De kosmische achtergrondstraling is de warmtestraling die werd uitgezonden toen het heelal kort na de Big Bang nog gloeiend heet was en die nu zeer sterk roodverschoven isotroop te zien is als radiogolven met relatief korte golflengte. Deze straling werd in 1965 per toeval ontdekt door de radioastronomen Arno Penzias en Robert Wilson. In 1978 kregen zij de Nobelprijs voor hun ontdekking.

Op het moment dat het heelal ongeveer tienduizend jaar oud is en een temperatuur heeft van zo'n 4500 graden kunnen de fotonen (straling) plotseling vrij door het uitdijende heelal bewegen. Daarvóór was het heelal te heet voor fotonen om ongestoord te kunnen reizen: door verstrooiingen wordt de baan van de fotonen steeds van richting veranderd. Omdat de fotonen in een uitdijend heelal bewegen, wordt door de schaalvergroting ook de golflengte van de fotonen groter. Dit effect heet roodverschuiving en hierdoor zien wij deze straling nu met een temperatuur van ongeveer drie graden boven het absolute nulpunt (0 K ofwel -273,15 °C).

Op deze afbeelding kun je de resultaten zien van metingen naar deze achtergrondstraling. De COBE satelliet (Cosmic Background Explorer oftewel 'onderzoeker van kosmische achtergrondstraling') heeft metingen gedaan in 1998-1992. Ze zijn in 2001 verbeterd door de WMAP-satelliet, de opvolger van COBE. Op de plaatjes lijkt de achtergondstraling inhomogeen, maar de verschillen in temperatuur tussen de verschillende kleuren op de plaatjes zijn zeer klein.

De aanwezigheid van achtergrondstraling is het belangrijkste bewijs voor de theorie van de Big Bang.