Реликтовото лъчение на Арно Пензиас и Робърт Уилсън

Космическият микровълнов фон (Cosmic Microwave Background) - CMB, е електромагнитно лъчение, което изпълва цялата Вселена и може да бъде открито във всички посоки. То представлява най-ранната радиация, възникнала около 380 000 години след Големия взрив, която може да се открие с подходящи инструменти. Наричат го още най-старата светлина във Вселената, която астрономите оприличават на слънчевата светлина проникваща през облачната обвивка на Земята.

При възникването си Вселената е била гореща, плътна и непрозрачна плазма, съдържаща вещество и енергия. Фотоните не са могли да пътуват свободно, така че няма по стара светлина от това наречено още реликтово (остатъчно) лъчение.

CMB е създадено във време, което космическата история нарича рекомбинационна ера. Когато Вселената е била охладена до температура около 2700 градуса по Целзий, е било възможно, наличните електрони и протони да рекомбинират във водородни атоми. Тогава фотоните са били освободени и днес това излъчване се нарича CMB.

Робърт Уилсън ( в дясно) и Арно Пензиас в предната част на антената, която им помага да открият  реликтово лъчение.

През 1965 г. Арно Пензиас и Робърт Уилсън изучават слаби микровълнови сигнали идващи от нашата галактика Млечен път. За целта конструират изключително чувствителен радиотелескоп. При тестовете на инструмента, засичат необясним шум във вид на лъчение, идващо от всички посоки на небето. Това е всъщност реликтовото излъчване, теоретично предсказано от теорията на Големия взрив. За своето откритие  двамата получават  Нобелова награда по физика през 1978 година.

До средата на 20-ти век е имало две конкуриращи теории за произхода на Вселената. Теорията за т.н. стационарната Вселена предвижда, че общата плътност на материята остава постоянна и, че Вселената е съществувала вечно. Теорията за горещата Вселена или Големия взрив  заявява, че Вселената се разширява и трябва да е била много плътна и гореща в миналото, като в самото си начало трябва да е била една точка с безкрайна плътност.

Откритието на Пензиас и Уилсън е едно от най - силните  доказателства, че теорията за Големия взрив е вярна, т.е. че  Вселената е изпълнена с радиационен фон, останал от времето на нейното сътворение.

CMB ни дава представа за състава на Вселената, която се състои от преди всичко от тъмна енергия - мистериозната сила, която ускорява нейното разширяване. Следващата най-голямата съставка е тъмна материя, която взаимодейства с останалата част от Вселената чрез нейната гравитация. Обикновената материя, включително и всички видими звезди, планети и галактики, съставлява по-малко от 5% от общата маса на Вселената.

Изображение на реликтовото лъчение направено от космическата обсерватория Планк

СМВ има емисионен спектър на абсолютно черно тяло с температура 2,7 К. То показва малки температурни колебания съответстващи на регионите с малко по-различни плътности, които представляват семената на всички бъдещи структури – днешните звезди и галактики.

Чрез своите антени старите телевизионни приемници регистрираха малка част от СМВ при превключване на ТV-каналите.