Kozmik mikrodalga arkaalan ışınımı

Kozmik mikrodalga arkaalan ışınımı, fon ışıması veya fon radyasyonu; 1964 yılında keşfedilen ve bütün evreni dolduran bir elektromanyetik dalgadır. 2,725 kelvin sıcaklığındaki kara cisimin ısıl ışınımına denk gelen eden 160,2 GHz frekansında ve 1,9 mm dalga boyunda olduğu COBE uydusu tarafından havaküre (atmosfer) dışında hassas olarak ölçülmüştür. Fon ışıması, evrenin en uzağından yani Büyük Patlama'dan geldiği düşünülen elektromanyetik ışımadır. Bu ışımayı birçok radyo astronom ve fizikçi Büyük Patlama'nın en büyük kanıtı sayarlar.

1948 yılında George Gamow, Ralph Alpher ve Robert Herman tarafından varlığı teorik olarak öne sürülmüş ve 5 K sıcaklığında bir kara nesnenin yaydığı ışıma ile aynı dalga boyunda olması gerektiği hesap edilmişti. 1964 yılında Amerikalı radyo astronomlar Arno Allan Penzias ve Robert Woodrow Wilson bu dalga boyundaki ışımayı keşfederek 1978 Nobel Fizik Ödülü'nü kazanmışlardır. NASA tarafından atmosfer şartlarından etkilenmeden doğru ölçüm yapması için bu işe özel COBE sondası 18 Kasım 1989'da uzaya gönderildi. COBE'nin gönderdiği resim ayrıntılı değildi. Çıkardığı resim evrenin kabaca bir kozmik arka plan ışımasını gösteriyordu. 1993'te görevi sona eren COBE sondası yerine 30 Haziran 2001'de WMAP sondası uzaya gönderildi. WMAP, COBE'ye oranla daha ayrıntılı bir resim çıkarmıştır ve günümüzde hala bu resim kullanılmaktadır. WMAP halen aktif olarak görev yapmaktadır.

Doppler etkisine göre daha uzaktaki gökadalar daha kırmızı dalga boyuna kayar. Yaklaşan trenin düdüğünün sesinin tiz perdeden gelmesi ve uzaklaşan trenin düdüğünün sesinin kalın perdeden gelmesi gibi uzaklaşan ışığın dalga boyu da kırmızıya kayar (daha uzun dalga boyuna doğru). Uzaktaki gökadaların bizden daha büyük hızlarla uzaklaştığı gözlemlenmiştir. Mantıken evren büyük patlama neticesinde genişlerken gökadalar birbirinden homojen hızlarda genişlemeliydi. Uzaktaki gökadaların daha büyük hızlarla birbirinden uzaklaşması homojen genişlemeyi de doğrular.

O zaman en uzaktaki gökadaların dalga boyu ne olmalıydı. Özel görelik kuramına göre ışık hızı aşılamayacağına göre en uzaktakiler ışık hızından küçük sonlu bir hızla uzaklaşmalıydı. En uzaktaki gökadadan gelen ışık hem en hızlı uzaklaşan hem de en uzak geçmişten gelen ışıktır. En uzak geçmiş ise evrenin oluştuğu zamanlardan gelen ışıktır. Deneysel gözlemlerde böyle bir ışımaya rastlanmış ve ilk önceleri bu ışımanın doğal olmayan bir kaynaktan gelen parazit olduğu sanılmıştı. Sonra ışımanın uzayda her doğrultudan geldiği tespit edildi ve sonra evrenin en uzak geçmişinden gelen kozmik fon ışıması olduğuna hükmedildi. Fon ışıması en uzak geçmişten gelen en uzun dalga boylu ışımadır.

Evren ilk oluştuğunda ışıma serbestçe yayılma fırsatı bulduğunda yani ilk madde öncesi yapıtaşlarının boşluklarından sızabildiği kadarıyla gözlemlenebilmektedir. Uzayda her doğrultuda homojen bir ışıma olmadığı gözlemlenmiştir. Fon ışımasının haritası gözenekli bir yapı sergiler.

1989 yılında NASA'nın COBE adlı uydusundan gelen verilerle harekete geçen ve evrenin Büyük Patlamadan 380.000 yıl sonraki halini keşfeden George Smoot ve John C. Mather adlı iki Amerikalı araştırmacı, 2006 yılı Nobel Fizik Ödülü'ne sahip olmuşlardır. Böylece kozmik arka plan ışımalarının varlığı ve Big Bang Teorisi'nin doğruluğu daha fazla netlik kazanmıştır.