時間遲滯了5倍!130億年前的宇宙,看起來相當奇妙
2023/07/13

太神奇了:130億光年外的宇宙,竟然會出現時間的「遲滯」!如果你能看到130億光年外的宇宙所發生的事件,就會發現那里的時間流逝速度似乎只有地球上的1/5,這是怎麼回事?

實際上,時間延長的原理并不難理解,其本質就是我們在高中學過了多普勒效應。多普勒效應在日常生活中也很常見,比如一輛車在你面前呼嘯而過,在靠近你的過程中,你會聽見它的聲音逐漸變得尖銳,遠離時聲音漸漸變得低沉,其實就是這個原理。或者像圖二中的甲蟲一樣,它朝向的方向波長會變短,另一側的波長則出現了拉長的現象。

同樣的,當遙遠的星系離開我們時,它們就相當于汽車,它們發出的光就相當于車的呼嘯聲。盡管從這些星系的角度來看,光線沒有變化,但在我們的位置看來,星系的光被拉長了。往常我們在提到這一點時,介紹的都是星系的紅移現象。不過我們一直沒有提到,在我們看來,這些星系的時間也像光一樣,被拉長了。

說得通俗一點,就是我們感到那里的時間被延長了——這倒是跟相對論有點相似。

想要證明這個理論并不難,只要觀測遙遠的天體即可。比如那些在宇宙深處的超新星,它們的爆發過程原本很正常,但是由于它們和地球之間的距離在拉長,所以在我們看來,就好像上演了慢動作一樣。

除了超新星之外,還有一種天體有可能表現出類似的慢放效果,那就是類星體。

類星體是宇宙中最明亮的天體,其亮度可以和一個星系相抗衡,因此很適合我們觀測。目前天文學家認為,類星體是位于星系中心的超大質量黑洞,進行著瘋狂的吞噬,這個過程中就會釋放出無與倫比的光芒。和超新星一瞬間的閃光不同,類星體發出的光芒持續時間更長,有利于天文學家進行持續的觀測,驗證時間「遲滯」的效應。

最近,來自澳大利亞悉尼大學的天體物理學家Geraint Lewis和奧克蘭大學的統計學家Brendon Brewer進行了這樣的觀測,他們自己研究了121.

7億至24.5億年前的190個類星體樣本。這樣的觀測跨越了20年的時間,每一個類星體都被觀測了差不多200次,研究人員獲得了它們的一系列波長的數據,以便對其波動進行統計和分析。

這樣的研究,以往不是沒有人做過,但此前的研究都沒有這麼大的樣本量,觀測的時間也比較短,以至于效果不佳。這一次功夫不負有心人,研究人員付出了大量的心血,終于看到了想要的結果。根據Lewis的介紹,這些類星體所表現的特征和愛因斯坦的相對論所預測的是一樣的。當我們觀測只有差不多10億歲的宇宙時,那里的時間流速在我們眼中的表現只有實際的1/5左右!

宇宙的膨脹,竟然會產生如此神奇的現象,實在叫人感到不可思議。但或許就像愛因斯坦說的:宇宙中那些不可思議的事竟然能被人類用科學進行闡釋,這才是最不可思議的!

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