Teoria dell'evoluzione
Non si sa ancora con certezza se l'universo sia aperto o chiuso, in altre parole, se esso sia destinato a espandersi indefinitamente oppure a dare inizio a un processo di contrazione.
Un approccio alla risoluzione di questo problema è cercare di determinare se la densità media della materia sia maggiore del valore critico previsto dal modello di Friedmann.
La massa di una galassia può essere calcolata osservando il moto delle stelle che la costituiscono.
Se si stima la massa dell'universo semplicemente moltiplicando la massa di una galassia media per il numero delle galassie visibili, si trova un valore di densità che è solo il 5-10% del valore critico.
Si può determinare la massa di un ammasso di galassie in modo analogo, misurando il moto delle galassie che vi appartengono e moltiplicando il risultato trovato per il numero di ammassi.
Con questo procedimento si ottiene una densità media maggiore, vicina al valore critico, che sembrerebbe avvalorare le ipotesi dell'universo chiuso.
La discrepanza tra questi metodi lascia supporre l'esistenza di una grande quantità di materia invisibile, la cosiddetta materia oscura, situata all'interno degli ammassi, ma non osservabile nelle singole galassie.
Poiché la luce che proviene dalle galassie più distanti ha viaggiato per miliardi di anni, ciò che noi osserviamo è in realtà l'aspetto dell'universo nel passato.
Utilizzando i moderni rivelatori per infrarosso, estremamente sensibili, gli astronomi dell'osservatorio di Mauna Kea fotografarono centinaia di galassie debolissime, per la maggior parte ammassate a una distanza di 6 miliardi di anni luce.
Le immagini raccolte, che rappresentano una situazione di 6 miliardi di anni fa, mostrano un unico tipo di galassie, piccole e compatte, che contengono molte meno stelle della Via Lattea.
Le giovani galassie ellittiche e a spirale visibili oggi devono quindi essersi formate dalla fusione di piccoli frammenti di galassie, in un secondo stadio della storia dell'universo e molto tempo dopo il Big Bang; esse rappresentano perciò solo una delle fasi dell'evoluzione.
Le teorie cosmologiche moderne sono impegnate a sviluppare una migliore comprensione dei fenomeni che hanno portato al Big Bang.
La teoria dell'inflazione, proposta nei primi anni ottanta, introduce nella formulazione originale di Gamow le recenti scoperte della fisica delle particelle elementari.
Si sono anche sviluppate teorie speculative ardite, secondo cui, ad esempio, potrebbero essersi prodotti infiniti universi.
La maggior parte dei cosmologi è attualmente concentrata a localizzare la materia oscura, sebbene alcuni di essi, tra cui il premio Nobel per la fisica Hannes Alfvé n, perseguano l'idea che non solo la gravità, ma anche fenomeni legati al plasma e ai campi magnetici galattici siano la chiave per comprendere la struttura e l'evoluzione dell'universo.