COBEによって検出された宇宙マイクロ波背景の全天マップ。 温度差（色で示される）は、平均（2.725ケルビン）の温度の一万についての一部です。
Credit:NASA/COBE

ビッグバン理論によれば、宇宙の最初の300,000年の温度と圧力は原子が存在できないようなものでした。, 物質は代わりに散乱放射で非常に効率的であった高度にイオン化されたプラズマとして分布した。 その結果、初期宇宙からの情報（光子）は、今日まで天文学者からこれらの初期の時代を隠すinpenetrable”霧”の中に効果的に閉じ込められたことがわかりました。

しかし、宇宙が拡大するにつれて、その温度と密度は原子核と電子が結合して原子を形成することができる点まで低下しました。, これは再結合の時代として知られており、光子がようやく初期宇宙の霧から逃れて自由に移動することができたのはこの時です。 “宇宙マイクロ波背景放射”（CMB）は、これらの光子が逃げた瞬間の記録です。

COBEからのデータは理論的な黒体曲線と正確に一致するため、曲線とデータを区別することはできません。,
Credit:NASA/COBE

1965年にArno PenziasとRobert Wilsonによって最初に検出されたCMBは、ビッグバンを支持する最も決定的な証拠の一つです。 特に、ビッグバン理論は、宇宙の誕生から残された放射線の特定の特性を予測し、それらはすべてCMBによって確認されています。

1. 初期宇宙の熱いプラズマによる光子の多重散乱は、再イオン化の時代に脱出した光子の黒体スペクトルをもたらすはずです。 これはまさにCMBで観察されるものです。, 右の図は、宇宙背景探査機（COBE）衛星からのCMBデータとともに理論的な黒体曲線をプロットしています。 この合意は非常に良好であり、データを理論曲線と区別することは不可能である。
2. CMBの光子は、宇宙が約3,000ケルビンの温度を持っていたときに再結合の時代に放出されました。, しかし、それらは膨張する宇宙を通って約13億年の旅の間により長い波長に宇宙論的に赤方偏移されており、現在は平均温度2.725ケルビンの電磁スペクトルのマイクロ波領域で検出されている。 これはビッグバン理論が予測するものとよく一致する。

しかし、標準的なビッグバン理論は、CMBの観測された特性のすべてを説明していません。, 特に、宇宙の中で私たちの動きによって生じる双極子を取り除くと、CMBは空を横切って信じられないほど均一であり、一万分の一しか変化しません。 これは、現在広く分離されている宇宙の領域が、かつてはそれらの温度を等しくするために互いに”通信”するのに十分に近かったことを示唆している。 しかし、標準的なビッグバン理論、宇宙の年齢、光の有限速度を考えると、これは不可能です。,

ビッグバンモデルだけでは、CMBの均一な温度を考慮することはできません。 初期宇宙の領域が熱的に等しくなるのに十分に近いように、インフレーションの期間も必要です。
Credit:NASA/COBE

左の図の赤い線は、ビッグバン理論によれば、宇宙はビッグバンから10-10秒後に10-45メートル以上の半径を持っていたことを示しています。, 光の速度は3×108m/sで移動するため、この時間の間に情報は約3×10-37mしか移動できませんでした。 したがって、ビッグバン理論は、すべての宇宙が通信していたわけではないので、宇宙全体がこれらの初期の時期にその温度を等しくすることを不可 日常生活では地平線を越えて情報を受け取ることができないので、これは地平線の問題として知られています。

地平線の問題を解決するために、天文学者はビッグバンモデル（図の青い領域）にインフレ期間を導入しました。, このビッグバンの直後の宇宙の膨張率の急激な増加は、地平線の問題だけでなく、平flat性の問題も解決します。 したがって、それは現在の宇宙論のコンコーダンスモデルの一部として受け入れられている。

ビッグバン宇宙論およびインフレーションと一致する温度、スペクトルおよび均一性を有する背景放射の存在は、他の手段によって生成することは極めて困難である。 したがって、天文学者は、CMBの特性を研究することによって、実際には初期宇宙の状態を研究していると信じています。,