Існування реліктового випромінювання теоретично передбачив Георгій Гамов у межах теорії Великого вибуху. Хоча сьогодні багато аспектів первинної теорії Великого вибуху переглянуто, однак аспекти, які стосуються реліктового випромінювання, залишилися без змін. Вважається, що реліктове випромінювання збереглося з початкових часів існування Всесвіту й рівномірно його заповнює. Експериментально його існування було підтверджено 1965 року. Поряд із космологічним червоним зсувом, реліктове випромінювання розглядається як один з головних доказів теорії Великого вибуху.
Із розширенням Всесвіту космологічне червоне зміщення викликало охолодження плазми і на певному етапі для електронів стало енергетично вигідніше, з'єднавшись з протонами — ядрами водню та альфа-частинками — ядрами гелію, сформувати атоми. Цей процес називається рекомбінацією. Він відбувся за температури плазми 3000 К (через 400 000 років з початку охолодження плазми). З того часу фотони почали вільно пересуватися в просторі, майже не взаємодіючи з нейтральними атомами. Горизонт видимості, або сфера спостереження, яка відповідає цьому моменту, називається поверхнею останнього розсіювання. Це — найвіддаленіший об'єкт, який можна спостерігати в електромагнітному спектрі.
У результаті подальшого охолодження за рахунок розширення Всесвіту, температура реліктового випромінювання знизилась і зараз становить близько 2,725 К.
У кожному кубічному сантиметрі простору міститься близько 500 реліктових фотонів. Максимальна інтенсивність випромінювання припадає на довжину хвилі 0,11 см[3].
Історія дослідження
Порівняння роздільної здатності різних місій — COME, WMAP, Планк — для однієї ділянки неба.
1948 — реліктове випромінювання було передбачене Георгієм Гамовим, Ральфом Альфером та Робертом Германом на основі створеної ними першої теорії гарячого Всесвіту. Більше того, Альфер та Герман змогли встановити, що температура реліктового випромінювання має складати величину 5 К, а Гамов дав передбачення в 3 К[4]. Хоча деякі оцінки температури простору існували і до того, проте вони мали суттєві недоліки. По-перше, це були вимірювання лише ефективної температури простору, припущення про те, що спектр випромінювання підпорядковується закону Планка не висувалося. По-друге, вони залежали від розташування Землі та Сонячної системи на краю Чумацького Шляху, і не висувалося припущення, що випромінювання однорідне та ізотропне. Вони б дали зовсім інші результати, якби Земля була розташована в іншому місці Всесвіту.
1965 року Арно Пензіас та Роберт Вудро Вільсон із Bell Telephone Laboratories в Голмделі (штат Нью-Джерсі) побудували радіометр, який вони хотіли застосувати для експериментів у галузі радіоастрономії та супутникових комунікацій. Під час калібрування приладу виявилося, що антена має надлишкову температуру 3,5 К (що відігравала роль «теплового шуму»), яку вони не могли пояснити. Отримавши дзвінок із Голмдела, Діккі влучно відзначив: «Ми зірвали куш, хлопці!». Зустріч між групами з Принстона та Голмдела визначила, що надлишкова температура антени була зумовлена в першу чергу реліктовим випромінюванням. 1978 року Пензіас та Вільсон отримали Нобелівську премію з фізики за це відкриття.
1983 року було здійснено перший експеримент РЕЛІКТ-1[en] з вимірювання анізотропії реліктового випромінювання (з одного боку вона обумовлена рухом Сонця відносно нього, а з іншого — фундаментальною неоднорідністю Всесвіту в далекому минулому) з космічного апарату[5].
1989 — спектрофотометр дальнього інфрачервоного випромінювання (FIRAS), встановлений на супутнику НАСАCosmic Background Explorer (COBE), виконав вимірювання спектру реліктового випромінювання. Ці величини стали найточнішими даними вимірювань спектру реліктового випромінювання, які підтвердили що воно має спектр абсолютно чорного тіла.
2001 — запущено космічний апарат WMAP, що вперше побудував детальну карту температурної анізотропії реліктового випромінювання.
2009 — запущено космічний апарат «Планк» що побудував ще точніші карти та виміряв поляризацію випромінювання. Фінальний датареліз колаборації вийшов в 2018 році.
Реліктове випромінювання ізотропне лише в одній системі координат. Якщо спостерігач рухається щодо цієї системи координат, внаслідок ефекта Доплера спостерігається анізотропія. За результатами спостережень з'ясовано, що наша Галактика рухається щодо зазначеної системи координат зі швидкістю близько 600 км/с у напрямкусузір'я Лева[3].
