Cosmologia (do antigo Grego κόσμος (cosmos, o todo) e λογία (logia, estudo de) é um ramo da Física e também da Metafísica que lida com a origem, a natureza, a estrutura e a evolução do Universo (o Cosmos) através de Métodos Científicos.
A Cosmologia muitas vezes é confundida com a Astrofísica, que é o ramo da Astronomia que estuda a estrutura e as propriedades dos objetos celestes e do Universo como um todo através da Física Teórica. A confusão ocorre porque ambas seguem caminhos paralelos sob alguns aspectos.
Segundo o Modelo Cosmológico Padrão actual, acredita-se que o Universo possua uma idade de aproximadamente 13,7 bilhões de anos, que esteja em expansão acelerada e que seja aproximadamente homogêneo (nenhuma posição no espaço é diferente das demais) e isotrópico (suas características são as mesmas em qualquer direção) em grandes escalas.
Isso significa que, embora existam grandes aglomerações de matéria em estrelas, galáxias e grupos de galáxias (objetos pequenos quando comparados com o tamanho do Universo), se calcularmos a densidade média em volumes bem maiores que os ocupados por um desses objetos, ela não deve variar muito de uma região do espaço à outra.
Acredita-se que, no passado, o Universo tenha sido ainda mais homogêneo que hoje, e que as grandes inomogeneidades observadas hoje (galáxias, por exemplo) surgiram de pequenas diferenças que cresceram, ao longo do tempo, por colapso gravitacional.
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