Evren neden genişliyor? Karanlık enerji ne zaman keşfedildi?

Astronomi

Çeviri

Eğer Evren genişliyorsa uzak galaksilerin neden bizden uzaklaştığını anlayabiliriz. Peki neden yıldızlar, gezegenler ve atomlar genişlemiyor?

20. yüzyılın en büyük bilimsel sürprizlerinden biri Evrenin genişlediğinin keşfiydi. Uzak galaksiler, sanki uzayın dokusu esniyormuşçasına, yakın galaksilerden daha hızlı bizden ve birbirlerinden uzaklaşıyorlar. En büyük ölçeklerde, Evrendeki madde ve enerji yoğunluğu milyarlarca yıldır düşüyor ve düşmeye devam ediyor. Yeterince uzağa bakarsak, galaksilerin o kadar hızlı uçup gittiğini göreceğiz ki, bugün onlara gönderebileceğimiz hiçbir şey, hatta ışık hızı bile onları yakalayamayacak. Ama bunda bir paradoks yok mu? Okuyucunun sorduğu tam da bu:

Eğer evren ışık hızından daha hızlı genişliyorsa bu neden güneş sistemimizi ve güneşten gezegenlere olan mesafeleri etkilemiyor? Peki galaksimizdeki yıldızlar arasındaki göreceli mesafe neden artmıyor... veya artıyor?

Okuyucunun düşüncesi doğrudur ve Güneş sistemi, gezegenler ve yıldızlar arasındaki mesafeler Evrenin genişlemesiyle artmamaktadır. Peki genişleyen bir evrende genişleyen şey nedir? Hadi çözelim.

Newton'un sabit, mutlak ve değişmez olduğu yönündeki orijinal uzay fikri. Kitlelerin var olabileceği ve çekilebileceği bir sahneydi

Newton evreni ilk düşündüğünde uzayı bir ızgara olarak hayal etmişti. Birbirini çekimsel olarak çeken kütlelerle dolu, mutlak, sabit bir varlıktı. Ancak Einstein ortaya çıktığında bu hayali ızgaranın sabit olmadığını, mutlak olmadığını ve Newton'un temsiline benzemediğini fark etti. Bu ağ kumaş gibidir ve bu kumaş madde ve enerjinin varlığı nedeniyle zamanla bükülür, bozulur ve değişir. Üstelik eğriliğini madde ve enerji belirler.

Genel göreliliğe göre uzay-zamanın yerçekimi kütleleri tarafından eğriliği

Ancak uzay-zamanınızda yalnızca farklı kütlelerden oluşan bir koleksiyon olsaydı, bunlar kaçınılmaz olarak çöker ve bir kara delik oluştururdu. Einstein bu fikirden hoşlanmadı ve kozmolojik sabit şeklinde bir "düzeltme" ekledi. Denklemde fazladan bir terim varsa (boş uzaya nüfuz eden fazladan enerji), tüm bu kütleyi uzaklaştırabilir ve evreni sabit tutabilir. Yerçekimsel çöküşü önleyecektir. Einstein bunu ekleyerek Evrenin sonsuza kadar neredeyse hareketsiz bir durumda var olmasına izin verdi.

Ancak herkes statik bir evren fikrinden etkilenmedi. İlk çözümlerden biri Alexander Friedman adlı fizikçi tarafından elde edildi. Bu kozmolojik sabiti eklemezseniz ve Evreni enerjiyle (madde, radyasyon, toz, sıvılar vb.) doldurmazsanız, ortaya çıkacağını gösterdi. – o zaman iki çözüm sınıfı vardır: biri daralan bir Evren için, diğeri genişleyen bir Evren için.

