CAT 스캔의 발명으로 의료 진단의 혁명이 일어났습니다. X- 레이가 인체에 대해 평평한 2 차원보기 만 제공하는 경우 CAT 스캔은보다 눈에 띄는 3 차원보기를 제공합니다. 이를 위해 CAT 스캔은 많은 가상“슬라이스”를 전자적으로 가져 와서 3D 그림으로 조립합니다.
이제 단층 촬영으로 알려진 CAT 스캔과 유사한 새로운 기술이 젊은 우주 연구와 우주 "암흑기"의 끝을 혁명적으로 변화시킬 준비가되어 있습니다. 2004 년 11 월 11 일, 자연, 천체 물리학 자 J. Stuart B. Wyithe (멜버른 대학) 및 Abraham Loeb (하버드-스미소니언 천체 물리학 센터) 문제에 따르면 천문학자가 효과적으로 측정 할 때 측정 될 우주 구조의 크기를 계산했습니다 초기 우주의 CAT 스캔과 같은 이미지를 찍습니다. 이 측정 값은 우주가 처음 10 억 년 동안 어떻게 진화했는지 보여줄 것입니다.
로브는“지금까지 우리는 우주의 유년기-우주 전자파 배경의 단일 스냅 샷으로 제한되어있었습니다. “이 새로운 기술을 통해 우주의 아기 사진으로 가득 찬 전체 앨범을 볼 수 있습니다. 우리는 우주가 성장하고 성숙하는 것을 볼 수 있습니다.”
슬라이싱 공간
Wyithe와 Loeb가 기술 한 단층 촬영 기술의 핵심은 중성 수소 원자의 21cm 파장 방사선에 대한 연구입니다. 우리 은하에서이 방사선은 천문학 자들이 은하계의 구형 후광을 매핑하는 데 도움이되었습니다. 먼 젊은 우주를 매핑하기 위해, 천문학 자들은 공간 자체의 확장에 의해 더 긴 파장 (및 더 낮은 주파수)으로 확장 된 21cm 방사선을 감지해야합니다.
레드 시프트는 거리와 직접적으로 관련이 있습니다. 수소 구름이 지구에서 멀수록 방사선이 더 많이 적색 편이됩니다. 따라서 천문학자는 특정 빈도를 보면서 특정 거리에서 우주의“슬라이스”를 촬영할 수 있습니다. 그들은 많은 주파수를 밟음으로써 많은 조각을 촬영하고 우주의 3 차원 그림을 만들 수 있습니다.
Wythe는“단층 촬영은 복잡한 과정으로, 이전에는 매우 높은 적색 편이에서 이루어지지 않은 이유 중 하나입니다. "그러나 그것은 우주 역사의 첫 10 억 년을 연구 할 수있는 몇 안되는 기술 중 하나이기 때문에 매우 유망합니다."
비누 방울 우주
첫 번째 별이 빛나기 시작하고 첫 번째 은하계가 콤팩트 한 클러스터로 형성되기 시작한 첫 10 억 년이 중요합니다. 그 별들은 뜨겁게 타면서 근처의 수소 원자를 이온화하여 대량의 자외선을 방출하여 양자로부터 전자를 분리하고 초기 우주를 채운 중성 가스의 안개를 제거했습니다.
어린 은하단은 곧 욕조에 떠 다니는 비누 방울과 같은 이온화 된 가스 방울로 둘러싸여있었습니다. 더 많은 자외선이 공간에 침수됨에 따라 기포가 커져 점차적으로 합쳐졌습니다. 결국 빅뱅 이후 약 10 억 년이 지나서, 보이는 우주 전체가 이온화되었습니다.
기포가 작고 가스가 대부분 중성 일 때 초기 우주를 연구하기 위해 천문학 자들은 스위스 치즈 블록을 슬라이스하는 것처럼 공간을 통해 슬라이스를 가져와야합니다. 로브는 치즈와 마찬가지로“우주 조각이 너무 좁 으면 계속 같은 거품을 낼 것입니다. 보기는 변하지 않을 것입니다.”
진정으로 유용한 측정 값을 얻으려면 천문학 자들은 다른 거품에 부딪히는 더 큰 슬라이스를 가져와야합니다. 각 슬라이스는 일반적인 거품의 너비보다 넓어야합니다. Wythe와 Loeb는 가장 큰 개별 거품이 초기 우주에서 약 3 천만 광년 크기에 도달했다고 계산합니다 (오늘날의 확장 된 우주에서 2 억 광년 이상에 해당). 이러한 중요한 예측은 단층 촬영 연구를 수행하기 위해 무선 기기의 설계를 안내합니다.
천문학 자들은 곧 적색 이동 된 21cm 수소의 100-200MHz 주파수에서 작동하도록 조정 된 안테나 배열을 사용하여 Wyithe와 Loeb의 예측을 테스트 할 것입니다. 이 주파수에서 하늘을 매핑하는 것은 인공 간섭 (TV 및 FM 라디오)과 저주파 전파에 대한 지구 전리층의 영향으로 인해 매우 어렵습니다. 그러나 새로운 저비용 전자 및 컴퓨터 기술은 10 년 말 전에 광범위한 매핑을 가능하게합니다.
Smithsonian 전파 천문학 자 Lincoln Greenhill (CfA)은“Stuart와 Avi의 계산은 배열을 구축 한 후에는 초기 우주를 처음으로 살펴볼 때 예측하기가 간단하기 때문에 아름답습니다.
Greenhill은 Smithsonian이 후원하는 필요한 수신기 및 전자 장치를 National Science Foundation의 매우 큰 배열에 설치하려는 제안을 통해 첫 번째 모습을 만들기 위해 노력하고 있습니다. Greenhill은“행운을 가지고 우주에서 가장 어린 퀘이사 주변에 뜨거운 재료 껍질의 첫 이미지를 만들 것입니다.
Wyithe와 Loeb의 결과는 유럽 LOFAR 프로젝트 및 미국-호주 협력으로 제안 된 차세대 무선 관측소의 설계 및 개발에 대한 지침을 제공합니다. 웨스턴 오스트레일리아.
원본 출처 : Harvard CfA 뉴스 릴리스
