Erweitert sich das Universum?
Seitdem Einsteins allgemeine Relativitätstheorie auf das angewendet wurde, was über das Universum als Ganzes bekannt ist, wurde vermutet, dass sich das Universum ausdehnte. Als Edwin Hubble und Milton Humason in den 1920er Jahren entdeckten, dass sich praktisch alle Galaxien am Himmel mit hoher Geschwindigkeit von uns entfernen, stieg der Verdacht, dass sich das Universum rasant ausdehnt. Entscheidende Beweise für die Expansion des Universums wurden jedoch erst im Jahr 2000 in Form umfangreicher Rotverschiebungsuntersuchungen weit entfernter Objekte gefunden.
Das expandierende Universum wird oft als der bedeutendste Befund in der modernen Kosmologie bezeichnet. Zu Einsteins Zeiten war die Steady-State-Theorie die vorherrschende, die besagte, dass das Universum bei gleicher Größe ausgeglichen blieb. Einstein, dessen Gleichungen eine universelle Expansion oder Kontraktion vorhersagten, aber keine Stase, führte künstlich eine stabilisierende Variable in seine Gleichungen ein, die "kosmologische Konstante". Nachdem er aus Hubbles Beobachtungen erkannt hatte, dass sich das Universum wahrscheinlich ausdehnt, nannte er dies später seinen "größten Fehler".
Das Phänomen, das Kosmologen und Astronomen zuerst veranlasste, ein expandierendes Universum vorherzusagen, war Hubbles Analyse der Rotverschiebung. Mit dem Mount Wilson Observatory, dem damals besten Teleskop der Welt, betrachtete Hubble ferne Galaxien und stellte fest, dass sie zunehmend rötlicher wurden. Er blickte weiter in den Weltraum und damit auch in die Vergangenheit, da das Licht viele Milliarden Jahre braucht, um von diesen Galaxien zur Erde zu gelangen. Da der Rötungsfaktor so gut mit der Entfernung korrelierte, vermutete Hubble, dass dies ein zuverlässiges Phänomen mit einer physischen Ursache war.
Als Ursache wurde folgendes festgestellt: Während sich das Universum ausdehnt, nimmt das Volumen des darunterliegenden Raums zu, aber das durch ihn laufende Licht bleibt gleich. Der expandierende Raum dehnt die Wellenlänge des Lichts aus, verlängert es und wird dadurch roter. Eine Analogie, die manchmal verwendet wird, sind Punkte auf der Oberfläche eines expandierenden Ballons. Zeichnen Sie ein Wellenmuster auf einen Ballon und beobachten Sie, während Sie ihn in die Luft jagen, wie sich die Welle ausdehnt und länger wird. Dies ist das gleiche Prinzip, das dem Phänomen der Rotverschiebung zugrunde liegt.
1998 wurde nicht nur entdeckt, dass sich das Universum ausdehnt, sondern auch, dass es sich wahrscheinlich mit zunehmender Geschwindigkeit ausdehnt. Der physikalische Grund dafür ist eine mysteriöse "dunkle Energie", die so genannt wird, weil wir kaum etwas darüber wissen.