Pôvod žiarenia
V roku 1965 kedy Penzias a Wilson objavili reliktné žiarenie ešte nebol veľký tresk (Big Bang) štandardným kozmologickým modelom. Vedelo sa však, že vesmír sa rozpína, a teda že v minulosti bol zrejme oveľa menší ako dnes. Ako vyzeral tento pradávny vesmír? Na prvý pohľad by sa mohlo zdať, že o veci takej vzdialenej nevieme povedať takmer nič, ale nie je to tak.
V prvých zlomkoch sekundy svojej existencie musel byť celý vesmír telesom veľmi malého objemu, veľmi vysokej teploty a veľmi vysokého tlaku.
Keď bol vesmír ešte mladý (t.j. prvých tristo tisíc rokov), fotóny (objekty mikrosveta, pomocou ktorých sa šíri svetlo) silne prevažovali nad časticami, lebo hustota ich energie bola väčšia než hustota energie častíc (pod časticami rozumieme protóny, neutróny a elektróny). Tomuto obdobiu sa hovorí žiarivé, alebo fotónové obdobie vesmíru.
S rozpínaním vesmíru však klesal význam fotónov. Poklesla aj teplota vo vesmíre a energia fotónov sa vyrovnala s energiou častíc. Skončilo tak fotónové obdobie a začína sa obdobie časticové, alebo hviezdne, ktoré trvá dodnes.
Žiarenie a látka sa od seba oddelili a odvtedy sa vyvíjali nezávisle jeden od druhého. Nastal proces vesmírnej rekombinácie, keď sa jadrá vodíka a hélia viazali s elektrónmi na elektricky neutrálne atómy vodíka a hélia a výraznejšie sa začala uplatňovať priestorová diferenciácia rozloženia hmôt vo vesmíre. Zhlukovaním jednotlivých molekúl sa potom začali postupne vytvárať prahmloviny, hmloviny z nich protogalaxie, galaxie a v nich hviezdy. Rekombináciou vymizli z vesmíru voľné elektróny. Tým sa stal vesmír priehľadný. Pred ňou bol (ako to predpovedal Gamow) vďaka voľným elektrónom, úplne nepriehľadný- zahmlený. Reliktné žiarenie sú práve ony prvé fotóny, ktoré sa dodnes slobodne potĺkajú vesmírom. Sú to najstaršie fotóny vo vesmíre vôbec. V tom je ich obrovský význam: prinášajú informácie o rannom období vesmíru.
Pôvodné svetlo (svetelné fotóny) pritom v dôsledku rozpínania vesmíru postupne chladlo. Dnes už vôbec nevyzerá ako svetlo toho horúceho guláša, od ktorého sa pred miliardami rokov oddelilo. Vyzerá ako sotva pozorovateľné mikrovlné či rádiové žiarenie.
Dicke s Peeblesom vypočítali, ako by malo dnes toto reliktné žiarenie alebo kozmické mikrovlné pozadie (osminkách microwave background) vyzerať. V rádioteleskopoch sa malo javiť celkom ako šum, avšak s presne stanovenými charakteristikami. Práve takými, aké vykazoval nadbytočný šum Penziasa a Wilsona.
Už v roku 1965 Peebles uvažoval v jednej zo svojich prednášok o žiarení, ktoré by mohlo existovať v rannom vesmíre. Uvedomil si, že keby neexistovalo intenzívne žiarenie v niekoľkých prvých minútach existencie vesmíru, jadrové reakcie by prebiehali tak rýchle, že z veľkej časti prítomného vodíku by boli“uvarené“ ťažšie prvky, čo je v rozpore s tým, že asi tri štvrtiny dnešného vesmíru tvorí vodík. Tomu rýchlemu jadrovému „vareniu“ by sa dalo zabrániť, jedine keby bol vesmír vyplnený veľmi krátkovlným žiarením s veľmi vysokou teplotou, ktoré by mohlo rozbíjať jadrá tak rýchle, ako by vznikali. Toto žiarenie by malo prežiť aj rozpínanie vesmíru, ale úmerne s rastom vesmíru by sa mala znižovať jeho teplota. Z toho vyplýva, že aj dnešný vesmír by mal byť vyplnený týmto žiarením, ale s teplotou omnoho nižšou ako bola v prvých minútach vesmíru. Peebles túto súčasnú teplotu odhadol na 10 K. Neskôr bola táto teplota upravená na 3 K.
Penzias a Wilson zistili, že intenzita ich mikrovlného žiarenia, zodpovedá teplote asi 3 K. To je hodnota, ktorú by sme očakávali, ak by sa vesmír od doby rekombinácie (kedy bola teplota 3000 K) rozšíril tisíckrát. Ak je táto interpretácia správna, tak rádiové žiarenie s teplotou 3 K je doposiaľ najstarší signál zachytený astronómami.
Od čias oddelenia svetla od látky obe veci značne vychladli, pozorovaním reliktného žiarenia sa však naozaj pozeráme priamo do horúcej minulosti vesmíru, do čias, keď mal vesmír len nejakých milión rokov. A to, čo vidíme, sa veľmi významnou mierou podieľa na našom celkovom obraze vesmíru a jeho histórie. Máločo si zaslúži Nobelovú cenu tak ako objav tohto žiarenia. Penzias s Wilsonom ju dostali v roku 1978.
