En all-sky kort over den kosmiske baggrundsstråling, som påvist af COBE. Temperaturforskellene (angivet med farve) er ca.en del ud af ti tusind af den gennemsnitlige (2.725 Kelvin) temperatur.
Kredit: NASA/COBE

Ifølge Big Bang-teorien, temperaturer og tryk, der for første ~300.000 år af Universet var sådan, at atomer ikke kunne eksistere., Sagen blev i stedet fordelt som et stærkt ioniseret plasma, som var meget effektivt til spredning af stråling. Resultatet var, at information (fotoner) fra det tidlige Univers effektivt blev fanget i en uigennemtrængelig ‘tåge’, som den dag i dag skjuler disse tidlige tider for astronomer.

efterhånden som universet ekspanderede, faldt dets temperatur og densitet til et punkt, hvor atomkernerne og elektronerne var i stand til at kombinere for at danne atomer., Dette er kendt som rekombinationsepoke, og det er på dette tidspunkt, at fotoner endelig kunne undslippe tågen i det tidlige Univers og rejse frit. Den ‘ kosmiske mikrobølge baggrundsstråling ‘(CMB) er registreringen af disse fotoner i øjeblikket af deres flugt.

data fra COBE matche den teoretiske blackbody kurve så præcis, at det er umuligt at skelne data fra kurven.,
Kredit: NASA/COBE

Først opdaget af Arno Penzias og Robert Wilson i 1965, CMB er en af de mest afgørende beviser for Big Bang. Især Big Bang-teorien forudsiger, at visse karakteristika for den stråling, der er tilovers fra fødslen af Universet, som alle er bekræftet af CMB:

1. multipel spredning af fotoner med en hot plasma i det tidlige Univers, bør resultere i en spektret for fotoner, når de er flygtet på den epoke af reioniseringen. Dette er præcis, hvad der observeres for CMB., Figuren til højre plots en teoretisk blackbody kurven sammen med CMB data fra COsmic Background Explorer (COBE) satellitten. Aftalen er så god, at det er umuligt at skelne dataene fra den teoretiske kurve.
2. fotoner af CMB blev udsendt på epoke af rekombination når universet havde en temperatur på omkring 3.000 Kelvin., Imidlertid er de blevet kosmologisk rødforskudt til længere bølgelængder i løbet af deres ~13 milliarder år rejse gennem det ekspanderende univers, og detekteres nu i mikrobølgeområdet i det elektromagnetiske spektrum ved en gennemsnitstemperatur på 2.725 Kelvin. Dette stemmer Godt overens med, hvad Big Bang-teorien forudsiger.

standard Big Bang-teori tager imidlertid ikke højde for alle CMB ‘ s observerede egenskaber., Især når vi fjerner dipol, der opstår på grund af vores bevægelse i universet, er CMB utroligt ensartet over himlen, der varierer med højst en del ud af ti tusind. Dette antyder, at regioner i universet, der nu er vidt adskilte, engang var tæt nok til at ‘kommunikere’ med hinanden for at udligne deres temperatur. Dette er dog ikke muligt i betragtning af standard Big Bang-teori, universets alder og lysets endelige hastighed.,

Big Bang-modellen kan ikke alene hensyn til den ensartede temperatur af CMB. En periode med inflation er også nødvendig, så regioner i det tidlige Univers er tæt nok til termisk udligning.
kredit: NASA/COBE

den røde linje i figuren til venstre viser, at universet ifølge Big Bang-teorien havde en radius på mere end 10-10 meter ved 10-45 sekunder efter Big Bang., Da lysets hastighed bevæger sig med 3 108 108 m / s, kunne information kun have kørt ~3 10 10-37 meter i løbet af denne tid. Big Bang-teorien gør det derfor umuligt for hele universet at have udlignet sin temperatur på disse tidlige tider, da ikke hele universet var i kommunikation. I hverdagen kan vi ikke modtage information ud over vores horisont, så dette er kendt som horisonten problem.

for at løse horisontproblemet introducerede astronomer en inflationsperiode i Big Bang-modellen (blå region i figur)., Denne pludselige stigning i universets ekspansionshastighed kort efter Big Bang løser ikke kun horisontproblemet, men også fladhedsproblemet. Det er derfor blevet accepteret som en del af den nuværende konkordansmodel for kosmologi.

tilstedeværelsen af en baggrundsstråling, der har en temperatur, spektrum og ensartethed, der er i overensstemmelse med Big Bang kosmologi og inflation, er ekstremt vanskelig at producere på andre måder. Derfor mener astronomer, at de ved at studere CMB ‘ s egenskaber faktisk studerer forholdene i det tidlige Univers.,