Uzay genişledikçe (hamur) göreli mesafelerin arttığı, Evrenin genişlemesini gösteren bir "kuru üzümlü ekmek" modeli

Matematik size olası çözümler sunar, ancak hangisinin onu tanımladığını bulmak için fiziksel Evrene bakmanız gerekir. Bu, 1920'lerde Edwin Hubble'ın çalışmaları sayesinde gerçekleşti. Hubble, diğer galaksilerdeki yıldızların özelliklerini tek tek ölçmenin ve mesafelerini belirlemenin mümkün olduğunu keşfeden ilk kişi oldu. Bu ölçümleri, bu nesnelerin atom spektrumunda bir değişime uğradığını gösteren Vesto Slifer'in çalışmasıyla birleştirerek şaşırtıcı bir sonuç elde etti.

Görünür genişleme hızının (y ekseni) mesafeye (x ekseni) karşı grafiği, geçmişte hızla genişleyen ancak bugün hâlâ genişlemeye devam eden bir evrene karşılık gelir. Bu, Hubble'ın çalışmasının orijinalinden binlerce kat daha uzak mesafelere uzatılmış modern bir versiyonudur.

Ya görelilik teorisinin tamamı yanlıştır, biz evrenin merkezindeyiz ve her şey simetrik olarak bizden uzaklaşmaktadır ya da görelilik teorisi doğrudur, Friedman haklıdır ve bir galaksi bizden ne kadar uzaktaysa, o kadar hızlı hareket eder. ortalama bizden uzaklaşıyor. Genişleyen evren teorisi tek hamlede basit bir fikirden evrenin temel tanımına dönüştü.

Uzantı biraz mantığa aykırı çalışıyor. Sanki uzayın dokusu zamanla esniyor ve bu uzaydaki tüm nesneler birbirinden ayrılıyormuş gibi görünüyor. Bir nesne diğerine ne kadar uzaksa, aralarındaki mesafe o kadar büyük olur ve birbirlerinden o kadar hızlı uzaklaşırlar. Eğer evrenimiz eşit oranda maddeyle dolu olsaydı, madde daha az yoğun hale gelir ve zamanla her bölümü diğerlerinden uzaklaşırdı.

CMB'deki soğuk dalgalanmalar (mavi) doğası gereği daha soğuk değildir, yalnızca maddenin daha yüksek yoğunluğu nedeniyle daha fazla yerçekimsel çekişin olduğu bölgeleri temsil eder. Sıcak noktalar (kırmızı) daha sıcaktır çünkü bu noktalardaki radyasyon daha sığ bir yerçekimi kuyusunda yaşar. Zamanla, daha yoğun alanların yıldızlara, galaksilere ve kümelere dönüşme olasılığı daha yüksekken, daha az yoğun alanların yıldıza dönüşme olasılığı daha düşüktür.

Ancak Evren mükemmel bir şekilde tekdüze değildir. Gezegenler, yıldızlar, galaksiler ve galaksi kümeleri gibi yoğunluğu artan alanları içerir. İçinde neredeyse hiçbir büyük nesnenin bulunmadığı devasa kozmik boşluklar gibi düşük yoğunluklu alanlar var. Bunun nedeni, Evrenin genişlemesinin yanı sıra başka fiziksel olayların da varlığından kaynaklanmaktadır. Hayvan büyüklüğünde ve daha küçük ölçeklerde elektromanyetizma ve nükleer kuvvetler hakimdir. Büyük ölçeklerde (gezegenler, güneş sistemleri ve galaksiler) yerçekimi etkisi hakimdir. En büyük ölçeklerde (Evrenle karşılaştırılabilir boyutlarda) asıl mücadele, Evrenin genişlemesi ile onun içinde mevcut olan tüm madde ve enerjinin çekimsel çekimi arasındadır.

En büyük ölçeklerde Evren genişliyor ve galaksiler birbirlerinden uzaklaşıyor. Küçük ölçeklerde kütleçekimi genişlemeye üstün gelir ve bu da yıldızların, galaksilerin ve bunların kümelerinin oluşumuna yol açar.

