Em 2019, essa é uma emoção comum - desejar ir quatro ou cinco vezes ao dia, não só ao espaço, mas até o fim do mundo, na medida do possível, para se livrar da obsessão ruim ou do mau tempo, de um trem atrasado ou de calças justas, tão comuns na terra das coisas. Mas o que o espera nesta fronteira cosmológica? Do que se trata - a borda do mundo, a borda do universo - o que veremos lá? É uma fronteira ou infinito em geral?
Vamos perguntar aos cientistas.
No limite do mundo
Sean Carroll, professor de física do California Institute of Technology:
“Pelo que sabemos, o universo não tem fronteiras. O universo observável tem uma borda - o limite do que podemos ver. Isso ocorre porque a luz viaja a uma velocidade finita (um ano-luz por ano), então, quando olhamos para coisas distantes, estamos olhando para trás no tempo. Bem no final, vemos o que vem acontecendo há quase 14 bilhões de anos, a radiação residual do Big Bang. Esta é a radiação cósmica de fundo que nos cerca de todas as direções. Mas esta não é uma "fronteira" física, se você realmente julgar isso.
Uma vez que só podemos ver até aqui, não sabemos como as coisas são fora de nosso universo observável. O universo que vemos é bastante homogêneo em grande escala e, talvez, literalmente sempre continuará assim. Alternativamente, o universo pode se dobrar em uma esfera ou toro. Se for assim, o universo será limitado em tamanho total, mas ainda não terá borda, assim como um círculo não tem começo ou fim.
Também é possível que o universo não seja homogêneo além do que podemos ver, e que as condições variam muito de um lugar para outro. Essa possibilidade é apresentada pelo multiverso cosmológico. Não sabemos se o multiverso existe em princípio, mas como não vemos nem um nem outro, seria razoável permanecermos imparciais."
Vídeo promocional:
Joe Dunkley, professor de física e ciências astrofísicas da Universidade de Princeton:
“Sim, é tudo igual!
Ok, realmente não achamos que o universo tenha uma fronteira ou uma borda. Nós pensamos que ou continua infinitamente em todas as direções, ou se enrola, de forma que não é infinitamente grande, mas ainda não tem bordas. Imagine uma superfície de donut: ela não tem limites. Talvez todo o universo seja assim (mas em três dimensões - existem apenas duas dimensões na superfície do donut). Isso significa que você pode viajar em uma espaçonave em qualquer direção e, se viajar por tempo suficiente, retornará ao ponto de partida. Não há limite.
Mas também existe o que chamamos de universo observável, que é a porção do espaço que podemos realmente ver. O limite deste lugar é onde a luz não teve tempo suficiente para nos atingir desde o início do universo. Podemos ver apenas essa borda, e por trás dela, provavelmente, serão todos os mesmos que vemos ao redor: superaglomerados de galáxias, cada um dos quais contendo bilhões de estrelas e planetas."
Última superfície de dispersão
Jesse Shelton, Professor Assistente do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign:
“Tudo depende do que você entende por limite do universo. Como a velocidade da luz é limitada, quanto mais longe olhamos para o espaço, mais longe e mais para trás no tempo - mesmo quando olhamos para a galáxia vizinha Andrômeda, não vemos o que está acontecendo agora, mas o que aconteceu dois milhões e meio de anos atrás quando as estrelas de Andrômeda emitiam luz que só agora entrou em nossos telescópios. A luz mais antiga que podemos ver vem das profundezas mais profundas, então, de certa forma, a borda do universo é a luz mais antiga que nos atingiu. Em nosso universo, este é o fundo cósmico de micro-ondas - o brilho tênue e prolongado do Big Bang que marca o momento em que o universo resfriou o suficiente para permitir a formação de átomos. Isso é chamado de superfície do último espalhamento,pois marca o local onde os fótons pararam de saltar entre os elétrons em um plasma quente ionizado e começaram a fluir através do espaço transparente, bilhões de anos-luz em nossa direção. Assim, podemos dizer que a borda do universo é a superfície do último espalhamento.
O que está no limite do universo agora? Bem, não sabemos - e não podemos descobrir, teríamos que esperar até que a luz emitida lá agora e vindo em nossa direção voe muitos bilhões de anos no futuro, mas como o universo está se expandindo cada vez mais rápido, é improvável que vejamos uma nova borda do universo … Só podemos adivinhar. Em grande escala, nosso universo parece basicamente o mesmo para onde quer que você olhe. As chances são boas de que, se você estivesse no limite do universo observável hoje, você veria um universo que é mais ou menos semelhante ao nosso: galáxias, maiores e menores, em todas as direções. Eu acho que a borda do universo agora é simplesmente ainda mais do universo: mais galáxias, mais planetas, mais coisas vivas fazendo a mesma pergunta."
Michael Troxel, Professor Associado de Física na Duke University:
“Embora o universo seja provavelmente infinito em tamanho, na verdade existe mais de uma 'vantagem' prática.
Achamos que o universo é realmente infinito - e não tem fronteiras. Se o Universo fosse “plano” (como uma folha de papel), como nossos testes mostraram até um ponto percentual, ou “aberto” (como uma sela), então ele realmente é infinito. Se for "fechado" como uma bola de basquete, não será infinito. Porém, se você for longe o suficiente em uma direção, você terminará onde começou: imagine que você está se movendo na superfície de uma bola. Como um hobbit chamado Bilbo disse uma vez: "A estrada segue adiante e adiante …". De novo e de novo.
