Expansion of the universe
બ્રહ્માંડનું વિસ્તરણ એ સમયની સાથે અવલોકનક્ષમ બ્રહ્માંડના ગુરુત્વાકર્ષણથી બંધાયેલા ભાગો વચ્ચેના અંતરમાં વધારો છે. તે એક આંતરિક વિસ્તરણ છે; બ્રહ્માંડ કંઈપણ "માં" વિસ્તરતું નથી અને તેની "બહાર" અસ્તિત્વ માટે જગ્યાની જરૂર નથી. બ્રહ્માંડના કોઈપણ નિરીક્ષક માટે, એવું લાગે છે કે તમામ નજીકના તારાવિશ્વો (જે ગુરુત્વાકર્ષણ દ્વારા એકબીજા સાથે બંધાયેલા છે) સરેરાશ, નિરીક્ષકથી તેમના અંતરના પ્રમાણમાં ઝડપે પીછેહઠ કરે છે. જ્યારે પદાર્થો પ્રકાશ કરતા વધુ ઝડપથી આગળ વધી શકતા નથી, ત્યારે આ મર્યાદા માત્ર સ્થાનિક સંદર્ભ માળખાના સંદર્ભમાં લાગુ પડે છે અને બ્રહ્માંડની દ્રષ્ટિએ દૂરના પદાર્થોના મંદી દરને મર્યાદિત કરતી નથી. કોસ્મિક વિસ્તરણ એ મહાવિસ્ફોટ બ્રહ્માંડવિજ્ઞાનનું મુખ્ય લક્ષણ છે. તેને ફ્રીડમેન-લેમૈત્રે-રોબર્ટસન-વૉકર મેટ્રિક (એફએલઆરડબલ્યુ) સાથે ગાણિતિક રીતે મોડેલિંગ કરી શકાય છે, જ્યાં તે બ્રહ્માંડના સ્પેસટાઇમ મેટ્રિક ટેન્સર (જે સ્પેસટાઇમના કદ અને ભૂમિતિને નિયંત્રિત કરે છે) ના અવકાશી ભાગના સ્કેલમાં વધારાને અનુરૂપ છે. આ માળખામાં, સમય જતાં પદાર્થોનું વિભાજન અવકાશના વિસ્તરણ સાથે સંકળાયેલું છે. જો કે, આ સામાન્ય રીતે સહપરિવર્તન વર્ણન નથી પરંતુ માત્ર કોઓર્ડિનેટ્સની પસંદગી છે. સામાન્ય ગેરસમજણથી વિપરીત, એવું વર્ણન અપનાવવું પણ એટલું જ માન્ય છે જેમાં જગ્યા વિસ્તરતું નથી અને પદાર્થો તેમના પરસ્પર ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રભાવ હેઠળ સરળતાથી અલગ પડે છે. કોસ્મિક વિસ્તરણને ઘણીવાર સામાન્ય સાપેક્ષતાના પરિણામે ઘડવામાં આવે છે, તેમ છતાં તે ન્યુટોનિયન ગુરુત્વાકર્ષણ દ્વારા પણ આગાહી કરવામાં આવે છે. ફુગાવાના સિદ્ધાંત અનુસાર, મહાવિસ્ફોટ પછી લગભગ 10−32 સેકન્ડના ફુગાવાના યુગ દરમિયાન બ્રહ્માંડનું અચાનક વિસ્તરણ થયું હતું અને તેના કદમાં ઓછામાં ઓછા 1078ના પરિબળનો વધારો થયો હતો (ત્રણ પરિમાણોમાંથી દરેકમાં ઓછામાં ઓછા 1026ના પરિબળ દ્વારા અંતરનું વિસ્તરણ). આ એક પદાર્થની લંબાઈ 1 નેનોમીટર (10−9 મીટર, ડીએનએના અણુની લગભગ અડધી પહોળાઈ) થી આશરે 10.6 પ્રકાશ વર્ષ (લગભગ 1017 મીટર અથવા 62 ટ્રિલિયન માઇલ) સુધી વિસ્તરણ કરવા સમાન હશે. કોસ્મિક વિસ્તરણ પછીથી ખૂબ જ ધીમા દરે ઘટ્યું, જ્યાં સુધી મહાવિસ્ફોટ (4 અબજ વર્ષ પહેલાં) પછી લગભગ 9.8 અબજ વર્ષો સુધી તે ધીમે ધીમે વધુ ઝડપથી વિસ્તરણ કરવાનું શરૂ કર્યું, અને હજુ પણ આમ કરી રહ્યું છે. ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ આ વિલંબિત સમયના પ્રવેગને સમજાવવાની રીત તરીકે, સૌથી સરળ ગુરુત્વાકર્ષણીય નમૂનાઓમાં બ્રહ્માંડ સંબંધી અચળાંક તરીકે દેખાતી શ્યામ ઊર્જાના અસ્તિત્વની ધારણા કરી છે. હાલમાં તરફેણ કરાયેલ કોસ્મોલોજિકલ મોડેલ, લામ્બડા-સી. ડી. એમ. મોડેલના સૌથી સરળ એક્સ્ટ્રાપોલેશન અનુસાર, આ પ્રવેગ ભવિષ્યમાં વધુ પ્રબળ બને છે. 1 9 12 માં, વેસ્ટો એમ. સ્લિફરે શોધ્યું કે દૂરસ્થ તારાવિશ્વોમાંથી પ્રકાશ રેડશિફ્ટ કરવામાં આવ્યો હતો, જેને પાછળથી પૃથ્વી પરથી તારાવિશ્વો ઘટતા હોવાનું અર્થઘટન કરવામાં આવ્યું હતું. 1922માં, એલેક્ઝાન્ડર ફ્રીડમેને બ્રહ્માંડ વિસ્તરી રહ્યું છે તેનો સૈદ્ધાંતિક પુરાવો આપવા માટે આઈન્સ્ટાઈન ક્ષેત્ર સમીકરણોનો ઉપયોગ કર્યો હતો. સ્વીડિશ ખગોળશાસ્ત્રી નટ લંડમાર્ક 1924 માં વિસ્તરણ માટે નિરીક્ષણ પુરાવા શોધનાર પ્રથમ વ્યક્તિ હતા. ગેલેક્સી અંતરના નાસા/આઈ. પી. એ. સી. એક્સ્ટ્રાગેલેક્ટિક ડેટાબેઝના ઇયાન સ્ટીયરના જણાવ્યા અનુસાર, "લંડમાર્કના એક્સ્ટ્રાગેલેક્ટિક અંતરના અંદાજો હબલની તુલનામાં ઘણા વધુ સચોટ હતા, જે વિસ્તરણ દર (હબલ અચળાંક) સાથે સુસંગત હતા જે આજે શ્રેષ્ઠ માપનના 1 ટકાની અંદર હતા". 1927માં, જ્યોર્જ લેમૈત્રે સ્વતંત્ર રીતે સૈદ્ધાંતિક ધોરણે ફ્રીડમેન જેવા જ નિષ્કર્ષ પર પહોંચ્યા હતા, અને તારાવિશ્વો સાથેના અંતર અને તેમના અવિકસિત વેગ વચ્ચેના રેખીય સંબંધ માટે નિરીક્ષણાત્મક પુરાવા પણ રજૂ કર્યા હતા. એડવિન હબલે 1929માં નિરીક્ષણાત્મક રીતે લંડમાર્ક અને લેમૈત્રેના તારણોની પુષ્ટિ કરી હતી. બ્રહ્માંડના સિદ્ધાંતને ધારીએ તો, આ તારણો સૂચવે છે કે તમામ તારાવિશ્વો એકબીજાથી દૂર જઈ રહ્યા છે. ખગોળશાસ્ત્રી વોલ્ટર બાડેએ 1940ના દાયકામાં જાણીતા બ્રહ્માંડના કદની પુનઃગણતરી કરી હતી, જે 1929માં હબલ દ્વારા કરવામાં આવેલી અગાઉની ગણતરી કરતાં બમણી હતી. તેમણે રોમમાં આંતરરાષ્ટ્રીય એસ્ટ્રોનોમિકલ યુનિયનની 1952ની બેઠકમાં આ શોધની નોંધપાત્ર આશ્ચર્યજનક જાહેરાત કરી હતી. 20મી સદીના ઉત્તરાર્ધમાં, હબલ અચળાંકનું મૂલ્ય 50 અને (મેગા પાર્સેક) ની વચ્ચે હોવાનો અંદાજ હતો. 