En büyük ölçeklerde genişleme kazanır. En uzak galaksiler o kadar hızlı uzaklaşıyor ki, onlara ışık hızında bile gönderebileceğimiz hiçbir sinyal onlara ulaşamıyor. Evrenin üstkümeleri (galaksilerin sıralandığı, milyarlarca ışıkyılı boyunca uzanan uzun, iplik benzeri yapılar) Evren genişledikçe gerilir ve ayrılır. Nispeten kısa bir süre içinde ortadan kaybolacaklar. Ve Samanyolu'na en yakın gökada kümesi olan ve yalnızca 50 milyon ışıkyılı uzaklıkta bulunan Başak kümesi bile bizi kendisine çekmeyecektir. Bizimkinden bin kat daha büyük bir çekim kuvvetine rağmen, Evrenin genişlemesi bizi birbirimizden ayıracak.

Binlerce gökadadan oluşan geniş bir koleksiyon, 100.000.000 ışıkyılı içerisindeki yakın çevremizi oluşturur. Başak Kümesi yerçekimsel olarak bağlı kalacak, ancak Samanyolu zamanla ondan uzaklaşmaya devam edecek

Ancak genişlemenin en azından yerel düzeyde yenilgiye uğratıldığı daha küçük ölçekler de var. Başak Kümesi yerçekimsel olarak bağlı kalacak. Samanyolu ve tüm yerel galaksi grubu birbirine bağlı kalacak ve sonunda yerçekiminin etkisi altında birleşecek. Dünya, Güneş'in etrafında aynı uzaklıktaki yörüngede hareket etmeye devam edecek, Dünya aynı boyutta kalacak ve her şeyi oluşturan atomlar genişlemeyecek. Neden? Çünkü Evrenin genişlemesi yalnızca diğer etkileşimlerin (yerçekimi, elektromanyetik, nükleer) üstesinden gelmediği durumlarda işe yarar. Eğer bir kuvvet bir nesneyi sağlam tutabiliyorsa, Evrenin genişlemesi bile onu değiştiremez.

TRAPPIST-1 sistemindeki gezegenlerin yörüngeleri, genişlemenin tüm sonuçlarının üstesinden gelen çekim kuvveti nedeniyle Evrenin genişlemesiyle değişmez.

Bunun çok açık olmayan bir nedeni var; genişlemenin etkileşimle değil, daha çok hızla ilgili olması nedeniyle. Uzay tüm ölçeklerde genişler, ancak genişleme yalnızca tüm nesneleri toplu olarak etkiler. İki nokta arasında uzay belli bir hızla genişleyecektir ancak bu hız iki nesne arasındaki kaçış hızından küçükse -aralarında bir kuvvet varsa- aralarındaki mesafe artmayacaktır. Mesafede artış yok, genişleme etkisi yok. Herhangi bir anda genişlemenin üstesinden bir miktar marjla gelinir, dolayısıyla ilgisiz nesneler arasında gözlemlenen toplam etkiyi asla elde edemez. Sonuç olarak, istikrarlı, tutarlı nesneler genişleyen bir evrende sonsuza kadar değişmeden hayatta kalabilir.

Yerçekimi, elektromanyetizma veya başka bir kuvvetle bağlı olsun, bir arada tutulan sabit nesnelerin boyutları, evren genişledikçe değişmeyecektir. Kozmik genişlemenin üstesinden gelmeyi başarırsanız sonsuza kadar bağlantıda kalacaksınız.

Evren bizim ölçtüğümüz özelliklere sahip olduğu sürece her şey böyle olmaya devam edecektir. Karanlık enerji var olabilir ve uzak galaksilerin hızlanarak bizden uzaklaşmasına neden olabilir, ancak sabit bir mesafedeki genişlemenin etkisi değişmeyecektir. Yalnızca seçenekte

(Bilim@Science_Newworld).

Herkes evrenin genişlediğini biliyor. Ama nerede? Bu uzantı nedir? Nükleer bir mantarın nasıl büyüdüğünü gözlemleyerek, onun içinde büyüdüğü alanı kesinlikle sınırlayabiliriz. Soru bir yandan çok aptalca olabilir ama diğer yandan çok ilginç.

