Vynález skenovania CAT viedol k revolúcii v lekárskej diagnostike. Ak röntgenové lúče poskytujú iba plochý dvojrozmerný pohľad na ľudské telo, skenovanie CAT poskytuje odhaľujúcejší trojrozmerný pohľad. Na tento účel skenovanie CAT berie elektronicky veľa virtuálnych „plátkov“ a zostavuje ich do 3D obrázka.
Teraz je pripravená nová technika, ktorá sa podobá skenu CAT, známemu ako tomografia, ktorá má prevrat v štúdiu mladého vesmíru a na konci kozmického „temného veku“. V správe z 11. novembra 2004, Nature, astrofyzici J. Stuart B. Wyithe (University of Melbourne) a Abraham Loeb (Harvardovo-Smithsonovské centrum pre astrofyziku) vypočítali veľkosť kozmických štruktúr, ktoré sa budú merať, keď budú astronómovia efektívne. nasnímajte obrázky skorého vesmíru podobné skenovaniu CAT. Tieto merania ukážu, ako sa vesmír vyvíjal počas svojej prvej miliardy rokov existencie.
„Doteraz sme sa obmedzovali iba na jeden záber detstva vesmíru - kozmické mikrovlnné pozadie,“ hovorí Loeb. „Táto nová technika nám umožní pozrieť si celý album plný detských fotografií vesmíru. Môžeme sledovať, ako vesmír vyrástol a dozrel. “
Zarezávanie priestoru
Srdcom tomografickej techniky, ktorú opísali Wyithe a Loeb, je štúdia žiarenia s vlnovou dĺžkou 21 centimetrov z neutrálnych atómov vodíka. V našej vlastnej galaxii toto žiarenie pomohlo astronómom zmapovať sférický halo Mliečnej dráhy. Na zmapovanie vzdialeného mladého vesmíru musia astronómovia detekovať žiarenie 21 cm, ktoré bolo redshifted: natiahnuté na dlhšie vlnové dĺžky (a nižšie frekvencie) samotným rozšírením vesmíru.
Červený posun priamo koreluje so vzdialenosťou. Čím ďalej je oblak vodíka zo Zeme, tým viac je jeho žiarenie redshifted. Preto pri pohľade na špecifickú frekvenciu môžu astronómovia fotografovať „plátok“ vesmíru v určitej vzdialenosti. Tým, že prešli mnohými frekvenciami, môžu odfotiť veľa rezov a vytvoriť trojrozmerný obraz vesmíru.
„Tomografia je komplikovaný proces, čo je jeden z dôvodov, prečo sa tak nestalo predtým pri veľmi vysokých červených posunoch,“ hovorí Wyithe. "Je to však veľmi sľubné, pretože je to jedna z mála techník, ktorá nám umožní študovať prvých miliárd rokov histórie vesmíru."
Mydlová bublina
Prvých miliárd rokov je kritických, pretože vtedy začali svietiť prvé hviezdy a prvé galaxie sa začali formovať v kompaktných zhlukoch. Tieto hviezdy horeli horúco a vyžarovali obrovské množstvo ultrafialového svetla, ktoré ionizovalo blízke atómy vodíka, oddeľovali elektróny od protónov a odstraňovali hmlu neutrálneho plynu, ktorý vyplňoval skorý vesmír.
Mladé klastre galaxií boli čoskoro obklopené bublinami ionizovaného plynu, podobne ako bublinky mydla plávajúce vo vode. Keď viac priestoru zaplavilo ultrafialové svetlo, bubliny sa zväčšovali a postupne sa spájali. Nakoniec asi miliardu rokov po Veľkom tresku bol celý viditeľný vesmír ionizovaný.
Ak chcete študovať počiatočný vesmír, keď boli bubliny malé a plyn väčšinou neutrálny, astronómovia si musia vziať plátky do vesmíru, akoby narezali blok švajčiarskeho syra. Loeb hovorí, že rovnako ako u syra, „ak sú naše plátky vesmíru príliš úzke, budeme biť rovnaké bubliny. Pohľad sa nikdy nezmení. “
Ak chcú astronómovia získať skutočne užitočné merania, musia odobrať väčšie plátky, ktoré zasiahnu rôzne bubliny. Každý rez musí byť širší ako je šírka typickej bubliny. Wyithe a Loeb počítajú, že najväčšie jednotlivé bubliny dosiahli veľkosť približne 30 miliónov svetelných rokov v ranom vesmíre (čo zodpovedá dnešnému viac ako 200 miliónom svetelných rokov v rozšírenom vesmíre). Tieto zásadné predpovede budú usmerňovať návrh rádiových prístrojov na vykonávanie tomografických štúdií.
Astronómovia čoskoro otestujú predpovede Wyithea a Loeba pomocou antén naladených tak, aby pracovali pri frekvenciách 100 - 200 megahertzov s redshiftovaným 21 cm vodíkom. Mapovanie oblohy pri týchto frekvenciách je nesmierne ťažké kvôli rušeniu spôsobenému človekom (TV a FM rádio) a účinkom zemskej ionosféry na nízkofrekvenčné rádiové vlny. Nové lacné elektronické a počítačové technológie však umožnia rozsiahle mapovanie pred koncom tohto desaťročia.
„Výpočty Stuarta a Aviho sú nádherné, pretože keď si vytvoríme naše polia, predpovede sa budú dať ľahko otestovať, keď vezmeme naše prvé pohľady na raný vesmír,“ hovorí Smithsonovský rádio astronóm Lincoln Greenhill (CfA).
Greenhill pracuje na vytvorení týchto prvých pohľadov prostredníctvom návrhu vybaviť Very Large Array National Science Foundation potrebnými prijímačmi a elektronikou, financovanými Smithsonianom. "S trochou šťastia vytvoríme prvé obrazy škrupín horúceho materiálu okolo niekoľkých najmladších kvasarov vo vesmíre," hovorí Greenhill.
Výsledky spoločnosti Wyithe a Loeb tiež pomôžu usmerniť návrh a vývoj rádiových observatórií budúcej generácie budovaných od základov, ako je napríklad európsky projekt LOFAR a rad navrhnutý americko-austrálskou spoluprácou na výstavbu v tichom vnútrozemí Západnej Austrálie.
Pôvodný zdroj: Harvard CfA News Release
