وقتی گذر زمان ۵ برابر کندتر شد

دانشمندان با استفاده از مشاهدات خود در مورد گروهی از سیاه‌چاله‌ها به نام «اختروش‌ها»، فرآیندی به نام «اتساع زمان» یا «فراخش زمان»(Time dilation) را اندکی پس از «انفجار بزرگ» نشان داده‌اند. در آن موقع-تقریبا ۱۲.۳ میلیارد سال پیش- زمان فقط با یک پنجم سرعت امروز می‌گذشت.

«گراینت لوئیس»(Geraint Lewis) پژوهشگر «دانشگاه سیدنی»(USYD) که سرپرستی این پژوهش را بر عهده داشت، گفت: ما واقعا زمان و محدودیت آن را درک نمی‌کنیم و برخی چیزها مانند سفر در زمان، تاب‌پیمایی و مواردی از این دست هنوز هم منتفی نیستند. آینده می‌تواند بسیار هیجان‌انگیز باشد یا نباشد.

اختروش‌ها که از درخشان‌ترین اجرام جهان هستند، در این پژوهش به عنوان ساعت برای اندازه‌گیری زمان در گذشته استفاده شدند. آنها سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم فعالی هستند که میلیون‌ها تا میلیاردها برابر خورشید ما جرم دارند و معمولا در مرکز کهکشان‌ها قرار گرفته‌اند.

اختروش‌ها ماده‌ای را می‌بلعند که توسط کشش گرانشی قابل توجه به سمت آنها کشیده می‌شود و امواج تابشی از جمله فوران‌هایی از ذرات پرانرژی را آزاد می‌کنند. این در حالی است که یک قرص درخشان از ماده به دور آنها می‌چرخد.

پژوهشگران از مشاهدات مربوط به روشنایی ۱۹۰ اختروش در سراسر جهان استفاده کردند که مربوط به حدود ۱.۵ میلیارد سال پس از انفجار بزرگ هستند. آنها روشنایی این اختروش‌ها را در طول موج‌های گوناگون با اختروش‌های امروزی مقایسه کردند و دریافتند نوسانات خاصی که امروزه در زمان خاصی رخ می‌دهند، در قدیمی‌ترین اختروش‌ها پنج برابر کندتر بوده‌اند.

اینشتین در نظریه «نسبیت عام» خود نشان داد که زمان و مکان در هم تنیده شده‌اند و از زمان انفجار بزرگ، جهان در تمام جهات به سمت بیرون منبسط شده است. لوئیس گفت: این انبساط مستمر توضیح می‌دهد که زمان چگونه در اوایل تاریخ جهان، کندتر از امروز جریان داشت.

این گونه نیست که در گذشته همه چیز در حرکت آهسته بوده باشد. اگر بتوانید به آن زمان برگردید، یک ثانیه هنوز برای شما مثل یک ثانیه خواهد بود اما از منظر یک شخص امروزی، یک ثانیه آن زمان، به اندازه پنج ثانیه کنونی است. لوئیس ادامه داد: در فیزیک مدرن، زمان چیز پیچیده‌ای است.

به دلیل مدت زمانی که طول می‌کشد تا نور در فضا حرکت کند، دانشمندان با بررسی کردن اجرام دور، گذشته را مورد بررسی قرار می‌دهند.

دانشمندان پیشتر براساس مشاهدات خود پیرامون انفجارهای ستاره‌ای به نام «ابرنواخترها»، اتساع زمانی را تا حدود هفت میلیارد سال پیش گزارش کرده بودند. آنها با دانستن زمان لازم برای درخشیدن و محو شدن ابرنواخترهای امروزی، انفجارهایی را که در فواصل بسیار دور از زمین بودند، در گذشته مطالعه کردند و دریافتند که این رویدادها از دیدگاه زمانی ما، در گذشته کندتر رخ داده‌اند.

انفجار ستارگان منفرد را نمی‌توان فراتر از فاصله معینی دید و این امر، استفاده کردن از آنها را در مطالعه جهان اولیه محدود می‌کند. با وجود این، اختروش‌ها به قدری درخشان هستند که می‌توان آنها را تا مراحل نوزادی کیهان مشاهده کرد.

لوئیس گفت: آنچه در طول زمان مشاهده می‌شود، روشنایی اختروش است. این روشنایی، نوسانات بالا و پایینی دارد که نتیجه بسیاری از فیزیک‌های پیچیده قرص ماده است که با سرعتی تقریبا مانند سرعت نور به دور سیاه‌چاله می‌چرخد. این تغییر در روشنایی، به سادگی صورت نمی‌گیرد و روشن-محو نمی‌شود. این فرآیند بیشتر شبیه به بازار سهام است که با لرزش‌های کوچک در تغییرات بلندمدت با برخی نوسانات شدید همراه می‌شود.

وی افزود: ویژگی‌های آماری تغییرات نور شامل یک مقیاس زمانی هستند که یک زمان معمولی به منظور داشتن یک ویژگی آماری خاص برای نوسانات است و ما از آن برای تنظیم کردن تغییرات هر اختروش استفاده می‌کنیم.