13 જાન્યુઆરી 1994ના રોજ, નાસાએ ઔપચારિક રીતે હબલ સ્પેસ ટેલિસ્કોપના મુખ્ય અરીસા સાથે સંબંધિત તેના સમારકામને પૂર્ણ કરવાની જાહેરાત કરી હતી, જે વધુ તીક્ષ્ણ છબીઓ માટે પરવાનગી આપે છે અને પરિણામે, તેના નિરીક્ષણોનું વધુ સચોટ વિશ્લેષણ કરે છે. સમારકામ કરવામાં આવ્યા પછી ટૂંકમાં, વેન્ડી ફ્રીડમેનના 1994ના કી પ્રોજેક્ટે કન્યા સમૂહના કેન્દ્રમાંથી M100ના મંદીના વેગનું વિશ્લેષણ કર્યું હતું, જેમાં 80 ±17 kms−1 Mpc−1નું હબલ સતત માપ આપવામાં આવ્યું હતું. પાછળથી તે જ વર્ષે, એડમ રીસ અને અન્ય લોકોએ પ્રકાર આઇએ સુપરનોવાની તેજસ્વીતાનો વધુ સારી રીતે અંદાજ કાઢવા માટે વિઝ્યુઅલ બેન્ડ લાઇટ શેપ કર્વ્સની પ્રયોગમૂલક પદ્ધતિનો ઉપયોગ કર્યો હતો. આનાથી હબલ અચળાંકની પ્રણાલીગત માપન ભૂલો 67 ± 7 kms−1 Mpc−1 સુધી ઓછી થઈ ગઈ. નજીકના કન્યા સમૂહના મંદીના વેગ પર રીસના માપ 1a સુપરનોવાના સેફાઇડ ચલ કેલિબ્રેશનના અનુગામી અને સ્વતંત્ર વિશ્લેષણ સાથે વધુ નજીકથી સહમત થાય છે, જે 73 ± 7kms−1 Mpc−1ના હબલ સ્થિરાંકનો અંદાજ કાઢે છે. 2003માં, વિલ્કિન્સન માઇક્રોવેવ અનિસોટ્રોપી પ્રોબ ઉપગ્રહ (ડબલ્યુ. એમ. એ. પી.) ના પ્રથમ વર્ષના અવલોકનો દરમિયાન કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિનું ડેવિડ સ્પર્જેલનું વિશ્લેષણ સ્થાનિક તારાવિશ્વો માટે અંદાજિત વિસ્તરણ દર, 72 ±5 કિમી. સે. −1 એમ. પી. સી. −1 સાથે વધુ સંમત થયું હતું. બ્રહ્માંડના વિસ્તરણની રચના બ્રહ્માંડના સિદ્ધાંત સાથે સુસંગત, સૌથી મોટા સ્કેલ પર બ્રહ્માંડ સજાતીય (દરેક જગ્યાએ સમાન) અને આઇસોટ્રોપિક (બધી દિશાઓમાં સમાન) હોવાનું જોવા મળે છે. આ અવરોધો એવી માંગ કરે છે કે બ્રહ્માંડનું કોઈપણ વિસ્તરણ હબલના નિયમ સાથે સુસંગત હોય, જેમાં પદાર્થો દરેક નિરીક્ષકથી તે નિરીક્ષકના સંદર્ભમાં તેમની સ્થિતિના પ્રમાણમાં વેગ સાથે પીછેહઠ કરે છે. એટલે કે, મંદીના વેગ (નિરીક્ષક-કેન્દ્રિત) સ્થિતિ સાથે માપવામાં આવે છે, જ્યાં હબલ દર વિસ્તરણના દરનું પ્રમાણ નક્કી કરે છે. તે કોસ્મિક સમયનું કાર્ય છે. બ્રહ્માંડના વિસ્તરણની ગતિશીલતા બ્રહ્માંડના વિસ્તરણને પ્રારંભિક આવેગના પરિણામ તરીકે સમજી શકાય છે (સંભવતઃ ફુગાવાને કારણે), જેણે બ્રહ્માંડના સમાવિષ્ટોને અલગ ઉડતા મોકલ્યા હતા. બ્રહ્માંડની અંદર દ્રવ્ય અને કિરણોત્સર્ગનું પરસ્પર ગુરુત્વાકર્ષણીય આકર્ષણ ધીમે ધીમે સમય જતાં આ વિસ્તરણને ધીમું કરે છે, પરંતુ તેમ છતાં પ્રારંભિક આવેગમાંથી બાકી રહેલા વેગને કારણે વિસ્તરણ ચાલુ રહે છે. ઉપરાંત, શ્યામ ઊર્જા અને ફુગાવો જેવા અમુક વિદેશી સાપેક્ષ પ્રવાહી, બ્રહ્માંડના સંદર્ભમાં ગુરુત્વાકર્ષણ પ્રતિકર્ષણ કરે છે, જે બ્રહ્માંડના વિસ્તરણને વેગ આપે છે. બ્રહ્માંડ સંબંધી અચળાંકની પણ આ અસર હોય છે. ગાણિતિક રીતે, બ્રહ્માંડના વિસ્તરણને સ્કેલ પરિબળ દ્વારા માપવામાં આવે છે, જે તારાવિશ્વો જેવા પદાર્થો વચ્ચેના સરેરાશ વિભાજનના પ્રમાણસર હોય છે. સ્કેલ ફેક્ટર એ સમયનું કાર્ય છે અને પરંપરાગત રીતે વર્તમાન સમયે સેટ કરવામાં આવે છે. કારણ કે બ્રહ્માંડ વિસ્તરી રહ્યું છે, ભૂતકાળમાં નાનું અને ભવિષ્યમાં મોટું છે. ચોક્કસ બ્રહ્માંડશાસ્ત્રીય નમૂનાઓ સાથે સમયસર પાછું વિસ્તરણ કરવાથી એક ક્ષણ પ્રાપ્ત થશે જ્યારે સ્કેલ પરિબળ શૂન્ય હતું; બ્રહ્માંડશાસ્ત્રની આપણી વર્તમાન સમજ આ સમયને 13.787 ± 0.020 અબજ વર્ષો પહેલા સુયોજિત કરે છે. જો બ્રહ્માંડ કાયમ માટે વિસ્તરણ કરવાનું ચાલુ રાખશે, તો સ્કેલ પરિબળ ભવિષ્યમાં અનંતની નજીક પહોંચશે. બ્રહ્માંડ માટે વિસ્તરણ બંધ કરવું અને સંકોચન શરૂ કરવું પણ સૈદ્ધાંતિક રીતે શક્ય છે, જે સમય જતાં ઘટતા પ્રમાણ પરિબળને અનુરૂપ છે. સ્કેલ પરિબળ એ એફએલઆરડબલ્યુ મેટ્રિકનું પરિમાણ છે, અને તેની સમય ઉત્ક્રાંતિ ફ્રીડમેન સમીકરણો દ્વારા સંચાલિત થાય છે. બીજું ફ્રીડમેન સમીકરણ દર્શાવે છે કે બ્રહ્માંડની સામગ્રી તેના વિસ્તરણ દરને કેવી રીતે પ્રભાવિત કરે છે. અહીં, ગુરુત્વાકર્ષણીય અચળાંક છે, બ્રહ્માંડની અંદરની ઊર્જાની ઘનતા છે, દબાણ છે, પ્રકાશની ઝડપ છે, અને બ્રહ્માંડ સંબંધી અચળાંક છે. હકારાત્મક ઊર્જાની ઘનતા વિસ્તરણના ઘટાડા તરફ દોરી જાય છે, અને હકારાત્મક દબાણ વિસ્તરણને વધુ ઘટાડે છે. બીજી બાજુ, પૂરતા પ્રમાણમાં નકારાત્મક દબાણ સાથે ઝડપી વિસ્તરણ તરફ દોરી જાય છે, અને બ્રહ્માંડ સંબંધી અચળાંક પણ વિસ્તરણને વેગ આપે છે. બિન-સાપેક્ષ દ્રવ્ય અનિવાર્યપણે દબાણ વિનાનું હોય છે, જ્યારે અતિ-સાપેક્ષ કણોના વાયુ (જેમ કે ફોટોન વાયુ) હકારાત્મક દબાણ ધરાવે છે. નકારાત્મક-દબાણ પ્રવાહી, શ્યામ ઊર્જાની જેમ, પ્રાયોગિક રીતે પુષ્ટિ પામતા નથી, પરંતુ શ્યામ ઊર્જાનું અસ્તિત્વ ખગોળશાસ્ત્રીય અવલોકનો પરથી અનુમાન કરવામાં આવે છે. વિસ્તરી રહેલા બ્રહ્માંડમાં અંતર ગતિશીલ કોઓર્ડિનેટ્સ વિસ્તરી રહેલા બ્રહ્માંડમાં, બ્રહ્માંડના વિસ્તરણ સાથે માળખાના ઉત્ક્રાંતિનો અભ્યાસ કરવો ઘણીવાર ઉપયોગી છે. આ કોમોવિંગ કોઓર્ડિનેટ્સના ઉપયોગને પ્રેરિત કરે છે, જે સ્કેલ પરિબળ સાથે પ્રમાણસર વધવા માટે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. જો કોઈ પદાર્થ માત્ર વિસ્તરી રહેલા બ્રહ્માંડના હબલ પ્રવાહ સાથે આગળ વધી રહ્યો હોય, અન્ય કોઈ ગતિ વિના, તો તે ગતિશીલ કોઓર્ડિનેટ્સમાં સ્થિર રહે છે. કોમોવિંગ કોઓર્ડિનેટ્સ એ FLRW મેટ્રિકમાં અવકાશી કોઓર્ડિનેટ્સ છે. બ્રહ્માંડનો આકાર બ્રહ્માંડ એ ચાર પરિમાણીય અવકાશકાળ છે, પરંતુ બ્રહ્માંડમાં જે બ્રહ્માંડના સિદ્ધાંતનું પાલન કરે છે, ત્યાં ત્રિ-પરિમાણીય અવકાશી સપાટીની કુદરતી પસંદગી છે. આ એવી સપાટીઓ છે જેના પર કોમોવિંગ કોઓર્ડિનેટ્સમાં સ્થિર રહેલા નિરીક્ષકો બ્રહ્માંડની ઉંમર પર સહમત થાય