ビッグバン
1970年代から1980年代にかけて、様々な観測(特に銀河の回転曲線の観測)から、宇宙には銀河内や銀河間に働く重力の強さを十分説明できるだけの「目に見える」(電磁波を放出・吸収・散乱する)質量が存在しないことが明らかになった。このことから、宇宙に存在する物質の90%は通常の、つまりバリオンからなる物質ではなく、ダークマターであるという考え方が出てきた。これに加えて、宇宙の質量のほとんどが通常の物質であると仮定すると、観測と強く矛盾するような帰結が得られることも分かってきた。具体的には、もしダークマターが存在しないとすると、宇宙には銀河や銀河団などの高密度の構造がこれほど大きく成長しなかったはずであり、また重水素の量が今よりはるかに多く作られたはずである。ダークマター仮説は当初は議論を呼んだが、現在ではCMBの非等方性や銀河団の速度分散、大規模構造の分布などの観測や、重力レンズの研究、銀河団からのX線の測定などを通じて、標準的宇宙論の一部として広く受け入れられている。ダークマターは重力的な痕跡を通じてしか検出されておらず、ダークマターに当てはまるような粒子は実験室ではまだ見つかっていない。しかし素粒子物理学からはダークマターの候補が数多く挙がっており、これらを検出するプロジェクトがいくつか進んでいる。
ビッグバンモデルを用いると、この宇宙に存在するヘリウム4 (He)、ヘリウム3 (He)、重水素 (H)、リチウム7 (Li) の中性水素 (H) に対する相対的濃度を計算することができる。全ての組成はバリオン-光子比という1個のパラメータに依存している。ビッグバン理論で予想される存在比(個数比ではなく質量比)の値は、He/H が約0.25、H/H が約10、He/H が約10、Li/H が約10である。
実際に測定されている存在量は全て、バリオン-光子比という1つの値から予想される値と一致している。軽元素の相対的存在比を説明できる理論はこれ以外には知られていないため、この事実はビッグバンの強い証拠と考えられている。
若い時代の宇宙(恒星内での原子核合成で生成された核種を含まない、星形成以前の宇宙)において、ヘリウム4が重水素よりも多く存在することや重水素がヘリウム3よりも多く存在すること、さらにそれが宇宙のどこでも一定の比率であることを明確に説明できる理論は、ビッグバン理論以外にはない。
Cosmology
PBS.org, "From the Big Bang to the End of the Universe. The Mysteries of Deep Space Timeline"
"Welcome to the History of the Universe". Penny Press Ltd.
ケンブリッジ大学宇宙論研究室, "The Hot Big Bang Model". ビッグバンをめぐる問題についての議論を含む。
ハーバード・スミソニアン天体物理学センター, "UNIVERSE! - The Big Bang and what came before".
D'Agnese, Joseph, "The last Big Bang man left standing, physicist Ralph Alpher devised Big Bang Theory of universe". Discover, July 1999.