Qual o tamanho do Universo? Como ele se expande?

Escrito em 07/2015

Não sabemos qual o tamanho do Universo e talvez nunca possamos saber. O que sabemos é que o universo está se expandindo, mas essa expansão não é como um crescimento em volume, é antes, uma expansão do próprio espaço. É um conceito complicado, podemos usar analogias, mas elas são limitadas e por isso é preciso ficar atento aos pontos mais centrais da ideia.

Uma analogia frequentemente empregada é a do balão (ou bexiga) de festa. Quando está vazio, ele tem uma certa área de superfíciel. A medida que você vai soprando, ele vai enchendo e a superfície dele vai ficando maior. Vamos fazer uma analogia de que o Universo seria a superfície deste balão. A limitação da analogia já está clara: o nosso Universo tem três dimensões (para frente, para o lado e para cima), equanto a superfície do balão de festa só tem duas dimensões (para frente e para o lado). Vamos precisar aprender a conviver com as limitações da analogia.

Imagine que você tivesse desenhos de galáxias na superfície do balão, como na figura abaixo.

O que você observa é que à medida que o balão é enchido, as galáxias afastam-se umas das outras. A distância entre cada uma delas aumenta, simultaneamente. É a isso que chamamos de expansão do Universo. Veja, que o próprio espaço está aumentando, não é que o Universo esteja se expandindo em direção à alguma coisa, tomando um espaço que estava desocupado. Nada disso, na realidade, é ele mesmo que fica maior. Aqui a analogia do balão de festas falha porque você pode ser tentando a dizer que a superfície do balão está se expandindo e tomando o espaço que estava a sua volta. Mas no caso do Universo, simplesmente não há espaço à sua volta.

Por causa da expansão do Universo, não é bom falarmos de distâncias diretamente, pois elas dependem da idade, da taxa de expansão e da geometria do Universo. Geometria se refere à forma, porque o Universo não precisaria ser esférico como um balão, mas pode ser plano como uma pizza ou curvado como a sela de um cavalo.

Assim, os astrônomos costumam franzir as sombrancelhas quando são perguntados sobre o tamanho do universo, porque a reposta é muito mais complicada do que um simples número. Afinal, se o Univeso está se expandindo, ao tentarmos medir a distância até um objeto temos um problema: vamos usar a luz que este objeto emitiu, mas depois que essa partícula de luz (chamada de fóton) foi emitida, o objeto continuou a se afastar de nós, e portanto podemos falar ao menos de duas distâncias: a distância a que o objeto estava quando emitiu a luz e a distância que ele está agora. Por exemplo, se uma galáxia emitiu um fóton quando estava há 3.4 bilhões de anos luz de nós, hoje essa mesma galáxia estará a 29 bilhões de anos luz de nós. O fóton que ela emitiu, entretanto, viajou por 13 bilhões de anos até nos atingir. Os números parecem não fechar porque é preciso levar em conta a taxa de expansão do Universo. Complicado, não? Na verdade é pior, porque a resposta depende de fatores da teoria que podem variar e nem discuti aqui.

Entretanto, a luz mais longínqua que podemos detectar hoje vem de um lugar que está a 46 bilhões de anos luz de nós hoje, mas foi emitida quando o universo tinha um tamanho mil vezes menor do que o atual. Este local pode ser chamado de limite observável do universo. É quase certo que o Universo seja muito maior do que isso. Na verdade, não sabemos, porque não podemos ver além desta distância, que chamamos de limite observável do universo.

Entretanto, temos indícios claros de que o Universo não deve acabar no nosso limite observável. Observando as galáxias mais distantes não encontramos nenhuma indicação de que haja um fim ou uma barreira, muito pelo contrário, tudo indica que devem continuar a distribuir-se além do nosso limite observável.

Alguns cientistas defendem uma teoria chamada de Multiverso, que diz que há infinitos Universos além do nosso. Se esta teoria estiver correta (eu acho que não, e mais ainda, que ela nem mesmo é uma teoria científica, mas isso fica para outro artigo …) então a vastidão da criação é mais infinita do que o possível tamanho infinito do nosso Universo!