Астрофизики Сиднейского университета (Австралия) и Оклендского университета (Новая Зеландия) впервые показали, что квазары испытывают на себе эффект замедления времени в результате расширения Вселенной. Это было обнаружено по относительно медленному изменения блеска далеких квазаров по сравнению с более близкими. Результаты исследования опубликованы в журнале в Nature Astronomy.
Фундаментальное предсказание релятивистской космологии состоит в том, что из-за расширения Вселенной события, наблюдаемые в далеком космосе, должны быть растянуты во времени и казаться более медленными, чем события в локальной области космоса, то есть в окрестностях Млечного Пути и других близких к нему галактик. Это явление было подтверждено благодаря наблюдениям далеких сверхновых, изменения в кривых блеска которых оказались «растянутыми» по сравнению с более близкими сверхновыми, однако в случае квазаров, находящихся на разных расстояниях, замедление до сих пор не наблюдалось.
Квазары представляют собой активные ядра галактик на начальном этапе развития, питаемые сверхмассивными черными дырами, которые поглощают окружающее вещество. Изменения яркости квазаров не демонстрировали эффекты замедления времени, в результате чего было высказано предположение, что изменчивость не связана с процессами, происходящими в самом квазаре, но являются результатом гравитационного линзирования — искажения света из-за присутствия в космосе черных дыр. Альтернативная гипотеза состояла в том, что квазары не являются космологически далекими объектами, а их высокое красное смещение, характерное для далеких объектов, обусловлено не расширением Вселенной, а другими механизмами.
В новом исследовании ученые проанализировали полную (болометрическую) светимость и изменчивость квазаров с красными смещениями 0,2-4, полученных в рамках астрономического обзора Dark Energy Survey. Наблюдения за этими квазарами велись с 1998 по 2020 года, в результате чего были сделаны 200 фотометрических наблюдений каждого квазара в нескольких диапазонах. Космологи оценили каждую гипотезу о происхождении изменчивости в кривых блеска с помощью байесовского анализа.
Оказалось, что гипотеза, согласно которой изменчивость светимости квазара во времени зависит от его красного смещения (и, следовательно, от ожидаемого космологического расширения Вселенной), лучше всего описывает наблюдаемую картину, чем другие предположения. Результаты опровергают предыдущие утверждения о том, что изменчивость квазаров не является внутренней, а вызвана внешними воздействиями или нестандартной физикой.