O Universo tem uma "vantagem" para nós - até duas. Isso se deve a uma parte da relatividade geral, que afirma que todas as coisas (incluindo a luz) no universo têm um limite de velocidade de 299.792.458 m / s - e esse limite de velocidade se aplica a todos os lugares. Nossas medições também nos dizem que o universo está se expandindo em todas as direções e se expandindo cada vez mais rápido. Isso significa que, quando observamos um objeto que está muito longe de nós, leva algum tempo para que a luz desse objeto nos alcance (distância dividida pela velocidade da luz). O truque é que, à medida que o espaço se expande conforme a luz viaja em nossa direção, a distância que a luz deve percorrer também aumenta com o tempo conforme viaja em nossa direção.
Portanto, a primeira coisa que você pode perguntar é: qual é a maior distância que poderíamos observar a luz de um objeto se ela tivesse sido emitida bem no início do universo (que tem cerca de 13,7 bilhões de anos). Acontece que essa distância é de 47 bilhões de anos-luz (um ano-luz é cerca de 63.241 vezes a distância entre a Terra e o Sol) e é chamada de horizonte cosmológico. A questão pode ser colocada de maneira um pouco diferente. Se enviarmos uma mensagem à velocidade da luz, a que distância poderemos recebê-la? Isso é ainda mais interessante porque a taxa de expansão do universo no futuro aumenta.
Acontece que mesmo que esta mensagem voe para sempre, ela só pode alcançar aqueles que estão agora a uma distância de 16 bilhões de anos-luz de nós. Isso é chamado de "horizonte de eventos cósmicos". No entanto, o planeta mais distante que pudemos observar está a 25 mil anos-luz de distância, então ainda poderíamos cumprimentar a todos que vivem neste universo no momento. Mas a distância mais distante na qual nossos telescópios atuais podem distinguir uma galáxia é de cerca de 13,3 bilhões de anos-luz, então não podemos ver o que está nos limites do universo. Ninguém sabe o que está em ambos os lados."
Abigail Weiregg, Professora Associada, Instituto de Física Cosmológica. Kavila na Universidade de Chicago:
“Usando telescópios na Terra, observamos a luz que emana de lugares distantes do universo. Quanto mais distante a fonte de luz, mais tempo leva para esta luz chegar aqui. Portanto, quando você olha para lugares distantes, você vê como eram aqueles lugares quando a luz que você viu nasceu - e não como esses lugares são hoje. Você pode continuar olhando mais e mais, o que corresponderá a se mover cada vez mais para trás no tempo, até ver algo que existiu vários milênios após o Big Bang. Antes disso, o universo era tão quente e denso (muito antes de haver estrelas e galáxias!) Que qualquer luz no universo nunca poderia pegar, ela não pode ser vista com telescópios modernos. Este é o limite do "universo observável" - o horizonte - porque você não pode ver nada além dele. O tempo passa, esse horizonte está mudando. Se você pudesse olhar para o universo de outro planeta, provavelmente veria a mesma coisa que vemos na Terra: seu próprio horizonte, limitado pelo tempo que passou desde o Big Bang, a velocidade da luz e a expansão do universo.
Como é o lugar que corresponde ao horizonte da Terra? Não sabemos, porque podemos ver este lugar como era imediatamente após o Big Bang, e não como é hoje. Mas todas as medições mostram que todo o universo visível, incluindo a borda do universo observável, parece o mesmo, assim como nosso universo local hoje: com estrelas, galáxias, aglomerados de galáxias e um enorme espaço vazio.
Também pensamos que o universo é muito maior do que a parte do universo que podemos ver da Terra hoje e que o próprio universo não tem "borda" em si. É apenas um espaço-tempo em expansão."
O universo não tem limites
Arthur Kosovsky, professor de física da Universidade de Pittsburgh:
“Uma das propriedades mais fundamentais do universo é sua idade, que, de acordo com várias medições, agora definimos como 13,7 bilhões de anos. Como também sabemos que a luz viaja a uma velocidade constante, isso significa que um raio de luz que apareceu nos tempos antigos já percorreu uma certa distância (vamos chamar isso de "distância até o horizonte" ou "distância de Hubble"). Uma vez que nada pode viajar mais rápido do que a velocidade da luz, a distância de Hubble será a maior distância que podemos observar em princípio (a menos que encontremos algum meio de contornar a teoria da relatividade).
Temos uma fonte de luz vindo em nossa direção de quase distância do Hubble: radiação cósmica de fundo em micro-ondas. Sabemos que o universo não tem uma "borda" à distância da fonte de microondas, que é quase toda a distância do Hubble de nós. Portanto, geralmente assumimos que o universo é muito maior do que nosso próprio volume de Hubble observável, e que a borda real que pode existir está muito mais longe do que poderíamos observar. Talvez isso não seja verdade: é possível que a borda do universo esteja localizada imediatamente além da distância do Hubble de nós, e além dele - os monstros marinhos. Mas, uma vez que todo o universo que observamos é relativamente o mesmo e homogêneo em todos os lugares, tal mudança seria muito estranha.
Receio que nunca teremos uma boa resposta para essa pergunta. O universo pode não ter nenhuma vantagem e, se tiver, estará longe o suficiente para nunca mais vermos. Resta-nos compreender apenas aquela parte do Universo que podemos realmente observar."
Ilya Khel
