een hemelkaart van de kosmische microgolfachtergrond, zoals gedetecteerd door COBE. De temperatuurverschillen (aangegeven door kleur) zijn ongeveer een deel van de tienduizend van de gemiddelde (2,725 Kelvin) temperatuur.NASA/COBE

volgens de Big Bang theorie waren temperaturen en druk gedurende de eerste ~300.000 jaar van het universum van dien aard dat atomen niet konden bestaan., Materie werd in plaats daarvan gedistribueerd als een sterk geïoniseerd plasma dat zeer efficiënt was in het verstrooien van straling. Het resultaat was dat informatie (fotonen) uit het vroege heelal effectief gevangen zat in een penetrable ‘mist’ die tot op de dag van vandaag Deze vroege tijden verbergt voor astronomen.

naarmate het heelal uitdijde, daalden de temperatuur en dichtheid tot een punt waar de atoomkernen en elektronen konden combineren om atomen te vormen., Dit staat bekend als het tijdperk van recombinatie, en het is in deze tijd dat fotonen eindelijk in staat waren om uit de mist van het vroege universum te ontsnappen en vrij te reizen. De ‘Cosmic Microwave Background radiation’ (CMB) is de registratie van deze fotonen op het moment van hun ontsnapping.

de gegevens van COBE komen overeen met de theoretische blackbody curve, zodat het onmogelijk is om de gegevens van de curve te onderscheiden.,NASA/COBE

Voor het eerst ontdekt door Arno Penzias en Robert Wilson in 1965, is de CMB een van de meest overtuigende bewijzen voor de Big Bang. In het bijzonder voorspelt de oerknaltheorie bepaalde kenmerken voor de straling die overblijft na de geboorte van het heelal, die allemaal worden bevestigd door de CMB:

1. de meervoudige verstrooiing van fotonen door een heet plasma in het vroege heelal zou moeten resulteren in een zwartlichaamsspectrum voor de fotonen zodra ze zijn ontsnapt in het tijdperk van reionisatie. Dit is precies wat wordt waargenomen voor de CMB., De figuur aan de rechterkant toont een theoretische blackbody curve samen met CMB gegevens van de COsmic Background Explorer (COBE) satelliet. De overeenkomst is zo goed dat het onmogelijk is om de gegevens te onderscheiden van de theoretische curve.de fotonen van de CMB werden uitgezonden in het tijdperk van recombinatie toen het heelal een temperatuur had van ongeveer 3.000 Kelvin., Echter, ze zijn kosmologisch roodverschuifd naar langere golflengten tijdens hun ~13 miljard jaar reis door het uitdijende universum, en worden nu gedetecteerd in het microgolfgebied van het elektromagnetische spectrum bij een gemiddelde temperatuur van 2,725 Kelvin. Dit stemt goed overeen met wat de Big Bang theorie voorspelt.

echter, de standaard Big Bang theorie houdt geen rekening met alle waargenomen eigenschappen van de CMB., In het bijzonder, zodra we de dipool verwijderen die ontstaat door onze beweging in het universum, is de CMB ongelooflijk uniform aan de hemel, variërend met niet meer dan een deel op tienduizend. Dit suggereert dat gebieden van het universum die nu ver van elkaar gescheiden zijn, ooit dicht genoeg waren om met elkaar te ‘communiceren’ om hun temperatuur gelijk te maken. Dit is echter niet mogelijk gezien de standaard Big Bang theorie, de leeftijd van het universum, en de eindige snelheid van het licht.,

Het Big Bang-model alleen kan de uniforme temperatuur van de CMB niet verklaren. Een periode van inflatie is ook nodig, zodat gebieden van het vroege universum dicht genoeg zijn om thermisch gelijk te worden.krediet: NASA/COBE

De Rode Lijn in de figuur links laat zien dat volgens de Big Bang theorie, het heelal een straal van meer dan 10-10 meter had op 10-45 seconden na de Big Bang., Aangezien de lichtsnelheid 3×108 m/s bedraagt, kan de informatie gedurende deze tijd slechts ~3×10-37 meter hebben afgelegd. De oerknaltheorie maakt het daarom onmogelijk voor het hele universum om zijn temperatuur in deze vroege tijden gelijk te hebben gemaakt, omdat niet het hele universum in communicatie was. In het dagelijks leven kunnen we geen informatie ontvangen buiten onze horizon, dus dit staat bekend als het horizonprobleem.om het horizonprobleem op te lossen, introduceerden astronomen een inflatoire periode in het Big Bang-model (blauwe regio in figuur)., Deze plotselinge toename van de uitdijingssnelheid van het heelal kort na de oerknal lost niet alleen het horizonprobleem op, maar ook het platheidsprobleem. Het is daarom geaccepteerd als onderdeel van het huidige concordantiemodel van de kosmologie.

de aanwezigheid van een achtergrondstraling met een temperatuur, spectrum en uniformiteit die in overeenstemming is met de kosmologie en inflatie van de oerknal, is uiterst moeilijk op een andere manier te produceren. Daarom geloven astronomen dat door het bestuderen van de eigenschappen van de CMB, ze in feite het bestuderen van de omstandigheden van het vroege universum.,