Jabarkan Observasi awal dari Kosmologi observasional

Ilmu kosmologi fisik seperti yang dipraktikkan saat ini memiliki materi subjek yang didefinisikan pada tahun-tahun setelah debat Shapley-Curtis ketika ditentukan bahwa alam semesta memiliki skala yang lebih besar daripada galaksi Bima Sakti. Hal ini dipicu oleh pengamatan yang menentukan ukuran dan dinamika kosmos yang dapat dijelaskan oleh Teori Relativitas Umum Albert Einstein. Pada masa pertumbuhannya, kosmologi adalah ilmu spekulatif yang didasarkan pada sejumlah pengamatan yang sangat terbatas dan dicirikan oleh perselisihan antara ahli teori keadaan tunak dan pendukung teori kosmologi Big Bang. Baru pada tahun 1990-an dan setelahnya, pengamatan astronomis mampu menyingkirkan teori-teori yang saling bersaing dan mendorong sains ke "Zaman Keemasan Kosmologi" yang digembar-gemborkan oleh David Schramm di sebuah kolokium National Academy of Sciences pada tahun 1992.

Hukum Hubble dan tangga jarak kosmik

Pengukuran jarak dalam astronomi secara historis telah dan terus dibuat heran oleh ketidakpastian pengukuran yang cukup besar. Secara khusus, sementara paralaks bintang dapat digunakan untuk mengukur jarak ke bintang terdekat, batas pengamatan yang ditentukan oleh sulitnya mengukur paralaks yang sangat kecil yang terkait dengan objek di luar galaksi kita menandakan bahwa para astronom harus mencari cara alternatif untuk mengukur jarak kosmik. Untuk tujuan ini, pengukuran lilin standar untuk variabel Cepheid ditemukan oleh Henrietta Swan Leavitt pada tahun 1908 yang akan memberi Edwin Hubble anak tangga pada tangga jarak kosmik yang ia perlukan untuk menentukan jarak ke nebula spiral. Hubble menggunakan Teleskop Hooker 100 inci di Observatorium Mount Wilson untuk mengidentifikasi bintang individu di galaksi tersebut, dan menentukan jarak ke galaksi dengan mengisolasi anggota individual Cepheid. Metode ini dengan tegas menetapkan nebula spiral sebagai objek yang jauh di luar galaksi Bima Sakti. Menentukan jarak ke "pulau alam semesta", sebagaimana mereka dijuluki di media populer ketika itu, menetapkan seberapa besar ukuran alam semesta dan menyelesaikan debat Shapley-Curtis untuk selamanya.

Pada tahun 1927, dengan menggabungkan berbagai pengukuran, termasuk pengukuran jarak Hubble dan penentuan pergeseran merah Vesto Slipher untuk objek-objek ini, Georges Lemaître adalah orang pertama yang memperkirakan konstanta proporsionalitas antara jarak galaksi dan apa yang disebut "kecepatan resesi" mereka, dan mendapatkan nilai sekitar 600 km/detik/Mpc. Dia menunjukkan bahwa ini telah diperkirakan secara teoritis dalam model alam semesta berdasarkan relativitas umum. Dua tahun kemudian, Hubble menunjukkan bahwa hubungan antara jarak dan kecepatan adalah berkorelasi positif dan memiliki kemiringan sekitar 500 km/detik/Mpc. Korelasi ini kemudian dikenal sebagai hukum Hubble dan akan berfungsi sebagai landasan pengamatan untuk teori alam semesta yang meluas yang masih menjadi dasar dari kosmologi. Publikasi pengamatan oleh Slipher, Wirtz, Hubble, dan rekan-rekan mereka, dan penerimaan oleh ahli teori mengenai implikasi teoretis mereka dalam kejelasan teori relativitas umum Einstein dianggap sebagai awal dari ilmu kosmologi modern.