宇宙背景輻射是來(lái)自宇宙空間背景上的各向同性或者黑體形式和各向異性的微波輻射，也稱微波背景輻射，其特征是和絕對(duì)溫標(biāo)2.725K的黑體輻射相同，頻率屬于微波范圍。

按照大爆炸宇宙學(xué)說(shuō)，微波背景輻射產(chǎn)生于大爆炸后的30萬(wàn)年。發(fā)生大爆炸時(shí)，宇宙的溫度極高，之后慢慢降溫，到現(xiàn)在（約137億年后）大約還殘留著3K左右的熱輻射。

1.發(fā)現(xiàn)

1964年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的工程師阿諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜架設(shè)了一臺(tái)喇叭形狀的天線，用以接收衛(wèi)星的信號(hào)。為了檢測(cè)這臺(tái)天線的噪音性能，他們將天線對(duì)準(zhǔn)天空方向進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)在波長(zhǎng)為7.35cm的地方一直有一個(gè)各向同性的訊號(hào)存在。起初他們懷疑這個(gè)信號(hào)可能來(lái)源于天線系統(tǒng)本身。

1965年初，他們對(duì)天線進(jìn)行了徹底檢查，并清理了天線上的鳥(niǎo)屎，殺了鴿子以壯大“研氣”。然而噪聲依然存在。由于這個(gè)信號(hào)既沒(méi)有周日的變化，也沒(méi)有季節(jié)的變化，可以判定與地球的轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)關(guān)。于是，他們以《在4080兆赫上額外天線溫度的測(cè)量》為題發(fā)表論文正式宣布了這個(gè)發(fā)現(xiàn)。不久狄克、皮伯斯、勞爾和威爾金森在同一雜志上以《宇宙黑體輻射》為標(biāo)題發(fā)表了一篇論文，對(duì)這個(gè)發(fā)現(xiàn)給出了正確的解釋——這個(gè)額外輻射是宇宙微波背景輻射。

普林斯頓大學(xué)羅伯特·迪克領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家小組重新研究阿爾弗和赫爾曼早先作過(guò)的預(yù)言，著手設(shè)計(jì)一臺(tái)探測(cè)器以供搜索大爆炸的殘留輻射。當(dāng)聽(tīng)說(shuō)貝爾實(shí)驗(yàn)室的接收器存在無(wú)法闡明的噪聲后，將它解釋為緣自大爆炸的殘余輻射。這種噪聲相當(dāng)于在電磁波譜的微波部分波長(zhǎng)為7.35cm的某種無(wú)線電波信號(hào)，如果假設(shè)它是熱輻射，那么它所具有的能量就相應(yīng)于2.7K的溫度。

2010年12月有英國(guó)天文學(xué)家發(fā)表論文稱，他們發(fā)現(xiàn)了宇宙在很久之前曾受到其它平行宇宙“擠壓”的證據(jù)。英國(guó)倫敦大學(xué)物理與天文學(xué)學(xué)院的史蒂夫·菲尼研究團(tuán)隊(duì)在研究了宇宙微波背景輻射圖后得出了這一驚人結(jié)論。他們稱，在圖中發(fā)現(xiàn)了四個(gè)由“宇宙摩擦”形成的圓形圖案，這表明我們的宇宙可能至少四次進(jìn)入過(guò)其他宇宙。

2.特征

微波背景輻射的最重要特征是具有黑體輻射譜，在0.3～75cm波段，可以在地面上直接測(cè)到。在大于100cm的射電波段，銀河系本身的超高頻輻射掩蓋了來(lái)自河外空間的輻射，因而不能被直接測(cè)量。在小于0.3cm波段，由于地球大氣輻射的干擾，要使用氣球、火箭或衛(wèi)星等空間探測(cè)手段才能測(cè)量。

從對(duì)0.054cm到數(shù)十厘米波段的測(cè)量結(jié)果看，背景輻射是溫度近于2.7K的黑體輻射，習(xí)慣上稱3K背景輻射。黑體譜現(xiàn)象表明，微波背景輻射是極大時(shí)空范圍內(nèi)的事件，因?yàn)橹挥型ㄟ^(guò)輻射與物質(zhì)之間的相互作用，才能形成黑體譜?，F(xiàn)今宇宙空間的物質(zhì)密度極低，輻射與物質(zhì)的相互作用極小。

微波背景輻射的另一特征是具有極高的各向同性。這有兩方面的含義：①小尺度上的各向同性。在小到幾十弧分的范圍內(nèi)，輻射強(qiáng)度的起伏小于0.2～0.3%；②大尺度上的各向同性。沿天球各個(gè)不同方向，輻射強(qiáng)度的漲落小于0.3%。

各向同性說(shuō)明，在各個(gè)不同方向上，各個(gè)相距非常遙遠(yuǎn)的天區(qū)之間，應(yīng)當(dāng)存在過(guò)相互聯(lián)系。微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是二十世紀(jì)天文學(xué)的重大成就，它對(duì)現(xiàn)代宇宙學(xué)影響深遠(yuǎn)，可以與河外星系紅移的發(fā)現(xiàn)相并論?，F(xiàn)在一般認(rèn)為背景輻射起源于熱宇宙的早期，這是對(duì)大爆炸宇宙學(xué)的強(qiáng)有力支持。

     宇宙微波背景輻射

3.研究成果

2013年3月，歐洲航天局公布了根據(jù)“普朗克”太空探測(cè)器傳回?cái)?shù)據(jù)繪制的宇宙微波背景輻射圖。這幅圖利用2009年發(fā)射的“普朗克”探測(cè)器在頭15個(gè)半月內(nèi)收集的數(shù)據(jù)繪制而成，比美國(guó)航天局此前發(fā)射的宇宙背景探索者衛(wèi)星和威爾金森微波各向異性探測(cè)器探測(cè)到的微波背景輻射更為精確，見(jiàn)證了宇宙誕生38萬(wàn)年后的情形。

                     2013年最精確宇宙微波背景圖

根據(jù)“普朗克”探測(cè)器收集的數(shù)據(jù)，科學(xué)家對(duì)宇宙的組成部分有了新的認(rèn)識(shí)，宇宙中普通物質(zhì)和暗物質(zhì)的比例高于此前假設(shè)，而暗能量這股被認(rèn)為是導(dǎo)致宇宙加速膨脹的神秘力量則比想象中的要少，占不到70%。

此外，反映宇宙膨脹率的哈勃常數(shù)也被修正至67.15km，即一個(gè)星系與地球的距離每增加一百萬(wàn)秒差距（一秒差距約為3．26光年），其遠(yuǎn)離地球的速度每秒就增加67.15km。這個(gè)數(shù)據(jù)意味著宇宙的年齡約為138.2億年。

目前為科學(xué)界所普遍接受的宇宙起源理論認(rèn)為，宇宙誕生于距今約137億年前的一次“大爆炸”，宇宙微波背景輻射是“大爆炸”的“余燼”，均勻地分布于整個(gè)宇宙空間。

隨后在不同波段上對(duì)微波背景輻射又做了大量的測(cè)量和詳細(xì)的研究，發(fā)現(xiàn)它在一個(gè)相當(dāng)寬的波段范圍內(nèi)良好地符合黑體輻射譜，對(duì)應(yīng)溫度大約為2.7K（近似為3K），并且在整個(gè)天空上是高度各向同性的，只是具有一個(gè)微小的偶極各向異性，即在赤經(jīng)11.3±0.1h、赤緯4±2°的溫度略高，在相反方向的溫度略低。人們認(rèn)為這是由銀河系運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的多普勒效應(yīng)所引起的。