أدى اختراع فحص CAT إلى ثورة في التشخيص الطبي. حيث تعطي الأشعة السينية فقط عرضًا مسطحًا ثنائي الأبعاد لجسم الإنسان ، يوفر فحص CAT عرضًا أكثر وضوحًا ثلاثي الأبعاد. للقيام بذلك ، تأخذ عمليات مسح CAT العديد من "الشرائح" الافتراضية إلكترونيًا وتجميعها في صورة ثلاثية الأبعاد.
الآن تقنية جديدة تشبه عمليات التصوير المقطعي المحوسب ، والمعروفة باسم التصوير المقطعي ، تستعد لإحداث ثورة في دراسة الكون الشاب ونهاية "العصور المظلمة" الكونية. تقرير في 11 نوفمبر 2004 ، قضية الطبيعة ، قام علماء الفيزياء الفلكية ج. ستيوارت بي وايث (جامعة ملبورن) وأبراهام لوب (مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية) بحساب حجم الهياكل الكونية التي سيتم قياسها عندما يقوم الفلكيون بفعالية التقاط صور تشبه الماسح الضوئي للكون المبكر. سوف تظهر تلك القياسات كيف تطور الكون على مدى مليار سنة من وجوده.
يقول لوب: "حتى الآن ، كنا مقتصرين على لقطة واحدة لطفولة الكون - خلفية الميكروويف الكونية". "ستتيح لنا هذه التقنية الجديدة عرض ألبوم كامل مليء بصور الطفل في الكون. يمكننا مشاهدة الكون ينمو وينضج ".
تقطيع الفضاء
إن جوهر تقنية التصوير المقطعي التي وصفها وايث ولوب هي دراسة إشعاع موجي بطول 21 سم من ذرات الهيدروجين المحايدة. في مجرتنا ، ساعد هذا الإشعاع الفلكيين على رسم خريطة الهالة الكروية لدرب التبانة. لرسم خريطة الكون الشاب البعيد ، يجب على الفلكيين اكتشاف إشعاع 21 سم تم تحويله إلى اللون الأحمر: ممتد إلى أطوال موجية أطول (وترددات أقل) من خلال توسيع الفضاء نفسه.
يرتبط Redshift مباشرة بالمسافة. كلما كانت سحابة الهيدروجين أبعد من الأرض ، كلما زاد إشعاعها باللون الأحمر. لذلك ، من خلال النظر إلى تردد معين ، يمكن لعلماء الفلك تصوير "شريحة" من الكون على مسافة محددة. من خلال التنقل عبر العديد من الترددات ، يمكنهم تصوير العديد من الشرائح وبناء صورة ثلاثية الأبعاد للكون.
يقول وايثي: "التصوير المقطعي عملية معقدة ، وهذا أحد أسباب عدم إجرائها من قبل في حالات الانزياح الأحمر العالية جدًا". "لكنها أيضًا واعدة جدًا لأنها إحدى التقنيات القليلة التي ستتيح لنا دراسة المليار سنة الأولى من تاريخ الكون."
عالم فقاعة الصابون
تعد المليارات الأولى حاسمة لأن ذلك هو الوقت الذي بدأت فيه النجوم الأولى تتألق وبدأت المجرات الأولى في التكون في مجموعات صغيرة. هذه النجوم تحترق بشدة ، وتنبعث منها كميات هائلة من الضوء فوق البنفسجي الذي يؤين ذرات الهيدروجين القريبة ، ويقسم الإلكترونات من البروتونات ويزيل الضباب من الغاز المحايد الذي ملأ الكون المبكر.
سرعان ما أحاطت مجموعات المجرات الصغيرة بفقاعات من الغاز المتأين مثل فقاعات الصابون العائمة في حوض ماء. مع تدفق المزيد من الضوء فوق البنفسجي للفضاء ، نمت الفقاعات بشكل أكبر ودمجت معًا تدريجيًا. في النهاية ، بعد حوالي مليار عام من الانفجار العظيم ، تأين الكون المرئي بأكمله.
لدراسة الكون المبكر عندما كانت الفقاعات صغيرة والغاز في الغالب محايد ، يجب على الفلكيين أن يأخذوا شرائح عبر الفضاء كما لو كان تشريح كتلة من الجبن السويسري. يقول لوب أنه تمامًا مثل الجبن ، "إذا كانت شرائح الكون ضيقة جدًا ، فسنستمر في ضرب الفقاعات نفسها. لن يتغير الرأي أبداً. "
للحصول على قياسات مفيدة حقًا ، يجب على الفلكيين أخذ شرائح أكبر تضرب فقاعات مختلفة. يجب أن تكون كل شريحة أعرض من عرض الفقاعة النموذجية. يحسب Wyithe و Loeb أن أكبر الفقاعات الفردية وصلت إلى أحجام حوالي 30 مليون سنة ضوئية عبر الكون المبكر (ما يعادل أكثر من 200 مليون سنة ضوئية في الكون الموسع اليوم). ستوجه هذه التنبؤات الحاسمة تصميم الأجهزة اللاسلكية لإجراء دراسات التصوير المقطعي.
سيختبر الفلكيون قريبًا توقعات وايته ولويب باستخدام مجموعة من الهوائيات التي تم ضبطها للعمل بترددات 100-200 ميغا هرتز من الهيدروجين ذي الانزياح الأحمر 21 سم. رسم خرائط السماء على هذه الترددات أمر صعب للغاية بسبب التداخل من صنع الإنسان (التلفزيون وراديو FM) وتأثيرات الغلاف الجوي المتأين للأرض على موجات الراديو منخفضة التردد. ومع ذلك ، ستتيح الإلكترونيات الجديدة منخفضة التكلفة وتقنيات الكمبيوتر رسم خرائط واسعة النطاق قبل نهاية العقد.
يقول فلكي راديو سميثسونيان لينكولن جرينهيل (CfA): "حسابات ستيوارت وآفي جميلة لأنه بمجرد بناء مصفوفاتنا ، ستكون التنبؤات مباشرة للاختبار أثناء أخذنا لمحاتنا الأولى من الكون المبكر".
تعمل Greenhill على إنشاء تلك اللمحات الأولى من خلال اقتراح لتزويد المصفوفة الكبيرة لمؤسسة العلوم الوطنية بالمستقبلات والإلكترونيات اللازمة ، بتمويل من سميثسونيان. يقول جرينهيل: "بالحظ ، سنقوم بإنشاء الصور الأولى لأصداف المواد الساخنة حول العديد من أصغر النجوم الزائفة في الكون".
وستساعد نتائج وايته ولويب أيضًا في توجيه تصميم وتطوير المراصد الراديوية من الجيل التالي التي يتم بناؤها من الألف إلى الياء ، مثل مشروع LOFAR الأوروبي ومجموعة مقترحة من قبل التعاون الأمريكي الأسترالي للبناء في المناطق النائية الهادئة من الراديو القسم الغربي من استراليا.
المصدر الأصلي: بيان صحفي من جامعة هارفارد CfA
