O universo está se expandindo?
Desde que a teoria da relatividade geral de Einstein foi aplicada ao que se sabe sobre o universo como um todo, suspeita-se que o universo estivesse se expandindo. Quando Edwin Hubble e Milton Humason descobriram na década de 1920 que praticamente todas as galáxias no céu estavam se afastando de nós a grandes velocidades, isso aumentou as suspeitas de que o universo estava se expandindo rapidamente. No entanto, foi somente em 2000 que evidências decisivas foram finalmente encontradas a favor da expansão do universo, na forma de extensas pesquisas no desvio para o vermelho de objetos muito distantes.
O universo em expansão é frequentemente citado como o achado mais significativo da cosmologia moderna. Na época de Einstein, a teoria do estado estacionário era a predominante, que afirmava que o universo permanecia equilibrado no mesmo tamanho. Einstein, cujas equações previam expansão ou contração universal, mas não estase, introduziu artificialmente uma variável estabilizadora em suas equações, denominada "constante cosmológica". Depois de perceber pelas observações de Hubble que o universo provavelmente estava se expandindo, mais tarde ele chamou isso de seu "maior erro".
O fenômeno que primeiro levou cosmólogos e astrônomos a prever um universo em expansão foi a análise de desvio para o vermelho de Hubble. Usando o Observatório Mount Wilson, que era o melhor telescópio do mundo na época, o Hubble viu galáxias distantes e viu que elas pareciam ficar cada vez mais vermelhas. Ele olhou para mais longe no espaço e, por extensão, também mais para trás no tempo, pois a luz leva muitos bilhões de anos para viajar dessas galáxias para a Terra. Como o fator de vermelhidão se correlacionou tão bem com os aumentos na distância, Hubble suspeitou que este fosse um fenômeno confiável com uma causa física.
A causa foi determinada da seguinte forma: à medida que o universo se expande, o espaço subjacente aumenta de volume, mas a luz que viaja por ele permanece a mesma. O espaço em expansão estende o comprimento de onda da luz, tornando-a mais longa e, portanto, mais vermelha. Uma analogia usada às vezes são pontos na superfície de um balão em expansão. Desenhe um padrão de onda em um balão e, enquanto o explode, observe como a onda se estende e se torna mais longa. Este é o mesmo princípio por trás do fenômeno do desvio para o vermelho.
Em 1998, descobriu-se não apenas que o universo está se expandindo, mas que provavelmente está se expandindo a um ritmo acelerado. A razão física para isso é atribuída a uma misteriosa "energia escura", assim chamada porque mal sabemos algo sobre isso.