Ända sedan Einsteins allmänna relativitetsteori tillämpades på det som är känt om universum som helhet har man misstänkt att universum expanderade. När Edwin Hubble och Milton Humason på 1920-talet upptäckte att praktiskt taget alla galaxer på himlen rörde sig bort från oss med höga hastigheter, ökade detta misstankarna om att universum expanderade i snabb takt. Ändå var det inte förrän år 2000 som avgörande bevis äntligen hittades till förmån för universums expansion, i form av omfattande rödförskjutningsundersökningar av mycket avlägsna objekt.
Det expanderande universum nämns ofta som det viktigaste fyndet i modern kosmologi. På Einsteins tid var steady state-teorin den dominerande, som menade att universum förblev balanserat i samma storlek. Einstein, vars ekvationer förutspådde universell expansion eller sammandragning men inte stasis, introducerade artificiellt en stabiliserande variabel i sina ekvationer, kallad den ”kosmologiska konstanten”. Efter att ha insett från Hubbles observationer att universum sannolikt expanderade, kallade han senare detta hans ”största misstag”.
Fenomenet som först fick kosmologer och astronomer att förutsäga ett expanderande universum var Hubbles analys av rödförskjutning. Med hjälp av Mount Wilson Observatory, som var det bästa teleskopet i världen vid den tiden, såg Hubble avlägsna galaxer och såg att de såg gradvis röda ut. Han tittade längre bort i rymden, och i förlängningen, längre tillbaka i tiden också, eftersom ljuset tar många miljarder år att resa från dessa galaxer till jorden. Eftersom rodnadsfaktorn korrelerade så bra med ökningar i avstånd, misstänkte Hubble att detta var ett tillförlitligt fenomen med en fysisk orsak.
Orsaken fastställdes vara följande: när universum expanderar ökar det underliggande utrymmet i volym, men ljuset som färdas genom det förblir detsamma. Det expanderande utrymmet sträcker ut ljusets våglängd, vilket gör det längre och därmed rödare. En analogi som ibland används är prickar på ytan av en expanderande ballong. Rita ett vågmönster på en ballong, och medan du blåser upp den, lägg märke till hur vågen sträcker sig ut och blir längre. Detta är samma princip bakom fenomenet rödförskjutning.
1998 upptäcktes det inte bara att universum expanderar, utan att det sannolikt expanderar i en accelererande hastighet. Den fysiska orsaken till detta är en mystisk ”mörk energi”, så kallad för att vi knappt vet någonting om den.