Le temps semble s’écouler cinq fois plus lentement dans l’Univers primitif

Des astronomes ont observé le tout jeune Univers, seulement âgé d’un milliard d’années, évoluer au ralenti. Leurs travaux ont été publiés le 3 juillet dans Nature Astronomy. Il s’agit des premières publications à utiliser les objets cosmiques extrêmement brillants que sont les quasars pour confirmer la dilatation cosmologique du temps, le phénomène prédit par Albert Einstein.

La théorie de la relativité restreinte, qu’il a élaborée il y a plus de cent ans, prédit qu’en raison de l’expansion de l’Univers, les observations du cosmos lointain devraient être dilatées dans le temps et sembler se dérouler plus lentement que les événements de l’univers local.

Le temps se serait ainsi écoulé 5 fois moins vite dans l’Univers primitif, 1 milliard d’années après le Big Bang. 

Des astronomes ont observé l'univers lointain au ralenti. Il s’agit de la première fois que l'effet prédit par Einstein a été observé dans le cosmos primitif.

Des scientifiques ont découvert que les événements semblaient se dérouler cinq fois plus lentement lorsque l'univers n'avait qu'un milliard d'années, soit environ un dixième de son âge actuel, en raison de la façon dont l'expansion de l'univers étire le temps, selon la rédaction de The Guardian.

"Nous voyons les choses changer environ cinq fois plus lentement qu'aujourd'hui", a déclaré Geraint Lewis, professeur d'astrophysique et auteur principal de l'étude à l'Université de Sydney. "C'est comme regarder un film avec la vitesse réduite."

Selon la théorie de la relativité générale d'Einstein, les astronomes devraient voir les événements cosmiques anciens se produire plus lentement que les événements modernes. Cet effet, connu sous le nom de dilatation du temps, est entraîné par l'expansion de l'univers, comme indiqué dans l'exposition fondamentale du scientifique sur la gravité en 1915.

L'une des conséquences de l'expansion de l'univers est que la lumière est étirée lorsqu'elle voyage à travers le cosmos, ce qui allonge la longueur d'onde. 

Les tentatives pour voir la dilatation du temps dans le tout premier cosmos en observant des galaxies lointaines extrêmement brillantes appelées quasars n'avaient pas encore été concluantes.

Lewis et son collègue le Dr Brendon Brewer de l'Université d'Auckland ont effectué des analyses statistiques détaillées sur 190 quasars observés sur deux décennies et ont découvert que contrairement aux travaux antérieurs, les événements cosmiques semblaient se dérouler beaucoup plus lentement dans l'univers primitif. 

La clé de leur succès, décrite dans Nature Astronomy , était de trouver l'équivalent d'un tic-tac d'horloge dans les affichages lumineux riches et erratiques des quasars.

Le professeur Brian Schmidt, astronome à l'Université nationale australienne de Canberra, qui a partagé le prix Nobel de physique en 2011 pour avoir découvert l'accélération de l'expansion de l'univers, a déclaré que la science progressait en testant continuellement les prédictions des théories.

"Dans ce cas, Lewis et ses collaborateurs ont étendu les études de dilatation temporelle entreprises précédemment avec des supernovae à de plus grandes distances. Et bien qu'ils aient découvert qu'une fois de plus la relativité générale a prédit ce qui a été observé, cela clarifie certaines préoccupations potentielles concernant la dilatation du temps observée dans les quasars d'autres études."

"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. 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", a expliqué l’astronome Geraint Lewis de l’Université de Sydney.

Dans la nouvelle étude, parue dans Nature Astronomy, Lewis affirme « qu’avec les nouvelles données et analyses, nous avons pu trouver la tique insaisissable des quasars, et ils se comportent exactement comme le prédit la théorie de la relativité d’Einstein ». En se servant des quasars comme horloges cosmiques, les chercheurs ont pour la première fois observé les effets de la dilatation temporelle dans l’Univers primitif, il y a plus de 12 milliards d’années.

Les astronomes avaient déjà confirmé la dilatation temporelle de l’Univers par le passé, par le biais de l’étude de supernovas. Les supernovas peuvent en effet également être utilisées en tant qu’horloges cosmiques, car elles permettent d’observer la dilatation du temps. 

En se servant des quasars comme horloges cosmiques cependant, il est possible de remonter jusqu’au moment où l’Univers n’avait qu’un dixième de son âge, selon les chercheurs de la nouvelle étude. 

Lewis et son collègue ont analysé un ensemble de 190 quasars observés sur deux décennies et âgés de 2,45 à 12,17 milliards d’années. En comparant les observations effectuées dans différentes longueurs d’onde, ils ont pu établir la chronologie de chaque quasar. Chacun de ces derniers a bénéficié d’environ 200 observations, permettant de retracer la fluctuation de leur longueur d’onde.

Les analyses ont permis de déduire qu’à un milliard d’années après le Big Bang (il y a environ 13 milliards d’années), le temps a subi une dilatation extrême. Cela donne l’impression qu’il s’écoule cinq fois plus lentement que celui de notre proximité immédiate.