CAT-skannimise leiutis tõi kaasa revolutsiooni meditsiinilises diagnoosimises. Kui röntgenikiirgus annab inimkehast vaid lameda kahemõõtmelise vaate, pakub CAT-skannimine kolmemõõtmelist pilti paremini. Selleks võtab CAT-skaneerimine elektrooniliselt palju virtuaalseid viilusid ja koondab need 3D-pildiks.
Nüüd on CAT-skaneeringut meenutav uus tehnika, tuntud kui tomograafia, et muuta revolutsiooniks noore universumi uurimine ja kosmiliste “pimedate ajastute” lõpp. Ajakirja Nature väljaandes 11. novembri 2004. aasta väljaandes on astrofüüsikud J. Stuart B. Wyithe (Melbourne'i ülikool) ja Abraham Loeb (Harvardi-Smithsoni astrofüüsika keskus) arvutanud kosmiliste struktuuride suuruse, mida mõõdetakse astronoomide tulemuslikul tulemusel tehke varajase universumi CAT-skaneerimisega sarnaseid pilte. Need mõõtmised näitavad, kuidas universum oma esimese miljardi olemasolu aasta jooksul arenes.
"Siiani oleme piirdunud ühe lühikese ülevaatega universumi lapsepõlvest - kosmilisest mikrolaine taustast," ütleb Loeb. „See uus tehnika võimaldab meil vaadata tervet albumit, mis on täis universumi beebifotosid. Saame vaadata, kuidas universum kasvab ja küpseks saab. ”
Ruumi viilutamine
Wyithe ja Loebi kirjeldatud tomograafiatehnika keskmes on neutraalsete vesinikuaatomite 21-sentimeetrise lainepikkuse kiirguse uurimine. Meie enda galaktikas on see kiirgus aidanud astronoomidel Linnutee sfäärilist halo kaardistada. Noore kauge universumi kaardistamiseks peavad astronoomid tuvastama punaselt nihutatud 21-sentimeetrise kiirguse: pikema lainepikkuse (ja madalamate sageduste) suhtes ruumi enda laiendamise teel.
Punasuunaline nihe on otseses korrelatsioonis kaugusega. Mida kaugemal on vesinikupilv Maast, seda enam selle kiirgus punaselt nihkub. Seetõttu saavad astronoomid kindlat sagedust vaadates pildistada universumi “lõiku” kindlal kaugusel. Läbi paljude sageduste astudes saavad nad pildistada paljusid lõike ja luua kolmemõõtmelise pildi universumist.
"Tomograafia on keeruline protsess, mis on üks põhjus, miks seda pole varem väga tugevate punaste nihetega tehtud," ütleb Wyithe. "Kuid see on ka väga paljutõotav, kuna see on üks väheseid tehnikaid, mis võimaldavad meil uurida universumi ajaloo esimest miljardit aastat."
Seebimullide universum
Esimene miljard aastat on kriitiline, kuna just siis hakkasid esimesed tähed paistma ja esimesed galaktikad hakkasid moodustuma kompaktsetes kobarates. Need tähed põlesid tuliselt, kiirgates tohutul hulgal ultraviolettvalgust, mis ioniseeris läheduses asuvaid vesinikuaatomeid, lõhustades prootonitest elektronid ja eemaldades varase universumi täitnud neutraalse gaasi udu.
Noored galaktikaparved olid varsti ümbritsetud ioniseeritud gaasi mullidega, nagu seebimullid, mis hõljusid veevannis. Kuna rohkem ultraviolettvalgust ujutas ruumi, kasvasid mullid suuremaks ja sulandusid järk-järgult. Lõpuks, umbes miljard aastat pärast Suurt Pauku, ioniseeriti kogu nähtav universum.
Varase universumi uurimiseks, kui mullid olid väikesed ja gaasid olid enamasti neutraalsed, peavad astronoomid viilud läbi ruumi viima nagu šveitsi juustu plokk. Loeb ütleb, et nii nagu juustu puhul, löövad ikka ja jälle samad mullid, kui meie universumi viilud on liiga kitsad. Vaade ei muutu kunagi. ”
Tõeliselt kasulike mõõtmiste saamiseks peavad astronoomid võtma suuremaid lõike, mis löövad erinevad mullid. Iga viil peab olema laiem kui tüüpilise mulli laius. Wyithe ja Loeb arvutavad, et suurimad üksikud mullid ulatusid varajases universumis suurusjärku umbes 30 miljonit valgusaastat (vastab enam kui 200 miljonile valgusaastale tänapäeva laiendatud universumis). Need üliolulised ennustused juhivad raadioinstrumentide kavandamist tomograafiliste uuringute läbiviimiseks.
Astronoomid testivad peagi Wyithe ja Loebi ennustusi, kasutades selleks antennimassiivi, mis on häälestatud töötama punaselt nihutatud 21-cm vesiniku sagedusel 100-200 megahertsi. Taeva kaardistamine nendel sagedustel on äärmiselt keeruline inimtegevusest tingitud häirete (TV ja FM-raadio) ning maakera ionosfääri mõju tõttu madala sagedusega raadiolainetele. Uue odava elektroonika- ja arvutitehnoloogia abil saab ulatusliku kaardistamise siiski võimalikuks enne kümnendi lõppu.
"Stuarti ja Avi arvutused on ilusad, sest kui oleme oma massiivid üles ehitanud, on ennustusi lihtne testida, kui võtame varase universumi esimesed pilgud," ütleb Smithsoniani raadioastronoom Lincoln Greenhill (CfA).
Greenhill tegeleb nende esimeste pilkude loomisega ettepaneku kaudu varustada riikliku teadusfondi väga suur massiiv vajalike vastuvõtjate ja elektroonikaga, mida rahastab Smithsonian. "Õnnega loome esimesed pildid kuuma materjali kestast mitme universumi noorima kvasari ümber," ütleb Greenhill.
Wyithe ja Loebi tulemused aitavad suunata ka järgmise põlvkonna raadioside vaatluskeskuste kavandamist ja arendamist, nagu näiteks Euroopa LOFARi projekti ja USA-Austraalia koostööprojekti kavandatud massiivi, mis ehitatakse raadiovaikses piirkonnas Lääne-Austraalia.
Algne allikas: Harvard CfA pressiteade
