天文學家結合數學模型與觀測活動來得出可行的理論以描述宇宙是如何形成的。大爆炸理論的數學基礎包括阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論以及基本粒子的標準理論。今天，哈勃太空望遠鏡和斯皮策太空望遠鏡等NASA航天器正繼續觀測宇宙的擴張。 而一個長期存在的目標是確定宇宙是否會永遠擴張，或者它是否會在某一天停止，轉而在“大崩潰”中瓦解？
背景輻射
根據物理學理論，如果在宇宙大爆炸後一秒鐘觀察宇宙，我們將看到一個100億度、有中子，質子，電子，反電子（正電子），光子和中微子的海洋。然後，隨著時間的推移，我們會看到宇宙變冷，中子要麼衰變成質子和電子，要麼與質子結合形成氘（氫的同位素）。隨著繼續冷卻，它最終將達到電子與核結合形成中性原子的溫度。這種“重組”發生之前，宇宙將是不透明的，因為自由電子會導致光（光子）以雲中水滴散射太陽光的方式散射。但當自由電子被吸收形成中性原子後，宇宙會突然變得透明。那些相同的光子——即被稱為宇宙背景輻射的宇宙大爆炸的餘輝——在今天可被觀測到。
研究宇宙背景輻射的任務
NASA開展了兩項研究宇宙背景輻射的任務，拍攝宇宙誕生後僅40萬年的“嬰兒照片”。 第一個是宇宙背景探測器（Cosmic Background Explorer, COBE）。1992年，COBE團隊宣佈他們已經繪製了宇宙背景輻射中的原始熱點和冷點。這些點都與早期宇宙中的引力場有關，並形成了展開達數億光年橫越宇宙的巨大星系團的種子。 這項工作為NASA的約翰·馬瑟博士和加州大學的喬治·斯穆特贏得了2006年諾貝爾物理學獎。
測量宇宙背景輻射的第二項任務由威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）開展。與COBE相比，它大大提高了分辨率，WMAP探測了整個天空，測量了幾乎均勻分佈在宇宙中的微波輻射的溫差。圖中展示了天空圖，紅色為熱區，藍色為較冷區域。通過將這些證據與宇宙的理論模型相結合，科學家們得出結論，宇宙是“平坦的”，這意味著，在宇宙學尺度上，空間的幾何形狀滿足歐幾里德幾何的規則（例如，平行線永遠不會相交，圓周和直徑的比例是pi，等）。
圖解:宇宙的“嬰兒照片”。 WMAP的微波背景輻射溫度圖顯示了3K背景（宇宙輻射背景的別稱）中（僅幾微微度）的微小變化。 熱點顯示為紅色，冷點為深藍色。
第三個任務是普朗克，由歐洲空間局主導，並由NASA參與，自2009年開始實施。普朗克正在製作最準確的微波背景輻射圖。藉助對百萬分之幾度的溫度變化敏感的儀器，以及對超過9個波段的完整天空的繪製，它以基本天體物理限制設定的精度測量了宇宙輻射背景的溫度波動。
暴脹
原始COBE結果產生了一個問題，持有更高分辨率的WMAP數據也有同樣的問題，即，宇宙太均勻了。從未相互接觸過的宇宙各部分怎麼能在相同的溫度上達到平衡？然而，如果在大爆炸後段非常短的一段時間內，宇宙經歷了一場名為“暴脹”的令人難以置信的擴張，那麼這和其他宇宙學問題都可以得到解決。為了實現這種暴脹，大爆炸時的宇宙必然充滿了一種不穩定的能量形式，其性質尚不清楚。無論其性質如何，暴脹模型預測，由於宇宙非常小時出現的一種量子噪聲，這種原始能量將在空間中不均勻分佈。這種模式將轉移到宇宙中的物上，並將出現在重新組合時開始自由流動的光子中。因此，我們可以期望在宇宙的COBE和WMAP圖片中看到這種模式，我們也確實這樣看到了。
但是，這又留下了一個懸而未決的問題，即什麼帶來了暴脹。回答該問題的一個難點是，在重組之前暴脹已經過了很長時間，因此在重組之前宇宙的不透明度實際上是那些有趣的早期事件上的一塊幕布。幸運的是，有一種觀察宇宙的方法根本不涉及光子。作為唯一已知的可以從大爆炸瞬間保真到達我們的信息形式，引力波能夠攜帶我們無法通過其他方式獲得的信息。NASA和歐空局正在考慮開展幾項任務，以尋找暴脹時代的引力波。
暗能量
在哈勃和COBE之後的幾年裡，大爆炸的圖景逐漸變得清晰起來。但在1996年，對非常遙遠的超新星的觀測使得這一圖景發生了戲劇性的變化。人們一直認為，宇宙物質會減緩其擴張速度。質量產生重力，重力產生拉力，拉力必須使膨脹減緩。但是對超新星的觀測表明，宇宙的擴張正在加速，而不是放慢。有某種東西，既不像物質，也不像普通的能量，正在推動星系分開。這種“東西”被稱為暗能量，但給它設定一個名稱並不意味著理解了它。暗能量是否是一種物理學迄今未知的動力流體，或者它是否是空間真空的屬性，亦或它是否是對廣義相對論的某種改變還不得而知。
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3. 挖礦的呆鵝-NASA
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