Μερικοί άνθρωποι παθαίνουν σύγχυση από το γεγονός ότι μερικοί γαλαξίες δεν υπακούνε στο νόμο του Hubble. Η Ανδρομέδα, ο κοντινότερος γαλαξιακός γείτονάς μας, κινείται στην πραγματικότητα προς εμάς, δεν απομακρύνεται. Τέτοιες εξαιρέσεις προκύπτουν επειδή ο νόμος Hubble περιγράφει μόνο τη μέση συμπεριφορά των γαλαξιών. Οι γαλαξίες μπορούν επίσης να έχουν μέτριες τοπικές κινήσεις καθώς αυτοί τριγυρίζουν και έλκονται βαρυτικά ο ένας από τον άλλο -- όπως κάνει ο Γαλαξίας μας και η Ανδρομέδα. Οι απόμακροι γαλαξίες έχουν επίσης μικρές τοπικές ταχύτητες, αλλά επειδή για μας έχουν μεγάλες τιμές του d, οι ταχύτητες απομάκρυνσης (v) είναι μεγάλες. Κατά συνέπεια, για εκείνους τους γαλαξίες, ο νόμος του Hubble έχει καλή ακρίβεια.

Παρατηρήστε ότι, σύμφωνα με το νόμο του Hubble, το σύμπαν δεν επεκτείνεται με μια ενιαία ταχύτητα. Μερικοί γαλαξίες απομακρύνονται από μας κατά 1.000 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο, άλλοι (με διπλάσια απόσταση) με 2.000 km/s, κ.λ.π.. Στην πραγματικότητα, ο νόμος του Hubble προβλέπει ότι οι γαλαξίες πέρα από μια ορισμένη απόσταση, γνωστή ως απόσταση Hubble, απομακρύνονται γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός. Για την υπολογισμένη τιμή της σταθεράς του Hubble, αυτή η απόσταση είναι περίπου 14 δισεκατομμύρια έτη φωτός. 

Αυτή η πρόβλεψη για ταχύτητες απομάκρυνσης των γαλαξιών μεγαλύτερες από την ταχύτητα του φωτός σημαίνει ότι ο νόμος του Hubble κάνει λάθος; Η ειδική θεωρία της σχετικότητας δεν λέει ότι κανένα σώμα δεν μπορεί να έχει ταχύτητα που να υπερβαίνει αυτή του φωτός; Αυτή η ερώτηση έχει προκαλέσει σύγχυση σε γενιές σπουδαστών. Η απάντηση είναι ότι η ειδική σχετικότητα ισχύει μόνο για τις "κανονικές" ταχύτητες -- για κινήσεις δηλαδή μέσω του διαστήματος. Η ταχύτητα στο νόμο Hubble είναι μια ταχύτητα απομάκρυνσης που προκαλείται από την διαστολή του χώρου, όχι μια κίνηση μέσω του χώρου. Είναι ένα γενικό σχετικιστικό φαινόμενο και δεν δεσμεύεται από το όριο της ειδικής σχετικότητας. Το να υπάρχει μια ταχύτητα απομάκρυνσης μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός δεν παραβιάζει την ειδική σχετικότητα. 

Διαστολή και ψύξη

Η αρχική παρατήρηση ότι το σύμπαν επεκτείνεται προέκυψε μεταξύ του 1910 και 1930. Άτομα εκπέμπουν και απορροφούν το φως συγκεκριμένων μηκών κύματος, όπως μετριέται στα εργαστηριακά πειράματα. Τις ίδιες φασματικές γραμμές περιέχει και το φως από τους απόμακρους γαλαξίες, εκτός από το ότι οι γραμμές έχουν μετατοπιστεί στα πιο μεγάλα μήκη κύματος. Οι αστρονόμοι λένε ότι το γαλαξιακό φως είναι μετατοπισμένο προς το ερυθρό (ερυθρή μετατόπιση ή redshift). Η εξήγηση είναι απλή: Επειδή το διάστημα επεκτείνεται, το μήκος κύματος του φωτός αυξάνεται. Εάν το σύμπαν διπλασιαστεί σε μέγεθος κατά τη διάρκεια του ταξιδιού των κυμάτων, θα διπλασιαστεί το μήκος κύματός τους και η ενέργειά τους μειώνεται στο μισό.

