การประดิษฐ์สแกน CAT นำไปสู่การปฏิวัติทางการแพทย์ ที่ซึ่งรังสีเอกซ์ให้มุมมองสองมิติเดียวของร่างกายมนุษย์การสแกน CAT ให้มุมมองสามมิติที่เปิดเผยมากขึ้น เมื่อต้องการทำเช่นนี้การสแกน CAT จะใช้“ ชิ้นส่วน” เสมือนจริงทางอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากและรวมไว้ในภาพ 3 มิติ
ตอนนี้เทคนิคใหม่ที่คล้ายกับการสแกนแบบ CAT ซึ่งรู้จักกันในชื่อโทโมกราฟีนั้นพร้อมที่จะปฏิวัติการศึกษาของเอกภพอายุน้อยและจุดจบของ“ ยุคมืด” ของจักรวาล การรายงานในวันที่ 11 พ.ย. 2547 นักธรรมชาติวิทยานักฟิสิกส์ดาราศาสตร์เจสจวร์ตบีไวธี่ (มหาวิทยาลัยเมลเบิร์น) และอับราฮัมโลเบบ (ฮาร์วาร์ด - สมิ ธ โซเนียนศูนย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์) ได้คำนวณขนาดของโครงสร้างของจักรวาล ถ่ายภาพเหมือนสแกน CAT ของเอกภพยุคแรก การวัดเหล่านั้นจะแสดงให้เห็นว่าจักรวาลวิวัฒนาการมาอย่างไรในช่วงพันล้านปีแรกของการดำรงอยู่
“ จนถึงปัจจุบันเราถูก จำกัด เพียงแค่ภาพเดียวของวัยเด็ก - พื้นหลังไมโครเวฟในอวกาศ” Loeb กล่าว “ เทคนิคใหม่นี้จะช่วยให้เราดูอัลบั้มทั้งหมดที่เต็มไปด้วยรูปถ่ายเด็กของจักรวาล เราสามารถดูเอกภพที่เติบโตและเป็นผู้ใหญ่ได้”
แบ่งพื้นที่
หัวใจของเทคนิคการตรวจเอกซเรย์ที่อธิบายโดยไวธีและโลบคือการศึกษาการแผ่รังสีความยาวคลื่น 21 ซม. จากอะตอมไฮโดรเจนที่เป็นกลาง ในกาแลคซีของเราการแผ่รังสีนี้ช่วยให้นักดาราศาสตร์ทำแผนที่ทรงกลมทางช้างเผือกของทางช้างเผือก นักดาราศาสตร์จะต้องตรวจจับการแผ่รังสีความยาว 21 ซม. ที่ถูกเปลี่ยนเป็นสีแดงเพื่อยืดแผนที่ของเอกภพอายุน้อยที่มีความยาวมากกว่า (และความถี่ต่ำกว่า) โดยการขยายตัวของอวกาศ
Redshift มีความสัมพันธ์โดยตรงกับระยะทาง ยิ่งเมฆไฮโดรเจนไกลออกไปจากโลกมากเท่าไหร่รังสีของมันก็จะเปลี่ยนเป็นสีแดงมากขึ้น ดังนั้นโดยการดูที่ความถี่ที่เฉพาะเจาะจงนักดาราศาสตร์สามารถถ่ายภาพ "ชิ้น" ของจักรวาลในระยะที่กำหนด ด้วยการก้าวผ่านหลายความถี่พวกเขาสามารถถ่ายภาพหลาย ๆ ชิ้นและสร้างภาพสามมิติของจักรวาล
“ การตรวจเอกซเรย์เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งเป็นเหตุผลหนึ่งว่าทำไมมันไม่เคยทำมาก่อนด้วยการเปลี่ยนสีที่สูงมาก” ไวธีกล่าว “ แต่มันก็มีแนวโน้มมากเช่นกันเพราะเป็นหนึ่งในเทคนิคไม่กี่อย่างที่จะให้เราศึกษาพันล้านปีแรกของประวัติศาสตร์จักรวาล”
สบู่ฟองจักรวาล
พันล้านปีแรกมีความสำคัญเพราะนั่นคือเมื่อดาวดวงแรกเริ่มส่องแสงและกาแลคซีแห่งแรกก็เริ่มก่อตัวเป็นกระจุก ดาวเหล่านั้นถูกเผาอย่างร้อนแรงเปล่งแสงอุลตร้าไวโอเลตจำนวนมากที่ทำให้เกิดไอออนไฮโดรเจนในบริเวณใกล้เคียงแยกอิเล็กตรอนออกจากโปรตอนและกำจัดหมอกของก๊าซที่เป็นกลางซึ่งเต็มไปด้วยเอกภพยุคแรก
