Secara umumnya, dinyatakan yang tiga pemerhatian yang menyokong teori Letupan Besar. Ia adalah pengembangan jenis Hubble yang dilihat pada anjakan merah galaksi, pengukuran terperinci latar belakang gelombang mikro kosmik, dan limpakan unsur cahaya. (Lihat Nukleosintesis Letupan Besar.) Sebagai tambahan, fungsi perkaitan struktur berskala besar kosmos yang telah dicerap berpadanan dengan teori Letupan Besar.

Pengembangan Hukum Hubble

Pemerhatian ke atas galaksi dan kuasar jauh menunjukkan objek-objek tersebut dianjak merahkan, iaitu cahaya yang dipancarkan dari sana telah dianjakkan kepada panjang gelombang yang lebih panjang. Ini dilihat dengan mengambil spektrum frekuensi objek tersebut dan memadankan dengan corak spektroskopik garis pancaran atau garis serapan sepertimana atom unsur kimia berinteraksi dengan cahaya. Dari analisis ini, anjakan merah sepadan dengan anjakan Doppler bagi sinaran tersebut boleh diukur iaitu boleh diterangkan dengan halaju gerakan dari bumi. Apabila halaju gerakan ini diplot melawan jarak objek, hubungan linear, yang dikenali sebagai Hukum Hubble diperoleh:

v = H 0 D {\displaystyle v=H_{0}D\,}

di mana

v {\displaystyle v} adalah halaju galaksi atau objek lain D {\displaystyle D} jarak ke objek tersebut dan H 0 {\displaystyle H_{0}} pemalar Hubble (71 ± 4) km/s/Mpc oleh alat WMAP [12].

Pemerhatian Hukum Hubble mempunyai dua penjelasan yang mungkin. Pertama adalah kita sebagai pusat peletupan galaksi, posisi yang tidak dapat dipertahankan yang diberi oleh Prinsip Copernican. Penjelasan kedua adalah alam semesta berkembang secara seragam di mana-mana sebgai sifat unik ruang-masa. Pengembangan alam semesta jenis ini dikembangkan secara matematik dalam konteks kerelatifan am sebelum Hubble membuat analisis dan cerapan, dan ia masih menjadi asas kepada teori Letupan Besar apabila dikembangkan oleh Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker.

Sinaran latar belakang mikrogelombang kosmos

WMAP imej sinaran latar belakang mikrogelombang kosmos

Teori Letupan Besar meramalkan kewujudan sinaran latar belakang mikrogelombang kosmos atau CMB yang terdiri daripada foton yang terpancar ketika nyahgandingan di antara sinaran dan jirim. Oleh kerana alam semesta yang awal berada dalam keseimbangan terma iaitu suhu sinaran dan plasma adalah sama sehinggalah plasma bergabung semula. Sebelum atom terbentuk, sinaran diserap dan dipancarkan semula secara tetap dalam proses yang dinamakan serakan Compton: alam semester yang awal adalah legap dari cahaya. Walau bagaimanapun, penyejukan ketika pengembangan alam semesta membolehkan suhu menurun ke bawah 3,000 K pada titik elektron dan nukleus bergabung membentuk atom dan plasma primordium (plasma purba) bertukar kepada gas asli. Alam yang hanya mempunyai atom neutral membolehkan sinaran bergerak tanpa banyak halangan.

Oleh kerana alam semesta yang awal berada dalam keseimbangan terma, sinaran dari ketika ini mempunyai spektrum jasad hitam] dan mengalir bebas merentas angkasa hingga kini dan teranjak merah akibat pengembangan Hubble. Ini mengurangkan suhu tinggi spektrum jasad hitam. Sinaran tersebut sepatutnya boleh dicerap di mana-mana saja dalam semesta ini kerana ia datang dari mana-mana arah di angkasa.

