Um all-sky mapa da radiação cósmica de fundo, conforme detectado pelo COBE. As diferenças de temperatura (indicadas por cor) são cerca de uma parte em dez mil da temperatura média (2,725 Kelvin).Credit: NASA / COBE

de acordo com a teoria do Big Bang, As temperaturas e pressões durante os primeiros 300.000 anos do universo foram tais que os átomos não poderiam existir., Em vez disso, a matéria foi distribuída como um plasma altamente ionizado, que era muito eficiente na dispersão da radiação. O resultado foi que a informação (fótons) do universo inicial estava efetivamente presa em uma ‘névoa’ inpenetrável que, até hoje, esconde esses tempos iniciais de astrônomos.à medida que o universo se expandia, porém, sua temperatura e densidade caíram para um ponto em que os núcleos atômicos e elétrons foram capazes de se combinar para formar átomos., Isto é conhecido como a época da recombinação, e é neste momento que os fótons foram finalmente capazes de escapar da névoa do universo inicial e viajar livremente. A “radiação cósmica de fundo de microondas” (CMB) é o registo destes fotões no momento da sua fuga.

Os dados do COBE correspondência teórica curva de corpo negro então exatamente o que é impossível distinguir os dados da curva.,
crédito: NASA / COBE

detectado pela primeira vez por Arno Penzias e Robert Wilson em 1965, o CMB é uma das provas mais conclusivas a favor do Big Bang. Em particular, a teoria do Big Bang prevê certas características para a radiação deixada desde o nascimento do universo, todas as quais são confirmadas pelo CMB:

1. A dispersão múltipla de fótons por um plasma quente no universo primitivo deve resultar em um espectro negro para os fótons uma vez que eles tenham escapado na época da reionização. Isto é exatamente o que é observado para o CMB., A figura à direita traça uma curva teórica de corpo negro, juntamente com dados CMB do satélite COsmic Background Explorer (COBE). O acordo é tão bom que é impossível distinguir os dados da curva teórica.os fótons do CMB foram emitidos na época da recombinação, quando o Universo tinha uma temperatura de cerca de 3.000 Kelvin., No entanto, eles foram redshifted cosmological para comprimentos de onda mais longos durante sua viagem de ~13 bilhões de anos através do universo em expansão, e agora são detectados na região de microondas do espectro eletromagnético a uma temperatura média de 2,725 Kelvin. Isto combina bem com o que a teoria do Big Bang prevê.

no entanto, a teoria padrão do Big Bang não conta para todas as propriedades observadas do CMB., Em particular, uma vez que removemos o dipolo que surge devido ao nosso movimento no universo, o CMB é incrivelmente uniforme através do céu, variando não mais do que uma parte em dez mil. Isto sugere que as regiões do Universo que estão agora amplamente separadas, já estiveram suficientemente próximas para se comunicarem umas com as outras, a fim de igualar a sua temperatura. No entanto, isso não é possível dada a teoria padrão do Big Bang, a idade do Universo, e a velocidade finita da luz.,

O modelo Big Bang, sozinho, não conta para o uniforme de temperatura da CMB. Um período de inflação também é necessário para que as regiões do início do universo estejam próximas o suficiente para igualizar termicamente.
Crédito: NASA/COBE

A linha vermelha na figura da esquerda mostra que, de acordo com a teoria do Big Bang, o Universo tinha um raio de mais de 10-10 metros 10-45 segundos após o Big Bang., Uma vez que a velocidade da luz viaja a 3×108 m/s, a informação só poderia ter percorrido ~3×10-37 metros durante este tempo. A teoria do Big Bang torna, portanto, impossível que todo o universo tenha igualado a sua temperatura nestes tempos iniciais, pois nem todo o universo estava em comunicação. Na vida cotidiana não podemos receber informações além de nosso horizonte, então isso é conhecido como o problema do horizonte.

para resolver o problema do horizonte, os astrônomos introduziram um período inflacionário no modelo do Big Bang (região azul na figura)., Este súbito aumento da taxa de expansão do universo logo após o Big Bang resolve não só o problema do horizonte, mas também o problema da planalidade. Foi, portanto, aceite como parte do modelo de concordância atual da cosmologia.

a presença de uma radiação de fundo que tem uma temperatura, espectro e uniformidade consistentes com a cosmologia e inflação do Big Bang, é extremamente difícil de produzir por qualquer outro meio. Portanto, os astrônomos acreditam que ao estudar as propriedades do CMB, eles estão de fato estudando as condições do universo primitivo.,