É a pergunta que toda criança faz e que a maioria dos adultos ainda não sabe responder: o espaço tem fim? Se tem, o que há depois? Se não tem, como algo pode ser infinito? A resposta curta é desconfortável: não sabemos se o universo é infinito, mas sabemos que ele não tem borda, e sabemos exatamente até onde conseguimos enxergar. Vamos por partes.
Até onde conseguimos ver: o universo observável
O universo tem cerca de 13,8 bilhões de anos. Como a luz viaja a uma velocidade finita, só podemos ver objetos cuja luz teve tempo de chegar até aqui. Você poderia pensar que o limite é 13,8 bilhões de anos-luz em cada direção. Mas o espaço se expandiu enquanto a luz viajava, e os objetos que emitiram a luz mais antiga estão hoje muito mais longe.
Feita a conta, o universo observável é uma esfera de cerca de 93 bilhões de anos-luz de diâmetro com a Terra no centro. Não porque a Terra seja especial: qualquer observador em qualquer galáxia tem a própria esfera observável ao seu redor.
Dentro dessa esfera existem, segundo as estimativas mais recentes, algo entre 200 bilhões e 2 trilhões de galáxias, cada uma com bilhões de estrelas.
O que há além do observável
Aqui começa a parte honesta: não sabemos, porque não podemos ver. A luz de lá ainda não chegou e, por causa da expansão acelerada do universo, boa parte dela nunca vai chegar.
O que a física sugere é que o universo continua além do limite observável, provavelmente com as mesmas características: galáxias, estrelas, gás, as mesmas leis. Não há razão para pensar que nossa bolha observável seja diferente do resto. A questão é quanto continua: mais um pouco ou infinitamente.
O universo é infinito?
As medições da curvatura do espaço, feitas principalmente com a radiação cósmica de fundo pelos satélites WMAP e Planck, mostram que o universo é plano dentro da margem de erro, com precisão de cerca de 0,4%. Isso significa uma de duas coisas:
- O universo é infinito. Um espaço plano sem borda e sem curvatura se estende para sempre. Essa é a interpretação mais simples e a mais aceita hoje.
- O universo é finito, mas tão grande que a curvatura é imperceptível, como um lago que parece plano porque a Terra é muito maior que ele. Nesse caso, o universo inteiro seria pelo menos centenas de vezes maior que a parte observável.
Há um limite inferior: se o universo fosse finito e "pequeno", veríamos padrões repetidos na radiação cósmica de fundo, como reflexos em espelhos. Ninguém encontrou esses padrões. Então, se for finito, é gigantesco.
Por que não existe "borda"
Mesmo se o universo for finito, ele não tem uma parede ou um fim onde o espaço acaba. Isso é difícil de imaginar porque tudo que conhecemos tem bordas. A analogia clássica é a superfície da Terra: ela é finita, você pode medir sua área, mas não tem borda. Ande em linha reta e você volta ao ponto de partida. Um universo finito seria a versão em três dimensões disso: viaje longe o suficiente em qualquer direção e, em teoria, você voltaria para casa.
E a pergunta "o que tem fora do universo?" não faz sentido dentro da física atual. O universo é, por definição, todo o espaço e tempo. Não há um "fora" onde ele está contido, do mesmo jeito que não há um "norte do Polo Norte".
O Big Bang não foi uma explosão em um lugar
Uma confusão comum: as pessoas imaginam o Big Bang como uma bomba explodindo em um espaço vazio, com o universo se espalhando a partir de um ponto. Não foi assim. O próprio espaço se expandiu, em todos os lugares ao mesmo tempo. Não há um "centro" da expansão nem um ponto vazio de onde tudo saiu. Cada galáxia vê as outras se afastando dela, e todas estão certas.
O universo está crescendo, e cada vez mais rápido
Desde 1998 sabemos que a expansão está acelerando, impulsionada por algo que chamamos de energia escura e que ainda não entendemos. A consequência prática: galáxias muito distantes se afastam de nós mais rápido que a luz, e a luz que elas emitem hoje nunca vai nos alcançar. O universo observável está, em certo sentido, ficando mais vazio com o tempo, mesmo que cresça em tamanho.
Em trilhões de anos, um astrônomo na nossa galáxia veria apenas as estrelas da vizinhança local e um céu negro além disso. Vale aproveitar a vista enquanto ela existe.
Multiverso?
Algumas teorias, como a inflação eterna e certas interpretações da mecânica quântica, preveem outros universos além do nosso, com leis físicas possivelmente diferentes. É ciência séria como hipótese, mas não há nenhuma observação que confirme isso, e talvez nunca haja, porque por definição não teríamos acesso a esses outros universos. Por enquanto, fica no terreno da especulação fundamentada.
Resumo em cinco frases
O universo observável tem 93 bilhões de anos-luz de diâmetro. Além disso, há mais universo que não podemos ver. Ele é plano até onde medimos, o que sugere que seja infinito ou imensamente maior que a parte visível. Não existe borda nem "fora". E a expansão acelerada faz o horizonte do que podemos ver encolher em termos do que ainda é alcançável.
Se depois disso você quer se sentir um pouco mais ancorado, saiba que ao menos entendemos bem o que acontece com o nosso Sol: veja o Sol vai explodir? Quando e o que acontece. E para outra pergunta enorme respondida com dados reais, leia sinais de alienígenas: o que a ciência já captou.
