Esta história apareceu originalmente na edição de Dezembro da revista Discover como “Is the Universe Infinite? Apoie o nosso jornalismo científico tornando-se assinante.
Quando Galileu Galilei apontou o seu primeiro telescópio para o céu em 1610, descobriu “congregações de inúmeras estrelas” escondidas na faixa de luz chamada Via Láctea. O nosso cosmos cresceu exponencialmente nesse dia. Cerca de três séculos depois, os limites cósmicos explodiram mais uma vez quando os astrónomos construíram telescópios suficientemente grandes para mostrar a Via Láctea é apenas um dos muitos “universos insulares”. Logo aprenderam que o universo também se estava a expandir, com galáxias a afastarem-se umas das outras a velocidades cada vez mais aceleradas.
Desde então, telescópios cada vez maiores têm mostrado que o universo observável abrange um incompreensível universo de 92 biliões de anos-luz e contém talvez 2 triliões de galáxias. No entanto, os astrónomos ainda se perguntam quanto mais universo existe lá fora, para além do que observam.
“O universo sempre foi ligeiramente maior do que aquilo que podemos ver”, diz Virginia Trimble da Universidade da Califórnia, Irvine, astrónoma e especialista na história da área.
Construir telescópios maiores não ajudará mais a alargar o cosmos. “Os telescópios só observam o observável. Não se pode ver mais no tempo do que a idade do universo”, explica o cosmólogo ganhador do Prémio Nobel John Mather, do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, que é também cientista chefe do Telescópio Espacial James Webb. “Por isso, somos totalmente limitados. Já vimos o máximo que se pode imaginar”. No limite, vemos o brilho dos restos do Big Bang – a chamada radiação cósmica de fundo de microondas (CMB). Mas isto não é uma borda mágica do universo. O nosso cosmos continua. Podemos nunca saber até onde.
Nas últimas décadas, os cosmólogos tentaram resolver este mistério determinando primeiro a forma do universo, como o antigo matemático grego Eratóstenes calculando o tamanho da Terra usando a trigonometria simples. Em teoria, o nosso universo pode ter uma das três formas possíveis, cada uma dependendo da curvatura do próprio espaço: em forma de sela (curvatura negativa), esférica (curvatura positiva) ou plana (sem curvatura).
Poucos têm defendido um universo em forma de sela, mas um cosmos esférico faz sentido para nós terráqueos. A terra é redonda, tal como o sol e os planetas. Um universo esférico deixá-lo-ia navegar no cosmos em qualquer direcção e acabar onde começou, como a tripulação de Fernão de Magalhães a circum-navegar o globo. Einstein chamou a este modelo um “universo finito mas sem limites”
Mas a partir dos finais dos anos 80, uma série de observatórios em órbita construídos para estudar o CMB fez medições cada vez mais precisas mostrando que o espaço não tem qualquer curvatura. É plano até aos limites do que os astrónomos podem medir – se é uma esfera, é uma esfera tão grande que mesmo todo o nosso universo observável não regista qualquer curvatura.
“O universo é plano como uma folha de papel”, diz Mather. “De acordo com isto, poder-se-ia continuar infinitamente longe em qualquer direcção e o universo seria apenas o mesmo, mais ou menos”. Nunca chegaria a uma extremidade deste universo plano; apenas encontraria mais e mais galáxias.
Isso é tudo bem e bom com a maioria dos astrónomos. Um universo plano concorda tanto com a observação como com a teoria, por isso a ideia está agora no centro da cosmologia moderna.
O problema é que, ao contrário de um universo esférico, um universo plano pode ser infinito – ou não. E não há uma forma real de distinguir a diferença. “O que se poderia procurar para ver se existe um universo infinito”? diz Trimble. “Ninguém sabe bem”
Então, em vez disso, os astrónomos esperam que uma resposta possa vir da teoria – um modelo que possa oferecer provas indirectas de uma forma ou de outra. Por exemplo, o Modelo Padrão da Física previu a existência de numerosas partículas, como o Bóson de Higgs, anos antes de elas serem realmente descobertas. No entanto, os físicos ainda presumiam que essas partículas eram reais.
“Se tiver uma boa descrição de tudo o que observou até à data e se prevê que algo é verdade, então espera-se que seja”, diz Trimble. “É assim que a maioria dos cientistas pensa sobre a forma como a ciência funciona”.