Yani evren, büyük patlamadan bu yana genişliyor veya daralıyor (sırasıyla kırmızıya kayıyor ve maviye kayıyor). Peki genişlemesi nerede sona erecek? Sonuçta sonsuz olamaz. Neden evrenin genişlemesinden sanki dünyadaki en normal ve doğal şeymiş gibi söz edelim ki?

Öncelikle birkaç basit gerçek.

1. şu anda genişlemiyorsunuz. Dünya da öyle. Ne güneş sistemi ne de samanyolu. Evrenin genişlemesi yerçekimine bağlıdır; bu yalnızca yüksek yoğunluklu bölgelerin yerel yerçekiminin hakim olduğu etkiler yaşadığı anlamına gelir. Tüm galaksilerin Samanyolu'ndan uzaklaşmadığı ortaya çıktı. En yakın komşumuz Andromeda Galaksisi saniyede 80 km hızla üzerimize doğru geliyor ve birkaç milyar yıl içinde bizimle çarpışacak.

2. Metaforlara inanmayın. Evrenin havayla şişirilen bir balon gibi genişlediği size görünebilir. Modaya uygun bir İngiliz bilim adamı size "Bakın, tıpkı evren gibi!" diyecektir. Ama siz akıllı olduğunuzda topun dışında boşluk olduğunu ve topun 2 boyutlu yüzeyinin 3 boyutlu uzaya genişlediğini fark edeceksiniz. Ancak evrenimizin üç boyutu vardır.

3. Evrenin sonu ve sınırı yoktur. Evrenin sonsuz büyük mü, yoksa gerçekten büyük mü olduğundan gerçekten emin değiliz, ancak öyle olsa bile, bir yönde yeterince uzun süre seyahat ederseniz, sonunda ilk noktaya geri dönersiniz. Pac-Man'i düşünün ama meyveler ve hayaletler olmadan. Evrenin merkezine gelince, burası top benzetmesinin bize yardımcı olduğu yerdir. Bize öyle geliyor ki tüm galaksiler bizden uzaklaşıyor ama onların bakış açısına göre onlar aynı zamanda evrenin merkezi olacaklar. Bu sadece bir yanılsama.

Peki evren aslında nerede genişliyor? Evet, hiçbir yere. Eşyalarla dolu bir dolap yok. Ancak bunu anlamak için genel göreliliğin uzay-zaman hakkında ne söylediğine bakalım.

Oto'da (profesyonellerin dediği gibi), uzayın (ve zamanın) en önemli özelliği iki nokta arasındaki mesafedir (ve zaman aralığıdır). Aslında mesafe tamamen mekanı belirler. Mesafe ölçeğinin evrimi, uzaydaki madde ve enerji miktarına göre belirlenir ve zaman geçtikçe ölçek artar ve galaksiler arasındaki mesafe de artar. Ancak - ve bu garip bir şey - bu, galaksilerin gerçek hareketi olmadan gerçekleşir.

Belki de bu noktada sezgileriniz başarısız oldu. Ancak bu tuhaflıkları keşfetmemize engel değil.

Galaksilerin bizden uzaklaştığını daha önce söylemiştik. Tam olarak değil. Bilim adamlarının gerçekte neler olduğunu açıklaması daha kolay. Seni aldatıyorlar.

Bilimsel açıdan en bilgili olanınız "Ama durun!" diyecektir. - “Uzak Galaksilerin Doppler Kaymasını Ölçüyoruz.” Bildiğiniz “Kırmızı Geçiş” denilen bu olay yere kaydediliyor ve oradan geçen bir ambulansın sireni gibi bize hareket olduğunu haber veriyor. Ancak kozmolojik ölçeklerde olan bu değil. Uzak galaksiler ışık yayıp bize ulaştığından beri uzayın ölçeği ciddi şekilde değişti ve büyüdü. Uzay genişledikçe fotonların dalga boyu da arttığı için ışık kırmızı görünür.