Αυτή η διαδικασία μπορεί να περιγραφεί θερμοκρασιακά. Τα φωτόνια που εκπέμπονται από ένα σώμα έχουν όλα τους μια θερμοκρασία. Αυτό σημαίνει σύμφωνα με το νόμο ακτινοβολίας του θερμού μαύρου σώματος, ότι έχουν μια ορισμένη κατανομή της ενέργειας στα διάφορα μήκη κύματος, που δείχνει πόσο θερμό είναι το σώμα. Καθώς τα φωτόνια ταξιδεύουν μέσω του διαστελλόμενου διαστήματος, χάνουν ενέργεια αφού αυξάνεται το μήκος κύματός τους, και μειώνεται η θερμοκρασία τους. Κατ' αυτό τον τρόπο, το σύμπαν ψύχεται καθώς επεκτείνεται, όπως το συμπιεσμένο αέριο ψύχεται όταν απελευθερώνεται από έναν αναπτήρα. Παραδείγματος χάριν, η μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου έχει αυτήν την περίοδο μια θερμοκρασία περίπου τριών Κelvin, ενώ όταν δημιουργήθηκε είχε μια θερμοκρασία περίπου 3.000 Κelvin. Από το χρόνο της εκπομπής αυτής της ακτινοβολίας, το σύμπαν έχει αυξηθεί σε μέγεθος κατά έναν παράγοντα 1.000, έτσι η θερμοκρασία των φωτονίων έχει μειωθεί κατά τον ίδιο παράγοντα. Παρατηρώντας το αέριο στους απόμακρους γαλαξίες, οι αστρονόμοι έχουν μετρήσει άμεσα τη θερμοκρασία της ακτινοβολίας στο απόμακρο παρελθόν. Αυτές οι μετρήσεις επιβεβαιώνουν ότι το σύμπαν έχει ψυχθεί με το χρόνο.

