Quão grande é o Universo? Nós ainda não sabemos

Você pensaria que com toda a nossa tecnologia, como o Telescópio Espacial James Webb, saberíamos o quão grande é o Universo. Mas nós não.
  Quão grande é o universo
Crédito: Arthur Cauty / Adobe Sto
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Se você tiver a sorte de morar em algum lugar longe das luzes da cidade, pode ter saído uma noite e olhado para cima. Em uma noite clara, você é recompensado com uma visão de tirar o fôlego de estrelas - cada uma um sol distante. Se você tiver um pouco de conhecimento (ou um aplicativo útil), poderá até identificar uma constelação ou duas.



Mas a coisa mais inspiradora é que o espaço parece durar para sempre. Até nossos ancestrais mais antigos ponderavam sobre a natureza dos céus e as distâncias dos planetas, estrelas e cometas ocasionais pintados no céu.



Você pensaria que, em nossos dias modernos, saberíamos o tamanho do Universo, mas não sabemos. Por outro lado, não saber tudo não é o mesmo que não saber nada. Então, o que sabemos e o que não sabemos? Quão grande é o Universo?



Um universo estático hipotético

Para começar, conhecemos dois fatos cruciais. A primeira é que o Universo começou há pouco mais de 14 bilhões de anos em um evento singular, chamado Big Bang. A segunda é que a luz visível comum tem uma velocidade finita. Ele viaja a uma velocidade incrível de 300.000 quilômetros (186.000 milhas) por segundo, ou rápido o suficiente para circundar a Terra cerca de sete vezes em um único segundo. Chamamos a distância que a luz pode percorrer em um ano de ano-luz, o que equivale a cerca de dez trilhões de quilômetros (6 trilhões de milhas).

Outra ideia importante que precisamos entender é a diferença entre o Universo visível versus o Universo inteiro. A primeira é o que podemos ver, e a outra é tudo. Isso não é tão difícil de entender. Alguém de pé no telhado do edifício mais alto do planeta (o Burj Khalifa em Dubai) pode ver em todas as direções por cerca de 100 km (60 milhas). No entanto, a superfície da Terra é muito maior do que isso, e a curvatura do planeta torna impossível ver tudo.



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Com o Universo, o fator limitante é diferente: é a velocidade da luz. Se nosso Universo fosse estático e imutável (o que não é verdade), a coisa mais distante que poderíamos ver estaria a 14 bilhões de anos-luz de distância. Isso porque se um objeto tão distante emitisse luz no momento em que o Universo começou, essa luz estaria chegando à Terra agora. A luz emitida por um objeto localizado a 15 bilhões de anos-luz de distância não chegaria aqui na Terra por mais um bilhão de anos, então ainda não poderíamos vê-lo.



Em nosso hipotético Universo estático, o Universo visível seria uma esfera, circundando a Terra, com um raio de 14 bilhões de anos-luz. O Universo inteiro pode ser maior que isso, mas não teríamos como saber, já que a luz de locais mais distantes ainda não chegou.

Nosso universo real

Mas o Universo não é estático, e isso complica as coisas. O Universo começou no Big Bang, e esse “bang” fez com que o Universo se expandisse. À medida que viaja, a luz tem que lutar contra essa expansão, que leva mais tempo para chegar até você.



Para entender isso, suponha que uma criança está a dez metros de distância de você e rola uma bola em sua direção a dois metros por segundo. Levará cinco segundos para a bola chegar até você. Agora, suponha que temos a mesma situação, com você de pé em terra firme, mas a criança em uma daquelas esteiras rolantes que você encontra nos aeroportos. Suponha ainda que a passarela esteja se afastando de você a um metro por segundo. Por causa do movimento da passarela, a bola não levará cinco segundos para chegar até você; vai demorar dez.

Ai fica mais complicado. Enquanto a criança estava a dez metros de você quando rolou a bola, por causa do movimento da passarela, a criança estará a vinte metros de você quando a bola chegar até você.



A mesma coisa aconteceu com a luz visível do Big Bang. Essa luz viajou por 14 bilhões de anos para chegar à Terra agora. E assim como a criança na esteira rolante, a localização atual do que quer que tenha emitido aquela luz mais antiga não está a 14 bilhões de anos-luz de distância; está agora a 46 bilhões de anos-luz de distância. Vemos a luz de onde ela foi emitida, não onde a fonte de emissão está agora.



Desta forma, os astrônomos podem dizer com confiança que o Universo visível – que é a esfera ao redor da Terra até a distância da coisa mais antiga que podemos ver – tem 92 bilhões de anos-luz de diâmetro (ou seja, de ponta a ponta).

Então, quão grande é o Universo?

Mas isso é meramente o Universo visível. E o Universo inteiro? Como podemos saber de partes que estão tão distantes que ainda nem as vimos? É aí que as coisas ficam interessantes.



Pode ser surpreendente, mas os astrônomos não têm 100% de certeza de que conhecem a geometria do espaço. Pode ser plano, ou pode ser curvo. Embora o espaço seja tridimensional, podemos usar uma analogia bidimensional para entender o que isso significa.

Em duas dimensões, plano significa plano, como a superfície de uma mesa. No entanto, uma superfície bidimensional pode ser curvada, como a superfície de um globo, mas também pode ser curvada como a superfície de uma sela. Se for curvado como a superfície de um globo, isso significa que se você tivesse uma nave super-rápida e viajasse tempo suficiente, poderia acabar de volta ao ponto de partida, como um avião voando ao longo do equador da Terra.



Os astrônomos estudaram os dados e determinaram que o espaço é plano, ou quase. No entanto, esta determinação é uma medição, e as medições têm incerteza. Permanece possível que o Universo tenha uma curvatura muito pequena. Mas se for curvo, então o equivalente ao “equador do Universo” é pelo menos 500 vezes maior que o Universo visível. Ou possivelmente maior que isso.

Então, apesar de não saber o tamanho de todo o Universo, os astrônomos sabem que ele é pelo menos 500 vezes maior do que podemos ver. (Esse número representa a distância que alguém teria que percorrer para retornar ao seu local de partida.) Da mesma forma que o volume de um cubo é a distância ao longo dos lados ao cubo, o volume de todo o Universo é, no mínimo, 125 milhões de vezes maior que o Universo visível.

A conclusão é que o Universo visível é incrivelmente grande, e todo o Universo é realmente enorme - de fato, todo o Universo poderia ser infinitamente grande .

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