CAT skenēšanas izgudrojums izraisīja revolūciju medicīniskajā diagnostikā. Ja rentgena stari nodrošina tikai plakanu cilvēka ķermeņa divdimensiju skatu, CAT skenēšana nodrošina daudz atklātāku trīsdimensiju skatu. Lai to izdarītu, CAT skenēšana elektroniski uzņem daudzas virtuālās “šķēles” un saliek tos 3D attēlā.
Tagad ir gatavs jauns paņēmiens, kas atgādina CAT skenēšanu, kas pazīstams kā tomogrāfija, lai mainītu jaunā Visuma izpēti un kosmisko “tumšo laikmetu beigas”. Ziņojot par 2004. gada 11. novembra žurnālu Nature, astrofiziķi J. Stjuarts B. Veithe (Melburnas universitāte) un Abraham Loeb (Hārvarda-Smitsona astrofizikas centrs) ir aprēķinājuši kosmisko struktūru lielumu, kas tiks izmērīts, kad astronomi efektīvi uzņemiet CAT skenēšanai līdzīgus agrīnā Visuma attēlus. Šie mērījumi parādīs, kā Visums attīstījās tā pastāvēšanas pirmo miljardu gadu laikā.
"Līdz šim mēs esam aprobežojušies tikai ar vienu visuma bērnības momentuzņēmumu - kosmisko mikroviļņu fonu," saka Loebs. “Šī jaunā tehnika ļaus mums aplūkot visu albumu, kurā ir visuma mazuļu fotogrāfijas. Mēs varam vērot, kā Visums aug un nobriest. ”
Vietas sagriešana
Vitijas un Loeba aprakstītās tomogrāfijas tehnikas sirds ir 21 centimetru viļņa garuma starojuma izpēte no neitrāliem ūdeņraža atomiem. Mūsu pašu galaktikā šis starojums astronomiem ir palīdzējis kartēt Piena Ceļa sfērisko halo. Lai kartētu tālo jauno Visumu, astronomi atklāj 21 cm lielu starojumu, kas ir redshifted: izstiepts uz garāku viļņu garumu (un zemākām frekvencēm), paplašinot pašu telpu.
Sarkanā nobīde ir tieši saistīta ar attālumu. Jo tālāk ūdeņraža mākonis atrodas no Zemes, jo vairāk tā starojuma tiek novirzīts sarkanā krāsā. Tāpēc, aplūkojot noteiktu frekvenci, astronomi var nofotografēt Visuma “šķēli” noteiktā attālumā. Izkāpjot daudzās frekvencēs, viņi var nofotografēt daudzas šķēles un izveidot trīsdimensiju Visuma attēlu.
“Tomogrāfija ir sarežģīts process, kas ir viens no iemesliem, kādēļ tas vēl nav izdarīts ļoti spēcīgos sarkanos maiņās,” saka Veithe. "Bet tas ir arī daudzsološs, jo tas ir viens no nedaudzajiem paņēmieniem, kas ļaus mums izpētīt Visuma vēstures pirmos miljardus gadu."
Ziepju burbuļu universs
Pirmie miljardi gadu ir kritiski svarīgi, jo tieši tad sāka spīdēt pirmās zvaigznes un kompaktajās kopās sāka veidoties pirmās galaktikas. Šīs zvaigznes karsti dega, izstarojot milzīgu daudzumu ultravioletās gaismas, kas jonizēja tuvumā esošos ūdeņraža atomus, sadalot elektronus no protoniem un notīrot neitrālas gāzes miglu, kas piepildīja agrīno Visumu.
Jaunos galaktiku pudurus drīz vien ieskauj jonizētas gāzes burbuļi, līdzīgi kā ziepju burbuļi, kas peld ūdens kublā. Kad ultravioletā gaisma pārpludināja telpu, burbuļi kļuva lielāki un pakāpeniski saplūda kopā. Galu galā, apmēram miljardu gadu pēc Lielā sprādziena, viss redzamais Visums tika jonizēts.
Lai izpētītu agrīno Visumu, kad burbuļi bija mazi un gāze lielākoties bija neitrāla, astronomiem ir jāveic šķēles caur kosmosu, it kā sagrieztu Šveices siera bloku. Lēbs saka, ka tāpat kā siera gadījumā, “ja mūsu Visuma šķēles ir pārāk šauras, mēs turpināsim sitēt tos pašus burbuļus. Skats nekad nemainīsies. ”
Lai iegūtu patiesi noderīgus mērījumus, astronomiem jāņem lielākas šķēles, kas skar dažādus burbuļus. Katrai šķēlei jābūt plašākai par tipiskā burbuļa platumu. Vitija un Loebs aprēķināja, ka lielākie atsevišķie burbuļi agrīnajā Visumā sasniedza apmēram 30 miljonus gaismas gadu (līdzvērtīgi šodien vairāk nekā 200 miljoniem gaismas gadu paplašinātajā Visumā). Šīs svarīgās prognozes vadīs radioinstrumentu dizainu tomogrāfisko pētījumu veikšanai.
Drīzumā astronomi pārbaudīs Veitijas un Loeba prognozes, izmantojot antenu klāstu, kas noregulēts darbam ar 100-200 megahercu frekvencēm sarkanvirsētā 21 cm ūdeņradī. Debesu kartēšana šajās frekvencēs ir ārkārtīgi sarežģīta cilvēka radītu traucējumu (TV un FM radio) un zemes jonu sfēras ietekmes dēļ uz zemfrekvences radioviļņiem. Tomēr jaunās zemo cenu elektronikas un datortehnoloģijas ļaus veikt plašu kartēšanu līdz desmitgades beigām.
“Stjuarta un Avi aprēķini ir skaisti, jo, tiklīdz būsim izveidojuši savus blokus, prognozes būs vienkārši pārbaudāmas, jo mēs pievērsīsimies pirmajiem agrīnā Visuma skatieniem,” saka Smitsona radio radio astronoms Linkolns Grīnhils (CfA).
Grīnhils strādā pie šo pirmo ieskatu radīšanas, izmantojot priekšlikumu aprīkot Nacionālā zinātnes fonda ļoti lielo masīvu ar nepieciešamajiem uztvērējiem un elektroniku, ko finansē Smitsons. "Ar veiksmi mēs izveidosim pirmos karstā materiāla čaumalu attēlus ap vairākiem visjaunākajiem Visuma kvazāriem," saka Grīnhils.
Vaitijas un Loeba rezultāti arī palīdzēs vadīt nākamās paaudzes radio observatoriju, kuras tiek būvētas jau no paša sākuma, projektēšanu un attīstību, piemēram, Eiropas LOFAR projektu un ASV un Austrālijas sadarbības ierosinātu masīvu, kas paredzēts būvniecībai radio klusā vietā Austrālijas rietumi.
Oriģinālais avots: Hārvarda CfA ziņu izlaidums
