המצאת סריקת ה- CAT הביאה למהפכה באבחון הרפואי. כאשר קרני הרנטגן מעניקות רק מראה דו-ממדי שטוח של גוף האדם, סריקת CAT מספקת תצוגה תלת ממדית חושפנית יותר. לשם כך, סריקות CAT לוקחות "פרוסות" וירטואליות רבות אלקטרונית ומרכיבות אותן לתמונת תלת מימד.
כעת טכניקה חדשה הדומה לסריקות CAT, המכונה טומוגרפיה, עומדת לחולל מהפכה בחקר היקום הצעיר ובסיום ה"עידנים האפלים "הקוסמיים. דיווח ב- 11 בנובמבר 2004, גיליון הטבע, האסטרופיזיקאים ג'יי סטיוארט ב. וויית '(אוניברסיטת מלבורן) ואברהם לוב (המרכז לאסטרופיסיקה של הרווארד-סמיתסוניאן) חישבו את גודל המבנים הקוסמיים שיימדדו כאשר אסטרונומים יעילים צלם תמונות דמויות סריקה של CAT מהיקום המוקדם. המדידות הללו יראו כיצד היקום התפתח במהלך מיליארד שנות קיומו הראשונות.
"עד עכשיו הוגבלנו לתמונת תמונה יחידה של ילדות היקום - הרקע המיקרוגל הקוסמי", אומר לוב. "הטכניקה החדשה הזו תאפשר לנו לראות אלבום שלם מלא בתמונות התינוק של היקום. אנו יכולים לראות את היקום מתבגר ומתבגר. "
שטח חתך
לב הטכניקה של הטומוגרפיה שתוארה על ידי Wyithe ו- Loeb הוא המחקר של קרינה באורך גל של 21 סנטימטר מאטומי מימן ניטרליים. בגלקסיה שלנו הקרינה הזו עזרה לאסטרונומים למפות את ההילה הכדורית של שביל החלב. כדי למפות את היקום הצעיר והמרוחק, על אסטרונומים לאתר קרינה של 21 ס"מ שהועברה לאדום: נמתח לאורכי גל ארוכים יותר (ותדרים נמוכים יותר) על ידי התרחבות המרחב עצמו.
מעבר האדום מתקשר ישירות למרחק. ככל שענן מימן רחוקה מכדור הארץ, כך קרינתו מועברת יותר אדום. לכן, על ידי התבוננות בתדר ספציפי, אסטרונומים יכולים לצלם "פרוסה" של היקום במרחק ספציפי. על ידי דריכה בתדרים רבים הם יכולים לצלם פרוסות רבות ולבנות תמונה תלת מימדית של היקום.
"טומוגרפיה היא תהליך מסובך, וזו אחת הסיבות לכך שהוא לא נעשה לפני כן בשימורים אדומים מאוד", אומרת ווייטה. "אבל זה גם מאוד מבטיח כי זו אחת הטכניקות הבודדות שיאפשרו לנו ללמוד את המיליארד השנים הראשונות בתולדות היקום."
יקום בועת סבון
מיליארד השנים הראשונות הינן קריטיות מכיוון שכך החלו הכוכבים הראשונים להאיר והגלקסיות הראשונות החלו להיווצר באשכולות קומפקטיים. הכוכבים הללו בערו בלהט, פלטו כמויות אדירות של אור אולטרה סגול שיינן אטומי מימן סמוכים, פיצלו אלקטרונים מפרוטונים ופינו את ערפל הגז הנייטרלי שמילא את היקום המוקדם.
אשכולות גלקסיה צעירים מוקפים במהרה בבועות של גז מיונן בדומה לבועות סבון שצפות באמבט מים. ככל שיותר אור אולטרה סגול הצף את החלל, הבועות התגברו והתמזגו בהדרגה יחד. בסופו של דבר, כמיליארד שנה לאחר המפץ הגדול, הונם כל היקום הנראה לעין.
כדי ללמוד את היקום המוקדם כאשר הבועות היו קטנות והגז נייטרלי ברובו, על אסטרונומים להוציא פרוסות בחלל כאילו פורסים גוש גבינה שוויצרית. לוב אומר שכמו בגבינה, "אם פרוסות היקום שלנו צרות מדי, אנו נמשיך להכות באותן בועות. הנוף לעולם לא ישתנה. "
כדי לקבל מדידות מועילות באמת, על אסטרונומים לקחת פרוסות גדולות יותר שפוגעות בבועות שונות. כל פרוסה חייבת להיות רחבה מרוחב הבועה הטיפוסית. Wyithe and Loeb חושבים שהבועות הבודדות הגדולות הגיעו לגדלים של כ -30 מיליון שנות אור ברחבי היקום הקדום (שווה ערך ליותר מ -200 מיליון שנות אור ביקום המורחב של ימינו). תחזיות חיוניות אלה ינחו את עיצוב מכשירי הרדיו לביצוע מחקרים טומוגרפיים.
אסטרונומים בקרוב יבדקו את התחזיות של ווייטה ולוב באמצעות מערך של אנטנות המותאמות להפעלה בתדרים של 100-200 מגה-הרץ של מימן המהיר באורך 21 ס"מ. מיפוי השמיים בתדרים אלה קשה ביותר בגלל הפרעות מעשה ידי אדם (טלוויזיה ורדיו FM) והשפעות היונוספרה של כדור הארץ על גלי רדיו בתדר נמוך. עם זאת, מוצרי אלקטרוניקה וטכנולוגיית מחשבים חדשים בעלות נמוכה יאפשרו מיפוי נרחב לפני סוף העשור.
"החישובים של סטיוארט ואבי יפים מכיוון שברגע שנבנה את המערכים שלנו, החיזויים יהיו פשוטים לבחינתנו כאשר אנו רואים את הצצותינו הראשונות ליקום המוקדם", אומר אסטרונום הרדיו סמית'סוניאן לינקולן גרינהיל (CfA).
גרינהיל פועלת ליצור את ההצצות הראשונות באמצעות הצעה לצייד את המערך הגדול מאוד של הקרן הלאומית למדע עם המקלטים והאלקטרוניקה הדרושים, במימון הסמית'סוניאן. "במזל, ניצור את התמונות הראשונות של קליפות החומר החם סביב כמה מהקוואזרים הצעירים ביותר ביקום," אומר גרינהיל.
תוצאותיו של וויטה ולוב יעזרו גם להנחות את התכנון והפיתוח של מצפי רדיו מהדור הבא שנבנים מהיסוד, כמו פרויקט LOFAR האירופי ומערך שהוצע על ידי שיתוף פעולה אמריקני-אוסטרלי לבנייה במתחם הרדיו השקט של מערב אוסטרליה.
המקור המקורי: מהדורת החדשות של הרווארד CfA
