Bortset fra de små udsving, der er diskuteret ovenfor (en del i 100.000), udviser den observerede kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling en høj grad af isotropi , en nulordningsfakta, der præsenterer både tilfredshed og vanskeligheder for en omfattende teori. På den ene side giver det en stærk begrundelse for antagelsen om homogenitet og isotropi, der er fælles for de fleste kosmologiske modeller. På den anden side er en sådan homogenitet og isotropi vanskelige at forklare på grund af “lyshorisont” -problemet. I forbindelse med den kosmiske mikrobølgebaggrund kan problemet udtrykkes som følger. Overvej baggrundsstrålingen, der kommer til en observatør fra enhver to modsatte sider af himlen. Uanset hvad de ultimative kilder (varm plasma) til denne stråling er, har fotoner, der bevæger sig med lysets hastighed siden deres emission fra plasmaet, kun haft tid til at nå Jorden nu. den ene side af himlen kunne ikke have haft tid til at have “kommunikeret” med sagen på den anden side (de ligger uden for hinandens lyshorisont), så hvordan er det muligt (med hensyn til en observatør i den rigtige hvile) de “ved” at have den samme temperatur til en præcision, der nærmer sig en del i 100.000. Hvad tegner sig for den høje grad af vinkelisotropi af den kosmiske mikrobølgebaggrund?

En mekanisme kaldet “inflation” tilbyder en attraktiv måde ud af dette dilemma . Grundideen er, at stof ved høje energier er bedre beskrevet af felter end ved klassiske midler. Feltets bidrag til energitætheden (og derfor massedensiteten) og vakuumtilstandens tryk behøver ikke have været nul tidligere, selvom det er i dag. I løbet af superunificeringstiden (Planck-æra, 10−43 sekund) eller grandforening (GUT-æra, 10−35 sekund), kan den laveste energitilstand for dette felt have svaret til et “falsk vakuum” med en kombination af masse tæthed og negativt tryk, der resulterer i tyngdekraft i en stor frastødende kraft. I sammenhæng med Einsteins generelle relativitetsteori kan det falske vakuum alternativt betragtes som at bidrage med en kosmologisk konstant, der er ca. 10100 gange større, end den muligvis kan være i dag. Den tilsvarende frastødende kraft får universet til at eksponere sig eksponentielt og fordoble dets størrelse omtrent en gang hvert 10−43 eller 10−35 sekund. Efter mindst 85 fordoblinger ville temperaturen, der startede ved 1032 eller 1028 K, være faldet til meget lave værdier nær absolut nul.

Inflation tilvejebringer en mekanisme til at forstå den samlede isotropi af den kosmiske mikrobølgebaggrund, fordi materien og strålingen i hele det observerbare univers var i god termisk kontakt (w inden for den kosmiske begivenhedshorisont) før inflation og fik derfor de samme termodynamiske egenskaber. Hurtig inflation bar forskellige dele uden for deres individuelle begivenhedshorisonter. Da inflationen sluttede, og universet genopvarmede og genoptog normal ekspansion, dukkede disse forskellige dele gennem den naturlige tid op igen i vores horisont. Gennem den observerede isotropi af den kosmiske mikrobølgebaggrund udledes de stadig for at have de samme temperaturer.

I betragtning af den målte strålingstemperatur på 2.735 K kan energitætheden for den kosmiske mikrobølgebaggrund vises at være ca. 1.000 gange mindre end den gennemsnitlige hvileenergitæthed for almindelig materie i universet. Således er det nuværende univers stofdomineret. Hvis man går tilbage i tiden for at redskifte z, var det gennemsnitlige antal tætheder af partikler og fotoner begge større med den samme faktor (1 + z) 3, fordi universet var mere komprimeret af denne faktor, og forholdet mellem disse to tal ville have opretholdt sin nuværende værdi på ca. en hydrogenkerne eller proton for hver 109 fotoner. Bølgelængden for hver foton var imidlertid kortere med faktoren 1 + z tidligere end den er nu; derfor stiger energitætheden af stråling hurtigere med en faktor 1 + z end restens energitæthed af stof. Således bliver strålingsenergitætheden sammenlignelig med energitætheden for almindeligt stof ved en rød forskydning på ca. 1.000. Ved rødforskydning større end 10.000 ville stråling have domineret selv over universets mørke stof. Mellem disse to værdier, ved en rød forskydning på ca. 1.090, ville stråling være afkoblet fra stof, når brint rekombineres.Det er ikke muligt at bruge fotoner til at observere rødskift større end dette, fordi det kosmiske plasma ved temperaturer over 4.000 K er i det væsentlige uigennemsigtigt inden rekombination. Disse fotoner fra en rød forskydning på 1.090 danner den kosmiske mikrobølgebaggrund.

Frank H. Shu