एक विस्तारित ब्रह्मांड में दूरी मापना और अधिक जटिल हो जाता है क्योंकि प्रकाश के यात्रा करने के दौरान अंतरिक्ष स्थिर नहीं रहता। आकाशगंगाएँ प्रकाश उत्सर्जित करती रहती हैं, लेकिन वह प्रकाश हम तक पहुँचने से पहले अरबों वर्षों तक ब्रह्मांड को पार करने में बिता सकता है। उस यात्रा के दौरान, ब्रह्मांड का विस्तार जारी रहता है, जिससे आकाशगंगाओं के बीच औसत दूरी बढ़ती जाती है (हाँ, हम जानते हैं कि आकाशगंगाएँ टकरा सकती हैं, लेकिन औसतन, बड़े पैमाने पर, वे दूर होती जा रही हैं)।

इसका मतलब है कि जब कोई दूरबीन किसी दूर की आकाशगंगा से प्रकाश ग्रहण करती है, तो छवि यह नहीं दिखाती कि वह आकाशगंगा आज कहाँ है। यह आकाशगंगा को उस समय दिखाती है जब प्रकाश ने अपनी यात्रा शुरू की थी। इसकी वर्तमान दूरी का अनुमान लगाने के लिए, खगोलविदों को एक ब्रह्मांडीय मॉडल का उपयोग करना चाहिए जो यह बताता है कि समय के साथ ब्रह्मांड का विस्तार कैसे हुआ है।

आज उपयोग किया जाने वाला प्रमुख मॉडल LCDM कहलाता है। इसमें डार्क मैटर (अलग एपिसोड) और डार्क एनर्जी (अलग एपिसोड) शामिल हैं। LCDM की ताकत और सीमाएँ अलग से चर्चा के लायक हैं (अलग एपिसोड), लेकिन वैकल्पिक मॉडल यहाँ वर्णित समग्र तस्वीर को महत्वपूर्ण रूप से नहीं बदलते हैं।

ब्रह्मांड लगभग 13.77 अरब वर्ष पुराना है, लेकिन सबसे दूर के क्षेत्र जिन्हें हम देख सकते हैं, अब लगभग 45 अरब प्रकाश-वर्ष दूर हैं। अंतरिक्ष का विस्तार उस पूरे समय के दौरान हुआ जब उनका प्रकाश हमारी ओर यात्रा कर रहा था।

यह सीमा कण क्षितिज, ब्रह्मांडीय क्षितिज, या सहगामी क्षितिज के रूप में जानी जाती है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि आप उस समय कितना स्टाइलिश महसूस करते हैं। यह हमारे अवलोकनीय बुलबुले के बाहरी किनारे को परिभाषित करता है और आज हम जो सबसे बड़ी दूरी देख सकते हैं, उसे चिह्नित करता है।

पहली नज़र में, संख्याएँ विरोधाभासी लगती हैं। अवलोकनीय ब्रह्मांड 45 अरब प्रकाश-वर्ष तक कैसे फैल सकता है जब ब्रह्मांड केवल 13.77 अरब वर्ष पुराना है? इसका उत्तर यह है कि ब्रह्मांड प्रकाश से तेज़ गति से विस्तार कर सकता है।

प्रकाश से तेज़ विस्तार की अनुमति क्यों है

यह भौतिकी के नियमों का उल्लंघन नहीं करता है। प्रकाश की गति सीमित करती है कि वस्तुएँ किसी स्थानीय क्षेत्र में अंतरिक्ष के माध्यम से कितनी तेज़ी से चल सकती हैं। एक पर्यवेक्षक कभी भी किसी पास के रॉकेट जहाज को प्रकाश से तेज़ गुज़रते नहीं देखेगा।

ब्रह्मांडीय विस्तार अलग है। दूर की आकाशगंगाएँ आवश्यक रूप से सामान्य अर्थों में अंतरिक्ष के माध्यम से तेज़ी से नहीं घूम रही हैं। इसके बजाय, हमारे और उन आकाशगंगाओं के बीच का स्थान बढ़ रहा है। विशेष सापेक्षता इस बात पर समान प्रतिबंध नहीं लगाती है कि ब्रह्मांड में बड़ी दूरियाँ कितनी तेज़ी से बढ़ सकती हैं।

खगोलविद किसी आकाशगंगा के रेडशिफ्ट को मापकर अनुमान लगा सकते हैं कि वह कितनी तेज़ी से दूर जा रही है। जैसे-जैसे कोई आकाशगंगा दूर जाती है, उसका प्रकाश विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में लाल तरंग दैर्ध्य की ओर खिंच जाता है। एडविन हबल ने इस प्रभाव का उपयोग यह सबूत खोजने के लिए किया कि ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है।

एक विस्तारित ब्रह्मांड में, अधिक दूर की आकाशगंगाएँ आम तौर पर अधिक तेज़ी से दूर जाती हैं क्योंकि उनके और हमारे बीच अधिक स्थान होता है। अधिक स्थान का मतलब है अधिक दूरी जो विस्तारित हो सकती है।

वह बिंदु जहाँ आकाशगंगाएँ प्रकाश से तेज़ गति से दूर जाने लगती हैं, हबल दूरी कहलाता है। यह लगभग 13.77 अरब प्रकाश-वर्ष दूर स्थित है।

हम तेज़ गति से चलने वाली आकाशगंगाओं को अभी भी क्यों देख सकते हैं

हम हबल दूरी से परे आकाशगंगाओं का निरीक्षण कर सकते हैं क्योंकि आज हम तक पहुँचने वाला प्रकाश बहुत पहले उत्सर्जित हुआ था, जब वे आकाशगंगाएँ बहुत करीब थीं। हम अंततः कुछ और दूर स्थित आकाशगंगाओं से भी प्रकाश प्राप्त कर सकते हैं, बशर्ते कि प्रकाश ने हमारी ओर तब यात्रा शुरू की हो जब वे आकाशगंगाएँ निकट थीं।

हालाँकि, एक अंतिम सीमा है जिसे ब्रह्मांडीय घटना क्षितिज कहा जाता है (जो ब्लैक होल घटना क्षितिज से थोड़ा अलग है)। यह वर्तमान में लगभग 17 अरब प्रकाश-वर्ष दूर है।

उस सीमा से परे अभी उत्सर्जित कोई भी प्रकाश कभी भी हम तक नहीं पहुँचेगा, चाहे हम कितनी भी प्रतीक्षा करें। अंतरिक्ष का विस्तार इसे बढ़ती दूरी को पार करने से रोकेगा।

डार्क एनर्जी द्वारा संचालित त्वरित विस्तार इस पृथक्करण को और भी चरम बना देता है। ब्रह्मांडीय घटना क्षितिज भविष्य में विस्तारित होता रहेगा, लेकिन अंततः यह लगभग 60 अरब प्रकाश-वर्ष की अधिकतम दूरी तक पहुँच जाएगा।

तब भी, पर्यवेक्षक उस दूरी के भीतर सब कुछ नहीं देख पाएंगे। सबसे दूर की आकाशगंगाओं से प्रकाश अभी भी हम तक पहुँचने में विफल रहेगा क्योंकि वे बहुत तेज़ी से दूर जा रही हैं। समय के साथ, अधिक से अधिक आकाशगंगाएँ हमारी पहुँच से बाहर हो जाएँगी। लगभग 100 अरब वर्षों में, केवल हमारी स्थानीय समूह की आकाशगंगाएँ ही दिखाई देंगी; बाकी सब ब्रह्मांडीय क्षितिज से परे गायब हो जाएँगी।