Wordt het universum groter?
Sinds Einsteins algemene relativiteitstheorie werd toegepast op wat bekend is over het universum als geheel, wordt vermoed dat het universum zich uitbreidde. Toen Edwin Hubble en Milton Humason in de jaren 1920 ontdekten dat vrijwel alle sterrenstelsels aan de hemel zich met grote snelheden van ons verwijderden, versterkte dit het vermoeden dat het universum zich snel uitbreidde. Maar pas in 2000 werd definitief doorslaggevend bewijs gevonden voor de uitbreiding van het universum, in de vorm van uitgebreide roodverschuivingsonderzoeken van objecten op zeer verre afstand.
Het zich uitbreidende universum wordt vaak genoemd als de belangrijkste bevinding in de moderne kosmologie. In Einsteins tijd was de steady-state theorie de overheersende, die beweerde dat het universum op dezelfde grootte in evenwicht bleef. Einstein, wiens vergelijkingen universele expansie of contractie voorspelden maar geen stasis, introduceerde kunstmatig een stabiliserende variabele in zijn vergelijkingen, de 'kosmologische constante' genoemd. Nadat hij door Hubble's observaties besefte dat het universum waarschijnlijk uitbreidde, noemde hij dit later zijn 'grootste blunder'.
Het fenomeen dat kosmologen en astronomen voor het eerst ertoe bracht een uitbreidend universum te voorspellen, was Hubble's analyse van roodverschuiving. Met behulp van het Mount Wilson Observatorium, op dat moment de beste telescoop ter wereld, keek Hubble naar verre sterrenstelsels en zag ze dat ze er steeds roder uitzagen. Hij keek verder weg in de ruimte, en bij uitbreiding ook verder terug in de tijd, omdat licht vele miljarden jaren nodig heeft om van deze sterrenstelsels naar de aarde te reizen. Omdat de roodheidsfactor zo goed correleerde met toename in afstand, vermoedde Hubble dat dit een betrouwbaar fenomeen was met een fysieke oorzaak.
De oorzaak werd als volgt bepaald: naarmate het universum groter wordt, neemt de onderliggende ruimte in volume toe, maar het licht dat erdoorheen reist blijft hetzelfde. De expanderende ruimte rekt de golflengte van het licht uit, waardoor het langer en daardoor roder wordt. Een analogie die soms wordt gebruikt, zijn stippen op het oppervlak van een expanderende ballon. Teken een golfpatroon op een ballon, en terwijl je hem opblaast, merk je op hoe de golf zich uitstrekt en langer wordt. Dit is hetzelfde principe achter het fenomeen roodverschuiving.
In 1998 werd niet alleen ontdekt dat het universum zich uitbreidt, maar dat het zich waarschijnlijk ook steeds sneller uitbreidt. De fysieke reden hiervoor ligt in een mysterieuze 'donkere energie', zo genoemd omdat we er nauwelijks iets van weten.