Pada 1964, Arno Penzias dan Robert Woodrow Wilson, ketika melakukan satu siri cerapan siasatan dengan menggunakan penerima gelombang mikro yang baru yang dimiliki Bell Laboratories, menemui sinaran latar belakang gelombang mikro kosmik. Penemuan mereka mengukuhkan lagi ramalan umum berkenaan CMB—sinaran yang ditemui adalah isotrop dan malar dengan spektrum jasad hitam lebih kurang 3 K —dan ia mengangguli keseimbangan pendapat bagi hipotesis Letupan Besar. Penzias dan Wilson dianugerahkan Anugerah Nobel bagi penemuan mereka itu.

Pada 1989, NASA melancarkan Penjelajah Latar Alam Semesta atau satelit COBE, dan penemuan awal, dilepaskan pada 1990, adalah malar dengan ramalan Letupan Besar berkait dengan CMB. COBE menemui suhu peninggalan 2.726 K dan menentukan bahawa CMB adalah isotrop kepada satu bahagian dalam 105[13]. Ketika 1990-an, anisotropi CMB telah dikaji dengan lebih lanjut oleh banyak eksperimen dan alam semesta telah ditunjukkan seperti hampir rata secara geometri dengan mengukur saiz sudut tipikal (saiz langit) bagi anisotropi.

Pada awal 2003, keputusan satelit Wilkinson Microwave Anisotropy (WMAP) telah dilancarkan, memberi hasil tentang apa yang ada pada waktu nilai yang paling jitu bagi sebahagian parameter kosmologi. Satelit ini juga membuktikan sebaliknya bagi beberapa model terperinci pengembungan kosmik, tetapi keputusan adalah sama dengan teori pengembungan secara amnya.

Limpahan unsur-unsur primodial (purba)

Menggunakan model Letupan Besar memungkinkan untuk mengira kepekatan helium-4, helium-3, deuterium dan litium-7 dalam alam semesta sebagai nisbahkepada bilangan hydrogen biasa. Semua limpahan bergantung kepada parameter tunggal, nisbah foton kepada barion. Nisbah tersebut meramalkan (dengan jisim, bukan bilangan) lebih kurang 0.25 bagi 4He/H, lebih kurang 10-3 bagi 2H/H, lebih kurang 10-4 bagi 3He/H dan lebih kurang 10-9 bagi 7Li/H.

Limpahan yang telah diukur bersesuaian dengan apa yang telah diramalkan dari nilai tunggal nisbah barion kepada foton. Kesesuaian ini tidak begitu relative bagi 7Li dan 4He, dua unsur yang sisihan sistematiknya kurang difahami. Ini dikira sebagai bukti kukuh bagi Letupan Besar, kerana teori itu sahaja yang diketahui dapat menerangkan limpahan relatif unsur cahaya. Malah, tiada sebab yang jelas, sebagai contoh alam semesta yang muda (sebelum pembentukan bintang, yang ditentukan dengan kajian jirim yang bebas hasil nukleosintesis stellar), patut lebih helium daripada deuterium atau lebih deuterium daripada 3He, dan dalam nisbah yang tetap pula.

Evolusi dan taburan galaksi

Cerapan yang lebih terperinci tentang perubahan dan taburan galaksi dan kuasar memberikan bukti kukuh tentang Letupan Besar. Gabungan cerapan dan teori mencadangkan yang kuasar dan galaksi pertama terbentuk kira-kira sebilion tahun selepas Letupan Besar dan sejak itu, struktur lebih besar terbentuk seperti gugusan galaksi dan gugusan super atau mega gumpalan galaksi. Banyak bintang-bintang bertambah usianya dan berubah supaya galaksi jauh (yang dicerap seperti berada di alam semesta yang awal) kelihatan amat berbeza dari galaksi berhampiran (dicerap dalam keadaan lebih terkini). Tambahan pula, galaksi yang terbentuk secara relatif sering kelihatan berbeza dari galaksi yang terbentuk pada jarak yang sama tapi sebaik selepas Letupan Besar. Cerapan ini adalah perdebatan yang kukuh bagi menentang model keadaan tetap. Cerapan pembentukan bintang, taburan galaksi dan kuasar, dan struktur besar berpadanan dengan simulasi Letupan Besar tentang pembentukan struktur dalam alam semesta dan membantu dalam melengkapkan lagi teori ini.