CMB радиация
През 2006 г. Джон Матер и Джордж Смут получиха Нобелова награда по физика за откриването на спектъра на черното тяло и анизотропията на космическото микровълново фоново лъчение. Тези резултати са получени въз основа на измервания, направени с помощта на сателита COBE, изстрелян от НАСА през 1988 г. Резултатите на J. Mather и J. Smoot потвърждават произхода на Вселената в резултат на Големия взрив. Изключително малка разлика в температурата на космическото фоново лъчение ΔT/T
10 -4 е доказателство за механизма на образуване на галактики и звезди.
 |  |
Реликтовото лъчение (или космическото микровълново фоново лъчение) е открито през 1965 г. от А. Пензиас и Р. Уилсън. В ранен етап от еволюцията на Вселената материята е била в състояние на плазма. Такава среда е непрозрачна за електромагнитно излъчване - има интензивно разсейване на фотони от електрони и протони. Когато Вселената се охлади до 3000 К, електроните и протоните се обединиха в неутрални водородни атоми и средата стана прозрачна за фотоните. По това време възрастта на Вселената е била 300 000 години, така че космическият микровълнов фон предоставя информация за състоянието на Вселената в тази епоха. По това време Вселената е била практически хомогенна. Нееднородностите на Вселената се определят от температурната нееднородност на реликтовото излъчване. Тази нехомогенност е ΔT/T ≈ 10 -4 −10 -5 . Нееднородностите на реликтовото излъчване са свидетели на нееднородностите на Вселената: първите звезди, галактики, купове от галактики. С разширяването на Вселената дължината на вълната на космическия микровълнов фон се увеличи Δλ/λ = ΔR/R и в момента дължината на вълната на космическото микровълново фоново лъчение е в диапазонарадиовълни, температурата на реликтовото излъчване T = 2,7 K.
J. Mather: „В началото имаше Големият взрив – така че сега говорим с голяма увереност. Сателитът COBE, предложен като проект през 1974 г. от Националната аеронавтика и космическа агенция (NASA) и изстрелян през 1989 г., предостави много убедителни доказателства за това: космическото микровълново фоново лъчение (CMBR или космическо микровълново фоново лъчение) има почти перфектен спектър на черно тяло с температура от 2,725 ±0,001 K и това лъчение е изотропно (еднакво във всички посоки) с относително средноквадратично драстично отклонение от не повече от 10 на милион при ъглови мащаби от 7° или повече. Това излъчване се тълкува като следа от изключително горещ и плътен ранен етап от еволюцията на Вселената. В такава гореща и плътна фаза създаването и унищожаването на фотони, както и установяването на равновесие между тях и с всички други форми на материя и енергия, ще се случи много бързо в сравнение с характерния времеви мащаб на разширяването на Вселената. Такова състояние незабавно би предизвикало излъчване на черно тяло. Разширяващата се вселена трябва да запази природата на черното тяло на този спектър, така че измерването на всяко значително отклонение от идеалния радиационен спектър на черното тяло или би обезсилило цялата идея за Големия взрив, или би показало, че някаква енергия е била добавена към CMBR след бързото установяване на равновесие (например от разпадането на някои първични частици). Фактът, че това лъчение е изотропно до такава висока степен, е ключово доказателство, че идва от Големия взрив.
J. Smoot: „Според теорията за горещата Вселена, космическото микровълново фоново лъчение е остатъчното лъчение, което се е образувало в най-ранните високотемпературни етапи от еволюцията на Вселената в моменти, близки до началото на разширяването на съвременната Вселена преди 13,7 милиарда години. Самият CMB може да се използва като мощен инструмент за измерване на динамиката и геометрията на Вселената. Реликтовото лъчение е открито от Пензиас и Уилсън в лабораторията. Бел през 1964 г. Те откриват постоянно изотропно лъчение с термодинамична температура от около 3,2 К. По същото време физиците от Принстън (Дик, Пийбълс, Уилкинсън и Рол) разработват експеримент за измерване на космическото микровълново фоново лъчение, предвидено от теорията за горещата вселена. Случайното откритие на CMB от Пензиас и Уилсън постави началото на нова ера в космологията, започвайки нейната трансформация от мит и спекулации в пълноценно научно направление. Откриването на температурната анизотропия на космическото фоново лъчение революционизира нашето разбиране за Вселената, а съвременните изследвания продължават да революционизират космологията. Конструирането на ъгловия спектър на мощността на температурните колебания на CMB с плато, акустични пикове и затихващ високочестотен край доведе до утвърждаването на стандартен космологичен модел, в който геометрията на пространството е плоска (съответстваща на критичната плътност), тъмната енергия и тъмната материя доминират и има само малко обикновена материя. Според този успешно валидиран модел, наблюдаваната структура на Вселената е оформена от гравитационна нестабилност, която усилва квантовите флуктуации, генерирани в много ранна инфлационна епоха. Модерен ибъдещите наблюдения ще тестват този модел и ще определят ключови космологични параметри с изключителна прецизност и значимост.
