Den kosmiske mikrobølgebaggrund (eller “CMB” for kort) er stråling fra omkring 400.000 år efter starten af universet. Det kan lyde som en lang tid på menneskelige tidsskalaer, men det er virkelig et øjebliks blink sammenlignet med alderen i universet, som er omkring 13,7 milliarder år (13.700.000.000) år. Før denne tid var universet så varmt og tæt, at det var uigennemsigtigt for al stråling. Ikke engang enkle atomer kunne dannes uden øjeblikkeligt at blive revet fra hinanden i deres sammensatte protoner og elektroner af den intense stråling. Universet var lavet af en “plasma” eller ioniseret gas, hvilket er hvad overfladen af Solen er lavet af .
Lige siden Big Bang har universet været afkølet og udvidet. Omkring 400.000 år igennem sit liv var det køligt nok (dog stadig omkring 3000 Celsius) til at de enkleste atomer kunne dannes, og det blev gennemsigtigt. Lyset fra denne tid har rejst gennem rummet lige siden, og kan detekteres overalt omkring os herfra på jorden eller i rummet. Vi kan måle efterglødningen af Big Bang.
Udvidelsen af universet har strakt CMB-strålingen omkring 1000 gange, hvilket får det til at se meget køligere ud. Så i stedet for at se efterglød ved 3000 grader, ser vi det kun 3o over absolut nul eller 3 Kelvin (-270o C). Ligesom et brændende kul (omkring 1500 K) lyser rødt, og en varm lysstjerne stjerne (omkring 6000 K) lyser gul eller blå, lyser CMB med en karakteristisk farve forbundet med temperaturen. Men fordi det er så koldt, har lyset, som blev udsendt af det glødende univers, nu en meget længere bølgelængde, end vi kan se med vores øjne. CMB er lysest med en bølgelængde på omkring 2 mm, hvilket er omkring 4000 gange længere end bølgelængden af det synlige lys, vi ser med vores øjne.
CMB-målingers historie
De første målinger af CMB i 1960’erne af Arno Pensiaz og Robert Wilson bekræftede, at CMB var der, og at det var rundt omkring, men det kunne ikke ses i detaljer. De så et konstant signal, der skyllede deres syn på galaksen ud. CMB er så lys ved millimeter-bølgelængder, at hvis du indstiller et gammelt analogt tv til at vise den snelignende statiske, vil nogle få procent af det signal, dit tv henter, komme fra starten af universet.
I 1990’erne målte en satellit kaldet COBE CMB over hele himlen. Det hjalp med at etablere flere ting. For det første er CMB næsten helt ensartet med en næsten konstant temperatur over hele himlen. Det er dog ikke helt konstant. Der var små udsving eller krusninger i temperaturen på niveauet med kun en del i 100.000. Hvis jordens overflade var glat til 1 del i 100.000, ville det højeste bjerg være kun 100 m højt!
I løbet af de sidste par årtier har mange eksperimenter målt de små udsving CMB med nøjagtigheder, der gradvist bliver bedre og bedre. Disse små udsving er der på grund af små variationer i universets tæthed umiddelbart efter Big Bang. Alle regioner, der er lidt mere tætte, har tendens til at tiltrække mere stof og bliver endnu tættere og tiltrækker endnu mere materiale. Denne løbende proces er det, der førte til dannelsen af de første stjerner og galakser. Udsvingets egenskaber er blevet brugt til at hjælpe med at bestemme universets alder, hvad det er lavet af, og endda hvordan det kan ende. Efterhånden som målingerne bliver bedre, øges vores viden om universet. Planck vil være en vigtig milepæl i vores forståelse og måle disse udsving med utrolig nøjagtighed og mere detaljerede detaljer over hele himlen, end det har været muligt tidligere.
COBE
-
COBE -
WMAP -
Planck
De tre billeder ovenfor viser den simulerede himmel ved resolutionerne fra COBE (lanceret 1990), WMAP (lanceret 2001) og Planck. Alle billederne har samme farveskala.