Bu yaklaşım başka bir soruya yol açıyor: “Evren gerçekten ışık hızından daha hızlı mı genişliyor? Uzak galaksilerin çoğunun bize olan uzaklığını ışık hızından daha hızlı artırdığı kesinlikle doğru, peki ya ondan daha hızlı hareket etmiyorlar? ışık (genellikle hareketsiz dururlar. Üstelik bunu bilmenizin size hiçbir faydası olmaz: bilgi iletilmez. Başka bir galaksiye yiyecek paketi gönderirseniz, bu ışık hızından daha hızlı yapılamaz (ve burada bile, Prensip olarak, ışık hızı evrensel hız sınırlayıcı olarak kalacaktır.

Kozmolojik genişlemeye ilişkin en yaygın (veya görelilikçiler alanında en köklü) görüşü sunduk, ancak konuyu hiç anlamadığımız gerçeğiyle bitirmek mantıklı olacaktır. Eğer ileri adım atmak ve esnemek için yeriniz varsa yukarıdakilerin hepsi harika işe yarar. Peki başlangıçta uzayın kelimenin tam anlamıyla hiçlikten oluşmasına neden olan ne oldu? Fiziğin bu soruya cevabı yok. Ve kuantum kütleçekim teorisinin ortaya çıkıp bu konuya ışık tutmasını beklememiz gerekecek.

Yani Evren, Büyük Patlama'dan bu yana genişliyor veya daralıyor (sırasıyla kırmızıya kayıyor ve maviye kayıyor). Peki genişlemesi nerede sona erecek? Sonuçta sonsuz olamaz. Neden evrenin genişlemesinden sanki dünyadaki en normal ve doğal şeymiş gibi söz edelim?

Öncelikle birkaç basit gerçek.

1. Şu anda genişlemiyorsunuz. Dünya da öyle. Ne Güneş Sistemi ne de Samanyolu. Evrenin genişlemesi yerçekimine bağlıdır, bu da yalnızca yüksek yoğunluklu bölgelerin yerel yerçekiminin hakim olduğu etkileri deneyimlediği anlamına gelir. Tüm galaksilerin Samanyolu'ndan uzaklaşmadığı ortaya çıktı. En yakın komşumuz Andromeda Galaksisi saniyede 80 km hızla üzerimize doğru geliyor ve birkaç milyar yıl içinde bizimle çarpışacak.

2. Metaforlara inanmayın. Evrenin havayla şişirilen bir balon gibi genişlediği size görünebilir. Modaya uygun bir İngiliz bilim adamı size "Bakın, tıpkı Evren gibi!" diyecektir. Ancak akıllıysanız topun dışında boşluk olduğunu ve topun 2 boyutlu yüzeyinin 3 boyutlu uzaya genişlediğini fark edeceksiniz. Ancak evrenimizin üç boyutu vardır.

3. Evrenin sonu ve sınırı yoktur. Evrenin sonsuz büyük mü, yoksa gerçekten büyük mü olduğundan gerçekten emin değiliz, ancak öyle olsa bile, bir yönde yeterince uzun süre seyahat ederseniz, en başa geri dönersiniz. Pac-Man'i düşünün ama meyveler ve hayaletler olmadan. Evrenin merkezine gelince, burası top benzetmesinin bize yardımcı olduğu yerdir. Bize öyle geliyor ki tüm galaksiler bizden uzaklaşıyor ama onların bakış açısına göre onlar aynı zamanda evrenin merkezi olacaklar. Bu sadece bir yanılsama.

Peki evren aslında nerede genişliyor? Evet, hiçbir yere. Eşyalarla dolu bir dolap yok. Ancak bunu anlamak için genel göreliliğin uzay-zaman hakkında ne söylediğine bakalım.

