Il s'agit d'une première en astrophysique: des scientifiques on pu observer le temps de l'Univers jeune s'écouler au ralenti, révélant ainsi une des prédictions d'Einstein.
Illustration d'un disque d'accrétion dans ULAS J1120+0641, un quasar très lointain alimenté par un trou noir supermassif ayant une masse de deux milliards de fois celle du Soleil.
Crédit: ESO/M. Kornmesser
Selon la théorie générale de la relativité d'Einstein, le temps de l'Univers ancien et lointain devrait être perçu comme s'écoulant plus lentement qu'aujourd'hui. Cependant, l'observation à une telle distance était jusqu'ici non réalisable. Les scientifiques ont déjoué cette limitation technologique en se servant des quasars comme "horloges".
L'auteur principal de l'étude, le professeur Geraint Lewis, de l'Université de Sydney, déclare: "En regardant loin dans le passé, lorsque l'Univers n'avait qu'un peu plus d'un milliard d'années, nous voyons le temps s'écouler cinq fois plus lentement". "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, cette durée semble s'éterniser."
Le professeur Geraint Lewis et son collaborateur, le Dr. Brendon Brewer, de l'Université d'Auckland, ont utilisé les données de près de 200 quasars - des trous noirs supermassifs hyperactifs aux centres des premières galaxies - pour analyser cette dilatation temporelle.
Courte explication de la dilatation temporelle selon l'âge de l'Univers (en anglais) Les astronomes avaient déjà observé un temps légèrement ralenti pour l'Univers lorsque celui-ci avait environ la moitié de son âge actuel grâce aux supernovas - d'énormes explosion d'étoiles - utilisées comme "horloges standard". Mais les supernovas, bien qu'extrêmement lumineuses, sont difficiles à observer aux distances nécessaires pour scruter l'Univers très jeune.
L'observation de quasars a permis de remonter cette ligne temporelle jusqu'à seulement un dixième de l'âge actuel de l'Univers, confirmant que le temps de celui-ci semble s'accélérer avec son âge.
Le professeur Geraint Lewis à l'Institut d'astronomie de Sydney dans l'École de physique de l'Université de Sydney.
Crédit: Université de Sydney
Les professeurs Lewis et Brewer ont examiné les détails de 190 quasars observés pendant deux décennies. En combinant les observations faites à différentes longueurs d'onde - lumière verte, lumière rouge et infrarouge - ils ont pu standardiser le "tic-tac" de chaque quasar. Ils ont découvert l'expansion de l'Univers imprimée sur chaque "tic-tac" de quasar.
Ces résultats confirment ainsi la vision 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 lointains.