宇宙背景放射の発見

1948年から、アメリカの宇宙学者ジョージガモフとその同僚、ラルフアルファーとロバートハーマンがアイデアを調査しました。化学元素は、原始の火の玉で起こった熱核反応によって合成されたのかもしれないと。彼らの計算によると、初期の宇宙に関連する高温は、温度のみの関数である、波長による強度のユニークな分布（プランクの法則として知られている）を持つ熱放射場を生じさせたでしょう。アメリカの物理学者リチャード・C・トルマンが1934年にすでに示したように、宇宙が膨張するにつれて、温度は下がり、各光子は宇宙論的膨張によってより長い波長に赤方偏移しました。現在の時代までに、放射温度は非常に低くなりました。値は、AlpherとHermanの推定によると、絶対ゼロ（0ケルビンまたは-273°C）より約5ケルビン上です。

これらの計算への関心は、ライオンのシェアが明らかになったときにほとんどの天文学者の間で衰えました。ヘリウムより重い元素の合成は、熱いビッグバンではなく星の内部で起こったに違いありません。 1960年代初頭、ニュージャージー州プリンストン大学とソビエト連邦の物理学者が再び問題を取り上げ、ベルギーの聖職者で宇宙学者のジョルジュ・ルメートルの言葉を借りれば、マイクロ波受信機の構築を開始しました。

しかし、原始火の玉からの遺棄された放射線の実際の発見は偶然に起こりました。最初のテルスター通信衛星に関連して行われた実験では、2人の科学者がニュージャージー州ホルムデルのベルテレフォンラボラトリーズのアルノペンジアスとロバートウィルソンは、完全に等方性の方法で空から来ているように見える過剰な無線ノイズを測定しました（つまり、無線ノイズはすべての方向で同じでした）。この問題について、ケンブリッジのマサチューセッツ工科大学のバーナード・バークに相談したところ、バークは、ペンジアスとウィルソンが、ロバート・H・ディッケ、PJEペeblesとプリンストンの彼らの同僚は、検索することを計画していました。互いに連絡を取り合うと、2つのグループは1965年の論文で同時に発表され、温度が約3Kの普遍的な熱放射場の予測と発見について詳しく説明しています。

1989年に打ち上げられたCosmicBackground Explorer（COBE）衛星によって行われた正確な測定により、スペクトルは2.735Kの黒体に正確に特徴的であることがわかりました。地球の周りの衛星の速度太陽の周りの地球、銀河の周りの太陽、そして宇宙を通る銀河は、実際には、温度がそれから離れるのではなく、運動の方向にわずかに高温に見えるようにします（1,000分の1）。この効果の大きさ、いわゆる双極子異方性により、天文学者は局部銀河群（天の川銀河を含む銀河群）が毎秒約600 km（km / s; 400マイル）の速度で動いていると判断できます。毎秒）おとめ座銀河団の方向から45°の方向。このような動きは、銀河自体に対してではなく（天の川銀河系に対して、ビルゴ銀河の平均後退速度は約1,000 km / sです）、宇宙マイクロ波背景放射が発生する局所的な基準フレームに対して測定されます。単一の放射温度で完全なプランクスペクトルとして表示されます。

COBE衛星は、構造の始まりとなる背景放射の強度の小さな変動を測定できるようにする機器を搭載していました（つまり、銀河と宇宙の銀河のクラスター）。衛星は、2.735 Kの温度で均一な背景を差し引いた後、波長0.57 cmで角度投影の強度パターンを送信しました。右上の明るい領域と左下の暗い領域は、双極子の非対称性を示しました。真ん中を横切る明るい帯は、天の川からの過剰な熱放射を表しています。より小さな角度スケールでの変動を取得するには、双極子と銀河の寄与の両方を差し引く必要がありました。減算後の最終生成物を示す画像が得られた。明暗のパッチは、100,000分の1に相当する温度変動を表しており、測定の精度よりもはるかに高くはありません。それにもかかわらず、角度変動の分布の統計はランダムノイズとは異なって見えたので、COBE調査チームのメンバーは、理論的な宇宙論者が長い間予測していた正確な等方性からの逸脱の最初の証拠が銀河と銀河団のためにそこになければならないことを発見しました。銀河は、そうでなければ構造のない宇宙から凝縮します。これらの変動は、全体で109光年のオーダーの距離スケールに対応します（「万里の長城」と呼ばれる巨大な銀河のグループなど、宇宙で見られる最大の物質構造よりもさらに大きい）。

ウィルキンソンマイクロ波異方性プローブ（WMAP）は、COBEによって見られる変動をより詳細に、より感度よく観察するために2001年に発売されました。宇宙の始まりのディションは、変動の大きさに彼らの痕跡を残しました。 WMAPの正確な測定では、初期の宇宙は63％の暗黒物質、15％の光子、12％の原子、10％のニュートリノであったことが示されました。今日、宇宙は72.6パーセントの暗黒エネルギー、22.8パーセントの暗黒物質、および4.6パーセントの原子です。ニュートリノは現在、宇宙のごくわずかな構成要素ですが、WMAPによって発見された独自の宇宙背景放射を形成しています。 WMAPはまた、宇宙の最初の星がビッグバンから5億年後に形成されたことを示しました。