Genel göreliliğe göre (profesyonellerin dediği gibi), uzayın (ve zamanın) en önemli özelliği iki nokta arasındaki mesafedir (ve zaman aralığıdır). Aslında mesafe tamamen mekanı belirler. Mesafe ölçeğinin evrimi, uzaydaki madde ve enerji miktarına göre belirlenir ve zaman geçtikçe ölçek artar ve galaksiler arasındaki mesafe de artar. Ancak - ve bu garip bir şey - bu, galaksilerin gerçek hareketi olmadan gerçekleşir.

Belki de bu noktada sezgileriniz başarısız oldu. Ancak bu tuhaflıkları keşfetmemize engel değil.

Galaksilerin bizden uzaklaştığını daha önce söylemiştik. Tam olarak değil. Bilim adamlarının gerçekte neler olduğunu açıklaması daha kolay. Seni aldatıyorlar.

Bilimsel açıdan en bilgili olanınız "Ama durun!" diyecektir. - “Uzak galaksilerin Doppler kaymasını ölçüyoruz.” Bildiğiniz bu kırmızıya kayma Dünya'da kaydediliyor ve oradan geçen bir ambulansın sireni gibi bize hareket olduğunu haber veriyor. Ancak kozmolojik ölçeklerde olan bu değildir. Uzak galaksiler ışık yayıp bize ulaştığından beri uzayın ölçeği ciddi şekilde değişti ve büyüdü. Uzay genişledikçe fotonların dalga boyu da arttığı için ışık kırmızı görünür.

Bu yaklaşım bizi başka bir soruya yönlendiriyor: “Evren gerçekten ışık hızından daha hızlı mı genişliyor?” Uzak galaksilerin çoğunun bizden uzaklığını ışık hızından daha hızlı arttırdığı kesinlikle doğrudur, peki ya ne olmuş? Işıktan hızlı hareket etmezler (genellikle hareketsiz dururlar). Üstelik bunu bilmenin size hiçbir faydası olmayacaktır: Bilgi iletilmez. Bir yiyecek paketini başka bir galaksiye ışık hızından daha hızlı gönderirseniz, bu yapılamaz (ve burada bile prensip olarak denemeniz gerekecektir). Işık hızı evrensel hız sınırlayıcı olmaya devam ediyor.

Öncelikle birkaç basit gerçek.

3. Evrenin sonu ve sınırı yoktur. Evrenin sonsuz büyük mü, yoksa gerçekten büyük mü olduğundan gerçekten emin değiliz, ancak öyle olsa bile, bir yönde yeterince uzun süre seyahat ederseniz, en başa geri dönersiniz. Pac-Man'i düşünün ama meyveler ve hayaletler olmadan. Evrenin merkezine gelince, burası top benzetmesinin bize yardımcı olduğu yerdir. Bize öyle geliyor ki tüm galaksiler bizden uzaklaşıyor ama onların bakış açısına göre onlar aynı zamanda evrenin merkezi olacaklar. Bu sadece bir yanılsama.

Peki evren aslında nerede genişliyor? Evet, hiçbir yere. Eşyalarla dolu bir dolap yok. Ancak bunu anlamak için genel göreliliğin uzay-zaman hakkında ne söylediğine bakalım.

Belki de bu noktada sezgileriniz başarısız oldu. Ancak bu tuhaflıkları keşfetmemize engel değil.

Galaksilerin bizden uzaklaştığını daha önce söylemiştik. Tam olarak değil. Bilim adamlarının gerçekte neler olduğunu açıklaması daha kolay. Seni aldatıyorlar.

Uzak Evren'e baktığımızda her yerde, her yönde, milyonlarca hatta milyarlarca ışık yılı uzakta galaksiler görüyoruz. Gözlemleyebildiğimiz iki trilyon galaksi olduğundan, onların ötesindeki her şeyin toplamı, en çılgın hayal gücümüzden daha büyük ve daha havalı. En ilginç gerçeklerden biri, şimdiye kadar gözlemlediğimiz tüm galaksilerin (ortalama olarak) aynı kuralları izlemesidir: bizden ne kadar uzaksa, bizden o kadar hızlı uzaklaşıyorlar. Edwin Hubble ve meslektaşlarının 1920'lerde yaptığı bu keşif, bizi genişleyen bir evren resmine götürdü. Peki ya genişlerse? Bilim biliyor ve artık siz de bileceksiniz.

