如果宇宙像背景輻射平滑性暗示的那樣，在它誕生30萬年後是完全平滑的話，那麽星係、恆星和人類這樣的事物是從哪裏來的呢？我們要能存在，則宇宙在進入30萬歲之前，一定已經含有一些不規則性——太空中的氣體雲，它們在自身重力作用下應該很快聚集、坍縮而形成星係和恆星。
理論聲稱，這些不規則性存在的結果，是背景輻射中應該有漣漪，也就是儀器指向天空不同部位時，溫度應該有細微差異。預言的差異非常小，隻能從高出地球大氣幹擾的太空進行測量。1992年4月，美國宇航局宣佈cobe（宇宙背景探險者）衛星發現了漣漪，大小正好與標準大爆炸模型預言的準確符合。這個發現被歡呼為大爆炸理論的最後勝利，它證實宇宙真正是在一個確定的時刻、在一個熱輻射火球中起源的。因此，宇宙誕生方式的一個結果，是它充滿了厘米波段的微波背景輻射，恰如微波爐中的微波，不過它的烹調溫度相當低，比-270c還要低一點。
衛星的原始宇宙微波背景資料（如wmap）包含了前景效應，會完全掩蓋宇宙微波背景的精細尺度結構。細微尺度結構被疊加在原始宇宙微波背景資料中，因過小而無法由該尺度的原始資料中顯現。前景效果最突出的是由太陽相對於宇宙微波背景運動而造成的偶極各向異性。由於偶極各向異性與地球相對於太陽、眾多在銀河係平麵的微波源及其他各處的週年運動和其他都必須減去，以顯露超細微變化，描繪宇宙微波背景的精細尺度結構特征。
宇宙微波背景資料製作的全天圖、角功率譜，及最終宇宙學引數的詳細分析，是一個複雜，難以計算的問題。雖然從圖中計算功率譜原則上是一個簡單的傅裏葉變換，將全天圖分解至球諧函式，在實踐上，這很難將噪聲及前景來源列入考慮。特別是，這些前景由星係射線如製動輻射、同步輻射及微波發射帶的星際微塵所主導，在實踐上，星係已被刪除，導致宇宙微波背景圖並非全天圖。此外，星係團等點光源代表另外的前景來源，必須將其去除，以免扭曲宇宙微波背景能譜中的小尺度結構。
對許多宇宙學引數的設限可由他們對能譜上的效應來獲得，結果往往藉由馬爾科夫蒙特卡洛采樣技術計算。
根據1989年11月升空的宇宙背景探測者（cobe，cosmic background explorer）測量到的結果，背景輻射譜非常精確地符合溫度為2.726±0.010k的黑體輻射譜，證實了銀河係相對於背景輻射有一個相對的運動速度，並且還驗證，扣除掉這個速度對測量結果帶來的影響，以及銀河係內物質輻射的幹擾，宇宙背景輻射具有高度各向同性，溫度漲落的幅度隻有大約百萬分之五。公認的理論認為，這個溫度漲落起源於宇宙在形成初期極小尺度上的量子漲落，它隨著宇宙的暴脹而放大到宇宙學的尺度上，並且正是由於溫度的漲落，造成物質宇宙物質分佈的不均勻性，最終得以形成諸如星係團等的一類大尺度結構。
2006年，負責cobe專案的美國科學家約翰·馬瑟和喬治·斯穆特因其對“宇宙微波背景輻射的黑體形式和各向異性”而獲得諾貝爾物理學獎。
威爾金森微波各向異性探測器（wmap）：2003年，美國發射的威爾金森微波各向異性探測器對宇宙微波背景在不同方向上漲落的測量表明，宇宙的年齡是137±1億年，在宇宙的組成成分中，4%是一般物質，23%是暗物質，73%是暗能量。宇宙膨脹速度是每秒71公裏每百萬秒差距，宇宙空間是近乎於平坦的，它經曆過暴脹的過程，並且會一直膨脹下去。
普朗克衛星的成果：普朗克巡天者是歐洲空間局在視野2000年的第三個中型的科學計劃。她的設計目標為以史無前例的高靈敏的角解析力獲取宇宙微波背景輻射在整個天空的的各向異性圖。普朗克巡天者將提供幾個宇宙學和天體物理學的主要訊息，例如，測試早期宇宙的理論和宇宙結構的起源。在計劃獲準之前的企畫案名稱為宇宙背景輻射各向異性衛星和背景各向異性測量（cosmicbackgroundradiationanisotropysatellite andsatellite formeasurement ofbackgroundanisotropies.，縮寫為cobras/samba） 在任務被核準後，更改為以紀念在1918年獲得諾貝爾物理獎的德國科學家馬克斯·普朗克（1858-1947）。普朗克巡天者已於2009年5月14日由亞利安五號火箭和赫歇爾太空天文台一起發射升空。這是和美國國家航空航天局合作的計劃，將補全wmap探測器測量大尺度連漪的不足之處。
星際有機分子指存在於宇宙星際空間的有機分子，包括有機或無機分子型別。其研究涉及天體演化、生命起源與物質結構理論，與類星體、脈衝星、微波背景輻射並稱20世紀60年代天文學四大發現。
星際分子通過吸收特定頻率電磁波被探測，型別涵蓋雙原子至十二原子分子，如氰基辛炔（hc9n）、丙酰胺（12原子）等。研究發現星際塵埃表麵一氧化碳冰結晶相變促進複雜分子形成，分子雲塵埃可遮蔽輻射形成“化學實驗室”。截至2023年，已發現超180種星際有機分子，包括氨基酸、乙醇醛等生命相關物質，增大了外星生命存在的可能性。
1930年特朗普勒證實星際物質存在，1957年湯斯預測17種星際分子。1963年起陸續發現羥基、氨、甲醛等分子。2023年提出氫催化反應在分子合成中的新機製，同年發現最大類肽鍵分子丙酰胺。實驗室模擬證實一氧化碳冰相變對分子形成的重要性。
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