2013年に欧州宇宙機関（ESA）のプランク衛星によって撮影された宇宙マイクロ波背景放射の画像は、空全体の小さな変動を示しています
（画像：©ESA / Planckコラボレーション）
宇宙マイクロ波背景（CMB）は、ビッグバンからの残りの放射、または宇宙が始まった時間と考えられています。理論が進むにつれ、宇宙が生まれたとき、宇宙は急速なインフレと膨張を受けました。 （宇宙は今日まだ拡大しており、拡大率は見る場所によって異なります）。 CMBはビッグバンからの余熱を表しています。
CMBは肉眼では見えませんが、宇宙のいたるところにあります。絶対零度よりわずかに2.725度（マイナス459.67度、またはマイナス273.15度）低いため、人間には見えません。これは、電磁波が電磁波スペクトルのマイクロ波部分で最もよく見えることを意味します。
起源と発見
宇宙は138億年前に始まり、CMBはビッグバンの約40万年前にさかのぼります。それは、宇宙の初期段階で、現在のサイズが1億分の1であったときに、気温が2億7300万度という極端なものになったためです。 上 NASAによると、絶対零度。
当時存在していた原子は、すぐに小さな粒子（陽子と電子）に分解されました。光子（光の量子を表す粒子、または他の放射線）でのCMBからの放射線は、電子から散乱されました。 「したがって、光の光が濃い霧の中をさまようように、光子は初期の宇宙をさまよった」とNASAは書いた。
ビッグバンから約38万年後、宇宙は水素が形成できるほど涼しかった。 CMBフォトンは水素に当たることによる影響をほとんど受けないため、フォトンは直線的に移動します。宇宙論者は、CMBフォトンが最後に物質に衝突したときの「最後の散乱の表面」を参照します。その後、宇宙は大きすぎました。したがって、CMBをマッピングする場合、ビッグバンから380,000年後、宇宙が放射線に対して不透明になった直後を振り返ります。
NASAによると、アメリカの宇宙学者ラルフ・アファーが最初にCMBを予測したのは、1948年のことでした。チームは、ビッグバン元素合成、または水素の最も軽い同位体（タイプ）以外の宇宙での元素の生成に関連する研究を行っていました。このタイプの水素は、宇宙の歴史のごく初期に作成されました。
しかし、CMBは偶然に最初に発見されました。 1965年、Bell Telephone Laboratoriesの2人の研究者（Arno PenziasとRobert Wilson）がラジオ受信機を作成していて、拾っているノイズに戸惑いました。彼らはすぐにノイズが空中から均一に来ることに気づきました。同時に、プリンストン大学（ロバートディッケ率いる）のチームがCMBを見つけようとしていました。ディッケのチームはベルの実験に気付き、CMBが見つかったことに気づきました。
両チームは1965年に天体物理ジャーナルに論文をすぐに発表し、ペンジアスとウィルソンは彼らが見たものについて話し、ディッケのチームは宇宙の文脈でそれが何を意味するかを説明しました。 （後にペンジアスとウィルソンはどちらも1978年のノーベル物理学賞を受賞した）。
より詳しく学ぶ
CMBは、初期の宇宙がどのように形成されたかを知るのに役立つため、科学者にとって有用です。正確な望遠鏡ではわずかな変動しか見られず、温度は均一です。 「これらの変動を研究することにより、宇宙論者は銀河の起源と銀河の大規模構造について知ることができ、ビッグバン理論の基本的なパラメーターを測定することができる」とNASAは書いている。
CMBの一部は発見後の数十年でマッピングされましたが、最初の宇宙ベースの全天地図は、1989年に打ち上げられ、1993年に科学の運用を中止したNASAの宇宙背景探査（COBE）ミッションからのものでした。 NASAが言うように、宇宙の」はビッグバン理論の予測を確認し、以前には見られなかった宇宙構造のヒントも示しました。 2006年、NASAゴダード宇宙飛行センターのCOBE科学者ジョンマザーとカリフォルニア大学バークレー校のジョージスムートにノーベル物理学賞が授与されました。
より詳細な地図は、2001年6月に打ち上げられ、2010年に科学データの収集を停止したWilkinson Microwave Anisotropy Probe（WMAP）の厚意により2003年に提供されました。最初の画像は、宇宙の年齢を137億年に固定しました（測定後、測定値は138億年）そしてまた驚きを明らかにしました：最も古い星は予測よりもはるかに早く、ビッグバンの約2億年後に輝き始めました。
科学者は、宇宙の非常に初期のインフレーション段階（形成後1兆分の1秒）を研究し、原子密度、宇宙のしこり、宇宙形成後の宇宙の他の特性に関するより正確なパラメーターを与えることにより、これらの結果を追跡しました。彼らはまた、空の両方の半球の平均温度の奇妙な非対称性と、予想よりも大きい「コールドスポット」を見ました。 WMAPチームは、彼らの研究に対して2018年の基礎物理学のブレークスルー賞を受賞しました。
2013年に、欧州宇宙機関のプランク宇宙望遠鏡からのデータがリリースされ、CMBの最高精度の画像を示しました。科学者はこの情報で別の謎を明らかにしました：大きな角度スケールでのCMBの変動は予測と一致しませんでした。プランクはまた、WMAPが非対称性とコールドスポットの観点から見たものを確認しました。 Planckの2018年の最終データリリース（2009〜2013年に運用されたミッション）は、ダークマターとダークエネルギー（宇宙の加速の背後にあると思われる神秘的な力）が存在するように見えることをさらに証明しました。
他の研究努力は、CMBのさまざまな側面を検討しようとしました。 1つは、Eモード（2002年に南極大陸を基盤とする角度角度干渉計によって発見された）とBモードと呼ばれる偏光のタイプを決定することです。 Bモードは、Eモードの重力レンズ効果（このレンズ効果は2013年に南極望遠鏡で初めて見られた）と重力波（2016年にAdvanced Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory、またはLIGOを使用して最初に観測された）から生成できます。 2014年、南極を拠点とするBICEP2装置は重力波のBモードを発見したと言われていましたが、さらなる観測（Planckからの研究を含む）により、これらの結果は宇宙塵によるものであることが示されました。
2018年半ばの時点で、科学者たちはビッグバンの直後に短期間で宇宙が急速に膨張したことを示す信号をまだ探しています。その時、宇宙は光速より速い速度で大きくなっていた。これが起こった場合、研究者は、これが分極の形態を通じてCMBで見えるはずであると疑っています。その年の研究は、ナノダイヤモンドからの輝きが、微視的であるが識別可能な、宇宙の観測を妨げる光を生み出すことを示唆しました。この輝きが説明された今、将来の調査では、CMBのかすかな二極化をよりよく探すためにそれを取り除くことができると、研究著者らは当時述べた。
追加リソース
- NASA：ビッグバンのテスト：CMB