છે. વિશેષ સાપેક્ષતા દ્વારા સંચાલિત બ્રહ્માંડમાં, આવી સપાટીઓ હાયપરબોલોઇડ્સ હશે, કારણ કે સાપેક્ષતાવાદી સમય પ્રસરણનો અર્થ એ છે કે ઝડપથી આગળ વધતા દૂરના નિરીક્ષકોની ઘડિયાળો ધીમી થઈ જાય છે, જેથી અવકાશી સપાટીઓએ લાંબા અંતર પર "ભવિષ્યમાં" વાળવું પડે. જો કે, સામાન્ય સાપેક્ષતાની અંદર, આ ગતિશીલ સુમેળયુક્ત અવકાશી સપાટીઓના આકારને ગુરુત્વાકર્ષણ દ્વારા અસર થાય છે. વર્તમાન અવલોકનો આ અવકાશી સપાટીઓ ભૌમિતિક રીતે સપાટ હોવા સાથે સુસંગત છે (જેથી, ઉદાહરણ તરીકે, ત્રિકોણના ખૂણા 180 ડિગ્રી સુધી ઉમેરે છે). બ્રહ્માંડ સંબંધી હદોને વિસ્તરી રહેલા બ્રહ્માંડમાં સામાન્ય રીતે મર્યાદિત વય હોય છે. પ્રકાશ અને અન્ય કણોએ માત્ર મર્યાદિત અંતરનો પ્રચાર કર્યો હોઈ શકે છે. બ્રહ્માંડની ઉંમર દરમિયાન આવા કણોએ જે અંતર કાપ્યું હોઈ શકે છે તે કણ ક્ષિતિજ તરીકે ઓળખાય છે, અને બ્રહ્માંડનો જે વિસ્તાર આપણા કણ ક્ષિતિજમાં આવેલો છે તે અવલોકનક્ષમ બ્રહ્માંડ તરીકે ઓળખાય છે. જો શ્યામ ઊર્જા કે જે આજે બ્રહ્માંડ પર પ્રભુત્વ ધરાવે છે તેવું અનુમાન કરવામાં આવે છે તે બ્રહ્માંડ સંબંધી અચળાંક છે, તો પછી કણ ક્ષિતિજ અનંત ભવિષ્યમાં મર્યાદિત મૂલ્યમાં એકરૂપ થાય છે. આ સૂચવે છે કે બ્રહ્માંડની માત્રા કે જેનું આપણે ક્યારેય અવલોકન કરી શકીશું તે મર્યાદિત છે. એવી ઘણી પ્રણાલીઓ અસ્તિત્વમાં છે કે જેનો પ્રકાશ ક્યારેય આપણા સુધી પહોંચી શકતો નથી, કારણ કે શ્યામ ઊર્જાના પ્રતિકારક ગુરુત્વાકર્ષણ દ્વારા પ્રેરિત કોસ્મિક ઘટના ક્ષિતિજ છે. બ્રહ્માંડની અંદર માળખાના ઉત્ક્રાંતિનો અભ્યાસ કરતી વખતે, એક કુદરતી સ્કેલ ઉભરી આવે છે, જેને હબલ ક્ષિતિજ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. હબલ ક્ષિતિજ કરતાં ઘણી મોટી કોસ્મોલોજીકલ વિક્ષેપો ગતિશીલ નથી, કારણ કે ગુરુત્વાકર્ષણીય પ્રભાવો તેમની વચ્ચે ફેલાવાનો સમય ધરાવતા નથી, જ્યારે હબલ ક્ષિતિજ કરતાં ઘણી નાની વિક્ષેપો સીધા ન્યુટોનિયન ગુરુત્વાકર્ષણીય ગતિશીલતા દ્વારા સંચાલિત થાય છે. કોસ્મિક વિસ્તરણના પરિણામો વેગ અને રેડશિફ્ટ એક પદાર્થનો વિશિષ્ટ વેગ કોમોવિંગ કોઓર્ડિનેટ ગ્રીડના સંદર્ભમાં તેનો વેગ છે, એટલે કે, આસપાસના પદાર્થની સરેરાશ ગતિના સંદર્ભમાં. તે એક માપ છે કે કેવી રીતે કણની ગતિ વિસ્તરી રહેલા બ્રહ્માંડના હબલ પ્રવાહથી વિચલિત થાય છે. જેમ જેમ બ્રહ્માંડ વિસ્તરે છે તેમ તેમ બિન-સાપેક્ષ કણોના વિશિષ્ટ વેગ કોસ્મિક સ્કેલ પરિબળ સાથે વ્યસ્ત પ્રમાણમાં ક્ષીણ થાય છે. આને સ્વ-વર્ગીકરણ અસર તરીકે સમજી શકાય છે. એક કણ જે કોઈક દિશામાં આગળ વધી રહ્યો છે તે ધીમે ધીમે તે દિશામાં કોસ્મિક વિસ્તરણના હબલ પ્રવાહને પાછળ છોડી દે છે, જે તેના પોતાના સમાન વેગ સાથે એસિમ્પ્ટોટિક રીતે સામગ્રીની નજીક આવે છે. વધુ સામાન્ય રીતે, સાપેક્ષવાદી અને બિન-સાપેક્ષવાદી બંને કણોની વિશિષ્ટ મોમેન્ટા સ્કેલ પરિબળ સાથે વ્યસ્ત પ્રમાણમાં ક્ષીણ થાય છે. ફોટોન માટે, આ બ્રહ્માંડ સંબંધી રેડશિફ્ટ તરફ દોરી જાય છે. જ્યારે કોસ્મોલોજીકલ રેડશિફ્ટને ઘણીવાર "અવકાશના વિસ્તરણ" ને કારણે ફોટોન તરંગલંબાઇના ખેંચાણ તરીકે સમજાવવામાં આવે છે, ત્યારે તેને વધુ કુદરતી રીતે ડોપ્લર અસરના પરિણામ તરીકે જોવામાં આવે છે. તાપમાન બ્રહ્માંડ જેમ જેમ વિસ્તરે છે તેમ તેમ ઠંડુ થાય છે. આ ઉપર ચર્ચા કર્યા મુજબ કણોની વિશિષ્ટ ક્ષણના ક્ષયમાંથી અનુસરે છે. તેને એડિયાબેટિક કૂલિંગ તરીકે પણ સમજી શકાય છે. અતિ-સાપેક્ષ પ્રવાહીનું તાપમાન, જેને ઘણીવાર "કિરણોત્સર્ગ" કહેવામાં આવે છે અને જેમાં કોસ્મિક માઇક્રોવેવ બેકગ્રાઉન્ડનો સમાવેશ થાય છે, તે સ્કેલ પરિબળ (એટલે કે. ). બિન-સાપેક્ષ દ્રવ્યનું તાપમાન વધુ તીવ્ર રીતે ઘટે છે, જે સ્કેલ પરિબળના વ્યસ્ત વર્ગ તરીકે માપવામાં આવે છે (એટલે કે. ). ઘનતા બ્રહ્માંડની સામગ્રી જેમ જેમ વિસ્તરે છે તેમ તેમ મંદ થાય છે. કોમોવિંગ વોલ્યુમની અંદર કણોની સંખ્યા નિશ્ચિત રહે છે (સરેરાશ), જ્યારે વોલ્યુમ વિસ્તરે છે. બિન-સાપેક્ષ દ્રવ્ય માટે, આ સૂચવે છે કે ઊર્જાની ઘનતા ઘટી જાય છે, જ્યાં સ્કેલ પરિબળ છે. અતિ-સાપેક્ષ કણો ("કિરણોત્સર્ગ") માટે, ઊર્જાની ઘનતા વધુ તીવ્ર રીતે ઘટતી જાય છે. આનું કારણ એ છે કે કણોની ગણતરીના કદના મંદન ઉપરાંત, દરેક કણોની ઊર્જા (બાકીની દળ ઊર્જા સહિત) પણ વિશિષ્ટ મોમેન્ટાના ક્ષયને કારણે નોંધપાત્ર રીતે ઘટે છે. સામાન્ય રીતે, આપણે દબાણ સાથે સંપૂર્ણ પ્રવાહીને ધ્યાનમાં લઈ શકીએ છીએ, જ્યાં ઊર્જાની ઘનતા છે. પરિમાણ એ સ્થિતિ પરિમાણનું સમીકરણ છે. આવા પ્રવાહીની ઊર્જાની ઘનતા બિન-સાપેક્ષ દ્રવ્યની જેમ ઘટી જાય છે જ્યારે કિરણોત્સર્ગમાં હોય છે. નકારાત્મક દબાણવાળા વિદેશી પ્રવાહી માટે, જેમ કે શ્યામ ઊર્જા, જો તે સમયસર સ્થિર રહે તો ઊર્જાની ઘનતા વધુ ધીમે ધીમે ઘટી જાય છે. જો, ફેન્ટમ ઊર્જાને અનુરૂપ, બ્રહ્માંડના વિસ્તરણ સાથે ઊર્જાની ઘનતા વધે છે. વિસ્તરણનો ઇતિહાસ વૈશ્વિક ફુગાવો ફુગાવો એ ઝડપી વિસ્તરણનો સમયગાળો છે જે લગભગ 10-32 સેકન્ડના સમયે થયો હોવાનું અનુમાન કરવામાં આવે છે. તે ઇન્ફ્લેટન દ્વારા ચલાવવામાં આવ્યું હોત, જે એક એવું ક્ષેત્ર છે જે હકારાત્મક-ઊર્જા ખોટી શૂન્યાવકાશ સ્થિતિ ધરાવે છે. ફુગાવો