Döbbenetes einsteini jóslatra találtak bizonyítékot

Először sikerült csillagászati megfigyelésekkel alátámasztani, hogy az univerzum távoli térségeiben a földi megfigyelő számára ötször lassabban telik az idő. Albert Einstein már az 1905-ben publikált speciális, illetve az 1916-ban közzétett általános relativitáselméletében megjósolta az idődilatációt, vagyis azt a relativisztikus jelenséget, amikor két különböző vonatkoztatási rendszerből figyelve eltérés lép fel az idő múlásában.

Mintha csak egy lassított filmet néznénk, ha a korai univerzumot vizsgáljuk

Az Aucklandi Egyetem (Új-Zéland) kutatócsoportja 190 kvazár részletes elemzéséből jutott arra a felismerésre, hogy az események ötször lassabban zajlanak a világegyetemnek abban a térségében, ahol az univerzumot egymilliárd éves korában látjuk. Az univerzum a ma általánosan elfogadott kozmológiai elmélet szerint 13,8 milliárd éve jött létre egyetlen szingularitásból az úgynevezett ősrobbanással, ami előtt nem létezett sem a tér, sem pedig az idő.

Az ősrobbanás művészi ábrázolása Forrás: Solar Story

A világegyetem egymilliárd éves állapota tehát a tőlünk 12,8 milliárd fényévre fekvő, illetve megfigyelhető térrészt jelenti. Gerain Lewis, a Sidney-i Egyetem asztrofizika-professzora szerint ha a korai univerzumnak ezt a területét vizsgáljuk

az olyan, mintha egy filmet néznénk lelassított sebességgel.

Albert Einstein az 1915-ben megalkotott és a következő évben közzétett általános relativitáselméletében a gravitációt a téridő görbültségének következményeként írta le, felállítva a táguló, de véges és határtalan univerzum kozmológiai modelljét.

Albert Einstein alkotta meg az általános relativitáselméletet, illetve a téridő fogalmát Forrás:Popper Foto/Getty Images

(A világegyetem görbültségére Arthur Eddington 1919-ben, az univerzum tágulására pedig Edwin Hubble amerikai csillagász 1929-ben talált empirikus asztrofizikai bizonyítékot.) Az univerzum tágulásának egyik következménye, hogy a fény miközben áthalad a kozmikus térben megnyúlik és megváltozik, nagyobbá válik a hullámhossza.

Minél távolabbi csillagvárost látunk, az univerzum tágulása miatt annál inkább a vörös felé fog letolódni a sznképe Forrás: NASA/JPL-Caltech

Erre a jelenségre vezethető vissza az is többek között, hogy ha a csillagászok egyre távolabbi és ezért ősibb galaxisokat figyelnek meg, ezeknek a vörös felé tolódik el a színképe.

Ezért telik lassabban vagy gyorsabban a kozmikus térben megnyúló idő

De nemcsak a fény, hanem az idő is megnyúlik az einsteini modell szerint. Az úgynevezett idődilatáció az a relativisztikus jelenség, amikor két egymástól különböző vonatkoztatási rendszerből megfigyelve eltérés lép fel az idő múlásában.

Az idődilatációt Albert Einstein fogalmazta meg először Forrás: Physica.com

A nyugalomban állónak tekintett vonatkoztatási rendszerből nézve a mozgó vonatkoztatási rendszerben zajló esemény időtartama hosszabbá válik az eseménnyel együtt mozgó rendszerben mért időhöz képest, ahol az idődilatáció a hosszkontrakcióban, vagyis a relativisztikus rövidülés formájában jelenik meg. Két esemény, amely az egyik rendszerből nézve egyidejű, a másikból nézve már eltérő idejű lehet, azaz Einstein speciális relativitáselmélete szerint nincs abszolút egyidejűség.

Albert Einstein 1921-ben, a fizikai Nobel-díj elnyerésének évében. Einstein 1916-ban publikálta az általános relativitáselméletet Forrás: Wikimedia Commons/Ferdinand Schmutzer

Az általános relativitáselmélettel megjósolt gravitációs idődilatáció az időeltolódásnak az a fajtája, ami a különböző és egymáshoz képest gyorsuló vonatkoztatási rendszerekben való megfigyelések során lép fel. Minél alacsonyabb az úgynevezett gravitációs potenciál, annál lassabban telik az idő, és ellenkezőleg, ha a gravitációs potenciál megnövekszik, az idő is felgyorsul.

Most sem tévedett Einstein

A Sidney-i és az Aucklandi Egyetem asztrofizikusai által közösen jegyzett, a Nature Astronomy szakfolyóiratban 2023. július 3-án publikált tanulmányban a kutatók az idődilatáció mértékét határozták meg a nagyon távoli univerzumban. Ehhez a rendkívüli erejű fényforrásnak számító speciális objektumok, a kvazárok megfigyelésével gyűjtöttek adatokat. (A kvazárok olyan csillagszerű erős rádióforrások, amelyek fényessége a legfényesebb, úgynevezett Seyfert-galaxisok magjának akár sokszorosan is meghaladhatják a fényességét.)

A kvazárok az univerzum legfényesebb objektumai Forrás: Wikimedia Commons

Az Aucklandi Egyetem kutatói összesen 190 kvazárt elemeztek részletesen. A kvazárok fényének alapos analízisével olyan mintákat kaptak,

amelyek segítségével sikerült meghatározni,

hogy hogyan telik (pontosabban: telt) az idő több milliárd fényév távolságban, vagyis az univerzum korai állapotában. Mindeddig nem sikerült pontosan megfigyelni, illetve megmérni a korai univerzum idődilatációját, amire a kutatók most azt kapták, hogy az egymilliárd éves univerzumban ötször telt lassabban az idő, ez pedig ismét bebizonyította Einstein tö b mint egy évszázados jóslatának helyességét.