Les données d’observation de près de 200 quasars montrent qu’Einstein a raison – encore une fois – sur la dilatation temporelle du cosmos

La théorie générale de la relativité d’Einstein signifie que nous devrions observer l’univers lointain – et donc ancien – courir beaucoup plus lentement qu’aujourd’hui. Cependant, regarder aussi loin dans le temps s’est avéré insaisissable. Les scientifiques ont maintenant percé ce mystère en utilisant les quasars comme « horloges ».

“En regardant en arrière à une époque où l’univers avait un peu plus d’un milliard d’années, nous voyons que le temps semble s’écouler cinq fois plus lentement”, a déclaré l’auteur principal de l’étude, le professeur Geraint Lewis de l’École de physique et de l’Institut d’astronomie de Sydney au Université de Sidney.

“Si vous étiez là, dans cet univers naissant, une seconde semblerait être une seconde – mais de notre position, plus de 12 milliards d’années dans le futur, ce premier temps semble s’éterniser.”

La recherche est publiée aujourd’hui dans Astronomie naturelle.

Le professeur Lewis et son collaborateur, le Dr Brendon Brewer de l’Université d’Auckland, ont utilisé les données observées de près de 200 quasars – des trous noirs supermassifs hyperactifs au centre des premières galaxies – pour analyser cette dilatation temporelle.

“Grâce à Einstein, nous savons que le temps et l’espace sont entrelacés et, depuis l’aube des temps dans la singularité du Big Bang, l’univers est en expansion”, a déclaré le professeur Lewis.

“Cette expansion de l’espace signifie que nos observations de l’univers primitif devraient sembler beaucoup plus lentes que le temps qui s’écoule aujourd’hui.

“Dans cet article, nous avons établi cela jusqu’à environ un milliard d’années après le Big Bang.”

Auparavant, les astronomes ont confirmé que cet univers au ralenti remonte à environ la moitié de l’âge de l’univers en utilisant des supernovae – des étoiles massives qui explosent – comme “horloges standard”. Mais alors que les supernovae sont extrêmement brillantes, elles sont difficiles à observer aux immenses distances nécessaires pour scruter l’univers primitif.

En observant les quasars, cet horizon temporel a été ramené à seulement un dixième de l’âge de l’univers, confirmant que l’univers semble accélérer à mesure qu’il vieillit.

Le professeur Lewis a déclaré: “Là où les supernovae agissent comme un seul éclair de lumière, ce qui les rend plus faciles à étudier, les quasars sont plus complexes, comme un feu d’artifice en cours.

“Ce que nous avons fait, c’est démêler ce feu d’artifice, montrant que les quasars peuvent également être utilisés comme marqueurs de temps standard pour l’univers primitif.”

Le professeur Lewis a travaillé avec l’astrostatisticien Dr Brewer pour examiner les détails de 190 quasars observés sur deux décennies. En combinant les observations prises à différentes couleurs (ou longueurs d’onde) – lumière verte, lumière rouge et dans l’infrarouge – ils ont pu normaliser le “tic-tac” de chaque quasar. Grâce à l’application de l’analyse bayésienne, ils ont trouvé l’expansion de l’univers imprimée sur le tic-tac de chaque quasar.

“Avec ces données exquises, nous avons pu tracer le tic-tac des horloges à quasar, révélant l’influence de l’expansion de l’espace”, a déclaré le professeur Lewis.

Ces résultats confirment davantage l’image d’Einstein d’un univers en expansion, mais contrastent avec des études antérieures qui n’avaient pas réussi à identifier la dilatation temporelle des quasars distants.

“Ces études antérieures ont amené les gens à se demander si les quasars sont vraiment des objets cosmologiques, ou même si l’idée d’expansion de l’espace est correcte”, a déclaré le professeur Lewis.

“Avec ces nouvelles données et analyses, cependant, nous avons pu trouver la tique insaisissable des quasars et ils se comportent exactement comme le prédit la relativité d’Einstein”, a-t-il déclaré.