મૂળરૂપે ચુંબકીય મોનોપોલ જેવા ભવ્ય એકીકૃત સિદ્ધાંતો દ્વારા આગાહી કરાયેલા વિદેશી અવશેષોની ગેરહાજરીને સમજાવવા માટે પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યો હતો, કારણ કે ઝડપી વિસ્તરણથી આવા અવશેષો હળવા થયા હોત. તે પછીથી સમજાયું કે ઝડપી વિસ્તરણ ક્ષિતિજ સમસ્યા અને સપાટતાની સમસ્યાનું પણ સમાધાન કરશે. વધુમાં, ફુગાવા દરમિયાન ક્વોન્ટમ વધઘટથી બ્રહ્માંડની ઘનતામાં પ્રારંભિક ફેરફારો થયા હશે, જે ગુરુત્વાકર્ષણ પછીથી દ્રવ્ય ઘનતાના ફેરફારોના અવલોકન કરેલ વર્ણપટ મેળવવા માટે વિસ્તૃત થયું હતું. ફુગાવો દરમિયાન, કોસ્મિક સ્કેલ પરિબળ સમય જતાં ઝડપથી વધે છે. ક્ષિતિજ અને સપાટતાની સમસ્યાઓને ઉકેલવા માટે, ફુગાવો એટલો લાંબો સમય ચાલ્યો હોવો જોઈએ કે સ્કેલ પરિબળ ઓછામાં ઓછું e60 (આશરે 1026) ના પરિબળથી વધ્યું હોય. કિરણોત્સર્ગ યુગ ફુગાવા પછી પણ લગભગ 1 સેકન્ડના સમય પહેલા બ્રહ્માંડનો ઇતિહાસ મોટાભાગે અજ્ઞાત છે. જો કે, લગભગ 1 સેકન્ડમાં ન્યુટ્રિનોના વિઘટનના સમય સુધીમાં બ્રહ્માંડમાં અતિ-સંબંધિત પ્રમાણભૂત-મોડલ કણો દ્વારા પ્રભુત્વ હોવાનું જાણીતું છે, જેને પરંપરાગત રીતે કિરણોત્સર્ગ કહેવામાં આવે છે. કિરણોત્સર્ગના વર્ચસ્વ દરમિયાન, બ્રહ્માંડના વિસ્તરણમાં ઘટાડો થયો હતો, જેમાં સ્કેલ પરિબળ સમયના વર્ગમૂળ સાથે પ્રમાણસર વધી રહ્યું હતું. દ્રવ્ય યુગ બ્રહ્માંડના વિસ્તરણ સાથે કિરણોત્સર્ગ લાલ થાય છે, આખરે બિન-સંબંધિત દ્રવ્ય બ્રહ્માંડની ઊર્જા ઘનતા પર પ્રભુત્વ ધરાવે છે. આ પરિવર્તન મહાવિસ્ફોટ પછી લગભગ 50 હજાર વર્ષ પછી થયું હતું. દ્રવ્ય-પ્રભુત્વ ધરાવતા યુગ દરમિયાન, બ્રહ્માંડના વિસ્તરણમાં પણ ઘટાડો થયો હતો, જેમાં સ્કેલ પરિબળ સમયની 2/3 શક્તિ તરીકે વધી રહ્યું હતું. ઉપરાંત, જ્યારે બિન-સાપેક્ષ દ્રવ્ય પ્રભુત્વ ધરાવે છે ત્યારે ગુરુત્વાકર્ષણીય માળખાની રચના સૌથી વધુ કાર્યક્ષમ હોય છે, અને આ યુગ તારાવિશ્વોની રચના અને બ્રહ્માંડના મોટા પાયે માળખા માટે જવાબદાર છે. ડાર્ક એનર્જી લગભગ 3 અબજ વર્ષો પહેલા, લગભગ 11 અબજ વર્ષોના સમયે, ડાર્ક એનર્જીએ બ્રહ્માંડની ઊર્જાની ઘનતા પર પ્રભુત્વ મેળવવાનું શરૂ કર્યું હોવાનું માનવામાં આવે છે. આ સંક્રમણ થાય છે કારણ કે જેમ જેમ બ્રહ્માંડ વિસ્તરે છે તેમ તેમ શ્યામ ઊર્જા મંદ થતી નથી, તેના બદલે સતત ઊર્જાની ઘનતા જાળવી રાખે છે. તેવી જ રીતે ફુગાવાની જેમ, શ્યામ ઊર્જા ઝડપી વિસ્તરણ તરફ દોરી જાય છે, જેમ કે સ્કેલ પરિબળ સમય જતાં ઝડપથી વધે છે. વિસ્તરણ દરને માપવાનો સૌથી સીધો રસ્તો મંદીના વેગ અને તારાવિશ્વો જેવા દૂરના પદાર્થોના અંતરને સ્વતંત્ર રીતે માપવાનો છે. આ જથ્થાઓ વચ્ચેનો ગુણોત્તર હબલના કાયદા અનુસાર હબલ દર આપે છે. સામાન્ય રીતે, અંતર પ્રમાણભૂત મીણબત્તીનો ઉપયોગ કરીને માપવામાં આવે છે, જે એક પદાર્થ અથવા ઘટના છે જેના માટે આંતરિક તેજ જાણીતું છે. પછી અવલોકન કરેલ સ્પષ્ટ તેજ પરથી પદાર્થનું અંતર અનુમાન કરી શકાય છે. દરમિયાન, મંદીની ઝડપ રેડશિફ્ટ દ્વારા માપવામાં આવે છે. હબલે આ અભિગમનો ઉપયોગ વિસ્તરણ દરના તેમના મૂળ માપન માટે, સેફીડ ચલ તારાઓની ચમક અને તેમના યજમાન તારાવિશ્વોના રેડશિફ્ટને માપવા માટે કર્યો હતો. તાજેતરમાં, પ્રકાર આઇએ સુપરનોવાનો ઉપયોગ કરીને, વિસ્તરણ દર H0 = માપવામાં આવ્યો હતો. આનો અર્થ એ છે કે નિરીક્ષકથી દર દસ લાખ પાર્સેક અંતર માટે, તે અંતર પરની વસ્તુઓ લગભગ ઘટી રહી છે. સુપરનોવા એટલા મોટા અંતર પર અવલોકનક્ષમ છે કે તેમાંથી પ્રકાશની મુસાફરીનો સમય બ્રહ્માંડની ઉંમર સુધી પહોંચી શકે છે. પરિણામે, તેનો ઉપયોગ માત્ર હાલના વિસ્તરણ દરને જ નહીં પણ વિસ્તરણના ઇતિહાસને પણ માપવા માટે થઈ શકે છે. ભૌતિકશાસ્ત્રમાં 2011 નો નોબેલ પુરસ્કાર એનાયત કરવામાં આવેલા કાર્યમાં, સુપરનોવા નિરીક્ષણોનો ઉપયોગ એ નક્કી કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો કે વર્તમાન યુગમાં કોસ્મિક વિસ્તરણ ઝડપી થઈ રહ્યું છે. બ્રહ્માંડના નમૂનાને ધારીને, દા. ત. લામ્બડા-સી. ડી. એમ. મોડેલ, બીજી શક્યતા એ છે કે કોસ્મિક માઇક્રોવેવ બેકગ્રાઉન્ડમાં જોવા મળતા સૌથી મોટા વધઘટના કદમાંથી હાલના વિસ્તરણ દરનું અનુમાન લગાવવું. ઊંચો વિસ્તરણ દર સી. એમ. બી. ના વધઘટનું નાનું લાક્ષણિક કદ સૂચવે છે, અને તેનાથી ઊલટું. પ્લેન્કના સહયોગથી વિસ્તરણ દર આ રીતે માપવામાં આવ્યો અને H0 = નક્કી કરવામાં આવ્યો. આ માપ અને હબલ તણાવ તરીકે ઓળખાતા સુપરનોવા આધારિત માપ વચ્ચે મતભેદ છે. તાજેતરમાં પ્રસ્તાવિત ત્રીજો વિકલ્પ એ છે કે વિસ્તરણ દરને માપવા માટે ગુરુત્વાકર્ષણીય તરંગ ઘટનાઓ (ખાસ કરીને જીડબલ્યુ170817 જેવા ન્યુટ્રોન તારાઓના વિલિનીકરણ સાથે સંકળાયેલી) ની માહિતીનો ઉપયોગ કરવો. આવા માપ હજુ સુધી હબલ તણાવને ઉકેલવા માટે સચોટતા ધરાવતા નથી. સૈદ્ધાંતિક રીતે, બ્રહ્માંડના વિસ્તરણના ઇતિહાસને ખગોળશાસ્ત્રીય પદાર્થોના રેડશિફ્ટ, અંતર, પ્રવાહ, કોણીય સ્થિતિ અને કોણીય કદ જે સમયે અવલોકન કરવામાં આવે છે તે દરમિયાન કેવી રીતે બદલાય છે તેનો અભ્યાસ કરીને પણ માપી શકાય છે. આ અસરો ખૂબ ઓછી છે જે હજુ સુધી શોધવામાં આવી નથી. જો કે, રેડશિફ્ટ અથવા ફ્લક્સમાં ફેરફારો 2030ના દાયકાના મધ્યમાં સ્ક્વેર કિલોમીટર