Maailmankaikkeuden laajeneminen

Yleistä
Maailmankaikkeus
Kaikkeuden ikä
Kaikkeuden muoto
Kosmologian aikajana
Varhainen kaikkeus
Alkuräjähdys
Alkuräjähdyksen aikajana
Inflaatio
Ydinsynteesi
GWB
Neutriinotausta
Kosminen mikroaaltotausta
Laajeneva kaikkeus
Punasiirtymä
Hubblen laki
Kaikkeuden metrinen laajeneminen
Kaikkeuden kiihtyvä laajeneminen
Fridmanin yhtälöt
FLRW-metriikka
Rakenteen muodostuminen
Kaikkeuden muoto
Rakenteen muodostuminen
Galaksien muodostuminen
Galaksimuuri
Suuren mittakaavan rakenne
Kaikkeuden tulevaisuus
Lämpökuolema
Kaikkeuden lopullinen kohtalo
Osatekijät
Lambda-CDM-malli
Pimeä aine
Pimeä energia
Pimeä virtaus
Kosmologian kokeita
Havaitseva kosmologia
CoBE
BOOMERanG
Planck
WMAP
n
k
Maailmankaikkeuden laajeneminen
Maailmankaikkeuden laajeneminen eli avaruuden laajeneminen tarkoittaa sitä, että avaruuden pisteiden välinen etäisyys kasvaa ajan kuluessa ja että maailmankaikkeuden mitta­suhteet itsessään muuttuvat. Se poikkeaa muista laajenemis­ilmiöistä, esimerkiksi lämpö­laajenemisesta ja räjähdyksistä, sillä sikäli kuin havainnoista voidaan päätellä, kyseessä on maailman­kaikkeuden sisäinen ominaisuus, eikä ilmiö jota voitaisiin havainnoida ulkopuolelta.
Laajeneminen on alkuräjähdysteorian perusilmiö, joka voidaan päätellä galaksien punasiirtymästä (ks. Hubblen laki).  Laajeneminen on havaittavissa vain suurilla etäisyyksillä, suunnilleen galaksijoukkojen läpimitasta ylöspäin. Sitä pienemmillä etäisyyksillä ainetta pitävät koossa gravitaatiovoimat, jotka vastustavat laajenemista niin että pienten kohteiden sisäiset etäisyydet eivät kasva maailman­kaikkeuden yleisen laajenemisen myötä. Laajenemisen seurauksena vain ne galaksit etääntyvät toisistaan, joiden välinen etäisyys on tiettyä rajaa suurempi. Raja määräytyy maailman­kaikkeuden iästä, laajenemisvauhdista ja maailman­kaikkeuden aineen keski­määräisestä tiheydestä.
Varhaisen maailman­kaikkeuden inflatorisen vaiheen päättyessä maailman­kaikkeuden kaikki aine ja energia oli asettunut interti­aali­selle radalle, joka oli yhteensopiva ekvivalenssi­periaatteen ja Einsteinin yleisen suhteellisuus­teorian kanssa, ja tällöin sai alkunsa maailman­kaikkeuden nykyisen kaltainen, täsmällinen ja säännöllinen, Hubblen lain mukainen laajeneminen (toisin sanoen aineen keskittymät erkanevat toisistaan, koska ne erkanivat toisistaan menneisyydessä inflaatio­kentän vaikutuksesta).
Mittausten mukaan maailmankaikkeuden laajeneminen oli gravitaatio­voimien vaikutuksesta hidastuvaa, kunnes se noin viisi miljardia vuotta sitten alkoi kiihtyä. Kiihtymisen selittämiseksi fyysikot ovat olettaneet, että on olemassa pimeää energiaa, joka yksinkertaisimmassa teoreettisessa mallissa esiintyy kosmo­logisena vakiona. Kosmologisen standardimallin, eli Lambda-CDM-mallin (ΛCDM) mukaan tämä kiihtyminen tulee kaukaisessa tulevaisuu­dessa yhä vallitsevammaksi.
Vaikka erityisen suhteellisuus­teorian mukaan kappaleet eivät voi liikkua valoa nopeammin, kun ne ovat lokaalissa, suhteellisuus­dynaamisessa suhteessa keskenään, se ei aseta rajoitusta sille, kuinka nopeasti sellaiset kohteet voivat liikkua toistensa suhteen, jotka ovat globaa­listi erossa toisiaan ja joiden välillä ei ole kausaa­lista yhteyttä. Näin ollen on mahdollista, että kaksi kohdetta ovat avaruudessa kauempana toisistaan kuin mihin valo olisi voinut edetä, mikä merkitsee, että jos laajeminen pysyy vakiona, kohteet eivät koskaan tule keskenään kausaaliseen vuoro­vaikutukseen. Esimerkiksi galaksit, jotka ovat kauempana kuin noin 4,5 gigaparsecin etäisyydellä meistä, etääntyvät valoa nopeammin. Voimme kuitenkin nähdä sellaisia kohteita, koska menneisyydessä maailman­kaikkeus laajeni nykyistä hitaammin, joten näistä kohteista muinoin lähtenyt valo voi yhä saavuttaa meidät, mutta jos laajeneminen jatkuu pysyvästi, ei koskaan tule aikaa, jolloin voisimme nähdä sen valon, joka näistä galakseista nyt lähtee, eikä myöskään näistä galakseista käsin voida koskaan nähdä valoa, joka meidän galaksistamme nyt lähtee, sillä itse avaruus näiden välillä laajenee valoa nopeammin.
Suuren laajenemis­vauhdin vuoksi on myös mahdollista, että kahden kohteen välinen etäisyys on suurempi kuin mikä saadaan kertomalla valon­nopeus maailman­kaikkeuden iällä. Tämän yksityis­kohtiin liittyy paljon sekaannusta amatöörien ja jopa ammatti­fyysikkojen keskuudessa.
Koska asia ei ole intuitiivisesti helppo käsittää ja sitä on usein kuvattu huolimattomilla sanan­valinnoilla, eräät oppi­kirjoissakin esiintyvät selitykset maailman­kaikkeuden laajenemisesta ja väärinkäsitykset, joita ne voivat saada aikaan, ovat edelleen jatkuvan keskustelun aiheena.