İlk bakışta bu soru sağduyulu bir soru gibi görünebilir. Çünkü genişleyen her şey genellikle maddeden oluşur ve Evrenin uzayında ve zamanında var olur. Ancak Evrenin kendisi, madde ve enerjiyi kendi içinde barındıran uzay ve zamandır. “Evren genişliyor” derken, uzayın kendisinin genişlemesini, bireysel galaksilerin ve galaksi kümelerinin birbirinden uzaklaşmasına neden olmasını kastediyoruz. Ethan Siegel, bunun en kolay yolunun, fırında pişirilen, içinde kuru üzüm bulunan bir hamur topu hayal etmek olacağını söylüyor.

Uzay genişledikçe göreceli mesafelerin arttığı Evrenin genişleyen bir "topuz" modeli

Bu hamur uzayın dokusudur ve kuru üzümler birbirine bağlı yapılardır (galaksiler veya galaksi kümeleri gibi). Herhangi bir kuru üzüm açısından bakıldığında, diğer tüm kuru üzümler ondan uzaklaşacaktır ve ne kadar uzakta olurlarsa o kadar hızlı olurlar. Ancak Evren söz konusu olduğunda hamurun dışında fırın ve hava yoktur, yalnızca hamur (boşluk) ve kuru üzüm (madde) vardır.

Kırmızıya kaymayı yaratan sadece uzaklaşan galaksiler değil, aramızdaki boşluktur.

Galaksilerin uzaklaşmadığını, bu alanın genişlediğini nasıl biliyoruz?

Sizden her yöne doğru uzaklaşan nesneler görüyorsanız, bunu açıklayabilecek tek bir neden vardır: Bu nesnelerle aranızdaki boşluk genişliyordur. Ayrıca patlamanın merkezine yakın olduğunuzu ve birçok nesnenin patlamadan daha fazla enerji aldıkları için daha uzakta olduğunu ve daha hızlı uzaklaştığını da varsayabilirsiniz. Eğer durum böyle olsaydı, bunu iki şekilde kanıtlayabilirdik:

Daha uzak mesafelerde ve yüksek hızlarda daha az gökada olacak çünkü zamanla uzayda büyük ölçüde yayılacaklar.
Kırmızıya kayma ile uzaklık arasındaki ilişki, daha uzak mesafelerde belirli bir şekil alacaktır; bu, uzayın dokusunun genişlemesi durumundaki şekilden farklı olacaktır.

Daha uzak mesafelere baktığımızda, Evrenin daha uzaklarındaki galaksilerin yoğunluğunun bize yakın olanlardan daha yüksek olduğunu görüyoruz. Bu, uzayın genişlediği bir tabloyla tutarlıdır çünkü daha uzağa bakmak, daha az genişlemenin meydana geldiği geçmişe bakmakla aynı şeydir. Ayrıca uzak galaksilerin, uzayın genişlemesiyle tutarlı bir kırmızıya kayma-uzaklık oranına sahip olduğunu da bulduk; eğer galaksiler bizden hızla uzaklaşıyorsa, hiç de öyle değil. Bilim bu soruya iki farklı şekilde cevap verebilir ve her iki cevap da evrenin genişlediğini desteklemektedir.

Evren her zaman aynı oranda mı genişledi?

