Een uitdijend universum maakt het meten van afstanden ingewikkelder omdat de ruimte niet stilstaat terwijl licht erdoorheen reist. Sterrenstelsels blijven licht uitzenden, maar dat licht kan miljarden jaren onderweg zijn voordat het ons bereikt. Tijdens die reis blijft het universum uitdijen, waardoor de gemiddelde afstand tussen sterrenstelsels toeneemt (ja, we weten dat sterrenstelsels kunnen botsen, maar gemiddeld, op grote schaal, komen ze verder uit elkaar te liggen).

Dit betekent dat wanneer een telescoop het licht van een ver sterrenstelsel opvangt, het beeld niet laat zien waar dat sterrenstelsel vandaag is. Het toont het sterrenstelsel zoals het was toen het licht aan zijn reis begon. Om de huidige afstand te schatten, moeten astronomen een kosmologisch model gebruiken dat rekening houdt met hoe het universum in de loop van de tijd is uitgedijd.

Het belangrijkste model dat tegenwoordig wordt gebruikt, heet LCDM. Het omvat donkere materie (andere aflevering) en donkere energie (andere aflevering). De sterke punten en beperkingen van LCDM zijn het waard om apart te bespreken (andere aflevering), maar alternatieve modellen veranderen het hier beschreven algemene beeld niet significant.

Het universum is ongeveer 13,77 miljard jaar oud, maar de meest verre gebieden die we kunnen waarnemen, zijn nu ruwweg 45 miljard lichtjaar verwijderd. De ruimte is uitgedijd gedurende de hele tijd dat hun licht naar ons onderweg was.

Deze grens staat bekend als de deeltjeshorizon, de kosmologische horizon of de comobiele horizon, afhankelijk van hoe stijlvol je je op dat moment voelt. Het definieert de buitenrand van onze waarneembare bel en markeert de grootste afstand die we vandaag kunnen zien.

Op het eerste gezicht lijken de cijfers tegenstrijdig. Hoe kan het waarneembare universum 45 miljard lichtjaar groot zijn als het universum slechts 13,77 miljard jaar oud is? Het antwoord is dat het universum sneller kan uitdijen dan het licht.

Waarom sneller-dan-licht-uitdijing is toegestaan

Dit schendt de natuurwetten niet. De lichtsnelheid beperkt hoe snel objecten door de ruimte kunnen bewegen in een lokaal gebied. Een waarnemer zal nooit een nabijgelegen raket sneller dan het licht zien passeren.

Kosmische uitdijing is anders. Verre sterrenstelsels scheuren niet per se door de ruimte in de gebruikelijke zin. In plaats daarvan groeit de ruimte tussen ons en die sterrenstelsels. Speciale relativiteitstheorie legt niet dezelfde beperking op aan hoe snel grote afstanden over het universum kunnen toenemen.

Astronomen kunnen schatten hoe snel een sterrenstelsel zich terugtrekt door de roodverschuiving te meten. Terwijl een sterrenstelsel weg beweegt, wordt het licht uitgerekt naar rodere golflengten in het elektromagnetische spectrum. Edwin Hubble gebruikte dit effect om bewijs te vinden dat het universum uitdijt.

In een uitdijend universum trekken verder weg gelegen sterrenstelsels over het algemeen sneller weg omdat er meer ruimte tussen hen en ons ligt. Meer ruimte betekent meer afstand die kan uitdijen.

Het punt waarop sterrenstelsels sneller beginnen weg te trekken dan het licht, wordt de Hubble-afstand genoemd. Het ligt ongeveer 13,77 miljard lichtjaar verwijderd.

Waarom we nog steeds sneller bewegende sterrenstelsels kunnen zien

We kunnen sterrenstelsels voorbij de Hubble-afstand waarnemen omdat het licht dat ons vandaag bereikt lang geleden werd uitgezonden, toen die sterrenstelsels veel dichterbij waren. We kunnen uiteindelijk ook licht ontvangen van sommige sterrenstelsels die nog verder weg staan, op voorwaarde dat het licht naar ons begon te reizen toen de sterrenstelsels dichterbij waren.

Er is echter een ultieme grens, de kosmologische gebeurtenishorizon (die heel iets anders is dan de zwarte gat-gebeurtenishorizon). Deze ligt momenteel op ongeveer 17 miljard lichtjaar afstand.

Elk licht dat NU wordt uitgezonden van voorbij die grens zal ons NOOIT bereiken, hoe lang we ook wachten. De uitdijing van de ruimte zal voorkomen dat het de groeiende afstand overbrugt.

De versnelde uitdijing, aangedreven door donkere energie, maakt deze scheiding nog extremer. De kosmologische gebeurtenishorizon zal in de toekomst blijven uitdijen, maar zal uiteindelijk een maximale afstand van ongeveer 60 miljard lichtjaar bereiken.

Zelfs dan zullen waarnemers niet alles binnen die afstand kunnen zien. Licht van de meest