กระจุกกาแลคซีวัยเยาว์ก็ถูกล้อมรอบด้วยฟองก๊าซที่แตกตัวเป็นไอออนคล้ายกับฟองสบู่ที่ลอยอยู่ในอ่างน้ำ เมื่อแสงอุลตร้าไวโอเลตเพิ่มมากขึ้นทำให้เกิดฟองอากาศใหญ่ขึ้นและค่อยๆรวมเข้าด้วยกัน ในที่สุดประมาณหนึ่งพันล้านปีหลังจากบิกแบงจักรวาลที่มองเห็นได้ทั้งหมดได้รับอิออน
เพื่อศึกษาเอกภพในยุคแรกเมื่อฟองอากาศมีขนาดเล็กและก๊าซเป็นกลางส่วนใหญ่นักดาราศาสตร์จะต้องแยกชิ้นส่วนผ่านอวกาศราวกับว่าหั่นชีสสวิสหนึ่งก้อน Loeb กล่าวว่าเหมือนกับชีส“ ถ้าชิ้นจักรวาลของเราแคบเกินไปเราจะชนฟองเดิมต่อไป มุมมองจะไม่เปลี่ยนแปลง”
เพื่อให้ได้การตรวจวัดที่มีประโยชน์อย่างแท้จริงนักดาราศาสตร์จะต้องทำการแบ่งชิ้นใหญ่ ๆ ที่กระทบกับฟองอากาศที่แตกต่างกัน แต่ละชิ้นต้องกว้างกว่าความกว้างของฟองทั่วไป Wyithe และ Loeb คำนวณว่าฟองอากาศที่ใหญ่ที่สุดมีขนาดถึง 30 ล้านปีแสงในเอกภพยุคแรก (เทียบเท่ากับมากกว่า 200 ล้านปีแสงในเอกภพที่ขยายตัวในปัจจุบัน) การทำนายที่สำคัญเหล่านั้นจะเป็นแนวทางในการออกแบบเครื่องมือทางวิทยุเพื่อการศึกษาเกี่ยวกับการถ่ายภาพเอกซเรย์
นักดาราศาสตร์จะทดสอบการคาดการณ์ของ Wyithe และ Loeb โดยใช้เสาอากาศที่ปรับให้ทำงานที่ความถี่ 100-200 megahertz ของไฮโดรเจนที่มีความยาว 21 ซม. การจับคู่ท้องฟ้าที่ความถี่เหล่านี้นั้นยากมากเนื่องจากการแทรกแซงของมนุษย์ (ทีวีและวิทยุ FM) และผลกระทบของไอโอสเฟียร์ของโลกที่มีต่อคลื่นวิทยุความถี่ต่ำ อย่างไรก็ตามเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์ต้นทุนต่ำใหม่จะทำให้สามารถทำแผนที่ได้อย่างกว้างขวางก่อนสิ้นทศวรรษ
“ การคำนวณของ Stuart และ Avi นั้นสวยงามเพราะเมื่อเราสร้างอาร์เรย์ของเราการคาดการณ์จะตรงไปตรงมาเพื่อทดสอบเมื่อเรามองเห็นแววแรกของเอกภพยุคแรก ๆ ” นักดาราศาสตร์วิทยุสมิ ธ โซเนียนลินคอล์นกรีนฮิลล์ (CfA)
Greenhill กำลังทำงานเพื่อสร้างเหลือบแรกเหล่านั้นผ่านข้อเสนอเพื่อจัดให้มีอาร์เรย์ขนาดใหญ่มากของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติด้วยเครื่องรับและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่จำเป็นซึ่งได้รับทุนจากสถาบันสมิ ธ โซเนียน “ ด้วยโชคเราจะสร้างภาพแรกของเปลือกหอยของวัตถุร้อนรอบควาซาร์ที่อายุน้อยที่สุดในจักรวาล” Greenhill กล่าว
ผลลัพธ์ของ Wyithe และ Loeb จะช่วยเป็นแนวทางในการออกแบบและพัฒนาหอสังเกตการณ์วิทยุยุคต่อไปที่ถูกสร้างขึ้นจากพื้นดินเช่นโครงการ LOFAR ในยุโรปและอาร์เรย์ที่เสนอโดยความร่วมมือระหว่างสหรัฐฯ - ออสเตรเลียเพื่อการก่อสร้างในเขตชนบทห่างไกลที่เงียบสงบ ออสเตรเลียตะวันตก.
แหล่งที่มาเดิม: ข่าวจาก Harvard CfA
