宇宙マイクロ波背景放射（CMB）は、光であり、私たちが宇宙全体で見ることができる最も古く、最も遠い光である。それはビッグバンの直後から来ており、ビッグバンは宇宙の始まりと考えられている。
しかし、それは私たちが肉眼で見ることのできる光ではない。私たちが見ることができる光の種類は可視光と呼ばれるが、他の種類の光も存在する。マイクロ波もその一種であり、骨折を確認するために使われるX線や、車の中で音楽を聴くためのラジオ波も光の一種である。
最初、CMBは非常にエネルギッシュなX線の光であった。しかし、時間が経つにつれてエネルギーを失い、低エネルギーのマイクロ波になった。
CMBは宇宙の始まりからの光である。この時点で、宇宙は非常に熱く、密度が高く、電子や陽子と呼ばれる粒子で満たされていた。これらの粒子は電荷を持っており、光がこれらの粒子に到達すると、その電荷によって光が別の方向に送られる。これにより、光は遠くまで進むことができなかった。
冷却
しかし、時間が経つにつれて宇宙は拡大し、冷却された。最終的に、宇宙が十分に冷えると、電子と陽子が結びついて水素原子を形成し始めた。これらの原子は電荷を持たないため、電子や陽子とは異なり、光に影響を与えない。光はこれらの原子を通過し、まるで完全に空っぽの宇宙を進むかのように進むことができるようになった。
宇宙は全体的に同じ速度で冷却されたため、このプロセスはどこでも同時に起こった。突然、光は宇宙のあらゆる場所から遠くへ速く進むことができるようになった。この光は現在でも進み続けており、地球に到達しているのが現在のCMBである。
CMBの光は常に宇宙に存在していたが、最初の原子が形成されるまでは遠くまで進むことができなかった。実際、この光が放出されたのはビッグバンから38万年後であるとわかっている。ビッグバンとCMBの放出の間に長い時間があるように感じるかもしれないが、宇宙がほぼ140億年の歴史を持つことを考えると、これは宇宙が非常に若かった時期に起こったことである。
CMBは、昔の宇宙がどのような状態であったかについて多くの重要な情報を教えてくれる。ビッグバン理論によれば、初期の宇宙は非常に熱く、放射線で満ちていた。宇宙が拡大し冷却されると、この放射線が最終的に放出されることになる。これが現在私たちがCMBとして見ているものである。それはビッグバン理論によって予測された温度を持っており、これがCMBがビッグバン理論が正しい証拠であると言える理由である。
偶然の発見
CMBは偶然に発見された。アメリカの2人の科学者、Robert WilsonとArno Penziasはマイクロ波望遠鏡を使っていたが、アンテナをどこに向けても同じ余分な信号が見え続けた。彼らは、この余分な信号は望遠鏡の故障、あるいはアンテナについたハトのフンが原因ではないかと考えた。
最終的に彼らは、ビッグバン理論が存在を予測していたCMBを初めて検出したことに気づいた。彼らはその発見によりノーベル賞を受賞した。
その後、私たちはより良いCMBの画像を得るために多くの望遠鏡を宇宙に送った。宇宙で最も古い光を見ることは、今日私たちが目にするすべてがどのようにして存在するようになったのかを理解するのに役立つ。
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