รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของเอกภพ

รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของเอกภพ (CMB) คือแสงที่หลงเหลือจากช่วงแรกของเอกภพ ปัจจุบันมีอุณหภูมิเพียงราว 2.725 เคลวิน หรือราว -270 องศาเซลเซียส และมาถึงเราจากทุกทิศทางในท้องฟ้าเท่า ๆ กัน

เกิดขึ้นได้อย่างไร

ในช่วงแรก เอกภพร้อนมากจนอะตอมคงตัวไม่ได้ อิเล็กตรอนอิสระกระเจิงแสงไปมาตลอดเวลา เอกภพจึงทึบแสงเหมือนอยู่ในหมอกหนา เมื่อเอกภพอายุราว 380,000 ปี อุณหภูมิลดลงเหลือราว 3,000 เคลวิน อิเล็กตรอนจับกับนิวเคลียสเป็นอะตอมได้ หมอกจึงจาง และแสงในตอนนั้นเดินทางออกมาได้อย่างอิสระ ตั้งแต่นั้นเอกภพขยายตัวไปราว 1,100 เท่า แสงจึงถูกยืดจากแสงอินฟราเรดและแสงที่ตามองเห็นกลายเป็นคลื่นไมโครเวฟ

การค้นพบโดยบังเอิญ

ในปี ค.ศ. 1964 อาร์โน เพนเซียส และโรเบิร์ต วิลสัน แห่ง Bell Labs กำลังทดสอบเสาอากาศวิทยุ และพบสัญญาณรบกวนที่ไม่ว่าหันไปทางใดก็ยังอยู่ ทั้งคู่ถึงกับทำความสะอาดมูลนกพิราบที่อยู่ในเสาอากาศ แต่สัญญาณก็ไม่หายไป ขณะเดียวกัน ทีมนักฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันกำลังเตรียมค้นหารังสีนี้ตามที่ทฤษฎีบิกแบงทำนายไว้ เมื่อรู้ข่าวจึงเข้าใจทันทีว่านั่นคืออะไร เพนเซียสและวิลสันได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี ค.ศ. 1978 การค้นพบนี้ทำให้ทฤษฎีเอกภพคงที่ถูกละทิ้งไป

ลายจุดที่บอกเรื่องราวของเอกภพ

ดาวเทียม COBE ในปี ค.ศ. 1989 วัดว่ารังสีนี้มีสเปกตรัมแบบวัตถุดำเกือบสมบูรณ์แบบ และพบว่าอุณหภูมิในทิศต่าง ๆ ต่างกันเพียงราว 1 ใน 100,000 ส่วน ผลงานนี้ได้รับรางวัลโนเบลปี ค.ศ. 2006 ความไม่สม่ำเสมอเล็ก ๆ นี้คือเมล็ดพันธุ์ที่แรงโน้มถ่วงขยายจนกลายเป็นดาราจักรและกระจุกดาราจักร ต่อมาดาวเทียม WMAP และ Planck ทำแผนที่ได้ละเอียดขึ้นมาก จนวัดอายุเอกภพ สัดส่วนของสสารปกติ สสารมืด และพลังงานมืดได้แม่นยำ