Sejak teori relativitas umum Einstein diterapkan pada apa yang diketahui tentang alam semesta secara keseluruhan, telah diduga bahwa alam semesta mengembang. Ketika Edwin Hubble dan Milton Humason menemukan pada 1920-an bahwa hampir semua galaksi di langit bergerak menjauh dari kita dengan kecepatan tinggi, ini meningkatkan kecurigaan bahwa alam semesta mengembang dengan kecepatan tinggi. Namun baru pada tahun 2000 bukti yang menentukan akhirnya ditemukan yang mendukung perluasan alam semesta, dalam bentuk survei pergeseran merah yang ekstensif terhadap objek yang sangat jauh.
Alam semesta yang mengembang sering disebut-sebut sebagai temuan paling signifikan dalam kosmologi modern. Di masa Einstein, teori keadaan tunak adalah yang paling dominan, yang menyatakan bahwa alam semesta tetap seimbang pada ukuran yang sama. Einstein, yang persamaannya memprediksi ekspansi atau kontraksi universal tetapi bukan stasis, secara artifisial memasukkan variabel penstabil ke dalam persamaannya, yang disebut “konstanta kosmologis.” Setelah menyadari dari pengamatan Hubble bahwa alam semesta kemungkinan besar mengembang, ia kemudian menyebut ini sebagai “kesalahan terbesarnya”.
Fenomena yang pertama kali membuat para kosmolog dan astronom memprediksi alam semesta yang mengembang adalah analisis pergeseran merah Hubble. Menggunakan Observatorium Mount Wilson, yang merupakan teleskop terbaik di dunia pada saat itu, Hubble melihat galaksi-galaksi yang jauh dan melihat mereka tampak semakin merah. Dia melihat lebih jauh di ruang angkasa, dan dengan perluasan, lebih jauh ke masa lalu, karena cahaya membutuhkan miliaran tahun untuk melakukan perjalanan dari galaksi-galaksi ini ke Bumi. Karena faktor kemerahan berkorelasi sangat baik dengan peningkatan jarak, Hubble menduga ini adalah fenomena yang dapat diandalkan dengan penyebab fisik.
Penyebabnya ditentukan sebagai berikut: saat alam semesta mengembang, ruang di bawahnya bertambah volumenya, tetapi cahaya yang melewatinya tetap sama. Ruang yang mengembang merentangkan panjang gelombang cahaya, membuatnya lebih panjang dan dengan demikian lebih merah. Analogi yang kadang-kadang digunakan adalah titik-titik pada permukaan balon yang mengembang. Gambarlah pola gelombang pada balon, dan saat Anda meniupnya, perhatikan bagaimana gelombang meregang dan menjadi lebih panjang. Ini adalah prinsip yang sama di balik fenomena pergeseran merah.
Pada tahun 1998, ditemukan tidak hanya bahwa alam semesta mengembang, tetapi kemungkinan berkembang dengan kecepatan yang semakin cepat. Alasan fisik untuk ini dikaitkan dengan “energi gelap” misterius, dinamakan demikian karena kita hampir tidak tahu apa-apa tentangnya.