mapa wszystkich nieba kosmicznego tła mikrofalowego, wykryta przez COBE. Różnice temperatur (oznaczone kolorem) wynoszą około jednej części na dziesięć tysięcy średniej (2,725 Kelvina) temperatury.
kredyt: NASA / COBE

zgodnie z teorią Wielkiego Wybuchu, temperatury i ciśnienia przez pierwsze ~300,000 lat wszechświata były takie, że atomy nie mogły istnieć., Materia była zamiast tego rozprowadzana jako wysoko zjonizowana Plazma, która była bardzo skuteczna w rozpraszaniu promieniowania. W rezultacie informacje (fotony) z wczesnego wszechświata zostały skutecznie uwięzione w ukrytej „mgle”, która do dziś ukrywa te wczesne czasy przed astronomami.

gdy Wszechświat się rozszerzał, jego temperatura i gęstość spadały do punktu, w którym jądra atomowe i elektrony były w stanie połączyć się, tworząc Atomy., Jest to znana jako epoka rekombinacji i to właśnie w tym czasie fotony były w stanie w końcu uciec z mgły wczesnego wszechświata i swobodnie podróżować. „Kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła” (CMB) jest zapisem tych fotonów w momencie ich ucieczki.

dane z COBE pasują do teoretycznej krzywej ciała czarnego tak dokładnie, że nie można ich odróżnić od Krzywej.,
Credit: NASA / COBE

po raz pierwszy wykryty przez Arno Penziasa i Roberta Wilsona w 1965 roku, CMB jest jednym z najbardziej rozstrzygających dowodów na poparcie wielkiego wybuchu. W szczególności Teoria Wielkiego Wybuchu przewiduje pewne cechy promieniowania pozostałego po narodzinach wszechświata, z których wszystkie są potwierdzone przez CMB:

1. wielokrotne rozpraszanie fotonów przez gorącą plazmę we wczesnym Wszechświecie powinno skutkować widmem ciała czarnego dla fotonów po ich ucieczce w epoce reionizacji. To jest dokładnie to, co obserwuje się dla CMB., Rysunek po prawej przedstawia teoretyczną krzywą ciała czarnego wraz z danymi CMB z satelity COsmic Background Explorer (COBE). Porozumienie jest tak dobre, że nie da się odróżnić danych od Krzywej teoretycznej.
2. fotony CMB zostały wyemitowane w epoce rekombinacji, kiedy Wszechświat miał temperaturę około 3000 kelwinów., Jednak zostały one kosmologiczne przesunięte ku czerwieni do dłuższych fal podczas ich ~13 miliardów lat podróży przez rozszerzający się wszechświat, a teraz są wykrywane w mikrofalowym obszarze widma elektromagnetycznego w średniej temperaturze 2,725 Kelvina. To dobrze zgadza się z tym, co przewiduje Teoria Wielkiego Wybuchu.

jednak standardowa Teoria Wielkiego Wybuchu nie uwzględnia wszystkich obserwowanych właściwości CMB., W szczególności, gdy usuniemy dipol, który powstaje w wyniku naszego ruchu we wszechświecie, CMB jest niewiarygodnie jednorodny na niebie, zmieniając się nie więcej niż o jedną część na dziesięć tysięcy. Sugeruje to, że obszary Wszechświata, które obecnie są szeroko rozdzielone, były kiedyś wystarczająco blisko ,aby „komunikować się” ze sobą, aby wyrównać swoją temperaturę. Nie jest to jednak możliwe, biorąc pod uwagę standardową teorię Wielkiego Wybuchu, wiek Wszechświata i skończoną prędkość światła.,

sam model Big Bang nie może uwzględniać jednolitej temperatury CMB. Okres inflacji jest również konieczny, aby regiony wczesnego wszechświata były wystarczająco blisko, aby wyrównać termicznie.
Credit: NASA / COBE

czerwona linia na rysunku po lewej stronie pokazuje, że zgodnie z teorią Wielkiego Wybuchu wszechświat miał promień ponad 10-10 metrów w 10-45 sekund po Wielkim Wybuchu., Ponieważ prędkość światła przemieszcza się z prędkością 3×108 m / s, informacje mogły w tym czasie przebyć tylko ~3×10-37 metrów. Teoria Wielkiego Wybuchu uniemożliwia więc całemu wszechświatowi wyrównanie temperatury w tych wczesnych czasach, ponieważ nie cały wszechświat był w komunikacji. W życiu codziennym nie możemy otrzymać informacji poza naszym horyzontem, więc jest to znane jako problem horyzontu.

aby rozwiązać problem horyzontu, astronomowie wprowadzili okres inflacyjny do modelu Wielkiego Wybuchu (niebieski region na rysunku)., Ten nagły wzrost tempa ekspansji Wszechświata wkrótce po Wielkim Wybuchu rozwiązuje nie tylko problem horyzontu, ale także problem płaskości. Został on zatem przyjęty jako część obecnego modelu konkordancji kosmologii.

obecność promieniowania tła o temperaturze, widmie i jednorodności zgodnej z kosmologią Wielkiego Wybuchu i inflacją jest niezwykle trudna do wytworzenia w jakikolwiek inny sposób. Dlatego astronomowie uważają, że badając właściwości CMB, w rzeczywistości badają warunki wczesnego wszechświata.,