Quasar-ure viser, at universet var fem gange langsommere kort efter Big Bang

Et hold af astronomer, der bruger W.M. Keck Observatory har fundet beviser for, at universets ekspansion var mere gradvis i de tidlige stadier af dets eksistens, end engang troede.

Ved at bruge kvasarer, ekstremt lyse objekter drevet af supermassive sorte huller, som kosmiske vejvisere, målte gruppen præcist, hvor hurtigt universet udvidede sig for 13 milliarder år siden. De fandt ud af, at i denne tidlige epoke var universet omkring fem gange langsommere, end det er i dag. Dette er det mest detaljerede kig endnu på universet, da det kun var omkring 890 millioner år gammelt.

Ekspansionshastigheden, eller Hubble-konstanten, er en nøgleingrediens til at måle universets alder og udvikling. Ved at foretage præcise målinger af Hubble-konstanten på forskellige tidspunkter kan astronomer lære, hvordan udvidelseshastigheden har ændret sig over tid og begrænse universets egenskaber, herunder mængden af ​​normalt stof, mørkt stof og mørk energi.

Det nye resultat bekræfter modeller baseret på den fremherskende kosmologiske teori om universet, kendt som Lambda-modellen for koldt mørkt stof, som hævder, at omkring 70 procent af universet er mørk energi og 25 procent mørkt stof med kun omkring fem procent sammensat af normalt stof .

Holdet blev ledet af Ohio State University professor i astronomi og astrofysik Patrick Petitjean sammen med tidligere Ohio State postdoc og nuværende Enrico Fermi Fellow ved University of Chicago, Jeffrey Cooke, og ESO astronom i Chile, Jean-Philippe Uzan.

Resultaterne er offentliggjort i 25. januar-udgaven af ​​tidsskriftet Science.

Forskerne observerede to meget fjerne kvasarer bag massive galaksehobe med DEEP Imaging Multi-Object Spectrograph (DEIMOS) på Keck II-teleskopet på Hawaii. De enorme tyngdefelter i galaksehobene bøjer og forstørrer lys fra fjerne objekter bag dem og fungerer som gigantiske linser, der gør det muligt for astronomer at se svagere, fjernere objekter.

Denne særlige teknik, kendt som stærk gravitationslinser, giver naturlige teleskoper, der forstørrer baggrundskvasarerne, hvilket gør det muligt for astronomer at måle små forskydninger i kvasarernes lys forårsaget af udvidelsen af ​​universet mellem de to ekstremt fjerne objekter.

Forstørrelsen på grund af gravitationslinserne gjorde det muligt for astronomerne at detektere lyssvingninger, der fandt sted over meget korte tidsperioder, hvilket gjorde dem i stand til effektivt at måle universets ekspansionshastighed over kun nogle få titusinder af år.

"Dette er i øjeblikket den mest præcise måling af universets ekspansionshastighed, der nogensinde er foretaget," sagde Cooke, hovedforfatter af undersøgelsen nu ved universitetet i Chicago. "Vi var nødt til at bruge kvasarer, der forstørres af gravitationslinser for at opnå et signifikant signal."

"Gravitationslinser gør det muligt at bruge kvasarer som linealer til at måle afstanden mellem to punkter i universet adskilt af flere milliarder år," sagde Petitjean. "Denne kosmiske lineal giver os mulighed for nøjagtigt at måle universets ekspansionshastighed, hvilket giver begrænsninger til de mest mystiske komponenter i universet:mørkt stof og mørk energi."

Han tilføjede, at de er heldige, at der er forgrundsklynger mellem kvasarerne og os, da denne gravitationsforvrængning tillod holdet at måle ekspansionshastigheden over en meget tidlig periode af universet.

Holdet planlægger at fortsætte med at lave lignende observationer for at give endnu mere præcise målinger af, hvordan universets ekspansionshastighed har udviklet sig over tid. Disse observationer vil hjælpe astronomer med yderligere at begrænse modeller for universets udvikling og bestemme arten af ​​de mystiske stoffer, der gennemsyrer meget af kosmos, men alligevel forbliver uopdaget af teleskoper.