Các nhà khoa học coi nó như một tiếng vọng hoặc ‘sóng xung kích’ của Vụ nổ lớn. Theo thời gian, ánh sáng nguyên thủy này đã nguội đi và yếu đi đáng kể; ngày nay chúng tôi phát hiện nó trong miền vi ba.
Sứ mệnh Planck của ESA sẽ phát hiện ra tia sáng đầu tiên này, cũng là tia bức xạ ‘lâu đời nhất’ có thể phát hiện được và mang thông tin về quá khứ và tương lai của chúng ta. Bằng cách quan sát nó, Planck sẽ nhìn thấy Vũ trụ gần như ban đầu.
Bằng chứng cho vụ nổ lớn
Bức xạ CMB được phát hiện một cách tình cờ vào năm 1965. Penzias và Wilson, hai nhà thiên văn học vô tuyến tại Hoa Kỳ, đã đăng ký một tín hiệu trong kính viễn vọng vô tuyến của họ mà không thể được quy cho bất kỳ nguồn chính xác nào trên bầu trời.
Nó dường như đến từ mọi nơi với cường độ như nhau, ngày hay đêm, mùa hè hay mùa đông. Họ kết luận rằng tín hiệu phải đến từ bên ngoài Thiên hà của chúng ta. Nó gần như đến từ nguồn gốc của Vũ trụ.
Các nhà khoa học coi phát hiện của họ là bằng chứng vững chắc cho lý thuyết ‘Vụ nổ lớn’. Lý thuyết này dự đoán rằng ‘sóng xung kích’ của vụ nổ nguyên sinh đó vẫn có thể phát hiện được như một ‘hình nền’ tinh tế đến từ mọi nơi phía sau tất cả các thiên hà, chuẩn tinh và cụm thiên hà.
Ngày nay, mô hình Big Bang vẫn là mô hình duy nhất có thể giải thích một cách thuyết phục sự tồn tại của CMB. Theo mô hình này, Vũ trụ bắt đầu với một pha rất đặc và nóng, tự nó nở ra và nguội đi; trong vài trăm nghìn năm, nhiệt độ cao đến mức các nguyên tử trung hòa không thể hình thành.
Vật chất chủ yếu bao gồm neutron và các hạt mang điện (proton và electron). Các electron tương tác chặt chẽ với các hạt ánh sáng, và do đó ánh sáng và vật chất liên kết chặt chẽ vào thời điểm đó (nghĩa là ánh sáng không thể truyền đi một quãng đường dài theo đường thẳng). Do đó, ánh sáng không thể lan truyền và Vũ trụ mờ đục.
Vũ trụ mát mẻ hơn, rõ ràng hơn
Mất khoảng 300 000 năm để Vũ trụ nguội đi đến nhiệt độ mà các nguyên tử có thể hình thành (khoảng 3000 ° C). Sau đó, vật chất trở nên trung lập, và cho phép ánh sáng truyền đi tự do: Vũ trụ trở nên trong suốt. Di tích của ‘ánh sáng đầu tiên’ đó là CMB.
Kể từ thời điểm bức xạ đó được giải phóng, Vũ trụ đã mở rộng, đồng thời trở nên lạnh hơn và mát hơn. Nền vũ trụ cũng bị ảnh hưởng bởi quá trình tương tự: nó nở ra và nguội đi. Không gian đã tự ‘kéo dài’, và với tất cả các tỷ lệ chiều dài.
Suy cho cùng thì ánh sáng cũng là một làn sóng, giống như những con sóng trên biển, và khi bạn kéo dài một con sóng thì thang độ dài đặc trưng của nó (cũng như ‘tần số’) của nó sẽ thay đổi. Ngày nay, chúng ta có thể phát hiện CMB ở tần số vi sóng hoặc thang đo độ dài, chúng dài hơn nhiều, chẳng hạn như thang đo độ dài mà mắt chúng ta có thể nhìn thấy.
Vì lý do này, mắt người không thể nhìn thấy vi sóng từ CMB (hoặc tia X hoặc tia hồng ngoại). Tuy nhiên, bằng cách sử dụng các thiết bị dò được thiết kế đặc biệt, chẳng hạn như những thiết bị được Planck mang theo, chúng ta có thể làm được.
CMB là ánh sáng xa nhất và lâu đời nhất mà kính thiên văn có thể phát hiện. Không thể nhìn thấy xa hơn sau thời điểm phát hành vì khi đó Vũ trụ hoàn toàn ‘mờ đục’. CMB đưa các nhà thiên văn đến gần Vụ nổ lớn nhất có thể và hiện là một trong những cách hứa hẹn nhất mà chúng ta có để hiểu về sự ra đời và tiến hóa của Vũ trụ mà chúng ta đang sống.