Penemuan imbasan CAT menyebabkan revolusi dalam diagnosis perubatan. Di mana sinar-X hanya memberikan pandangan dua dimensi yang rata dari tubuh manusia, imbasan CAT memberikan pandangan tiga dimensi yang lebih mendedahkan. Untuk melakukan ini, imbasan CAT mengambil banyak "kepingan" maya secara elektronik dan memasangnya menjadi gambar 3D.
Sekarang teknik baru yang menyerupai imbasan CAT, yang dikenal sebagai tomografi, siap untuk merevolusikan kajian alam semesta muda dan akhir "zaman kegelapan" kosmik. Melaporkan pada 11 November 2004, terbitan Nature, astrofisikawan J. Stuart B. Wyithe (University of Melbourne) dan Abraham Loeb (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) telah mengira ukuran struktur kosmik yang akan diukur ketika ahli astronomi berkesan ambil gambar seperti CAT awal dari alam semesta awal. Pengukuran tersebut akan menunjukkan bagaimana alam semesta berevolusi selama miliar tahun keberadaannya yang pertama.
"Hingga kini, kita hanya terbatas pada satu gambaran tentang masa kecil alam semesta-latar belakang gelombang mikro kosmik," kata Loeb. "Teknik baru ini akan membolehkan kita melihat keseluruhan album yang penuh dengan foto bayi alam semesta. Kita dapat melihat alam semesta tumbuh dan dewasa. "
Menghiris Ruang
Inti dari teknik tomografi yang dijelaskan oleh Wyithe dan Loeb adalah kajian mengenai radiasi panjang gelombang 21 sentimeter dari atom hidrogen neutral. Di galaksi kita sendiri, sinaran ini telah membantu para astronom memetakan lingkaran sfera Bima Sakti. Untuk memetakan alam semesta muda yang jauh, para astronom mesti mengesan radiasi 21-cm yang telah diubah merah: diregangkan ke panjang gelombang yang lebih panjang (dan frekuensi yang lebih rendah) oleh pengembangan ruang itu sendiri.
Pergeseran merah secara langsung berkorelasi dengan jarak. Semakin jauh awan hidrogen dari Bumi, semakin banyak sinarannya dialihkan. Oleh itu, dengan melihat frekuensi tertentu, para astronom dapat memotret "potongan" alam semesta pada jarak tertentu. Dengan melintasi banyak frekuensi, mereka dapat memotret banyak potong dan membangun gambaran tiga dimensi alam semesta.
"Tomografi adalah proses yang rumit, yang merupakan salah satu sebab mengapa ia belum pernah dilakukan sebelumnya pada pergeseran merah yang sangat tinggi," kata Wyithe. "Tetapi ia juga sangat menjanjikan kerana ini adalah salah satu dari beberapa teknik yang akan membolehkan kita mempelajari miliaran tahun pertama sejarah alam semesta."
Alam Semesta Gelembung Sabun
Miliar tahun pertama sangat penting kerana ketika itulah bintang-bintang pertama mulai bersinar dan galaksi-galaksi pertama mula terbentuk dalam kelompok yang padat. Bintang-bintang itu terbakar panas, memancarkan sejumlah besar cahaya ultraviolet yang mengionkan atom hidrogen berdekatan, memisahkan elektron dari proton dan membersihkan kabut gas neutral yang memenuhi alam semesta awal.
Segera galaksi muda segera dikelilingi oleh gelembung gas terion seperti buih sabun yang terapung di dalam bak air. Oleh kerana lebih banyak ruang cahaya ultraviolet membanjiri, gelembung tumbuh lebih besar dan secara beransur-ansur bergabung. Akhirnya, kira-kira satu bilion tahun selepas Big Bang, seluruh alam semesta yang dapat dilihat diionisasi.
Untuk mengkaji alam semesta awal ketika gelembungnya kecil dan gasnya kebanyakannya neutral, para astronom mesti mengambil potongan melalui ruang seolah-olah mengiris sebiji keju swiss. Loeb mengatakan bahawa sama seperti keju, "jika potongan alam semesta kita terlalu sempit, kita akan terus memukul gelembung yang sama. Pandangan tidak akan pernah berubah. "
Untuk mendapatkan ukuran yang benar-benar berguna, ahli astronomi mesti mengambil potongan yang lebih besar yang memukul gelembung yang berbeza. Setiap potongan mesti lebih lebar daripada lebar gelembung biasa. Wyithe dan Loeb mengira bahawa gelembung individu terbesar mencapai ukuran sekitar 30 juta tahun cahaya di alam semesta awal (bersamaan dengan lebih daripada 200 juta tahun cahaya di alam semesta yang diperluas hari ini). Ramalan penting itu akan memandu reka bentuk instrumen radio untuk melakukan kajian tomografi.
Ahli astronomi tidak lama lagi akan menguji ramalan Wyithe dan Loeb menggunakan pelbagai antena yang diselaraskan untuk beroperasi pada frekuensi 100-200 megahertz hidrogen 21-cm yang diubah. Memetakan langit pada frekuensi ini sangat sukar kerana gangguan buatan manusia (radio TV dan FM) dan kesan ionosfera bumi pada gelombang radio frekuensi rendah. Walau bagaimanapun, teknologi elektronik dan komputer kos rendah baru akan memungkinkan pemetaan yang luas sebelum akhir dekad ini.
"Pengiraan Stuart dan Avi indah kerana setelah kita membina susunan kita, ramalan itu akan mudah diuji ketika kita melihat sekilas awal alam semesta awal kita," kata ahli astronomi radio Smithsonian, Lincoln Greenhill (CfA).
Greenhill berusaha untuk membuat pandangan pertama melalui cadangan untuk melengkapkan Array Sangat Besar National Science Foundation dengan penerima dan elektronik yang diperlukan, yang dibiayai oleh Smithsonian. "Dengan beruntung, kami akan membuat gambar pertama dari cangkang bahan panas di sekitar beberapa kuas termuda di alam semesta," kata Greenhill.
Hasil Wyithe dan Loeb juga akan membantu memandu reka bentuk dan pengembangan pemerhatian radio generasi akan datang yang dibina dari bawah ke atas, seperti projek LOFAR Eropah dan susunan yang dicadangkan oleh kerjasama AS-Australia untuk pembinaan di pedalaman radio-tenang Australia Barat.
Sumber Asal: Siaran Berita Harvard CfA
