什么是宇宙微波背景辐射？

宇宙微波背景辐射是20世纪60年代射电天文学得到的四大天文发现之一。这一重大发现为宇宙大爆炸模型和宇宙暴胀理论提供了有利的证据，为观测宇宙学开辟了一个新领域，也为各种宇宙模型提供了一个新的观测约束。

早在1948年，宇宙大爆炸理论的先驱伽莫夫预言，应有宇宙大爆炸之后的热辐射背景。而在十多年后，美国贝尔实验室的工程师彭齐亚斯和威尔逊证实了宇宙背景辐射的存在。

1964年，他们使用一架工作波段为7.35 cm 的低噪声喇叭形反射天线，与4号人造卫星做通讯联系，进行天体辐射的绝对测量。为了降低天线的噪声水平，他们进行了一系列的测量。据估计，他们的天线对准天空时，噪声水平应该只有0.3 K ，但当他们对银河系平面进行测量时，却吃惊的发现存在着6.7K的辐射，而且这种辐射与方向无关。

经过一年的反复测量，扣除大气吸收以及天线自身的影响，他们确认：存在着来自宇宙各个方向3.5 K 的微波背景辐射（温度为3.5K的辐射极大波长在微波）。1965年，他们在《天体物理杂志》上发表了《在4080MHz频率上对天线过热温度的一次测量》，这一结果引起了天文界的极大关注。此发现为宇宙大爆炸理论提供了强有力的证据，奠定了现代宇宙学的基础。因此，彭齐亚斯和威尔逊于1978年获得了诺贝尔物理学奖。

根据大爆炸宇宙学模型，宇宙诞生的最初30万年里，到处游荡着稠密的自由电子，它们阻止光子有效地传输，辐射不能自由穿行，宇宙处于混沌和黑暗之中。到了第40万~70万年以后，温度降低到光子能量不足以击散由氢、氦原子核与电子自由结合成的氢、氦原子以及其他简单原子，自由电子消失，辐射可以自由穿行，并立即从宇宙各处迸发出来，这称为光子与以原子为主的物质粒子退耦。混沌初开，曙光骤现，这就是最早的宇宙背景辐射，也称为原初辐射。那时宇宙温度是3000开，辐射峰值波长为1微米，在红外波段。从那时起到现在，经历了130多亿年，宇宙尺度膨胀了1000倍，温度下降了1000倍，宇宙背景辐射的波长也增加了1000倍，峰值波长到了毫米波段（微波），温度为3开左右。

1989年11月18日美国发射的宇宙背景辐射探测卫星（COBE）的观测表明，在所观测波段范围内，宇宙微波背景辐射是个标准的黑体谱，其对应的普朗克温度为T=2.735 K，2002年更新的最终 结果将其修正为T=2.725K。排除观测者自身运动的多普勒效应和其他天体的辐射，宇宙背景辐射是均匀的和各向同性的。1992年，COBE卫星上的DMR探测器发现宇宙微波背景辐射有十万分之一的不均匀性，这被宇宙学家称之为“宇宙大尺度结构的种子”。

2001年，美国又发射了精度更高的“宇宙微波辐射各向异性探测器”（WMAP），最终给出的宇宙背景辐射温度为Tcmb = (2.72548±0.00057) 开，与COBE于2002年给出的最终结果高度一致。

（本回答主要参考了刘学富老师主编的《基础天文学》、苏宜老师编著的《天文学新概论（第五版）》）