Un mapa del cielo de la radiación cósmica de fondo de microondas, como se detecta por el COBE. Las diferencias de temperatura (indicadas por el color) son aproximadamente una parte en diez mil de la temperatura promedio (2.725 Kelvin).
crédito: NASA / COBE

según la teoría del Big Bang, las temperaturas y presiones durante los primeros ~300.000 años del Universo fueron tales que los átomos no podían existir., En cambio, la materia se distribuía como un plasma altamente ionizado que era muy eficiente para dispersar la radiación. El resultado fue que la información (fotones) del universo primitivo quedó efectivamente atrapada en una «niebla» inpenetrable que, hasta el día de hoy, oculta estos primeros tiempos a los astrónomos.

a medida que el universo se expandió, sin embargo, su temperatura y densidad cayeron a un punto donde los núcleos atómicos y los electrones fueron capaces de combinarse para formar átomos., Esto se conoce como la época de la recombinación, y es en este momento que los fotones fueron finalmente capaces de escapar de la niebla del universo temprano y viajar libremente. La «radiación de fondo cósmico de microondas» (CMB) es el registro de estos fotones en el momento de su escape.

Los datos del COBE coincide con la teórica de la curva de cuerpo negro tan exactamente que es imposible distinguir los datos de la curva.,
Credit: NASA/COBE

detectado por primera vez por Arno Penzias y Robert Wilson en 1965, el CMB es una de las pruebas más concluyentes a favor del Big Bang. En particular, la teoría del Big Bang predice ciertas características para la radiación sobrante del nacimiento del Universo, todas las cuales son confirmadas por el CMB:

1. la dispersión múltiple de fotones por un plasma caliente en el universo temprano debería resultar en un espectro de cuerpo negro para los fotones una vez que hayan escapado en la época de la reionización. Esto es exactamente lo que se observa para el CMB., La figura de la derecha traza una curva teórica de cuerpo negro junto con los datos CMB del satélite COsmic Background Explorer (COBE). El Acuerdo es tan bueno que es imposible distinguir los datos de la curva teórica.
2. los fotones del CMB se emitieron en la época de la recombinación cuando el universo tenía una temperatura de aproximadamente 3.000 Kelvin., Sin embargo, han sido cambiados al rojo cosmológico a longitudes de onda más largas durante su viaje de ~13 mil millones de años a través del universo en expansión, y ahora se detectan en la región de microondas del espectro electromagnético a una temperatura promedio de 2.725 Kelvin. Esto concuerda bien con lo que predice la teoría del Big Bang.

sin embargo, la teoría estándar del Big Bang no tiene en cuenta todas las propiedades observadas del CMB., En particular, una vez que eliminamos el dipolo que surge debido a nuestro movimiento en el universo, el CMB es increíblemente uniforme en todo el cielo, variando en no más de una parte en diez mil. Esto sugiere que regiones del universo que ahora están ampliamente separadas, alguna vez estuvieron lo suficientemente cerca como para ‘comunicarse’ entre sí con el fin de igualar su temperatura. Sin embargo, esto no es posible dada la teoría estándar del Big Bang, la edad del universo y la velocidad finita de la luz.,

el modelo Big Bang por sí solo no puede tener en cuenta la temperatura uniforme del CMB. También es necesario un período de inflación para que las regiones del universo primitivo estén lo suficientemente cerca como para igualar térmicamente.
crédito: NASA/COBE