Ett expanderande universum gör avståndsmätning mer komplicerad eftersom rymden inte förblir fixerad medan ljus färdas genom den. Galaxer fortsätter att sända ut ljus, men det ljuset kan tillbringa miljarder år med att korsa kosmos innan det når oss. Under den resan fortsätter universum att expandera, vilket ökar det genomsnittliga avståndet mellan galaxer (ja, vi vet att galaxer kan kollidera, men i genomsnitt, på stora skalor, blir de längre ifrån varandra).

Detta innebär att när ett teleskop fångar ljuset från en avlägsen galax, visar bilden inte var den galaxen är idag. Den visar galaxen som den såg ut när ljuset började sin resa. För att uppskatta dess nuvarande avstånd måste astronomer använda en kosmologisk modell som tar hänsyn till hur universum har expanderat över tiden.

Den ledande modellen som används idag kallas LCDM. Den inkluderar mörk materia (annat avsnitt) och mörk energi (annat avsnitt). Styrkorna och begränsningarna med LCDM är värda att diskutera separat (annat avsnitt), men alternativa modeller förändrar inte nämnvärt den övergripande bilden som beskrivs här.

Universum är cirka 13,77 miljarder år gammalt, men de mest avlägsna regionerna vi kan observera är nu ungefär 45 miljarder ljusår bort. Rymden expanderade under hela tiden som deras ljus färdades mot oss.

Denna gräns kallas partikelhorisonten, den kosmologiska horisonten eller den komobila horisonten, beroende på hur stilfull du känner dig för tillfället. Den definierar ytterkanten av vår observerbara bubbla och markerar det största avståndet vi kan se idag.

Först verkar siffrorna motsägelsefulla. Hur kan det observerbara universum sträcka sig 45 miljarder ljusår när universum bara är 13,77 miljarder år gammalt? Svaret är att universum kan expandera snabbare än ljuset.

Varför snabbare-än-ljus-expansion är tillåten

Detta bryter inte mot fysikens lagar. Ljushastigheten begränsar hur snabbt objekt kan röra sig genom rymden i en lokal region. En observatör kommer aldrig att se en närliggande raket passera snabbare än ljuset.

Kosmisk expansion är annorlunda. Avlägsna galaxer rusar inte nödvändigtvis genom rymden i vanlig mening. Istället växer rymden mellan oss och dessa galaxer. Speciell relativitetsteori sätter inte samma begränsning på hur snabbt stora avstånd kan öka över universum.

Astronomer kan uppskatta hur snabbt en galax avlägsnar sig genom att mäta dess rödförskjutning. När en galax rör sig bort sträcks dess ljus mot rödare våglängder i det elektromagnetiska spektrumet. Edwin Hubble använde denna effekt för att upptäcka bevis för att universum expanderar.

I ett expanderande universum avlägsnar sig mer avlägsna galaxer i allmänhet snabbare eftersom en större mängd rymd ligger mellan dem och oss. Mer rymd innebär mer avstånd som kan expandera.

Punkten där galaxer börjar avlägsna sig snabbare än ljuset kallas Hubble-avståndet. Det ligger cirka 13,77 miljarder ljusår bort.

Varför vi fortfarande kan se snabbare rörliga galaxer

Vi kan observera galaxer bortom Hubble-avståndet eftersom ljuset som når oss idag sändes ut för länge sedan, när dessa galaxer var mycket närmare. Vi kan så småningom också ta emot ljus från vissa galaxer som ligger ännu längre bort, förutsatt att ljuset började färdas mot oss när galaxerna var närmare.

Det finns dock en yttersta gräns som kallas den kosmologiska händelsehorisonten (som är något annorlunda än den svarta hålets händelsehorisont). Den är för närvarande cirka 17 miljarder ljusår bort.

Allt ljus som sänds ut JUST NU bortom den gränsen kommer ALDRIG att nå oss, oavsett hur länge vi väntar. Rymdens expansion kommer att förhindra det från att korsa det växande avståndet.

Den accelererande expansionen som drivs av mörk energi gör denna separation ännu mer extrem. Den kosmologiska händelsehorisonten kommer att fortsätta expandera i framtiden, men den kommer så småningom att närma sig ett maximalt avstånd på cirka 60 miljarder ljusår.

Även då kommer observatörer inte att kunna se allt inom det avståndet. Ljus från de mest