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L'expansion de l'univers est l'une des prédictions de la théorie du Big Bang.
Depuis le Big Bang, les distances entre les objets dans l'Univers ont augmenté proportionnellement. Mais ce ne sont pas les objets qui s'éloignent avec le temps mais bien l'espace qui se dilate, et, de ce fait, entraîne son contenu. Il importe de souligner que les objets astrophysiciens ne sont pas affectés par l'expansion de l'Univers. Il est tout-à-fait incorrect de dire que le système solaire a vu son volume varier à cause de l'expansion, par exemple, ce qui ne l'empêche bien sûr pas d'avoir varié de volume au cours de son évolution du fait des divers processus astrophysiques qui s'y déroulent. De même, deux galaxies suffisamment proches peuvent former un système gravitationnellement liée insensible à l'expansion de l'univers. Par exemple, la Voie lactée et la Galaxie d'Andromède M33 forment un tel système et à l'heure actuelle elles se rapprochent l'une de l'autre à une vitesse d'environ 299 kilomètres par seconde.
Aux distances intermédiaires (à partir de quelques Mpc jusqu'à plusieurs centaines de Mpc), la loi qui relie la vitesse d'éloignement et la distance s'exprime par la loi de Hubble :
- <math>
v=zc=Hd
</math>
avec :
La loi de Hubble a été découverte empiriquement par l'astronome américain Edwin Hubble en 1929, mais avait en fait été formulée deux ans plus tôt par Georges Lemaître.
L'idée que l'univers soit en expansion implique qu'à une époque très proche de son origine le volume actuellement observable occupait un volume extrêmement faible, et qu'il était par conséquent extrêmement dense et chaud. Par contre, si l'univers est spatialement infini aujourd'hui, aux époques très proches de son origine, il était déjà spatialement infini, tout en étant beaucoup plus dense et chaud.
En 1998, par l'observation de supernovae de type Ia dans des galaxies éloignées, les astrophysiciens ont découvert que l'expansion de l'univers, au lieu de ralentir progressivement sous l'effet de la gravité, accélérait. Cette observation, inattendue, mais n'étant pas incompatible avec les théories du Big Bang, peut être expliquée par l'existence d'une énergie répulsive dans l'univers, appelée énergie sombre dont la nature exacte est pour l'heure inconnue.
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