พื้นหลังไมโครเวฟคอสมิคคืออะไร?

พื้นหลังไมโครเวฟคอสมิคมักเรียกย่อ ๆ ว่า CMB เป็นรูปแบบของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่แทรกซึมทั่วทั้งจักรวาล มันมีอุณหภูมิ 2.725K และอยู่ในส่วนไมโครเวฟของสเปกตรัม (ดังนั้นชื่อของมัน) จุดสูงสุดในความเข้มที่ความยาวคลื่น 1.9 มม พื้นหลังไมโครเวฟในอวกาศบางครั้งเรียกว่า "เสียงสะท้อนของบิกแบง" และเป็นหลักฐานที่ดีที่สุดในปัจจุบันว่าเอกภพที่เราอาศัยอยู่เริ่มจากการระเบิดครั้งใหญ่จากแหล่งกำเนิด

พื้นหลังไมโครเวฟในอวกาศนั้นมีค่าไอโซโทรปิกถึง 1 ส่วนใน 100,000 หมายความว่ามันมีความเข้มแตกต่างกันเพียงเล็กน้อยเท่านั้นและส่วนใหญ่เป็นเนื้อเดียวกัน สิ่งนี้ช่วยระบุว่ามันมีต้นกำเนิดมาจากบางสิ่งที่ส่งผลกระทบต่อทั้งจักรวาลมากกว่าแค่บางส่วนของจักรวาล สเปกตรัมไมโครเวฟพื้นหลังคอสมิคมีความแตกต่างของการเป็นสเปกตรัมร่างกายสีดำที่วัดได้อย่างแม่นยำที่สุดในธรรมชาติ

การแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลเป็นโฟตอนที่เหลือจากช่วงเวลาที่ทรงพลังอย่างมากในจักรวาลในช่วงสองสามปีแรกหลังจากบิ๊กแบง ในช่วงเวลานั้นทั้งจักรวาลนั้นทึบและทำจากพลาสม่าเหมือนดาวยักษ์ที่มีอายุเป็นพัน ๆ ปีหรือหลายล้านปีแสง ในที่สุดพลาสมาเย็นลงในอะตอมที่เป็นกลางซึ่งจุดโฟตอนจะแยกตัวออกจากสสารและเริ่มเคลื่อนที่อย่างอิสระผ่านอวกาศ โฟตอนได้รับความเย็นตั้งแต่นั้นมาและยังคงความเย็นจากอุณหภูมิปัจจุบันที่ประมาณ 2.7K

พื้นหลังไมโครเวฟในจักรวาลเคยคาดการณ์ว่าจะมีอยู่ในปี 1948 โดย George Gamow และ Ralph Alpher แต่ไม่ได้สังเกตจนกระทั่งปี 1956 พื้นหลังไมโครเวฟที่เราสังเกตเห็นมาจากพื้นผิวทรงกลมที่เรียกว่าพื้นผิวของการกระเจิงครั้งสุดท้ายซึ่งหมายถึงจุดใน อดีตของเอกภพเมื่อโฟตอนหยุดกระจัดกระจายโดยสสารที่มีประจุและเริ่มเคลื่อนที่อย่างอิสระ

หนึ่งในภาพที่มีชื่อเสียงที่สุดในจักรวาลวิทยาคือพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิคที่ถ่ายโดยดาวเทียม COBE ในปี 1990 นี่แสดงการกระจายของพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิคข้ามท้องฟ้าและเผยให้เห็นโครงสร้างขนาดใหญ่