Entre las leyes que rigen el Universo, la teoría de la relatividad de Einstein revolucionó nuestra comprensión del espacio y el tiempo, prediciendo fenómenos como la dilatación del tiempo. Sin embargo, a pesar de los avances tecnológicos, algunas de estas predicciones siguen siendo difíciles de observar, especialmente en el contexto del universo primitivo. Recientemente, un equipo de astrofísicos de la Universidad de Sydney y la Universidad de Auckland logró un avance significativo. Utilizando un método innovador basado en la observación de cuásares distantes, pudieron observar por primera vez la dilatación del tiempo en el universo primitivo. Este descubrimiento no solo confirma una predicción importante de la teoría de la relatividad, sino que también abre nuevas vías para estudiar el universo primitivo, con implicaciones potencialmente profundas para nuestra comprensión de la historia cósmica. Su trabajo se publica en la revista Astronomía de la Naturaleza.
Una nueva línea de tiempo para el universo.
Según Einstein, la relatividad general predice una desaceleración en los eventos cósmicos antiguos en comparación con los modernos. Este efecto se conoce como dilatación del tiempo. Está impulsado por la expansión del universo, tal como lo expuso el científico en 1915.
Una consecuencia de la expansión del universo es que la luz se estira al atravesar el cosmos, lo que aumenta la longitud de onda. Este efecto hace que las galaxias antiguas parezcan más rojas de lo que son, o desplazadas hacia el rojo. Pero el tiempo también se estira. Considere un objeto distante que parpadea una vez por segundo. La expansión del universo hace que pase más de un segundo entre los destellos cuando golpean la Tierra.
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Quasars, relojes cósmicos que presencian un universo en cámara lenta
Los astrónomos han visto estrellas explotar en cámara lenta antes. El destello y el desvanecimiento ocurren aproximadamente a la mitad de la velocidad normal, cuando el universo tenía la mitad de su edad actual. Pero los intentos de ver la dilatación del tiempo en el cosmos muy antiguo han fracasado hasta ahora.
Así es como los autores del nuevo estudio pudieron identificar la dilatación del tiempo cósmico. Y esto en una muestra de 190 cuásares ubicados en el universo primitivo. Los cuásares son objetos extremadamente distantes y brillantes. El equipo los monitoreó en varias bandas de frecuencia durante un período de dos décadas. Luego, pudo estandarizar el “tic-tac” de cada uno de ellos (fluctuación de la luz emitida por estos objetos).
Los cuásares, a diferencia de las supernovas que actúan como un solo destello de luz, son más complejos, como fuegos artificiales. El profesor Geraint Lewis, coautor, explica en un anuncio : “ Lo que hemos hecho es desentrañar este fuego artificial, mostrando que los cuásares también se pueden usar como marcadores de tiempo estándar para el comienzo del universo. “.
De hecho, cada cuásar tiene un ritmo específico de variación de luminosidad. Al observar estas variaciones, los investigadores pueden inferir información sobre el propio cuásar y el universo circundante. Determinan una escala de tiempo característica para cada uno de ellos.
Luego los compararon con los esperados en un universo en expansión según la teoría de la relatividad general de Einstein. Luego, los autores encontraron que los eventos en el universo primitivo parecían desarrollarse unas cinco veces más lento que en el universo actual. Esto significa que si un evento ocurrió en un segundo en el universo primitivo, parecería haber ocurrido en cinco segundos desde nuestra perspectiva en el universo actual.
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Una confirmación de la teoría de la relatividad de Einstein
Su trabajo no solo confirma la teoría de la relatividad de Einstein, sino que también resuelve varios problemas desconcertantes. El profesor Lewis dijo: En cierto nivel, aumenta nuestra confianza en que sabemos cómo funciona el universo. “. Él añade: “ Tenemos esta imagen dada por Einstein y la hemos probado una y otra vez. Un buen científico no da por sentadas estas cosas. Tenemos que seguir probando. »
Este estudio confirma que los cuásares son consistentes con el efecto de la dilatación del tiempo en grandes distancias del espacio-tiempo. Esto significa que los cuásares pueden usarse como “relojes cósmicos” para medir el tiempo en el universo distante. Esta coherencia con el efecto de la dilatación del tiempo aumenta la confianza en el modelo estándar de cosmología, que describe la evolución y la estructura a gran escala del universo.
En segundo lugar, ahora podemos explicar la dilatación del tiempo en los estudios del comportamiento de los cuásares. Cuando se observa una fluctuación en la luminosidad de un quásar distante, parece ocurrir más lentamente. Es un efecto de distancia, que no existiría si el cuásar estuviera más cerca. Esto podría ayudarnos a interpretar mejor las observaciones del cuásar.
Finalmente, nos permite afinar nuestros modelos teóricos del universo y comprender mejor su evolución desde el Big Bang. Los resultados de los investigadores refuerzan la importancia de la verificación constante de las teorías científicas. Esto es aún más cierto para aquellos que son ampliamente aceptados. La ciencia es un proceso en constante evolución.
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Fuente: GF Lewis y BJ Brewer, “Detección de la dilatación del tiempo cosmológico de cuásares de alto corrimiento al rojo”, Nat Astron (2023).
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