Các nhà thiên văn học đã nhìn ngược về buổi bình minh của vũ trụ và thấy thời gian khi đó trôi chậm hơn năm lần so với hiện tại. Họ cuối cùng cũng chứng minh cho một dự đoán mà Albert Einstein đưa ra hơn một thế kỷ trước.
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra hiệu ứng chuyển động cực chậm trong dữ liệu lấy từ các thiên thể cực xa và cực sáng được gọi là chuẩn tinh (quasar) vào thời điểm vũ trụ chỉ mới 1 tỷ năm tuổi - chưa bằng 1/10 tuổi hiện tại của nó.
Geraint Lewis, giáo sư vật lý thiên văn tại Đại học Sydney, cho biết: “Nhìn lại thời điểm vũ trụ mới hơn một tỷ năm tuổi, chúng ta thấy thời gian dường như trôi chậm gấp năm lần. Nếu bạn ở tại đó, trong vũ trụ sơ khai này, một giây sẽ vẫn giống như một giây - nhưng từ vị trí của chúng ta, hơn 12 tỷ năm trong tương lai, thời gian sớm đó dường như kéo dài hơn”.
Lý do khiến thời gian dường như trôi chậm hơn trong vũ trụ sơ khai, ít nhất là từ quan điểm của các nhà quan sát ngày nay, lần đầu tiên được Einstein trình bày trong thuyết tương đối rộng của ông vào năm 1915. Do vũ trụ đang giãn nở với tốc độ ngày càng nhanh nên ánh sáng phát ra từ một nguồn ở xa bị kéo giãn ra, làm cho bước sóng của nó trở nên dài hơn và đỏ hơn.
Quan trọng hơn, độ trễ thời gian giữa các xung ánh sáng cũng được kéo giãn gấp năm lần khoảng cách ban đầu, làm cho thời gian dường như giãn ra và chạy chậm hơn.
Lewis nói : “Nhờ Einstein, chúng ta biết rằng thời gian và không gian liên kết với nhau và kể từ khởi đầu của thời gian tại điểm kỳ dị của Vụ nổ lớn, vũ trụ đã và đang giãn nở. Sự giãn nở không gian này có nghĩa là các quan sát của chúng ta về vũ trụ sơ khai dường như chậm hơn nhiều so với dòng thời gian ngày nay. Trong bài báo này, chúng tôi đã thiết lập điều đó khi trở lại thời điểm khoảng một tỷ năm sau Vụ nổ lớn”.
Hố đen được sinh ra từ sự sụp đổ của các ngôi sao khổng lồ và lớn lên bằng cách hút vào khí, bụi, các ngôi sao và các hố đen khác. Đối với một số điểm đứt gãy không-thời gian háu ăn này, ma sát làm cho vật chất xoáy trong bụng của chúng nóng lên và phát ra ánh sáng mà kính viễn vọng có thể phát hiện được, biến các lỗ đen thành cái gọi là nhân thiên hà hoạt động (AGN).
AGN cực đoan nhất là các chuẩn tinh - lỗ đen siêu lớn nặng hơn Mặt trời hàng tỷ lần lột bỏ các vỏ bọc khí bằng các vụ nổ ánh sáng rực rỡ hơn hàng nghìn tỷ lần so với các ngôi sao sáng nhất. Tuy nhiên, việc giải thích các xung ánh sáng phức tạp của chúng là một vấn đề khó khăn. Do đó, cho đến nay, thay vì xung ánh sáng, các nhà thiên văn học chỉ tập trung vào sự tiến hóa của các vụ nổ vũ trụ khổng lồ, siêu tân tinh, để nghiên cứu dòng thời gian trong vũ trụ sơ khai.
Lewis cho biết: “Trong khi các siêu tân tinh hoạt động giống như một tia sáng đơn lẻ, khiến chúng dễ dàng nghiên cứu hơn, thì các chuẩn tinh lại phức tạp hơn, giống như một màn bắn pháo hoa liên tục. Những gì chúng tôi đã làm là giải mã màn trình diễn pháo hoa này, cho thấy rằng chuẩn tinh cũng có thể được sử dụng làm dấu hiệu thời gian tiêu chuẩn cho vũ trụ sơ khai”.
Để khám phá ra hiệu ứng này, các nhà thiên văn học đã lấy dữ liệu từ 190 chuẩn tinh trong hai thập kỷ và phân tích các bước sóng khác nhau phát ra để chuẩn hóa các tia sáng thông thường của chúng, do đó biến chúng thành tiếng tích tắc của đồng hồ vũ trụ.
Trước đây, sự giãn nở thời gian đã được quan sát thấy trong các siêu tân tinh chuyển động chậm vào khoảng nửa tuổi hiện tại của vũ trụ, nhưng việc quay ngược thời gian xuống chỉ còn một phần mười tuổi vũ trụ đã xác nhận rằng hiệu ứng này hiện diện ở mọi quy mô vũ trụ — và rằng nó trở nên rõ ràng hơn khi khoảng cách càng xa. Điều này cũng bác bỏ các nghiên cứu chuẩn tinh trước đây đã không phát hiện ra hiệu ứng này.
Lewis cho biết: “Những nghiên cứu trước đây này khiến mọi người đặt câu hỏi liệu chuẩn tinh có phải là vật thể vũ trụ thực sự hay thậm chí liệu ý tưởng giãn nở không gian có đúng hay không. Tuy nhiên, với dữ liệu và phân tích mới này, chúng tôi đã có thể tìm thấy tiếng tích tắc khó nắm bắt của các chuẩn tinh và chúng hoạt động đúng như thuyết tương đối của Einstein dự đoán”.
Các nhà nghiên cứu đã công bố phát hiện của họ trên tạp chí Nature Astronomy.
Theo Livescience
Văn Thiện biên dịch
