由于CMB存在细微的温度差异,宇宙中也会出现一些过热或过冷的区域。(当然,即使是所谓“过热”的区域,其温度也在-270℃以下。)这些区域对应着宇宙早期那些密度稍大或稍小的团簇。在密度较大的区域内,光子会比周围的平均温度高一些。而从密度较小的区域中出发的光子,其温度则会低一点。

这些CMB温度异常区域的大小,与辐射产生时宇宙中物质和能量的波纹尺寸有关。虽然这些区域有大有小,但其中最常见的尺寸是一个定值。这一数值也被称为音界(sound horizon),即在CMB产生时,声波在宇宙等离子体中传播的距离。

在一种特定介质中,声波的波速取决于某种扰动在这种介质中的传播速度。比如我们日常生活中的声音速度,就是由空气分子振动的传播速度决定的。从声源发出的振动,带动身边的空气分子一起振动,然后一一传递下去,直到最后由我们耳边的空气分子传到耳膜。在早期宇宙中,等离子体会因为物质的聚集而产生波动,并向远方传播。这种波的波速(在如今的宇宙中接近58%光速)限制了它们在宇宙中传播的距离。

这种高温等离子体中的波动,是由紧紧纠缠在一起的常规物质和光组成的。波动从暗物质聚集的小团块附近产生。这些小团块可能是密度稍高的区域(比如超过平均值0.006%),也可能是密度稍低的地方。在这一过程中,引力和压力再次起到了完全相反的作用。一方面,引力将等离子体拖向暗物质团;另一方面,来自光子的压力则将等离子体推开。随着这两种机制的竞争,等离子体中就会产生震荡的波纹。在这个由粒子组成的混沌中,波前呈圆环状向外传播,其图像就如同石头落水后所产生的波纹。

当宇宙温度下降到中性原子最终成形的时候,光子和常规物质才得以分开,这种波动也走到了尽头。从这一刻起,常规物质可以毫无阻拦地被暗物质团簇吸引过去,再也不会被光压推开。而光子也不会被常规物质和暗物质团簇之间的引力拖拽,从而可以自由地向宇宙深处飞去。这些飞向远方的光子携带了等离子体波动的信息,并能帮助我们了解大爆炸后40万年之内的宇宙。