מספר תצפיות בלתי תלויות שנערכו במהלך שנות התשעים מצביעות בברור על כך שהגלקסיות מתרחקות זו מזו בקצב ההולך וגדל. מספר תיאוריות מתחרות על הסבר לתופעה זו, שהינה אולי החידה הגדולה ביותר של הקוסמולוגיה כיום
תיאוריות שמנסות להסביר למה הגלקסיות מתרחקות טוענות כי קיים פיזור אחיד של סוג מוזר של אנרגיה אותה אין רואים בתצפיות. אנרגיה זו פועלת להרחקתן של הגלקסיות, בניגוד לדרך שבה פועל כוח הכבידה. אחת התיאוריות שקיבלה חיזוק ניסיוני לאחרונה הינה התיאוריה של הקבוע הקוסמולוגי של אינשטיין.
היסטורית, קבוע זה היתווסף למשוואות היחסות הכללית - מערכת משוואות המשמשות להבנת מבנה היקום - על-ידי איינשטיין עצמו כפתרון של יקום יציב. לאחר שאיינשטיין השתכנע מהתצפיות האבל (Hubble), לפיהן היקום מתפשט, הוא זנח את הקבוע הקוסמולוגי.
הקבוע הלא קבוע
אולם כיום סבורים הקוסמולוגים כי קיומו יכול להסביר את פשרה של האצת קצב התפשטותו של היקום. בשפת הפיסיקה הקוונטית המודרנית, הקבוע הקוסמולוגי מתאר את האנרגיה האצורה בריק, אולם כיום אין התיאוריה מסוגלת לחזות את גודלו. עד כדי-כך המצב מבלבל, שתיאוריות מסוימות חוזות שהקבוע הוא בדיוק אפס, ואחרות חוזות כי ערכו כה גדול עד כי אפילו הגלקסיות עצמן לא היו יכולות להיווצר.
מתוך תצפיות על כמות האנרגיה הנראית ביקום - המסה והקרינה - וקצב התפשטותו של היקום ניתן להעריך כי הקבוע הקוסמולוגי לא יכול להיות יותר גדול מפי 3-4 מן האנרגיה הנראית. התצפית הראשונה שעוררה את החשד לקיומה של אנרגיה אפלה הייתה מדידת מרחקן של סופרנובות, שהן שאריות התפוצצות של כוכבים מאסיביים, ב-1998, אשר נראו רחוקות יותר ממה שהיה מצופה מהן אילו היקום היה מתפשט ללא קיומו של כוח דוחה נוסף.
התצפית הבאה הגיעה ממדידות של קרינת הרקע הקוסמית, שהיא תבנית הקרינה שהתפשטה ביקום לאחר המפץ הגדול, באזורים של מסה כוכבית גבוהה. לפי תורת היחסות הכללית, ריכוז גבוה של מסה משפיע על האנרגיה של פוטונים אשר עובדים באזור זה, כך שמתרחשת הסחה בתדר של הקרינה. אולם התצפיות מראות כי ההסחה מתאימה לכמות מסה קטנה יותר, כביכול יש גם מסה "שלילית" אשר מקטינה את האפקט. אותה מסה "שלילית" מיוחסת לאנרגיה האפלה.
לאחרונה הראו תצפיות נוספות על סופרנובות עתיקות במיוחד כי האנרגיה האפלה כנראה הייתה דומה ביקום הקדום לערכה היום, אולם השגיאה הניסיונית עדיין גדולה מאד בכדי לשלול שינויים איטיים. ידיעת התלות בזמן של האנרגיה האפלה עשויה לשלול תיאוריות מסוימות בדבר המהות שלה. אין ספק כי נדרשות דרכים ניסיוניות חדשות כדי להבין מהי הפיסיקה העומדת מאחורי האנרגיה האפלה, וכי לבינתיים היא תיוותר בין החידות הגדולות של עולם הפיסיקה.
סרט דוקומנטרי באורך מלא בנושא חומר אפל ואנרגיה אפלה:
