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宇宙微波背景（英语：Cosmic Microwave Background，简称CMB，又称3K背景辐射）是宇宙学中“大爆炸”遗留下来的热辐射。

在早期的文献中，“宇宙微波背景”称为“宇宙微波背景辐射”（CMBR）或“遗留辐射”，是一种充满整个宇宙的电磁辐射。特征和绝对温标2.725K的黑体辐射相同。频率属于微波范围。宇宙微波背景是宇宙背景辐射之一，为观测宇宙学的基础，因其为宇宙中最古老的光，可追溯至再复合时期。

发现

利用传统的光学望远镜，恒星和星系之间的空间（背景）是一片漆黑。然而，利用灵敏的辐射望远镜可发现微弱的背景辉光，且在各个方向上几乎一模一样，与任何恒星，星系或其他对象都毫无关系。这种光的电磁波谱在微波区域最强。1964年美国射电天文学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊偶然发现宇宙微波背景，这一发现是基于于1940年代开始的研究，并于1978年获得诺贝尔奖。

“ 宇宙微波背景是我们宇宙中最古老的光，当宇宙刚刚38万岁时刻在天空上。它显示出微小的温度涨落，对应着局部密度的细微差异，代表着所有未来的结构，是当今的恒星与星系的种子 ”

宇宙微波背景很好地解释了宇宙早期发展所遗留下来的辐射，它的发现被认为是一个检测大爆炸宇宙模型的里程碑。

形成

宇宙在年轻时期，恒星和行星尚未形成之前，含有致密，高温，充满着白热化的氢气云雾等离子体。等离子体与辐射充满着整个宇宙，随着宇宙的膨胀而逐渐冷却。当宇宙冷却到某个温度时，质子和电子结合形成中性原子。这些原子不再吸收热辐射，因此宇宙逐渐明朗，不再是不透明的云雾。宇宙学家提出中性原子在“再复合”时期形成，紧接在“光子脱耦”之后，即光子开始自由穿越整个空间，而非在电子与质子所组成的等离子体中紧密的碰撞。光子在脱耦之后开始传播，但由于空间膨胀，导致波长随着时间的推移而增加（根据普朗克定律，波长与能量成反比），光线越来越微弱，能量也较低。这就是别称“遗留辐射”的来源。“最后散射面”是指我们由光子脱耦时的放射源接收到光子的来源点在空间中的集合。

因为任何建议的宇宙模型都必须解释这种辐射，因此宇宙微波背景是精确测量宇宙学的关键。宇宙微波背景在黑体辐射光谱的温度为2.72548±0.00057 K。光谱辐射dEν/dν的峰值为160.23 GHz，在微波频率的范围内。（若光谱辐射的定义为dEλ/dλ，则峰值波长为1.063毫米。）

研究意义

该光辉在所有方向中几乎一致，但细微的残留变化展现出各向异性，与预期的一样，分布相当均匀的炽热气体已经扩大到目前的宇宙大小。特别的是，在天空中不同角度的光谱辐射包含相同的各向异性，或不规则性，随区域大小变化。它们已被详细测量，若有因物质在极小空间的量子摄动而起的微小温度变化，且膨胀到今日可观测的宇宙大小，应该会与之吻合。这是一个非常活跃的研究领域，科学家同时寻求更好的数据（例如，普郎克卫星）和更好的宇宙膨胀初始条件。虽然许多不同的过程都可产生黑体辐射的一般形式，但没有比大爆炸模型更能解释涨落。因此，大多数宇宙学家认为，宇宙大爆炸模型最能解释宇宙微波背景。

在整个可视宇宙中有高度的一致性，黯淡却已测得的各向异性非常广泛的支持大爆炸模型，尤其是ΛCDM模型。此外，威尔金森微波各向异性探测器及宇宙泛星系偏振背景成像实验观测相距大于再复合时期之宇宙视界角尺度上涨落间的相关性。此相关可能为非因果的微调，或因宇宙暴胀产生。

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