CATスキャンの発明は、医療診断に革命をもたらしました。 X線が人体の平面の2次元ビューのみを提供する場合、CATスキャンはより明確な3次元ビューを提供します。これを行うために、CATスキャンは多数の仮想「スライス」を電子的に取得し、それらを3D画像に組み立てます。
トモグラフィーと呼ばれるCATスキャンに似た新しい技術が、若い宇宙と宇宙の「暗黒時代」の終わりの研究に革命を起こす準備ができています。 2004年11月11日の報告、Natureの問題、天体物理学者J.スチュアートB.ワイス（メルボルン大学）およびアブラハムローブ（ハーバードスミソニアン天体物理学センター）は、天文学者が効果的に測定したときに測定される宇宙構造のサイズを計算しました。初期の宇宙のCATスキャンのような画像を撮ります。これらの測定は、宇宙がその最初の10億年の間にどのように進化したかを示します。
「これまで、私たちは宇宙の子供時代の単一のスナップショット、つまり宇宙マイクロ波背景に制限されていました」とローブは言います。 「この新しいテクニックを使えば、宇宙の赤ちゃんの写真でいっぱいのアルバム全体を見ることができます。宇宙が成長して成熟するのを見ることができます。」
スライススペース
WyitheとLoebによって記述されたトモグラフィー技術の中心は、中性水素原子からの21センチメートル波長の放射線の研究です。私たち自身の銀河では、この放射は天文学者が天の川の球状のハローをマッピングするのに役立ちました。遠くの若い宇宙をマッピングするには、天文学者は赤方偏移された21 cmの放射線を検出する必要があります。つまり、宇宙自体の膨張によって、より長い波長（およびより低い周波数）に引き伸ばされます。
赤方偏移は距離に直接相関します。水素の雲が地球から遠いほど、その放射は赤方偏移します。したがって、特定の周波数を見ると、天文学者は特定の距離にある宇宙の「スライス」を撮影できます。多くの周波数をステップスルーすることにより、彼らは多くのスライスを撮影し、宇宙の3次元画像を構築できます。
「断層撮影は複雑なプロセスであり、これが非常に高い赤方偏移でこれまで行われていない理由の1つです」とワイスは言います。 「しかし、これは宇宙の歴史の最初の10億年を研究できる数少ない手法の1つであるため、非常に有望です。」
シャボン玉の宇宙
最初の星が輝き始め、最初の銀河がコンパクトなクラスターで形成され始めたので、最初の10億年は重要です。これらの星は熱く燃え、近くの水素原子をイオン化する大量の紫外線を放出し、陽子から電子を分離し、初期宇宙を満たしていた中性ガスの霧を取り除きました。
若い銀河団はすぐに、水槽に浮かぶ石鹸の泡のように、イオン化されたガスの泡に囲まれました。より多くの紫外線が空間にあふれるにつれて、気泡は大きくなり、徐々に融合しました。最終的に、ビッグバンから約10億年後、目に見える宇宙全体が電離しました。
気泡が小さく、ガスがほとんど中性である初期の宇宙を研究するために、天文学者はまるでスイスのチーズのブロックをスライスするかのように、空間をスライスしなければなりません。ローブは、チーズと同じように、「宇宙のスライスが狭すぎる場合、同じ泡に当たるだろう」と述べています。ビューが変わることはありません。」
真に有用な測定値を取得するには、天文学者はさまざまな気泡にぶつかる大きなスライスをとらなければなりません。各スライスは、一般的なバブルの幅よりも広くなければなりません。ワイスとローブは、個々の最大の気泡が初期宇宙全体で約3,000万光年のサイズに達したと計算しています（今日の拡大宇宙では2億光年に相当）。これらの重要な予測は、断層撮影研究を実施するための無線機器の設計を導きます。
天文学者は間もなく、赤方偏移21 cm水素の100〜200メガヘルツの周波数で動作するように調整されたアンテナのアレイを使用して、ワイスとローブの予測をテストします。これらの周波数で空をマッピングすることは、人為的な干渉（TVおよびFMラジオ）と低周波の電波に対する地球の電離層の影響のため、非常に困難です。ただし、新しい低コストの電子機器とコンピューター技術により、10年の終わりまでに広範なマッピングが可能になります。
「スチュワートとアビの計算は素晴らしいものです。アレイを構築したら、初期宇宙を初めて垣間見るときに予測が簡単にテストできるからです」とスミソニアン電波天文学者リンカーングリーンヒル（CfA）は言います。
グリーンヒルは、スミソニアンによって資金提供された必要な受信機と電子機器を全米科学財団の超大規模アレイに装備するという提案を通じて、これらの最初の垣間見るために取り組んでいます。 「運が良ければ、宇宙で最も若いクエーサーのいくつかの周りにある熱い物質の殻の最初の画像が作成されます」とGreenhillは言います。
WyitheとLoebの結果は、ヨーロッパのLOFARプロジェクトや、米国とオーストラリアの共同開発によって提案された、ラジオの静かな奥地での建設など、ゼロから構築される次世代の電波観測所の設計と開発の指針にもなります。西オーストラリア。
元のソース：ハーバードCfAニュースリリース
