere il potenziale dei quasar come orologi standard per misurare la dilatazione temporale dell’universo primordiale, ma gli sforzi precedenti hanno prodotto risultati sconcertanti. Uno studio non ha trovato alcuna correlazione tra la distanza di un quasar e la misura in cui la sua variabilità sembra ritardare per noi. Se fosse vero, ciò rappresenterebbe una sfida fondamentale per la nostra comprensione delle leggi della fisica.
Nel tentativo di evitare un tale problema, alcuni fisici hanno proposto che la variabilità che vediamo non provenga dai quasar stessi, ma dalle distorsioni create dai buchi neri. Non ci sono altre prove che la nostra visione dell’universo sia influenzata da buchi neri non rilevati, quindi il fatto che l’idea sia stata presa in considerazione indica quanto fossero preoccupanti i risultati. Come ha aggiunto Lewis ; “Se la variazione è causata da qualcosa tra noi e il quasar, significa che davvero non capiamo i quasar e la fisica dei dischi di accrescimento.” Altri hanno persino suggerito riscritture complete della cosmologia, ad esempio abbandonando l’idea che lo spazio si stia espandendo. Tuttavia, sembra che non sia necessario nulla di così drastico. Lewis e Brewer hanno utilizzato un campione di 190 quasar, alcuni dei quali risalgono a più di 12 miliardi di anni fa. Le osservazioni sono state prese da un team dell’Università dell’Illinois che aveva osservato la loro luminosità molto più frequentemente rispetto a quelli di studi precedenti, creando stime più affidabili dei loro periodi. Gli autori riportano un modello di maggiore dilatazione quanto più indietro guardiamo verso l’universo primordiale, proprio come suggerirebbe la Teoria della Relatività. “Dove le supernove agiscono come un singolo lampo di luce, rendendole più facili da studiare, i quasar sono più complessi,”, ha detto Lewis . “Quello che abbiamo fatto è stato dimostrare che anche i quasar possono essere usati come indicatori standard del tempo per l’universo primordiale”.
Lo studio è pubblicato sulla rivista Nature Astronomy .