એરે અથવા એક્સ્ટ્રીમલી લાર્જ ટેલિસ્કોપ દ્વારા જોઇ શકાય છે. વિભાવનાત્મક વિચારણાઓ અને ગેરમાન્યતાઓ અવકાશના વિસ્તરણમાં અંતર માપવા બ્રહ્માંડશાસ્ત્રીય ધોરણો પર, વર્તમાન બ્રહ્માંડ યુક્લિડિયન અવકાશને અનુરૂપ છે, જેને બ્રહ્માંડશાસ્ત્રીઓ પ્રાયોગિક ભૂલમાં ભૌમિતિક રીતે સપાટ તરીકે વર્ણવે છે. પરિણામે, યુક્લિડની પાંચમી પૂર્વધારણા સાથે સંકળાયેલા યુક્લિડિયન ભૂમિતિના નિયમો વર્તમાન બ્રહ્માંડમાં 3D અવકાશમાં છે. જો કે, શક્ય છે કે ભૂતકાળની 3D જગ્યાની ભૂમિતિ ખૂબ વક્ર હોઈ શકે. અવકાશની વળાંકને ઘણીવાર રીમાનિયન મેનીફોલ્ડ્સની વળાંકમાં બિન-શૂન્ય રીમાન વળાંક ટેન્સરનો ઉપયોગ કરીને તૈયાર કરવામાં આવે છે. યુક્લિડિયન "ભૌમિતિક રીતે સપાટ" જગ્યા શૂન્યનો રીમાન વળાંક ટેન્સર ધરાવે છે. "ભૌમિતિક રીતે સપાટ" અવકાશમાં ત્રણ પરિમાણો છે અને તે યુક્લિડિયન અવકાશ સાથે સુસંગત છે. જો કે, અવકાશ સમયના ચાર પરિમાણો છે; આઈન્સ્ટનના સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંત અનુસાર તે સપાટ નથી. આઈન્સ્ટાઈનનો સિદ્ધાંત એવું માને છે કે "દ્રવ્ય અને ઊર્જા વળાંક અવકાશ સમય, અને વળાંક આપવા માટે પૂરતા પ્રમાણમાં દ્રવ્ય અને ઊર્જા છે". અંશતઃ આવી વિવિધ ભૂમિતિઓને સમાવવા માટે, બ્રહ્માંડનું વિસ્તરણ સ્વાભાવિક રીતે સામાન્ય સાપેક્ષવાદી છે. તેને એકલા વિશેષ સાપેક્ષતા સાથે મોડેલિંગ કરી શકાતું નથીઃ જો કે આવા મોડેલો અસ્તિત્વમાં છે, તેઓ બ્રહ્માંડમાં જોવા મળતા દ્રવ્ય અને અવકાશ સમય વચ્ચેની અવલોકન ક્રિયાપ્રતિક્રિયા સાથે મૂળભૂત અવરોધો હોઈ શકે છે. જમણી બાજુની છબીઓ અવકાશ સમયના આકૃતિઓના બે દૃશ્યો દર્શાવે છે જે બ્રહ્માંડના મોટા પાયે ભૂમિતિ દર્શાવે છે. જગ્યાના બે પરિમાણોને અવગણવામાં આવે છે, જે જગ્યાના એક પરિમાણને છોડી દે છે (પરિમાણ જે શંકુ મોટા થાય તેમ વધે છે) અને એક સમય (પરિમાણ જે શંકુની સપાટી પર "ઉપર" આગળ વધે છે). આકૃતિનો સાંકડો ગોળાકાર અંત મહાવિસ્ફોટ પછીના 700 મિલિયન વર્ષોના બ્રહ્માંડ સંબંધી સમયને અનુરૂપ છે, જ્યારે વિશાળ અંત 18 અબજ વર્ષોનો બ્રહ્માંડ સંબંધી સમય છે, જ્યાં કોઈ વ્યક્તિ અવકાશ સમયની બહારની બાજુએ ગતિમાન વિસ્તરણની શરૂઆત જોઈ શકે છે, એક લક્ષણ જે આખરે આ મોડેલમાં પ્રભુત્વ ધરાવે છે. જાંબલી ગ્રીડ રેખાઓ મહાવિસ્ફોટથી એક અબજ વર્ષોના અંતરાલે બ્રહ્માંડ સંબંધી સમયને ચિહ્નિત કરે છે. સ્યાન ગ્રીડ રેખાઓ વર્તમાન યુગમાં એક અબજ પ્રકાશ વર્ષ (ભૂતકાળમાં ઓછી અને ભવિષ્યમાં વધુ) ના અંતરાલે સહવર્તી અંતરને ચિહ્નિત કરે છે. નોંધ લો કે સપાટીનું ગોળાકાર વળાંક એ કોઈ ભૌતિક મહત્વ વગર એમ્બેડિંગની એક કલાકૃતિ છે અને તે દૃષ્ટાંતરૂપ હેતુઓ માટે કરવામાં આવે છે; એક સપાટ બ્રહ્માંડ પોતાની જાતે વળાંક લેતું નથી. (સમાન અસર સ્યુડોસ્ફિયરના ટ્યુબ્યુલર આકારમાં જોઈ શકાય છે.) આકૃતિ પરની ભુરો રેખા એ પૃથ્વીની વિશ્વરેખા છે (અથવા વધુ ચોક્કસપણે અવકાશમાં તેનું સ્થાન, તેની રચના થઈ તે પહેલાં પણ). પીળી રેખા એ સૌથી દૂરના જાણીતા ક્વાસરની વિશ્વરેખા છે. લાલ રેખા એ લગભગ 13 અબજ વર્ષો પહેલા ક્વાસર દ્વારા ઉત્સર્જિત પ્રકાશ કિરણોત્સર્ગનો માર્ગ છે અને વર્તમાન સમયમાં પૃથ્વી પર પહોંચે છે. નારંગી રેખા ક્વાસર અને પૃથ્વી વચ્ચેનું હાલનું અંતર દર્શાવે છે, લગભગ 28 અબજ પ્રકાશ વર્ષ, જે બ્રહ્માંડની ઉંમરને પ્રકાશની ગતિથી ગુણાકાર કરતાં મોટું અંતર છે, ct. સામાન્ય સાપેક્ષતાના સમાનતા સિદ્ધાંત અનુસાર, વિશેષ સાપેક્ષતાના નિયમો અવકાશ સમયના નાના પ્રદેશોમાં સ્થાનિક રીતે માન્ય છે જે લગભગ સપાટ હોય છે. ખાસ કરીને, પ્રકાશ હંમેશા સ્થાનિક રીતે c ની ઝડપે પ્રવાસ કરે છે; આકૃતિમાં, આનો અર્થ એ છે કે, અવકાશ સમય આકૃતિઓ બનાવવાની પરંપરા અનુસાર, પ્રકાશ બીમ હંમેશા સ્થાનિક ગ્રીડ રેખાઓ સાથે 45° નો કોણ બનાવે છે. તે અનુસરતું નથી, તેમ છતાં, પ્રકાશ સમય t માં અંતર ct ની મુસાફરી કરે છે, જેમ કે લાલ વિશ્વરેખા સમજાવે છે. જ્યારે તે હંમેશા સી પર સ્થાનિક રીતે આગળ વધે છે, ત્યારે તેના સંક્રમણનો સમય (આશરે 13 અબજ વર્ષ) કોઈ પણ સરળ રીતે મુસાફરી કરેલા અંતર સાથે સંબંધિત નથી, કારણ કે બ્રહ્માંડ વિસ્તરે છે કારણ કે પ્રકાશ બીમ જગ્યા અને સમયને પાર કરે છે. બ્રહ્માંડના બદલાતા પ્રમાણને કારણે મુસાફરી કરેલું અંતર સ્વાભાવિક રીતે અસ્પષ્ટ છે. તેમ છતાં, ત્યાં બે અંતર છે જે ભૌતિક રીતે અર્થપૂર્ણ લાગે છેઃ જ્યારે પ્રકાશ ઉત્સર્જિત થયો ત્યારે પૃથ્વી અને ક્વાસર વચ્ચેનું અંતર, અને વર્તમાન યુગમાં તેમની વચ્ચેનું અંતર (અવકાશી પરિમાણ તરીકે વ્યાખ્યાયિત પરિમાણ સાથે શંકુના ટુકડાને લઈને). પહેલાનું અંતર લગભગ 4 અબજ પ્રકાશ વર્ષ છે, જે સીટી કરતા ઘણું નાનું છે, જ્યારે પછીનું અંતર (નારંગી રેખા દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યું છે) લગભગ 28 અબજ પ્રકાશ વર્ષ છે, જે સીટી કરતા ઘણું મોટું છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, જો અવકાશ આજે વિસ્તરી રહ્યો ન હોત, તો પ્રકાશને પૃથ્વી અને ક્વાસર વચ્ચે મુસાફરી કરવામાં 28 અબજ વર્ષ લાગ્યા હોત, જ્યારે વિસ્તરણ અગાઉના સમયે બંધ થઈ ગયું હોત, તો તેમાં માત્ર 4 અબજ વર્ષ લાગ્યા હોત. આ પ્રકાશને આપણા સુધી