Фізики та астрономи вважають, що Всесвіт почався з Великого вибуху - події, яка сталася приблизно 13 мільярдів років тому і дала початок Всесвіту. Теорія Великого вибуху припускає, що весь всесвіт був зосереджений у неймовірно гарячому і щільному стані, який називається сингулярністю, що почала швидко розширюватися, в результаті чого утворилася матерія, включаючи субатомні частинки і атоми. Ці атоми потім об'єдналися разом, утворивши галактики, зірки та інші структури у Всесвіті.
Протягом тривалого часу вчених цікавило, що така потужна подія, як Великий вибух, повинна була залишити певні докази, «реліктове» випромінювання у вигляді космічного фонового шуму, який пронизує весь Всесвіт. Вперше космічний мікрохвильовий фон (КМФ) був передбачений у 1948 році американськими космологами Ральфом Альфером і Робертом Германом. Однак основна астрономічна спільнота на той час не була заінтригована космологією. Сама теорія Великого вибуху була предметом широких дискусій. Альтернативою їй була теорія стаціонарного стану, яка стверджує, що Всесвіт існує вічно і є приблизно однаковим у будь-який момент часу.
Вперше думка про те, що реліктове випромінювання можна якимось чином виявити, з'явилася в короткій статті радянських астрофізиків А. Г. Дорошкевича та Ігоря Новікова навесні 1964 року. Того ж року астрофізик Роберт Діке та його колеги з Прінстонського університету Джим Піблз і Девід Вілкінсон, розпочали підготовку до пошуку цього мікрохвильового випромінювання. Діке та його колеги міркували, що Великий вибух мав розсіяти не лише матерію, яка сконденсувалася в галактики, але й випустити величезну кількість випромінювання. За наявності відповідних інструментів, вони вважали, що завдяки значному червоному зміщенню це випромінювання можна виявити, хоча і у вигляді мікрохвиль.
Всього за 60 км від них, на пагорбі Кроуфорд Хілл, у містечку Голмдел, Арно Пензіас і Роберт Вілсон експериментували з надчутливою рупорною антеною, щоб скласти карту радіосигналів Чумацького Шляху. Спочатку рупорна антена Holmdel (Holmdel Horn Antenna) була побудована в рамках проекту «Ехо» для виявлення радіохвиль, що відбиваються від великих повітряних кульових супутників. Проект «Ехо» був ініціативою NASA, в рамках якої великі фольговані повітряні кулі діаметром до 30 метрів виводилися на певну висоту і пасивно відбивали радіосигнал, спрямований на їхню велику блискучу поверхню. NASA виготовило ці прості пасивні рефлектори для міжконтинентального телефонного, радіо- і телевізійного зв'язку.
Антена у Голмділі була побудована для контролю за цими супутниками. Вона мала довжину 15 метрів з отвором площею 6 метрів, який звужувався до 20-сантиметрового виходу, через який радіохвилі потрапляли до приймача.
Через певний час було запущено супутник Telstar, що зробило систему «Ехо» застарілою. Цей прогрес звільнив антену від попередніх комерційних обмежень, зробивши її доступною для дослідницьких цілей. Скориставшись нагодою, Пензіас і Вілсон вирішили використати її для аналізу радіосигналів, що надходили з міжзоряного простору. Однак, розпочавши свої спостереження, вони зіткнулися з таємничим фоновим шумом у мікрохвильовому спектрі, який, здавалося, виходив з усіх куточків неба. Вони ретельно перевірили своє обладнання і навіть очистили антену від голубиного посліду, щоб усунути потенційні джерела перешкод, але шум не зникав. Вчені дійшли висновку, що шум походить з-поза меж нашої галактики, хоча їм і не було відомо жодного відомого радіоджерела, яке могло б його пояснити.
Коли професор фізики Массачусетського технологічного інституту розповів Пензіасу про статтю Джима Піблза про залишкове випромінювання від Великого вибуху, яке заповнювало Всесвіт на початку його існування, Пензіас і Вілсон почали усвідомлювати важливість того, що вони відкрили. Пензіас зв'язався з Діке і запросив його до лабораторії Bell Labs, щоб подивитися на рупорну антену і послухати фоновий шум. Діке дійшов висновку, що характеристики випромінювання, виявленого Пензіасом і Вільсоном, точно відповідають випромінюванню, передбаченому ним і його колегами з Прінстонського університету.
У липні 1965 року в журналі Astrophysical Journal Letters з'явилася кілька невеликих статей, в яких повідомлялося про відкриття - спочатку про теорію Діке, а потім про результати спостережень Пензіаса і Вілсона, причому кожна стаття визнавала результати іншої. Це було одне з найважливіших відкриттів у фізичній космології відтоді, як Едвін Габбл у 1920-х роках довів розширення Всесвіту. Спостереження реліктового випромінювання підтвердило теорію Великого вибуху. Це допомогло перетворити фізичну космологію з суто теоретичної науки на науку, яка міцно спирається на спостережні дані. У 1978 році Пензіас і Вільсон отримали Нобелівську премію з фізики, а Голмдельська антена була визнана національною історичною пам'яткою.
Зараз Голмдельська рупорна антена знаходиться на колишньому місці, на ділянці площею 43 акра, що раніше належала Bell Labs, серед кількох занедбаних споруд. У 2021 році ділянку продали місцевому будівельнику, який висловив бажання побудувати на ній елітні резиденції. Спочатку антену планували перенести в інше місце. Потім місто погодилося викупити частину ділянки, на якій стоїть антена, а решту залишити власникам для забудови. Станом на 2023 рік місто хоче перетворити цей пагорб на парк з історичною антеною та центром для відвідувачів.