Μερικοί πιστεύουν ότι η διαστολή του σύμπαντος είναι μια αυταπάτη. Λένε ότι η μετατόπιση προς το ερυθρό των γαλαξιακών φασμάτων προέρχεται από μια βαθμιαία απώλεια ενέργειας των φωτονίων κατά το ταξίδι τους. Κάπως σα να "κουράζονται" κατά το ταξίδι τους και χάνουν την ενέργειά τους, οπότε μειώνεται η συχνότητά τους και αυξάνεται το μήκος κύματος.
Κάποιοι επιστήμονες έκαναν αυτή την υπόθεση πριν από 75 χρόνια περίπου και οι προβλέψεις της υπόθεσης αυτής μπορούν να ελεγχθούν. Για παράδειγμα, όταν ένα άστρο εκρήγνυται με τη μορφή σούπερ νόβα, η λαμπρότητά του πρώτα αυξάνει και μετά μειώνεται. Η διαδικασία αυτή διαρκεί περίπου 2 εβδομάδες για τον τύπο σούπερ νόβα που οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν ως σημάδι για να χαρτογραφήσουν το σύμπαν. Κατά τη διάρκεια αυτών των 2 εβδομάδων, ο σούπερ νόβα εκπέμπει μια ακολουθία φωτονίων. Η υπόθεση του κουρασμένου φωτός προβλέπει ότι τα φωτόνια χάνουν ενέργεια καθώς ταξιδεύουν αλλά ο παρατηρητής στη γη θα έπρεπε να βλέπει την ακολουθία αυτών των φωτονίων να διαρκεί επίσης 2 εβδομάδες. 
Σ' ένα διαστελλόμενο σύμπαν όμως, όχι μόνον τα επιμέρους φωτόνια αυξάνουν το μήκος κύματός τους (και χάνουν συνεπώς ενέργεια), αλλά και η ίδια η ακολουθία των φωτονίων αυξάνει το μήκος της. έτσι χρειάζονται περισσότερες από 2 εβδομάδες για να καταγραφούν στη Γη όλα τα φωτόνια που εκπέμφθηκαν. Πρόσφατες παρατηρήσεις πιστοποιούν αυτό το γεγονός. Μια έκρηξη σούπερ νόβα σε ένα γαλαξία με ερυθρή μετατόπιση ίση με 0,5 εμφανίζεται να διαρκεί 3 εβδομάδες, ενώ αν συμβεί σε ένα γαλαξία με ερυθρή μετατόπιση ίση με 1, διαρκεί 4 εβδομάδες. 
Η υπόθεση του "κουρασμένου" φωτός αντιφάσκει επίσης με τις παρατηρήσεις του φάσματος της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου και με την επιφανειακή λαμπρότητα απομακρυσμένων γαλαξιών.     
Οι παρανοήσεις για τη σχέση μεταξύ ερυθρής μετατόπισης και της ταχύτητας είναι πολλές. Η ερυθρή μετατόπιση που προκαλείται από την διαστολή συχνά μπερδεύεται με την πιο γνωστή ερυθρή μετατόπιση, που δημιουργείται από το φαινόμενο Doppler. Το κανονικό φαινόμενο Doppler αναγκάζει τα ηχητικά κύματα να αποκτήσουν μεγαλύτερα μήκη κύματος εάν η πηγή του ήχου απομακρύνεται -- παραδείγματος χάριν, μια απομακρυσμένη σειρήνα ασθενοφόρου. Η ίδια αρχή ισχύει επίσης και στα φωτεινά κύματα, των οποίων τα μήκη κύματος αυξάνουν εάν η πηγή του φωτός απομακρύνεται από μας.
 

Αυτό είναι παρόμοιο, αλλά όχι το ίδιο, με αυτό που συμβαίνει στο φως από τους απόμακρους γαλαξίες. Η κοσμολογική ερυθρή μετατόπιση δεν είναι μια κανονική μετατόπιση Doppler. Οι αστρονόμοι αναφέρονται συχνά σε αυτή με αυτό τον όρο, και με αυτό τον τρόπο έχουν μπερδέψει τους σπουδαστές τους. Η ερυθρή μετατόπιση λόγω Doppler και η κοσμολογική ερυθρή μετατόπιση περιγράφονται από δύο ξεχωριστούς τύπους. Ο πρώτος προέρχεται από την ειδική σχετικότητα, η οποία δεν λαμβάνει υπόψη την διαστολή του διαστήματος, και ο δεύτερος προέρχεται από τη γενική σχετικότητα. Οι δύο τύποι είναι σχεδόν οι ίδιοι για τους κοντινούς γαλαξίες αλλά εμφανίζουν διαφορές όταν πρόκειται για απόμακρους γαλαξίες.
 

Η ΛΑΘΟΣ ΑΠΟΨΗ: Διότι οι απομακρυνόμενοι γαλαξίες μέσα στο διάστημα, έμφανίζουν μια μετάθεση Doppler των  φασματικών γραμμών. Στο φαινόμενο Doppler η κίνηση απομάκρυνσης ενός γαλαξία από τον παρατηρητή, μεγαλώνει τα μήκη κύματος, πηγαίνοντάς τα προς το ερυθρό (κορυφή.) Στη συνέχεια,  το μήκος κύματος παραμένει το ίδιο στο υπόλοιπο ταξίδι του (μέσον). Ο παρατηρητής ανιχνεύει το φως, μετρά τη μετατόπιση Doppler και υπολογίζει την ταχύτητα του γαλαξία (κάτω).