પહોંચવામાં 4 અબજ વર્ષ કરતાં પણ વધુ સમય લાગ્યો હતો, જોકે તે માત્ર 4 અબજ પ્રકાશ વર્ષ દૂરથી ઉત્સર્જિત થયો હતો. હકીકતમાં, પૃથ્વી તરફ ઉત્સર્જિત પ્રકાશ વાસ્તવમાં પૃથ્વીથી દૂર જઈ રહ્યો હતો જ્યારે તે પ્રથમ વખત ઉત્સર્જિત થયો હતો; પૃથ્વી તરફનું મેટ્રિક અંતર તેના મુસાફરીના સમયના પ્રથમ કેટલાક અબજ વર્ષો માટે બ્રહ્માંડશાસ્ત્રીય સમય સાથે વધ્યું હતું, જે એ પણ સૂચવે છે કે પ્રારંભિક સમયે પૃથ્વી અને ક્વાસર વચ્ચેની જગ્યાનું વિસ્તરણ પ્રકાશની ગતિ કરતાં વધુ ઝડપી હતું. આમાંથી કોઈ પણ વર્તણૂક મેટ્રિક વિસ્તરણના વિશેષ ગુણધર્મમાંથી ઉત્પન્ન થતી નથી, પરંતુ વક્ર સપાટી પર સંકલિત વિશેષ સાપેક્ષતાના સ્થાનિક સિદ્ધાંતોમાંથી ઉદ્ભવે છે. અવકાશના વિસ્તરણની ટોપોલોજી સમય જતાં, બ્રહ્માંડની રચના કરતી જગ્યા વિસ્તરી રહી છે. 'અવકાશ' અને 'બ્રહ્માંડ' શબ્દો, જેનો ક્યારેક એકબીજાના બદલે ઉપયોગ થાય છે, આ સંદર્ભમાં અલગ અર્થ ધરાવે છે. અહીં 'અવકાશ' એ એક ગાણિતિક ખ્યાલ છે જે ત્રિ-પરિમાણીય મેનીફોલ્ડને દર્શાવે છે જેમાં આપણી સંબંધિત સ્થિતિઓ જડિત છે જ્યારે 'બ્રહ્માંડ' એ દરેક વસ્તુનો ઉલ્લેખ કરે છે જે અસ્તિત્વમાં છે જેમાં અવકાશમાં દ્રવ્ય અને ઊર્જા, વધારાના પરિમાણો કે જે વિવિધ તારમાં લપેટી શકાય છે, અને તે સમય કે જેના દ્વારા વિવિધ ઘટનાઓ થાય છે. અવકાશનું વિસ્તરણ માત્ર આ 3-ડી મેનીફોલ્ડના સંદર્ભમાં છે; એટલે કે, વર્ણનમાં વધારાના પરિમાણો અથવા બાહ્ય બ્રહ્માંડ જેવી કોઈ રચનાઓનો સમાવેશ થતો નથી. અવકાશની અંતિમ ટોપોલોજી એ પશ્ચાદવર્તી છે-એવું કંઈક જેનું સૈદ્ધાંતિક રીતે અવલોકન કરવું આવશ્યક છે-કારણ કે આપણે જે જગ્યામાં રહીએ છીએ તે કેવી રીતે જોડાયેલું છે અથવા તે પોતાની જાતને એક સઘન જગ્યા તરીકે આવરી લે છે કે કેમ તેના પર કોઈ અવરોધો નથી કે જેને સરળતાથી સમજી શકાય (બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો ત્યાં કોઈ પ્રાથમિક અવરોધો હોઈ શકતા નથી). જો કે ગોડેલના બ્રહ્માંડ જેવા અમુક બ્રહ્માંડશાસ્ત્રીય નમૂનાઓ પોતાની સાથે આંતરછેદ કરતી વિચિત્ર વિશ્વરેખાઓને પણ મંજૂરી આપે છે, આખરે પ્રશ્ન એ છે કે શું આપણે "પેક-મેન બ્રહ્માંડ" જેવી કોઈ વસ્તુમાં છીએ કે જ્યાં જો એક દિશામાં પૂરતા પ્રમાણમાં મુસાફરી કરવાથી કોઈ વ્યક્તિને બલૂનની સપાટી (અથવા પૃથ્વી જેવા ગ્રહ) ની આસપાસ બધી રીતે જવાની જેમ તે જ જગ્યાએ પાછા ફરવાની મંજૂરી મળશે, તે એક નિરીક્ષણ પ્રશ્ન છે જે બ્રહ્માંડની વૈશ્વિક ભૂમિતિ દ્વારા માપી શકાય તેવું અથવા માપવા યોગ્ય નથી. હાલમાં, અવલોકનો બ્રહ્માંડની હદમાં અનંત અને સરળ રીતે જોડાયેલા હોવા સાથે સુસંગત છે, જો કે આપણે બ્રહ્માંડશાસ્ત્રીય હદોને આધારે સરળ અને વધુ જટિલ દરખાસ્તો વચ્ચે તફાવત કરવામાં મર્યાદિત છીએ. બ્રહ્માંડ હદમાં અનંત હોઈ શકે છે અથવા તે મર્યાદિત હોઈ શકે છે; પરંતુ પ્રારંભિક બ્રહ્માંડના ફુગાવાના નમૂના તરફ દોરી જતા પુરાવા એ પણ સૂચવે છે કે "કુલ બ્રહ્માંડ" અવલોકનક્ષમ બ્રહ્માંડ કરતાં ઘણું મોટું છે, અને તેથી કોઈ પણ ધાર અથવા વિદેશી ભૂમિતિઓ અથવા ટોપોલોજીઓ સીધી અવલોકનક્ષમ રહેશે નહીં કારણ કે પ્રકાશ એવા ભીંગડા સુધી પહોંચ્યો નથી કે જેના પર બ્રહ્માંડના આવા પાસાઓ, જો તે અસ્તિત્વમાં હોય, તો હજુ પણ મંજૂરી છે. તમામ હેતુઓ અને હેતુઓ માટે, એવું માનવું સલામત છે કે બ્રહ્માંડ અવકાશી હદમાં અનંત છે, ધાર અથવા વિચિત્ર જોડાણ વિના. બ્રહ્માંડના એકંદર આકારને ધ્યાનમાં લીધા વિના, બ્રહ્માંડ કેવામાં વિસ્તરી રહ્યું છે તે પ્રશ્ન એ છે કે વિસ્તરણનું વર્ણન કરતા સિદ્ધાંતો અનુસાર જવાબની જરૂર નથી; આપણે આપણા બ્રહ્માંડમાં અવકાશને જે રીતે વ્યાખ્યાયિત કરીએ છીએ તેના માટે કોઈ વધારાની બાહ્ય જગ્યાની જરૂર નથી જેમાં તે વિસ્તરી શકે કારણ કે અનંત વિસ્તારનું વિસ્તરણ વિસ્તરણની અનંત હદને બદલ્યા વિના થઈ શકે છે. જે ચોક્કસ છે તે એ છે કે આપણે જે જગ્યામાં રહીએ છીએ તેમાં માત્ર એ જ ગુણધર્મ છે કે સમય જતાં વસ્તુઓ વચ્ચેનું અંતર વધી રહ્યું છે. આ ફક્ત નીચે શોધાયેલ મેટ્રિક વિસ્તરણ સાથે સંકળાયેલા સરળ નિરીક્ષણ પરિણામો સૂચવે છે. વિસ્તરણ થવા માટે કોઈ "બહાર" અથવા હાઇપરસ્પેસમાં એમ્બેડિંગની જરૂર નથી. બ્રહ્માંડ એક પરપોટા તરીકે શૂન્યતામાં વિકસી રહ્યું હોવાનું ઘણીવાર જોવા મળતું દ્રશ્ય આ સંદર્ભમાં ભ્રામક છે. બ્રહ્માંડ જેમાં વિસ્તરે છે તે વિસ્તરી રહેલા બ્રહ્માંડની "બહાર" કંઈપણ છે તેવું માનવાનું કોઈ કારણ નથી. જો એકંદર અવકાશી વિસ્તાર અનંત હોય અને આમ બ્રહ્માંડ કોઈ "મોટું" ન મેળવી શકે, તો પણ આપણે કહીએ છીએ કે અવકાશ વિસ્તરી રહ્યો છે કારણ કે, સ્થાનિક રીતે, પદાર્થો વચ્ચેનું લાક્ષણિક અંતર વધી રહ્યું છે. જેમ જેમ અનંત અવકાશ વધે છે તેમ તેમ તે અનંત રહે છે. વિસ્તરણ દરમિયાન બ્રહ્માંડની ઘનતા ખૂબ જ નાની ઉંમરે અને તેના પ્રારંભિક વિસ્તરણના ભાગ દરમિયાન અત્યંત ગાઢ હોવા છતાં-સામાન્ય રીતે બ્લેક હોલ બનાવવા માટે જરૂરી કરતાં વધુ ગાઢ હોવા છતાં-બ્રહ્માંડ ફરીથી બ્લેક હોલમાં તૂટી પડ્યું ન હતું. આનું કારણ એ છે કે ગુરુત્વાકર્ષણીય પતન માટે સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી ગણતરીઓ સામાન્ય રીતે તારાઓ જેવા પ્રમાણમાં