Išradus CAT skenavimą, įvyko medicinos diagnozės revoliucija. Kai rentgeno spinduliai suteikia tik plokščią dvimačio žmogaus kūno vaizdą, CAT skenavimas suteikia daugiau atskleidžiantį trimatį vaizdą. Norėdami tai padaryti, CAT nuskaito daug virtualių „pjūvių“ elektroniniu būdu ir sudeda juos į 3D vaizdą.
Dabar sukurta nauja technika, primenanti CAT skenavimą, vadinama tomografija, kad pakeistų jaunosios visatos tyrinėjimą ir kosminių „tamsiųjų amžių“ pabaigą. Ataskaitoje 2004 m. Lapkričio 11 d. Išleistame „Nature“ numeryje astrofizikai J. Stuartas B. Wyithe (Melburno universitetas) ir Abrahamas Loebas (Harvardo-Smithsoniano astrofizikos centras) apskaičiavo kosminių struktūrų dydį, kuris bus išmatuotas, kai astronomai veiksmingai darykite į CAT skenavimą panašius ankstyvosios visatos vaizdus. Šie matavimai parodys, kaip Visata vystėsi per pirmuosius milijardus egzistavimo metų.
„Iki šiol mes apsiribojome vienu visatos vaikystės vaizdu - kosminiu mikrobangų fone“, - sako Loeb. „Ši nauja technika leis mums peržiūrėti visą albumą, kuriame yra visatos kūdikių nuotraukos. Galime stebėti, kaip visata auga ir bręsta. “
Pjaustykite erdvę
Wyithe'io ir Loeb'o aprašytos tomografijos technikos pagrindas yra 21 centimetro bangos ilgio spinduliuotės iš neutralių vandenilio atomų tyrimas. Mūsų pačių galaktikoje ši radiacija astronomams padėjo nubrėžti Paukščių Tako sferinį halo. Norėdami pažymėti tolimą jaunąją visatą, astronomai turi aptikti 21 cm spinduliuotę, kuri buvo pasislinkusi raudonai: ištempta į ilgesnius bangos ilgius (ir mažesnius dažnius), praplečiant pačią erdvę.
Raudonasis poslinkis tiesiogiai susijęs su atstumu. Kuo toliau vandenilio debesis yra iš Žemės, tuo daugiau jo spinduliuotės pasislenka. Todėl astronomai, žvelgdami į tam tikrą dažnį, gali nusifotografuoti visatos „pjūvį“ tam tikru atstumu. Žingsniuodami daugybe dažnių, jie gali fotografuoti daugybę pjūvių ir sudaryti trimatį Visatos paveikslą.
„Tomografija yra sudėtingas procesas, ir tai yra viena iš priežasčių, kodėl jis anksčiau nebuvo daromas esant labai dideliam raudonam poslinkiui“, - sako Wyithe. „Bet tai taip pat labai perspektyvu, nes tai yra vienas iš nedaugelio metodų, leidžiančių mums ištirti pirmuosius milijardus Visatos istorijos metų“.
Muilo burbulų visata
Pirmieji milijardai metų yra kritiški, nes būtent tada pradėjo šviesti pirmosios žvaigždės, o kompaktiškose spiečiuose pradėjo formuotis pirmosios galaktikos. Tos žvaigždės degė karštai, skleidžiant didžiulį kiekį ultravioletinės šviesos, kuri jonizavo netoliese esančius vandenilio atomus, skaidydamas elektronus nuo protonų ir pašalindamas neutraliųjų dujų, užpildžiusių ankstyvąją visatą, rūką.
Jaunas galaktikų grupes netrukus supa jonizuotų dujų burbuliukai, panašiai kaip muilo burbulai, plūduriuojantys vandens kubiluose. Kai vis daugiau ultravioletinių spindulių užplūdo erdvę, burbuliukai išaugo ir pamažu susiliejo. Galų gale, maždaug milijardą metų po Didžiojo sprogimo, visa matoma visata buvo jonizuota.
Norėdami ištirti ankstyvąją visatą, kai burbuliukai buvo maži, o dujos dažniausiai buvo neutralios, astronomai turi perpjauti skilteles per kosmosą, tarsi supjaustydami šveicarijos sūrio bloką. Loebas sako, kad, kaip ir sūrio atveju, „jei mūsų visatos gabaliukai yra per siauri, mes pulsime tuos pačius burbulus. Vaizdas niekada nepasikeis. “
Norėdami gauti tikrai naudingus matavimus, astronomai turi paimti didesnius pjūvius, kurie smogia į skirtingus burbulus. Kiekvienas gabaliukas turi būti platesnis nei tipiško burbulo plotis. Wyithe ir Loeb apskaičiavo, kad didžiausi pavieniai burbuliukai ankstyvojoje visatoje pasiekė maždaug 30 milijonų šviesmečių dydį (atitinka daugiau nei 200 milijonų šviesmečių išplėstoje šių dienų visatoje). Šios lemiamos prognozės padės nustatyti radijo prietaisus tomografiniams tyrimams atlikti.
Astronomai netrukus išbandys Vyčio ir Loeb'o prognozes, naudodamiesi daugybe antenų, pritaikytų veikti 100–200 megahercų dažnio raudonajame 21 cm ilgio vandenilyje. Kartoti dangų šiais dažniais yra nepaprastai sunku dėl žmogaus sukeliamų trukdžių (TV ir FM radijo) ir žemės jonosferos poveikio žemo dažnio radijo bangoms. Tačiau naujos pigios elektronikos ir kompiuterinės technologijos leis platų žemėlapių sudarymą padaryti įmanoma iki dešimtmečio pabaigos.
„Stuarto ir Avi skaičiavimai yra gražūs, nes sukūrę savo masyvus, prognozes bus nesunku išbandyti, kai pažvelgsime į pirmuosius ankstyvosios visatos žvilgsnius“, - sako Smithsonian radijo astronomas Lincoln Greenhill (CfA).
Greenhill stengiasi sukurti šias pirmąsias žvilgsnius pateikdamas pasiūlymą aprūpinti Nacionalinio mokslo fondo labai didelį rinkinį reikiamais imtuvais ir elektronika, kuriuos finansuoja Smithsonianas. „Su sėkme mes sukursime pirmuosius karštos medžiagos apvalkalų vaizdus aplink kelis jauniausius visatos kvazarus“, - sako Greenhill.
Wyithe ir Loeb rezultatai taip pat padės vadovautis kuriant ir plėtojant naujos kartos radijo observatorijas, kurios bus statomos nuo pat pradžių, pavyzdžiui, Europos LOFAR projektą ir JAV ir Australijos bendradarbiavimo pasiūlytą rinkinį, skirtą statyti radijo bangomis tyliai nutolusiose vietose. Vakarų Australija.
Originalus šaltinis: „Harvard CfA“ spaudai
