Une étude montre que le temps était cinq fois plus lent lorsque l'univers était jeune !
L'observation des quasars a mis en évidence un effet prédit par Albert Einstein dans sa relativité générale. L'expansion de l'espace-temps fait que le temps dans l'univers jeune s'écoule 5 fois plus lentement pour des observateurs éloignés comme nous.
Albert Einstein a popularisé l'idée du mathématicien Hermann Minkowski selon laquelle l'univers possède une dimension temporelle. Dans ses études, l'univers serait composé d'un tissu appelé espace-temps contenant les trois dimensions spatiales que nous connaissons et une dimension temporelle supplémentaire.
Einstein a également montré que l'espace-temps peut être déformé et que les deux sont relatifs en fonction de leur position et de leur vitesse. Nous avons déjà observé qu'en raison de la déformation de l'espace-temps par la masse de la Terre, le temps à la surface s'écoule différemment du temps sur les satellites.
On s'attendait déjà à ce que cela se produise en raison de l'expansion de l'univers lui-même. L'espace-temps est étiré par ce que nous appelons l'énergie noire et des effets similaires sont attendus. La nouvelle étude publiée dans la revue Nature a observé que ce phénomène ralentissait l'écoulement du temps dans l'univers jeune.
Le temps est relatif
La relativité générale dit que le temps est relatif, c'est-à-dire que la façon dont le temps s'écoule est relative en fonction de la vitesse et de la position que l'on occupe dans l'univers. Ce phénomène est perceptible même à la surface de la Terre.
Plus on est proche d'un objet massif, plus le temps s'écoule lentement par rapport à une plus grande distance. Cependant, pour un observateur local, le temps s'écoule normalement. On retrouve cet effet dans le film Interstellar, sorti en 2014.
La relativité du temps dans le film Interstellar
Dans le film Interstellar, les astronautes Cooper et Amelia visitent pendant quelques heures une planète proche d'un trou noir supermassif. Le trou noir est une région de distorsion extrême et les effets sont intensifiés à son bord.
Lorsqu'ils retournent au vaisseau qui se trouvait au point le plus éloigné de la planète, ils trouvent la vieille astronaute Romilly. La dilatation du temps devient alors explicite : le temps s'est écoulé normalement pour Cooper et Amelia, mais en retournant au vaisseau, ils ont constaté que le temps s'était écoulé plus lentement pour eux.
Dilatation du temps dans l'univers
Nous savons que l'univers est en expansion. Cela signifie que l'espace-temps est étiré, ce qui constitue une forme de distorsion, et qu'une dilatation du temps, appelée dilatation du temps cosmologique, devrait se produire.
Si nous y étions, le temps s'écoulerait normalement, à l'instar de Cooper et Amelia dans Interstellar. Mais par rapport à nous, les observateurs extérieurs, le temps s'écoule plus lentement dans le passé.
Quasars
Les quasars sont des trous noirs supermassifs situés au centre des galaxies et qui se nourrissent à un rythme très élevé. Ils étaient fréquents lorsque l'univers était plus jeune et nous pouvons les observer aujourd'hui.
Lorsqu'un trou noir est alimenté, la matière qui l'entoure brille et nous pouvons détecter cette lueur. Les modèles physiques peuvent expliquer ce qui arrive à la matière lorsqu'elle s'accumule. Les chercheurs ont examiné des quasars datant de l'époque où l'univers n'avait qu'un milliard d'années.
L'univers au ralenti
Lors de la détection de ces quasars, les signaux semblaient mettre beaucoup de temps à arriver, comme si l'objet était au ralenti. Si l'on ajoute à cela le décalage vers le rouge qui en résulte - c'est-à-dire la longueur d'onde décalée vers le rouge - les chercheurs en ont conclu que le temps ralentissait.
L'article quantifie même que le temps s'écoulerait cinq fois plus lentement si nous l'observions, c'est-à-dire par rapport à l'heure d'aujourd'hui. Ces informations pourraient nous apporter des preuves supplémentaires de l'expansion de l'univers et nous permettre de mieux comprendre les causes de cette expansion.