Misschien herinner je je nog iets uit de natuurkundeles dat het dopplereffect heet.
Hierbij verandert een golf van golflengte afhankelijk van de snelheid van de bron en de ontvanger ten opzichte van het medium waarin de golf zich voortbeweegt.
Je merkt dit bijvoorbeeld als de sirene van een ambulance lijkt uit te rekken naarmate het voertuig van je wegrijdt.
Hetzelfde gebeurt met licht van verre sterrenstelsels. Bij de bron wordt het licht normaal uitgezonden, maar vanuit ons perspectief wordt het uitgerekt.
Dit fenomeen in relatie tot de oerknal is door natuurkundigen veel bediscussieerd en bewezen, maar nu heeft een team Australische astrofysici het meest solide bewijs tot nu toe gevonden.
Licht van oude quasars gemeten
Ze maten het licht van een aantal quasars en stelden vast dat de tijd kort na de oerknal (13,8 miljard jaar geleden) vijf keer zo langzaam ging als nu op aarde.
Dat schrijven ze in het tijdschrift Nature Astronomy.
Ruimte en tijd zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden in het heelal. Licht wordt uitgerekt over zeer grote afstanden als de ruimte uitdijt, en het verschuift naar langere golflengten naarmate de afstand tot de bron toeneemt.
Daarom kan gemeten licht iets zeggen over snelheid, afstand en tijd.
Volgens Einsteins algemene relativiteitstheorie zouden we moeten waarnemen dat de tijd in het verre en oude heelal langzamer gaat dan in ons huidige heelal.
Om deze theorie te bewijzen, gebruikten de Australische onderzoekers het licht van quasars, enkele van de felste objecten die we kennen.
Ruimte en tijd zijn in het heelal onlosmakelijk met elkaar verbonden. Licht wordt uitgerekt over zeer grote afstanden als de ruimte uitdijt, en het verschuift naar langere golflengten naarmate de afstand tot de bron groter wordt. Daarom zou het universum moeten versnellen naarmate het ouder wordt.
Quasars ontstaan als een enorm zwart gat in het centrum van een sterrenstelsel materie opslokt. Op weg naar het zwarte gat wordt de materie verhit tot triljoenen graden en licht ze fel op.
De onderzoekers bekeken 190 quasars van tussen de 2,45 en 12,17 miljard jaar geleden. Ze verzamelden gedurende twee decennia gegevens over verschillende golflengten.
Ze hadden zo’n 200 waarnemingen voor elke quasar, waardoor ze een gedetailleerd overzicht kregen van de verschillende golflengten.
In het verleden dachten we dat het verschil tussen quasars het effect van tijddilatatie (tijdsrek) niet kan aantonen.
Destijds werden er over een kortere periode kleine steekproeven genomen, maar nu werkten de onderzoekers met een omvangrijke dataset.
Flikkering toonde tijddilatatie aan
In hun grote overzicht van de golflengten van quasars namen de wetenschappers waar dat de oudere quasars langzamer flikkeren – of zoals zij het noemden, ‘tikken’ – dan jongere quasars.
‘Als we terugkijken naar een periode waarin het heelal iets meer dan een miljard jaar oud was, zien we dat de tijd vijf keer langzamer lijkt te gaan,’ zegt de hoofdauteurn professor Geraint Lewis van de University of Sydney in een persbericht.
‘Als je daar was, in dit vroege heelal, zou 1 seconde als 1 seconde aanvoelen – maar vanuit onze positie, meer dan 12 miljard jaar later, lijkt de vroege tijd te worden uitgerekt.’
De nieuwe resultaten zijn ook opvallend omdat astrofysici eerder supernova’s gebruikten om de tijddilatatie in het heelal te meten.
Het probleem met supernova’s (enorme exploderende sterren) is dat ze weliswaar helder schijnen, maar moeilijk te detecteren zijn in het vroege heelal.
Met de oude quasars kunnen astrofysici daarom nieuw bewijs vergaren dat het universum lijkt te versnellen naarmate het ouder wordt.