Qual é a forma do universo?

A teoria da relatividade geral permite que o universo assuma uma de três formas: plano como uma folha de papel, fechado como uma esfera ou aberto como uma sela. Esta geometria astronômica não é uma questão trivial - o destino do cosmos depende disso.

forma do universo
No que diz respeito a questões tão importantes, seus componentes são notavelmente simples. A estrutura final do universo depende de apenas dois fatores: sua densidade e sua taxa de expansão.

Aproximadamente 68% do universo é energia escura e 27% é matéria escura. O restante é matéria normal, responsável por planetas, estrelas e outros corpos. A densidade do universo refere-se a quanto dessa matéria é compactado em um determinado volume de espaço.

Se a densidade do universo for grande o suficiente para que sua gravidade supere a força de expansão, o universo se enrolará em uma bola. Isso é conhecido como modelo fechado, com curvatura positiva semelhante a uma esfera. Uma propriedade alucinante deste universo é que ele é finito, mas não tem limites. Um Ferdinand Magellan intergaláctico poderia circunavegá-lo, atravessando o espaço para sempre sem bater em uma parede ou cair em uma borda.

Por outro lado, se a densidade do universo for baixa e incapaz de interromper a expansão, o espaço se dobrará na direção oposta. Isso formaria um universo aberto com curvatura negativa semelhante a uma sela.

Também existe um cenário Goldilocks para o universo, que os cientistas dizem ser o mais plausível. A maioria das evidências cosmológicas aponta para a densidade do universo como sendo a correta - o equivalente a cerca de seis prótons por 1,3 jardas cúbicas - e que ela se expande em todas as direções sem se curvar positiva ou negativamente. Em outras palavras, o universo é plano.

Plano em 3D

O que significa um universo plano, entretanto? Este nivelamento não é o tipo bidimensional que costumamos encontrar na vida cotidiana, mas você pode imaginá-lo com algumas analogias.

Digamos que você esteja em um canto de uma sala quadrada. Caminhe 3 metros ao longo da parede até a próxima esquina e vire 90 graus. Ande mais 3 metros e gire 90 graus novamente. Faça isso mais duas vezes e você voltará ao ponto de partida - completou um quadrado. Esta é a geometria euclidiana padrão que todos nós aprendemos no ensino médio e, se você adicionar mais uma dimensão, terá um universo plano.

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Mas a realização desse experimento em um espaço positivamente curvo que representa um universo fechado criaria um resultado diferente. Desta vez, comece no equador da Terra e caminhe até o Polo Norte. Em seguida, vire 90 graus e caminhe de volta ao equador. Vire 90 graus mais uma vez e caminhe de volta ao ponto de partida. No exemplo do universo plano, demorou quatro voltas para voltar ao ponto de partida, mas apenas três no exemplo do universo fechado.

As melhores pistas sobre a forma do universo estão embutidas na radiação cósmica de fundo (CMB), o brilho posterior do Big Bang que se irradia em nossa direção de todas as direções. Nas últimas décadas, os cientistas mediram repetidamente as flutuações de temperatura no CMB e quase não encontraram curvatura alguma.

Se você (compreensivelmente) ainda estiver confuso, aqui está outro exemplo: Em um universo plano, dois foguetes voando próximos um do outro sempre permanecerão paralelos. É diferente de um universo fechado, no qual os caminhos desses dois foguetes irão divergir, caminhar ao longo da curvatura do espaço e, eventualmente, dar uma volta para se encontrar onde eles começaram. Em um universo aberto com curvas negativas, os foguetes se separarão e nunca mais se cruzarão.