સ્થિર કદના પદાર્થો પર આધારિત હોય છે અને તે મહાવિસ્ફોટ જેવા ઝડપથી વિસ્તરતા અવકાશને લાગુ પડતી નથી. નાના ભીંગડા પર વિસ્તરણની અસરો અવકાશના વિસ્તરણને કેટલીકવાર એક બળ તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે જે વસ્તુઓને અલગ પાડવાનું કામ કરે છે. જોકે આ બ્રહ્માંડ સંબંધી અચળાંકની અસરનું સચોટ વર્ણન છે, તે સામાન્ય રીતે વિસ્તરણની ઘટનાનું સચોટ ચિત્ર નથી. એકંદર વિસ્તરણને ધીમું કરવા ઉપરાંત, ગુરુત્વાકર્ષણ તારાઓ અને તારાવિશ્વોમાં દ્રવ્યના સ્થાનિક સંચયનું કારણ બને છે. એકવાર પદાર્થો રચાય છે અને ગુરુત્વાકર્ષણ દ્વારા બંધાયેલા હોય છે, ત્યારે તેઓ વિસ્તરણમાંથી "બહાર નીકળી જાય છે" અને ત્યારબાદ બ્રહ્માંડશાસ્ત્રીય મેટ્રિકના પ્રભાવ હેઠળ વિસ્તરણ કરતા નથી, ત્યાં તેમને આવું કરવા માટે કોઈ બળ નથી. બ્રહ્માંડના જડત્વીય વિસ્તરણ અને શૂન્યાવકાશમાં નજીકના પદાર્થોના જડત્વીય વિભાજન વચ્ચે કોઈ તફાવત નથી; પહેલું ફક્ત પછીનું મોટા પાયે બહિર્વેશન છે. એકવાર પદાર્થો ગુરુત્વાકર્ષણથી બંધાઈ જાય, પછી તેઓ એકબીજાથી પાછળ હટતા નથી. આમ, એન્ડ્રોમેડા આકાશગંગા, જે આકાશગંગા સાથે જોડાયેલી છે, તે વાસ્તવમાં આપણી તરફ પડી રહી છે અને વિસ્તરી રહી નથી. સ્થાનિક જૂથની અંદર, ગુરુત્વાકર્ષણીય ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓએ પદાર્થોની જડતા પેટર્નમાં ફેરફાર કર્યો છે જેમ કે કોઈ બ્રહ્માંડ સંબંધી વિસ્તરણ થતું નથી. સ્થાનિક જૂથની બહાર, જડત્વીય વિસ્તરણ માપી શકાય તેવું છે, જોકે વ્યવસ્થિત ગુરુત્વાકર્ષણીય અસરો સૂચવે છે કે અવકાશના મોટા અને મોટા ભાગો આખરે "હબલ ફ્લો" માંથી બહાર નીકળી જશે અને તારાવિશ્વોના સુપરક્લસ્ટર્સના ભીંગડા સુધી બંધાયેલા, બિન-વિસ્તરતા પદાર્થો તરીકે સમાપ્ત થશે. ભવિષ્યની આવી ઘટનાઓની આગાહી હબલ પ્રવાહ કેવી રીતે બદલાઈ રહ્યો છે તેની ચોક્કસ રીત તેમજ આપણે જે પદાર્થો તરફ ગુરુત્વાકર્ષણ દ્વારા ખેંચાઈ રહ્યા છીએ તેના જથ્થાને જાણીને કરવામાં આવે છે. હાલમાં, સ્થાનિક જૂથને ગુરુત્વાકર્ષણ દ્વારા શેપલી સુપરક્લસ્ટર અથવા "ગ્રેટ એટ્રેક્ટર" તરફ ખેંચવામાં આવી રહ્યું છે, જેની સાથે, જો શ્યામ ઊર્જા કાર્ય કરતી ન હોત, તો આપણે આખરે ભળી જઈશું અને આવા સમય પછી હવે આપણાથી દૂર વિસ્તરણ જોશું નહીં. મેટ્રિક વિસ્તરણ જડત્વીય ગતિને કારણે થવાનું પરિણામ એ છે કે શૂન્યાવકાશમાં દ્રવ્યના સમાન સ્થાનિક "વિસ્ફોટ" ને સ્થાનિક રીતે FLRW ભૂમિતિ દ્વારા વર્ણવી શકાય છે, તે જ ભૂમિતિ જે સમગ્ર બ્રહ્માંડના વિસ્તરણનું વર્ણન કરે છે અને તે સરળ મિલ્ને બ્રહ્માંડ માટેનો આધાર પણ હતો, જે ગુરુત્વાકર્ષણની અસરોને અવગણે છે. ખાસ કરીને, સામાન્ય સાપેક્ષતા આગાહી કરે છે કે પ્રકાશ વિસ્ફોટ કરતી દ્રવ્યની સ્થાનિક ગતિના સંદર્ભમાં c ઝડપે આગળ વધશે, જે ફ્રેમ ડ્રેગિંગ જેવી જ ઘટના છે. શ્યામ ઊર્જા અથવા બ્રહ્માંડ સંબંધી અચળાંકની રજૂઆત સાથે પરિસ્થિતિ કંઈક અંશે બદલાય છે. શૂન્ય ઊર્જા ઘનતાને કારણે બ્રહ્માંડ સંબંધી અચળાંક અંતરના પ્રમાણસર (વિપરીત પ્રમાણસર નહીં) પદાર્થો વચ્ચે પ્રતિકારક બળ ઉમેરવાની અસર ધરાવે છે. જડતાથી વિપરીત તે ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રભાવ હેઠળ એક સાથે જોડાયેલા પદાર્થો પર અને વ્યક્તિગત અણુઓ પર પણ સક્રિય રીતે "ખેંચે છે". જો કે, આનાથી પદાર્થો સતત વૃદ્ધિ પામતા નથી અથવા વિઘટિત થતા નથી; જ્યાં સુધી તેઓ ખૂબ જ નબળા રીતે બંધાયેલા ન હોય ત્યાં સુધી, તેઓ માત્ર એક સંતુલન સ્થિતિમાં સ્થાયી થશે જે સહેજ (નિદાન ન કરી શકાય તે રીતે) તે અન્યથા હોત તેના કરતા મોટી છે. જેમ જેમ બ્રહ્માંડ વિસ્તરે છે અને તેમાં રહેલું દ્રવ્ય પાતળું થાય છે તેમ તેમ ગુરુત્વાકર્ષણનું આકર્ષણ ઘટે છે (કારણ કે તે ઘનતાના પ્રમાણમાં હોય છે), જ્યારે બ્રહ્માંડ સંબંધી પ્રતિકર્ષણ વધે છે. આમ, બ્રહ્માંડ સંબંધી અચળાંકના પ્રભાવ હેઠળ સતત વધતા દરે વિસ્તરતું શૂન્યાવકાશ એ λCDM બ્રહ્માંડનું અંતિમ ભાગ્ય છે. જો કે, આકાશગંગા જેવી ગુરુત્વાકર્ષણથી બંધાયેલી વસ્તુઓ વિસ્તરતું નથી, અને એન્ડ્રોમેડા આકાશગંગા આપણી તરફ એટલી ઝડપથી આગળ વધી રહી છે કે તે હજુ પણ લગભગ 3 અબજ વર્ષોમાં આકાશગંગા સાથે ભળી જશે. મેટ્રિક વિસ્તરણ અને પ્રકાશની ઝડપ પ્રારંભિક બ્રહ્માંડના ફુગાવાના સમયગાળાના અંતે, બ્રહ્માંડમાં તમામ દ્રવ્ય અને ઊર્જા સમાનતા સિદ્ધાંત અને આઈન્સ્ટાઈનના સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંત સાથે સુસંગત જડતા માર્ગ પર સેટ કરવામાં આવી હતી. આ ત્યારે થાય છે જ્યારે બ્રહ્માંડના વિસ્તરણના ચોક્કસ અને નિયમિત સ્વરૂપનું મૂળ હતું (એટલે કે, બ્રહ્માંડમાં દ્રવ્ય અલગ થઈ રહ્યું છે કારણ કે તે ભૂતકાળમાં ઇન્ફ્લેટન ક્ષેત્રને કારણે અલગ થઈ રહ્યું હતું). જ્યારે વિશેષ સાપેક્ષતા પદાર્થોને સ્થાનિક સંદર્ભ માળખાના સંદર્ભમાં પ્રકાશ કરતાં વધુ ઝડપથી આગળ વધવા પર પ્રતિબંધ મૂકે છે, જ્યાં અવકાશ સમયને સપાટ અને અપરિવર્તનશીલ તરીકે ગણી શકાય, તે એવી પરિસ્થિતિઓને લાગુ પડતી નથી જ્યાં અવકાશ સમયની વળાંક અથવા સમયની ઉત્ક્રાંતિ મહત્વપૂર્ણ બને. આ પરિસ્થિતિઓને સામાન્ય સાપેક્ષતા દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે, જે