NASA, ESA und J. Olmsted (STScI)
Die Illustration eines Künstlers zeigt eine ferne Galaxie mit einem aktiven Quasar in ihrem Zentrum. Ein Quasar ist außergewöhnlich hell, weil er Tonnen von Energie freisetzt, die entstehen, wenn ein supermassereiches Schwarzes Loch Gas, Staub und Himmelsobjekte verschlingt.
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Wissenschaftler haben einen Blick in die Frühzeit des Universums geworfen, als es etwa eine Milliarde Jahre alt war, und entdeckten, dass sich die Dinge im Vergleich zu heute in Zeitlupe bewegten.
Der Befund stützt Albert Einsteins allgemeine Relativitätstheorie, die darauf hindeutet, dass sich das ferne Universum in der Vergangenheit viel langsamer bewegte.
Angesichts der Weite des Universums ist das Studium seiner frühesten Tage wie ein Blick zurück in die Zeit. Das schwache Licht der ältesten Galaxien wandert immer noch durch das Universum, um die Erde zu erreichen, sodass die entferntesten Bereiche des Universums, die für Wissenschaftler sichtbar sind, Licht aus der Vergangenheit sind.
Aber ein Blick zurück in das antike Universum, das vor etwa 13,8 Milliarden Jahren durch den Urknall entstand, ist eine unglaublich schwierige Aufgabe. Die Reichweite hochentwickelter Teleskope, die in unterschiedlichen Wellenlängen des Lichts beobachten, kann sich nur begrenzt über den gesamten Kosmos erstrecken.
Deshalb wandten sich Wissenschaftler einem Phänomen zu, das als eine Art Himmelsfahrplan dienen kann: einem Quasar.
Ein Quasar, ein hyperaktives supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum einer frühen Galaxie, ist so leuchtend, dass es unsere Milchstraßengalaxie um das Hundertfache überstrahlt. Diese Helligkeit fungiert als kosmische Uhr, mit der Forscher die Zeit im gesamten Universum verfolgen können.
Durch die Beobachtung von Quasaren im Laufe der Zeit konnte ein Team von Astronomen sehen, wie sich das Universum mit zunehmendem Alter zu beschleunigen schien. Die Ergebnisse der Studie wurden am Montag in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.
„Wenn wir auf eine Zeit zurückblicken, als das Universum etwas mehr als eine Milliarde Jahre alt war, sehen wir, dass die Zeit scheinbar fünfmal langsamer vergeht“, sagte der leitende Studienautor Geraint Lewis, Professor für Astrophysik an der School of Physics der University of Sydney und dem Sydney Institute for Astronomie, in einer Erklärung.
„Wenn Sie dort wären, in diesem jungen Universum, würde Ihnen eine Sekunde wie eine Sekunde vorkommen – aber aus unserer Position, mehr als 12 Milliarden Jahre in der Zukunft, scheint sich diese frühe Zeit in die Länge zu ziehen.“
Untersuchungen zeigen, dass sich das Universum ausdehnt, und zwar mit beschleunigter Geschwindigkeit, was Wissenschaftler immer noch zu verstehen versuchen.
Die Aufklärung dessen, was in den frühen Tagen des Universums geschah, kann Wissenschaftlern dabei helfen, die größten Rätsel über seinen Ursprung, seine Entwicklung und die Zukunft zu lösen.
„Dank Einstein wissen wir, dass Zeit und Raum miteinander verflochten sind und dass sich das Universum seit Anbeginn der Zeit in der Singularität des Urknalls ausdehnt“, sagte Lewis.
„Diese Ausdehnung des Weltraums bedeutet, dass unsere Beobachtungen des frühen Universums viel langsamer erscheinen sollten, als die Zeit heute vergeht. In dieser Arbeit haben wir das bis etwa eine Milliarde Jahre nach dem Urknall festgestellt.“
Der Co-Autor der Studie, Dr. Brendon Brewer, Dozent für Statistik und Astrostatistiker an der University of Auckland, führte eine Analyse von 190 Quasaren durch, die über zwei Jahrzehnte beobachtet wurden. Die bei unterschiedlichen Lichtwellenlängen aufgenommenen Beobachtungen schienen wie Uhren zu „ticken“.
Astronomen haben Supernovae oder Explosionen massereicher Sterne auch als eine andere Art kosmischer Uhr betrachtet, die es ihnen ermöglichte, die Zeitlupenbewegung des Universums bis etwa zur Hälfte seines aktuellen Alters zu verfolgen.
Obwohl Supernovae sehr hell sind, werden sie in größeren Entfernungen von der Erde viel schwieriger zu beobachten, was bedeutet, dass Astronomen eine andere Quelle brauchten, die tiefer im frühen Universum sichtbar wäre.
„Während Supernovae wie ein einzelner Lichtblitz wirken, was ihre Untersuchung erleichtert, sind Quasare komplexer, wie ein andauerndes Feuerwerk“, sagte Lewis. „Wir haben dieses Feuerwerk entschlüsselt und gezeigt, dass auch Quasare als Standardzeitmarker für das frühe Universum verwendet werden können.“