Expansão métrica do espaço

A expansão do Universo avança em todas as direções determinada pela constante de Hubble atual. Entretanto, a constante de Hubble pode ter mudado no passado e pode mudar no futuro dependendo do valor observado do parâmetro de densidade (Ω). Antes do descobrimento da energia escura, se cria que o Universo estava dominado pela matéria e assim Ω neste gráfico se corresponde com a relação da densidade de matéria com a densidade crítica (Ω_m).

Uma métrica define como se pode medir uma distância entre dois pontos próximos no espaço, em temos das coordenadas destes pontos. Um sistema de coordenadas relaciona pontos em um espaço (de qualquer número de dimensões) assinalando números únicos conhecidos como coordenadas, a cada ponto. A métrica é então uma fórmula que converte as coordenadas dos pontos em distâncias.

Os pontos na superfície da Terra se podem especificar dando duas coordenadas. Devido a que o espaço-tempo tem quatro dimensões, temos que especificar os pontos neste dado espaço-tempo dando quatro coordenadas. As coordenadas mais convenientes em cosmologia se chamam coordenadas comóveis. Devido a que o espaço parece ser euclidianas, em grandes distâncias se podem especificar as coordenadas espaciais em termos de x, y, z, ainda que outras alternativas como as coordenadas esféricas são utilizadas habitualmente. A quarta coordenada necessária é o tempo, que se especifica nas coordenadas comóveis como o tempo cosmológico. A métrica do espaço a partir das observações, parece ser euclidiana a grande escala. O mesmo não se pode dizer da métrica do espaço-tempo, entretanto. A natureza não-euclidiana do espaço-tempo se manifesta pelo fato de que a distância entre pontos com coordenadas constantes cresce com o tempo, mais que permanecem constantes

Até o ano 2000 os cientistas ainda não possuíam todas as peças de provas observacionais diretas para confirmar a métrica de expansão do Universo. Entretanto, antes do descobrimento desta prova, os cosmólogos teóricos consideraram que a métrica de expansão do espaço era uma característica provável do Universo, baseada no que eles supõem ser um pequeno número de princípios razoáveis na modelagem do Universo. Os mais importantes são:

• o princípio cosmológico que exige que o Universo pareça o mesmo em todas as direções (isotrópico) e tenha aproximadamente a mesma mistura suave de material (homogêneo).
• o princípio de Copérnico que exige que não exista um lugar no Universo preferencial (ou seja, o Universo não tem "ponto de partida").