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Afinal, qual é a forma do Universo?

“Peering through the Cosmic Sphere,” from L'atmosphere: Meteorologie Populaire, Paris 1888, Camille Flammarion

 

De Nola Taylor Redd, colaborador do SPACE.com

Traduzido do Space.com 

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Se você pudesse de algum modo por o pé para fora do Universo, com o que ele se pareceria? Os cientistas batalham com essa questão, realizando diversas medições diferentes para determinar a geometria do Cosmo e se ele terá ou não um fim. Como eles determinaram a forma do Universo? E o que eles descobriram?

A geometria do Cosmo

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De acordo com a Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein, o espaço em si pode ser entortado pela massa. Como resultado, a densidade do universo — quanta massa existe nele em relação ao seu volume — determina o seu formato e seu o futuro.

Os cientistas calcularam a “densidade crítica” do universo. A densidade crítica é proporcional ao quadrado da constante de Hubble, a qual é usada na medida da taxa de expansão do universo. Comparar a densidade crítica à atual densidade pode ajudar os cientistas a entender o Cosmo.

Se a densidade atual do universo é menor que a densidade crítica, então não existe matéria suficiente para parar a expansão do universo e ele irá expandir para sempre. A forma resultante é curva como a superfície de uma sela. Isso é conhecido como universo aberto.

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A forma do universo depende da sua densidade. Se a densidade do universo é maior que a densidade crítica, o universo é fechado e curvo, como uma esfera; se é menor, ele será como uma sela. Mas se a densidade atual do universo é igual à densidade crítica, como os cientistas julgam que ele é, então ele irá se dilatar para sempre como um pedaço plano de papel. Crédito: NASA/WMAP Science team.

Se a densidade real do universo é maior que a densidade crítica, então ele contém massa suficiente para finalmente parar sua expansão. Neste caso, o universo é fechado, finito, embora ele não tenha fim, e tem uma forma esférica. Uma vez que o universo pare de expandir, ele irá começar a se contrair. As galáxias vão parar de se afastar e começarão a se aproximar. Finalmente, o universo irá sofrer o oposto do Big Bang, frequentemente chamado de “Big Crunch”. Isso é conhecido como um universo fechado.

Contudo, se o universo contém massa precisamente suficiente para finalmente parar a expansão, a densidade atual do universo se igualará à densidade crítica. A taxa de expansão diminuirá gradualmente, durante um tempo infinito.

Medições indicam que o universo é plano, sugerindo que ele também é infinito no tamanho. A velocidade da luz nos limita a ver a porção do universo visível desde o Big Bang; já que o universo tem aproximadamente 13,8 bilhões de anos de idade, os cientistas podem somente ver até 13,8 bilhões de anos-luz da Terra.

Medindo o Cosmo

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Estudando cosmologia, os cientistas mediram a expansão do universo e sua densidade para determinar sua forma.

Enquanto analisava galáxias distantes no começo do século XX, o astrônomo Edwin Hubble percebeu que elas todas pareciam estar se afastando da Via Láctea. Ele então declarou que o universo estava em expansão em todas as direções. Desde então, os astrônomos têm se baseado em medições de supernovas e outros objetos para aperfeiçoar os cálculos da rapidez em que o universo está expandindo.

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Incompreensível como parece, a inflação cósmica representa que o universo inicialmente expandiu muito mais rápido que a velocidade da luz e cresceu de uma partícula subatômica até o tamanho de uma bola de golfe quase instantaneamente. Crédito: NASA

 

Outros instrumentos mediram a radiação cósmica de fundo do universo em um esforço de determinar sua forma. A sonda Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) da NASA mediu variações na radiação de fundo procurando determinar se o universo é aberto ou fechado. Em 2012, os cientistas publicaram que o universo foi reconhecido como plano com apenas 0,4 por cento de margem de erro.

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Mestrando em Estudos Ambientais pela UCES, Buenos Aires. Graduado em Engenharia Civil e pós-graduado em Gestão Pública e Controladoria Governamental. Com interesse por ciência, tecnologia, filosofia, desenvolvimento sustentável e diversas outras áreas do conhecimento humano.

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