Một câu hỏi phổ biến là những thiên hà ở xa sẽ chuyển động ra xa chúng ta nhanh hơn tốc độ ánh sáng hay không? Có nghĩa là, nếu vận tốc tỉ lệ thuận với khoảng cách, và nếu chúng ta xét với những thiên hà đủ xa thì chúng ta có thể có vận tốc lớn như vậy hay không, trong sự vi phạm của thuyết tương đối hẹp?

Hấp dẫn Newton là cách hoàn hảo để nghiên cứu vũ trụ học nếu bạn chưa học về thuyết tương đối rộng. Thực tế, phương trình Friedmann là phương trình quan trọng nhất, nó mô tả sự giãn nở của vũ trụ. Phương trình này được suy ra cả khi sử dụng lý thuyết hấp dẫn của Newton hoặc lý thuyết tương đối rộng. Tuy nhiên, hấp dẫn Newton đôi khi rất là chặt chẽ và thuyết tương đối rộng sẽ làm đầy đủ thêm. Chúng ta sẽ không cần đến thuyết tương đối rộng trong chương này.

Mỗi thứ trong vũ trụ đều được tạo ra từ các hạt cơ bản, và hành vi của vũ trụ phụ thuộc vào thuộc tính của những hạt này. Trong cuốn sách này chúng tôi sẽ đề cập đến một loại hạt xa hơn có lẽ tồn tại trong vũ trụ của chúng ta, loại hạt này không có trong Mô hình chuẩn của lí thuyết hạt. Nó được gọi là vật chất tối, và những thuộc tính của nó bất định và là một vật chất gây tranh cãi liên tục giữa các nhà vũ trụ học.

Trong phần tiếp theo của chương 2, tác giả sẽ nói về việc quan sát vũ trụ ở các bước sóng không nhìn thấy. Sau đó tác giả cũng sẽ nói đến tính đồng nhất và tính đẳng hướng của vũ trụ. Phần cuối là Big Bang và sự giãn nở của vũ trụ.

"Quan sát bằng cách sử dụng ánh sáng nhìn thấy cung cấp cho chúng ta một bức tranh tốt về cái đang diễn ra trong vũ trụ hiện tại của chúng ta. Tuy nhiên, nhiều bước sóng khác cũng cung cấp cho chúng ta những thông tin quan trọng."

Sự ra đời của các trạm quan sát lớn trên mặt đất và kính viễn vọng vệ tinh hoạt động trong tất cả các vùng của quang phổ điện từ là một cuộc cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ. Trong khi có thể có những lỗ hổng trong kiến thức của chúng ta, một số trong đó có thể là quan trọng đối với tất cả những gì chúng ta biết, thì chúng ta dường như đang có bức tranh phù hợp của vũ trụ dựa trên nguyên tắc vũ trụ, và cách mà vật chất được phân phối trong vũ trụ.

Nền tảng của vũ trụ học hiện đại là niềm tin rằng nơi mà chúng ta chiếm giữ trong vũ trụ không có gì là đặc biệt. Điều này được gọi là nguyên tắc vũ trụ học, và nó là một ý tưởng bao gồm cả hai yếu tố sức mạnh và sự đơn giản. Nguyên tắc vũ trụ học là cơ sở của vũ trụ học Big Bang. Mô hình Big Bang là cách mô tả tốt của nhất chúng ta về vũ trụ của mình, và mục đích của cuốn sách này là để giải thích lý do tại sao. 

Mô hình Big Bang với vũ trụ đang giãn nở đã giải thích, đồng thời tiên đoán thành công các kết quả thực nghiệm mà không gặp bất kì một mâu thuẫn nào. Do vậy, chúng ta có quyền để tin tưởng vào tính xác thực của mô hình này. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét hai phát hiện quan trọng nhất chứng minh sự đúng đắn của mô hình Big Bang: sự dịch chuyển đỏ của các thiên hà và bức xạ phông nền vũ trụ.

Vật lý thiên văn là một nhánh của khoa học vũ trụ (Space Science) áp dụng các định luật vật lý và hóa học để giải thích sự ra đời, tồn tại và cái chết của các ngôi sao, hành tinh, thiên hà, các tinh vân và các đối tượng khác trong vũ trụ. Hai lĩnh vực khoa học gần với Vật lý Thiên văn là Thiên văn học và Vũ trụ học, nhưng ranh giới giữa chúng rất mờ nhạt.

Năm ánh sáng là một đơn vị đo khoảng cách. Đó là quãng đường mà ánh sáng có thể đi được trong 1 năm. Ánh sáng di chuyển với vận tốc khoảng 300.000 km/s. Như vậy, trong 1 năm, nó có thể đi được khoảng 10.000 tỉ km. Chính xác hơn, một năm ánh sáng bằng 9.500.000.000.000 km.