Biz buna Hubble sabiti diyoruz ama o yalnızca uzayda sabittir, zamanda değil. Evren şu anda geçmişe göre daha yavaş genişliyor. Genişleme hızından bahsettiğimizde birim mesafe başına hızdan bahsediyoruz: bugün yaklaşık 70 km/s/Mpc. (Mpc bir megaparsektir, yaklaşık 3.260.000 ışıkyılıdır). Ancak genişleme hızı, madde ve radyasyon da dahil olmak üzere evrendeki tüm farklı şeylerin yoğunluklarına bağlıdır. Evren genişledikçe içindeki madde ve radyasyonun yoğunluğu azalır, yoğunluk azaldıkça genişleme hızı da azalır. Evren geçmişte daha hızlı genişledi ve Büyük Patlama'dan bu yana yavaşladı. Hubble sabiti yanlış bir isimdir; ona Hubble parametresi denmelidir.

Evrenin uzak kaderi farklı olasılıklar sunuyor ancak verilerin önerdiği gibi karanlık enerji gerçekten sabitse kırmızı eğriyi takip edeceğiz

Evren sonsuza kadar genişleyecek mi, yoksa duracak mı?

Birkaç kuşak astrofizikçi ve kozmolog bu soru üzerinde kafa yormuştur ve bu soru yalnızca Evrenin genişleme hızının ve içinde mevcut olan tüm enerji türlerinin (ve miktarlarının) belirlenmesiyle yanıtlanabilir. Evrenin genişleme hızının yanı sıra ne kadar sıradan madde, radyasyon, nötrino, karanlık madde ve karanlık enerjinin bulunduğunu zaten başarıyla ölçtük. Fizik kanunlarına ve geçmişte yaşananlara bakıldığında evrenin sonsuza kadar genişleyeceği anlaşılıyor. Bunun olasılığı %100 olmasa da; eğer karanlık enerji gibi bir şey gelecekte geçmişe ve şimdiye kıyasla farklı davranırsa, tüm sonuçlarımızın yeniden gözden geçirilmesi gerekecektir.

Galaksiler ışık hızından daha hızlı mı hareket ediyor? Bu yasak değil mi?

Bizim açımızdan uzak noktayla aramızdaki boşluk genişliyor. Bizden ne kadar uzaksa, bize o kadar hızlı uzaklaşıyormuş gibi geliyor. Genişleme hızı çok küçük olsa bile, uzaktaki bir nesne bir gün herhangi bir hız sınırının eşiğini aşacaktır çünkü genişleme hızı (birim mesafe başına hız), yeterli mesafeyle birçok kez katlanacaktır. OTO bu senaryoyu onaylıyor. Hiçbir şeyin ışık hızından daha hızlı gidemeyeceği yasası, uzayın genişlemesi için değil, yalnızca bir nesnenin uzaydaki hareketi için geçerlidir. Gerçekte galaksilerin kendisi saniyede yalnızca birkaç bin kilometrelik bir hızla hareket eder; bu, ışık hızının belirlediği 300.000 km/s sınırının çok altındadır. Durgunluğa ve kırmızıya kaymaya neden olan, galaksinin gerçek hareketi değil, Evrenin genişlemesidir.

Gözlemlenebilir evrende (sarı daire) yaklaşık 2 trilyon galaksi bulunmaktadır. Evrenin genişlemesi nedeniyle bu sınıra üçte birinden daha yakın olan galaksileri hiçbir zaman yakalayamayacağız. Evrenin hacminin yalnızca %3'ü insan keşfine açıktır.

Evrenin genişlemesi, genel görelilik yasalarına uyan madde ve enerjinin uzay-zamanı doldurmasının zorunlu bir sonucudur. Madde olduğu sürece kütleçekimsel çekim de vardır, yani ya kütleçekimi kazanır ve her şey yeniden büzülür ya da kütleçekimi kaybeder ve genişleme kazanır. Genişleme merkezi yoktur ve genişleyen uzayın dışında hiçbir şey yoktur; Genişleyen, Evrenin dokusudur. En ilginç olanı, bugün Dünya'yı ışık hızıyla terk etsek bile gözlemlenebilir Evrendeki galaksilerin yalnızca %3'ünü ziyaret edebilecek olmamız; Bunların %97'si zaten ulaşamayacağımız yerde. Evren karmaşıktır.