બે દૂરના પદાર્થો વચ્ચેના વિભાજનને પ્રકાશની ઝડપ કરતાં વધુ ઝડપથી વધારવાની મંજૂરી આપે છે, જો કે અહીં "અંતર" ની વ્યાખ્યા જડતા માળખામાં ઉપયોગમાં લેવાતી વ્યાખ્યાથી કંઈક અલગ છે. અહીં ઉપયોગમાં લેવાતા અંતરની વ્યાખ્યા એ સ્થાનિક ગતિશીલ અંતરોનો સરવાળો અથવા એકીકરણ છે, જે તમામ સતત સ્થાનિક યોગ્ય સમયે કરવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, આપણાથી લગભગ 4.5 ગીગા પાર્સેક અથવા 14.7 અબજ પ્રકાશ વર્ષ દૂર હબલ ત્રિજ્યા કરતાં વધુ દૂર આવેલી તારાવિશ્વોની મંદીની ગતિ પ્રકાશની ગતિ કરતાં વધુ ઝડપી હોય છે. આ પદાર્થોની દૃશ્યતા બ્રહ્માંડના ચોક્કસ વિસ્તરણ ઇતિહાસ પર આધારિત છે. જે પ્રકાશ આજે વધુ દૂરના બ્રહ્માંડ સંબંધી ઘટના ક્ષિતિજથી બહાર તારાવિશ્વોમાંથી ઉત્સર્જિત થાય છે, લગભગ 5 ગીગાપાર્સેક અથવા 16 અબજ પ્રકાશ વર્ષ, તે આપણા સુધી ક્યારેય પહોંચશે નહીં, જો કે આપણે હજુ પણ ભૂતકાળમાં ઉત્સર્જિત આ તારાવિશ્વોને જોઈ શકીએ છીએ. વિસ્તરણના ઊંચા દરને કારણે, બ્રહ્માંડની ઉંમર દ્વારા પ્રકાશની ઝડપને ગુણાકાર કરીને ગણવામાં આવતા મૂલ્ય કરતાં બે પદાર્થો વચ્ચેનું અંતર વધુ હોવું પણ શક્ય છે. આ વિગતો શોખીનો અને વ્યાવસાયિક ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ વચ્ચે પણ વારંવાર મૂંઝવણનું કારણ બને છે. વિષયની બિન-સાહજિક પ્રકૃતિને કારણે અને કેટલાક લોકો દ્વારા શબ્દોની "બેદરકાર" પસંદગીઓ તરીકે વર્ણવવામાં આવી છે, જગ્યાના મેટ્રિક વિસ્તરણના ચોક્કસ વર્ણનો અને આવા વર્ણનો જે ગેરમાન્યતાઓ તરફ દોરી શકે છે તે શિક્ષણ અને વૈજ્ઞાનિક વિભાવનાઓના સંચારના ક્ષેત્રોમાં ચર્ચાનો ચાલુ વિષય છે. કોસ્મિક વિસ્તરણ માટે સામાન્ય સામ્યતા બ્રહ્માંડના વિસ્તરણને ઘણીવાર વૈચારિક નમૂનાઓ સાથે સચિત્ર કરવામાં આવે છે જ્યાં વિસ્તરી રહેલી વસ્તુને વિસ્તરી રહેલી જગ્યાનું પ્રતિનિધિત્વ કરવા માટે લેવામાં આવે છે. નોંધ લો કે આ મોડેલો એ હદ સુધી ભ્રામક હોઈ શકે છે કે તેઓ ખોટી છાપ આપે છે કે વિસ્તરી રહેલી જગ્યા તેની સાથે વસ્તુઓને લઈ જઈ શકે છે. વાસ્તવમાં, બ્રહ્માંડનું વિસ્તરણ માત્ર એકબીજાથી દૂર રહેલા પદાર્થોની જડતા ગતિને અનુરૂપ છે. "કીડી ઓન એ રબર રોપ મોડેલ" માં એક કીડી (બિંદુ જેવી આદર્શ) સંપૂર્ણ સ્થિતિસ્થાપક દોરડા પર સતત ઝડપે ક્રોલ કરતી હોય છે જે સતત ખેંચાતી રહે છે. જો આપણે દોરડાને સ્કેલ પરિબળ અનુસાર લંબાવીએ અને કીડીની ઝડપને પ્રકાશની ઝડપ તરીકે વિચારીએ, તો આ સામ્યતા આંકડાકીય રીતે સચોટ છે-સમય જતાં કીડીની સ્થિતિ ઉપરના એમ્બેડિંગ આકૃતિ પર લાલ રેખાના માર્ગ સાથે મેળ ખાશે. "રબર શીટ મોડેલ" માં દોરડાને સપાટ દ્વિ-પરિમાણીય રબર શીટ સાથે બદલવામાં આવે છે જે બધી દિશાઓમાં સમાન રીતે વિસ્તરે છે. બીજા અવકાશી પરિમાણનો ઉમેરો શીટમાં સ્થાનિક વળાંક દ્વારા અવકાશી ભૂમિતિના સ્થાનિક વિક્ષેપો દર્શાવવાની સંભાવના ઉભી કરે છે. "બલૂન મોડેલ" માં સપાટ શીટને ગોળાકાર બલૂન દ્વારા બદલવામાં આવે છે જે શૂન્યના પ્રારંભિક કદ (મહાવિસ્ફોટનું પ્રતિનિધિત્વ કરતા) થી ફૂલાવવામાં આવે છે. બલૂનમાં સકારાત્મક ગૌસીયન વળાંક હોય છે જ્યારે અવલોકનો સૂચવે છે કે વાસ્તવિક બ્રહ્માંડ અવકાશી રીતે સપાટ છે, પરંતુ આ અસંગતતાને બલૂનને ખૂબ મોટું બનાવીને દૂર કરી શકાય છે જેથી તે નિરીક્ષણની મર્યાદામાં સ્થાનિક રીતે સપાટ હોય. આ સામ્યતા સંભવિત રીતે ગૂંચવણભરી છે કારણ કે તે ખોટી રીતે સૂચવે છે કે મહાવિસ્ફોટ બલૂનની મધ્યમાં થયો હતો. હકીકતમાં બલૂનની સપાટી પરના બિંદુઓનો કોઈ અર્થ નથી, ભલે તે અગાઉના સમયે બલૂન દ્વારા કબજે કરવામાં આવ્યા હોય. "કિસમિસની રોટલીના નમૂના" માં એક વ્યક્તિ કલ્પના કરે છે કે કિસમિસની રોટલી પકાવવાની નાની ભઠ્ઠીમાં વિસ્તરે છે. રોટલી (જગ્યા) સંપૂર્ણ રીતે વિસ્તરે છે, પરંતુ કિસમિસ (ગુરુત્વાકર્ષણથી બંધાયેલી વસ્તુઓ) વિસ્તરે નહીં; તેઓ માત્ર એકબીજાથી વધુ દૂર વધે છે. કોમોવિંગ અને યોગ્ય અંતર નોંધો સંદર્ભો મુદ્રિત સંદર્ભો એડિંગ્ટન, આર્થર પણ જુઓ. વિસ્તરણ બ્રહ્માંડઃ ખગોળશાસ્ત્રની 'મહાન ચર્ચા', 1900-1931. કેમ્બ્રિજ યુનિવર્સિટીનું પ્રેસ સિન્ડિકેટ, 1933. લિડલ, એન્ડ્રુ આર. અને લિથ, ડેવિડ એચ. કોસ્મોલોજિકલ ઇન્ફ્લેશન એન્ડ લાર્જ-સ્કેલ સ્ટ્રક્ચર. કેમ્બ્રિજ યુનિવર્સિટી પ્રેસ, 2000. લાઇનવીવર, ચાર્લ્સ એચ. અને ડેવિસ, તમારા એમ. "બિગ બેંગ વિશેની ખોટી ધારણાઓ", સાયન્ટિફિક અમેરિકન, માર્ચ 2005 (બિન-મુક્ત સામગ્રી). મૂક, ડેલો ઇ. અને થોમસ વર્ગીશ. સાપેક્ષતાની અંદર. પ્રિન્સટન યુનિવર્સિટી પ્રેસ, 1991. બાહ્ય કડીઓ સ્વેનસન, જિમ, ફેલ્ડર, ગેરી, "વિસ્તરણ બ્રહ્માંડ" વિશેના પ્રશ્નનો જવાબ આપો. નાસાની ડબલ્યુએમએપી ટીમ યુનિવર્સિટી ઓફ વિસ્કોન્સિન ફિઝિક્સ ડિપાર્ટમેન્ટના હબલ ટ્યુટોરિયલના પ્રાથમિક સ્તર પર "સાર્વત્રિક વિસ્તરણનું સમજૂતી" પ્રસ્તુત કરે છે, જે યુનિવર્સિટી ઓફ વિનીપેગમાંથી કિસમિસની રોટલીનું વિસ્તરણ કરે છેઃ એક ઉદાહરણ, પરંતુ "એક ખગોળશાસ્ત્રીને પૂછો" પર વિસ્તરતા બ્રહ્માંડને સમજાવવા માટે કોઈ સમજૂતી નથી. (જે ખગોળશાસ્ત્રી આ સમજૂતી આપે છે તે સ્પષ્ટ નથી.) ભૌતિક બ્રહ્માંડશાસ્ત્ર સામાન્ય સાપેક્ષતા ખગોળશાસ્ત્રમાં મહાવિસ્ફોટની વિભાવનાઓ