Kosmologi modern secara fundamental didasarkan pada Relativitas Umum Einstein, yang memungkinkan kita untuk memodelkan dinamika alam semesta yang terus mengembang.

1. Model Standar: Prinsip Kosmologis

Model Kosmologi standar (Model $\Lambda$CDM, Lambda Cold Dark Matter) didasarkan pada Prinsip Kosmologis, yang memiliki dua asumsi utama:

• Homogenitas: Pada skala yang sangat besar (lebih dari 100 juta tahun cahaya), materi tersebar seragam (homogen) di seluruh alam semesta.
• Isotropi: Alam semesta terlihat sama ke segala arah, tidak peduli dari mana kita mengamatinya.

Prinsip ini berarti bahwa persamaan Relativitas Umum dapat disederhanakan dan diterapkan pada skala kosmik, memunculkan Metrik Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker (FLRW), yang mendeskripsikan ruang-waktu yang seragam dan mengembang atau menyusut.

2. Bukti Ekspansi: Hukum Hubble

Relativitas Umum memprediksi bahwa alam semesta tidak boleh statis—ia harus mengembang atau menyusut.

• Pengamatan: Pada tahun 1929, Edwin Hubble mengamati bahwa galaksi-galaksi menjauhi kita, dan kecepatan galaksi menjauh adalah sebanding dengan jaraknya (Hukum Hubble). Ini dibuktikan melalui pengamatan redshift (pergeseran merah) cahaya dari galaksi jauh.
• Implikasi: Ekspansi ini bukan berarti galaksi bergerak melalui ruang, tetapi ruang di antara galaksi-galaksi itu sendiri yang meregang.

3. Materi Gelap dan Energi Gelap

Untuk menjelaskan dinamika dan percepatan ekspansi alam semesta yang diamati, fisikawan harus memasukkan dua komponen misterius ke dalam Persamaan Einstein:

Komponen	Persentase Massa-Energi Alam Semesta	Peran
Materi Normal (Baryonic)	$\sim 5\%$	Materi yang berinteraksi dengan cahaya (atom, bintang, planet).
Materi Gelap (Dark Matter)	$\sim 27\%$	Materi yang memiliki massa (gravitasi) tetapi tidak memancarkan, menyerap, atau memantulkan cahaya. Diperlukan untuk menjelaskan rotasi cepat galaksi dan pembentukan struktur besar di alam semesta.
Energi Gelap ($\mathbf{\Lambda}$, Lambda)	$\sim 68\%$	Gaya yang menyebabkan ekspansi alam semesta berakselerasi. Ini bertindak seperti tekanan negatif, melawan gaya tarik gravitasi yang seharusnya memperlambat ekspansi.

4. Nasib Akhir Alam Semesta

Relativitas Umum, dikombinasikan dengan pengamatan Energi Gelap, memberikan tiga kemungkinan nasib akhir bagi alam semesta, yang semuanya bergantung pada kerapatan materi dan peran Energi Gelap:

1. Big Crunch: Jika kepadatan total cukup tinggi, gravitasi akan menang, menghentikan ekspansi, dan menyebabkan alam semesta runtuh kembali. (Saat ini dianggap tidak mungkin).
2. Big Freeze (Kematian Panas): Jika ekspansi terus melambat, bintang-bintang akan padam, dan alam semesta akan menjadi gelap, dingin, dan kosong secara termal.
3. Big Rip: Jika Energi Gelap terus tumbuh dan menjadi lebih dominan, ekspansi akan dipercepat hingga merobek segalanya—galaksi, bintang, planet, dan bahkan atom itu sendiri.