Việc phát minh ra máy quét CAT đã dẫn đến một cuộc cách mạng trong chẩn đoán y khoa. Trong đó các tia X chỉ cung cấp chế độ xem hai chiều phẳng cho cơ thể người, quét CAT cung cấp chế độ xem ba chiều rõ ràng hơn. Để làm điều này, quét CAT lấy nhiều lát cắt ảo ảo điện tử và lắp ráp chúng thành một hình ảnh 3D.
Giờ đây, một kỹ thuật mới tương tự như quét CAT, được gọi là chụp cắt lớp, đã sẵn sàng để cách mạng hóa việc nghiên cứu vũ trụ trẻ và sự kết thúc của thời kỳ đen tối vũ trụ. Báo cáo vào ngày 11 tháng 11 năm 2004, vấn đề Tự nhiên, các nhà vật lý thiên văn J. Stuart B. Wyithe (Đại học Melbourne) và Abraham Loeb (Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian) đã tính toán kích thước của các cấu trúc vũ trụ sẽ được đo khi các nhà thiên văn học có hiệu quả. chụp hình ảnh quét CAT của vũ trụ sơ khai. Những phép đo đó sẽ cho thấy vũ trụ phát triển như thế nào sau một tỷ năm tồn tại đầu tiên.
Loeb cho đến bây giờ, chúng tôi đã bị giới hạn trong một ảnh chụp nhanh về thời thơ ấu của vũ trụ - nền vi sóng vũ trụ, cho biết Loeb. Kỹ thuật mới này sẽ cho phép chúng ta xem toàn bộ album đầy đủ các bức ảnh em bé của vũ trụ. Chúng ta có thể xem vũ trụ lớn lên và trưởng thành.
Cắt lát
Trung tâm của kỹ thuật chụp cắt lớp được mô tả bởi Wyithe và Loeb là nghiên cứu về bức xạ bước sóng 21 cm từ các nguyên tử hydro trung tính. Trong thiên hà của chúng ta, bức xạ này đã giúp các nhà thiên văn học lập bản đồ quầng hình cầu Milky Way. Để lập bản đồ vũ trụ trẻ ở xa, các nhà thiên văn học phải phát hiện bức xạ 21 cm đã bị dịch chuyển đỏ: kéo dài đến bước sóng dài hơn (và tần số thấp hơn) bằng cách mở rộng không gian.
Redshift có liên quan trực tiếp đến khoảng cách. Một đám mây hydro càng xa Trái đất, bức xạ của nó càng bị lệch về phía đỏ. Do đó, bằng cách nhìn vào một tần số cụ thể, các nhà thiên văn học có thể chụp ảnh một lát cắt của vũ trụ ở một khoảng cách cụ thể. Bằng cách bước qua nhiều tần số, họ có thể chụp ảnh nhiều lát cắt và xây dựng một bức tranh ba chiều về vũ trụ.
Wy Tome nói rằng đó là một quá trình phức tạp, đó là một lý do tại sao nó đã được thực hiện trước đó ở các dịch chuyển đỏ rất cao. Tuy nhiên, nó cũng rất hứa hẹn vì nó là một trong số ít những kỹ thuật cho phép chúng ta nghiên cứu một tỷ năm đầu tiên của lịch sử Vũ trụ.
Một vũ trụ bong bóng xà phòng
Một tỷ năm đầu tiên rất quan trọng bởi vì đó là khi những ngôi sao đầu tiên bắt đầu tỏa sáng và những thiên hà đầu tiên bắt đầu hình thành trong các cụm nhỏ gọn. Những ngôi sao đó bốc cháy dữ dội, phát ra một lượng lớn tia cực tím làm ion hóa các nguyên tử hydro gần đó, tách electron khỏi các proton và xóa tan sương mù của khí trung tính tràn ngập vũ trụ sơ khai.
Các cụm thiên hà trẻ sớm được bao quanh bởi các bong bóng khí ion hóa giống như bong bóng xà phòng trôi nổi trong một bồn nước. Khi nhiều ánh sáng cực tím tràn ngập không gian, các bong bóng ngày càng lớn và dần dần hòa vào nhau. Cuối cùng, khoảng một tỷ năm sau Vụ nổ lớn, toàn bộ vũ trụ hữu hình đã bị ion hóa.
Để nghiên cứu vũ trụ sơ khai khi các bong bóng nhỏ và khí chủ yếu là trung tính, các nhà thiên văn học phải cắt lát trong không gian như thể cắt một khối phô mai. Loeb nói rằng cũng giống như với phô mai, nếu các lát vũ trụ của chúng ta quá hẹp, chúng ta sẽ tiếp tục đánh những bong bóng tương tự. Quan điểm sẽ không bao giờ thay đổi.
Để có được các phép đo thực sự hữu ích, các nhà thiên văn học phải lấy những lát lớn hơn đánh vào các bong bóng khác nhau. Mỗi lát phải rộng hơn chiều rộng của bong bóng thông thường. Wyithe và Loeb tính toán rằng các bong bóng riêng lẻ lớn nhất đạt kích cỡ khoảng 30 triệu năm ánh sáng trong vũ trụ sơ khai (tương đương với hơn 200 triệu năm ánh sáng trong vũ trụ mở rộng ngày nay). Những dự đoán quan trọng này sẽ hướng dẫn việc thiết kế các thiết bị vô tuyến để tiến hành các nghiên cứu chụp cắt lớp.
Các nhà thiên văn học sẽ sớm kiểm tra dự đoán của Wyithe và Loeb bằng cách sử dụng một loạt ăng ten được điều chỉnh để hoạt động ở tần số 100-200 megahertz của hydro 21 cm được dịch chuyển đỏ. Lập bản đồ bầu trời ở các tần số này là vô cùng khó khăn do nhiễu nhân tạo (đài TV và đài FM) và ảnh hưởng của tầng điện ly Trái đất đối với sóng vô tuyến tần số thấp. Tuy nhiên, các công nghệ điện tử và máy tính giá rẻ mới sẽ giúp việc lập bản đồ mở rộng trước khi kết thúc thập kỷ.
Các tính toán của Stu Stuart và Avi rất đẹp bởi vì một khi chúng ta đã xây dựng các mảng của mình, các dự đoán sẽ đơn giản để kiểm tra khi chúng ta nhìn thoáng qua vũ trụ đầu tiên của chúng tôi, theo nhà thiên văn học đài phát thanh Smithsonian Lincoln Greenhill (CfA).
Greeoping đang làm việc để tạo ra những cái nhìn thoáng qua đầu tiên thông qua một đề xuất trang bị cho Tổ chức Khoa học Quốc gia Dòng rất lớn với các máy thu và thiết bị điện tử cần thiết, được tài trợ bởi Smithsonian. Gree Với may mắn, chúng tôi sẽ tạo ra những hình ảnh đầu tiên về vỏ vật liệu nóng xung quanh một số quasar trẻ nhất trong vũ trụ, theo Greeoping.
Kết quả của Wyithe và Loeb cũng sẽ giúp hướng dẫn việc thiết kế và phát triển các đài quan sát vô tuyến thế hệ tiếp theo được xây dựng từ đầu, như dự án LOFAR của châu Âu và một mảng được đề xuất bởi sự hợp tác giữa Mỹ và Úc để xây dựng trong vùng hẻo lánh của đài phát thanh Miền tây nước Úc.
Nguồn gốc: Bản tin Harvard CfA
