Изум ЦАТ скенирања довео је до револуције у медицинској дијагнози. Тамо где рендгенски зраци дају само раван дводимензионални приказ људског тела, ЦАТ скенирање омогућава откривање тродимензионалног приказа. Да бисте то учинили, ЦАТ скенирање узима многе виртуалне „кришке“ електронским путем и саставља их у 3Д слику.
Сада је нова техника која подсећа на ЦАТ скенирање, позната као томографија, спремна да револуционише проучавање младог свемира и крај космичких „мрачних доба“. Извештавајући 11. новембра 2004. године о часопису Натуре, астрофизичари Ј. Стуарт Б. Виитхе (Универзитет у Мелбоурну) и Абрахам Лоеб (Харвард-Смитхсониан Центер за астрофизику) израчунали су величину космичких структура које ће се мерити када астрономи ефикасно узмите ЦАТ-ове слике раног свемира. Та мерења ће показати како се универзум развијао током своје прве милијарде година постојања.
"До сада смо били ограничени на један снимак детињства свемира - космичку микроталасну позадину", каже Лоеб. „Ова нова техника омогућиће нам гледање читавог албума препуних фотографија беба у свемиру. Можемо гледати како свемир расте и сазрева. "
Одсецање простора
Срце технике томографије коју су описали Виитхе и Лоеб је истраживање зрачења таласних таласних дужина 21 центиметра из неутралних атома водоника. У нашој сопственој галаксији ово зрачење је помогло астрономима да пресликају сферни ореол Млечног пута. За пресликавање далеког младог свемира астрономи морају открити зрачење од 21 цм које је црвено померено: протекло се на веће таласне дужине (и ниже фреквенције) ширењем самог простора.
Редифт је директно повезан са растојањем. Што је даљи облак водоника од Земље, то је његово зрачење више померано. Стога, гледајући одређену фреквенцију, астрономи могу да фотографишу „кришку“ универзума на одређеној удаљености. Прелазећи кроз много фреквенција, они могу фотографирати многе кришке и изградити тродимензионалну слику универзума.
"Томографија је компликован процес, што је један од разлога зашто се то раније није радило на веома великим црвеним помацима", каже Виитхе. „Али то је такође врло обећавајуће, јер је то једна од ретких техника која ће нам омогућити да проучимо прве милијарде година историје универзума.“
Универзум сапунице
Прва милијарда година је критична јер су тада прве звезде почеле да светлују и прве галаксије почеле да се формирају у компактним кластерима. Те звезде су горјеле вруће, емитујући огромне количине ултраљубичасте светлости која је ионизовала оближње атоме водоника, цепајући електроне из протона и уклањајући маглу неутралног гаса који је испуњавао рани свемир.
Млади кластери галаксија ускоро су били окружени мјехурићима јонизованог гаса попут мјехурића сапуна који су плутали у кади с водом. Како је више ултраљубичастог светла преплавило простор, мјехурићи су постајали све већи и постепено се спојили. На крају, око милијарду година након Великог праска, цео видљиви универзум је јонизован.
Да би проучили рани свемир када су мехурићи били мали а гас углавном неутралан, астрономи морају да одвоје кришке кроз простор као да режу блок швапског сира. Лоеб каже да ће, баш као и код сира, „ако су наше кришке универзума преуске, и даље ћемо ударати исте мехуриће. Поглед се никада неће променити. "
Да би добили заиста корисна мерења, астрономи морају да узимају веће кришке који ударају у различите мехуриће. Свака кришка мора бити шира од ширине типичног балона. Виитхе и Лоеб рачунају да су највећи појединачни мехурићи досегли величине од око 30 милиона светлосних година у раном свемиру (што је еквивалентно више од 200 милиона светлосних година у данашњем проширеном свемиру). Та кључна предвиђања усмераваће дизајн радио инструмената за спровођење томографских студија.
Астрономи ће ускоро тестирати предвиђања Виитхеа и Лоеба користећи низ антена подешених за рад на фреквенцијама од 100-200 мегахерца црвеног помераног водоника од 21 цм. Прављење неба на овим фреквенцијама изузетно је тешко због сметњи које ствара човек (ТВ и ФМ радио) и утицаја земљине ионосфере на радио-таласе ниске фреквенције. Међутим, нова јефтина електроника и рачунарске технологије омогућиће опсежно мапирање пре краја деценије.
„Прорачуни Стуарт-а и Ави-а су прелепи, јер када једном направимо наше матрице, предвиђања ће бити једноставна за тестирање док први погледамо рани свемир“, каже Смитхсониан радио астроном Линцолн Греенхилл (ЦфА).
Греенхилл ради на стварању тих првих узорака кроз предлог да се веома велики низ Националне научне фондације опреми потребним пријемницима и електроником, а финансира их Смитхсониан. "Срећом ћемо створити прве слике шкољки врућег материјала око неколико најмлађих квазара у свемиру", каже Греенхилл.
Резултати Виитхе-а и Лоеба такође ће помоћи вођењу дизајна и развоја радио-опсерваторија нове генерације које се граде из темеља, као што је европски ЛОФАР пројекат и низ који је америчко-аустралијска сарадња предложила за изградњу у радио-тихој одељци Западна Аустралија.
Изворни извор: Харвард ЦфА Невс Релеасе
