เอกภพขยายตัวและกฎของฮับเบิล

ในทศวรรษ 1910 เวสโต สลายเฟอร์ พบว่าเส้นสเปกตรัมของ "เนบิวลากังหัน" ส่วนใหญ่เลื่อนไปทางแดง แสดงว่ากำลังเคลื่อนห่างออกไป ต่อมาในปี ค.ศ. 1929 เอ็ดวิน ฮับเบิล นำระยะทางของดาราจักรที่วัดได้มาเทียบกับความเร็ว และพบความสัมพันธ์ที่เรียบง่าย ดาราจักรที่อยู่ไกลเป็นสองเท่าเคลื่อนห่างออกเร็วเป็นสองเท่า เรียกว่ากฎของฮับเบิล (ปัจจุบัน IAU แนะนำให้เรียกว่ากฎฮับเบิล-เลอแมตร์ เพราะเลอแมตร์ได้ผลแบบเดียวกันตั้งแต่ปี ค.ศ. 1927)

อวกาศยืดออก

ดาราจักรไม่ได้พุ่งหนีจากเราผ่านอวกาศ แต่อวกาศเองกำลังขยายตัว ลองนึกถึงลูกเกดในขนมปังที่กำลังขึ้นฟูในเตาอบ ลูกเกดทุกเม็ดจะห่างกันมากขึ้น และเม็ดที่อยู่ไกลกันจะห่างออกเร็วกว่า ไม่ว่าจะยืนอยู่บนลูกเกดเม็ดไหน ก็จะเห็นเม็ดอื่นเคลื่อนห่างออกไปแบบเดียวกัน เอกภพจึงไม่มีจุดศูนย์กลางของการขยายตัว

แสงที่เดินทางมาจากดาราจักรไกลถูกยืดไปพร้อมกับอวกาศ ความยาวคลื่นจึงยาวขึ้น เรียกว่าการเลื่อนทางแดงเชิงจักรวาลวิทยา ยิ่งไกลก็ยิ่งเลื่อนมาก

ค่าคงที่ฮับเบิล

อัตราการขยายตัวในปัจจุบันเรียกว่าค่าคงที่ฮับเบิล วัดได้ราว 67 ถึง 73 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก แปลว่าทุก ๆ ระยะราว 3.26 ล้านปีแสง ดาราจักรจะเคลื่อนห่างเร็วขึ้นอีกราว 70 กิโลเมตรต่อวินาที ค่าที่วัดได้จากวิธีต่าง ๆ ไม่ตรงกัน กลายเป็นปริศนาที่เรียกว่าความขัดแย้งค่าคงที่ฮับเบิล

สิ่งที่ไม่ได้ขยายตัว

สิ่งที่ยึดกันด้วยแรงโน้มถ่วงหรือแรงอื่นที่แข็งแรงพอ เช่น ระบบสุริยะ ดาราจักร กลุ่มดาราจักรท้องถิ่น และร่างกายของเรา ไม่ได้ขยายตัวตาม การขยายตัวมีผลชัดเจนเฉพาะในระยะระหว่างกลุ่มดาราจักร ดาราจักรแอนดรอเมดาจึงยังเคลื่อนเข้าหาเราได้

เอกภพที่สังเกตได้

แม้เอกภพจะมีอายุ 13,800 ล้านปี แต่วัตถุที่ไกลที่สุดที่แสงเดินทางมาถึงเราได้ ปัจจุบันอยู่ห่างออกไปราว 46,000 ล้านปีแสง เพราะอวกาศขยายตัวระหว่างที่แสงกำลังเดินทาง และดาราจักรที่อยู่ไกลมากเคลื่อนห่างออกเร็วกว่าแสงได้ ซึ่งไม่ขัดกับทฤษฎีสัมพัทธภาพ เพราะไม่ได้เป็นการเคลื่อนที่ผ่านอวกาศ