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O universo é infinito, ou finito? Quão grande é o universo?

Nós sabemos que o universo está se expandindo, pois, com algumas exceções próximas, quase todas as galáxias no Universo estão se afastando de nós e de umas as outras. Não só isso, mas galáxias muito distantes parecem estar se afastando ainda mais rapidamente, o que evidencial que o universo está se expandindo a uma taxa crescente.

Observações dos vários momentos do universo sugerem que, para os primeiros bilhões de anos, a expansão do universo desacelerou - mas, em seguida, aproximadamente 8 bilhões de anos atrás, a expansão começou a acelerar. Se a aceleração continua (o que parece provável), o universo nunca vai abrandar a sua expansão ou re-colapsar. Isso corresponde à ideia de um universo "plano", que é atualmente o modelo mais aceito.

Mas um universo espacialmente plano pode ser característico de qualquer um universo finito ou infinito. Quando dizemos que o espaço é "plano", que significa que ele obedece a geometria euclidiana: linhas paralelas nunca se cruzam, e os ângulos de um triângulo sempre somam 180 graus. Podemos imaginar o universo em duas dimensões como um avião, que é plano e infinito (como um pedaço de papel infinito). Mas também podemos imaginar que esse papel esteja sendo dobrado em forma de um cilindro, e, em seguida, dobrado novamente em forma toroidal (forma de rosca). Nesse caso, a superfície do toro é espacialmente plana, como o pedaço de papel, mas finita. No entanto, com a expansão, é possível que, mesmo se o universo tenha apenas um volume muito grande, ele irá atingir o volume infinito no futuro infinito.

O Tamanho do Universo Observável

O espaço que se pode observar, por outro lado, tem um tamanho definido. Como o universo nasceu a 13,8 bilhões de anos atrás, só podemos observar objetos cuja luz tem viajado dentro desses 13,8 bilhões de anos para chegar à Terra. Esta parte do universo é chamada de "universo observável", e é a única parte do universo que podemos saber algo.

Mas, devido à expansão do universo, o raio do universo observável não é 13,8 bilhões de anos-luz (um equívoco comum para quem desconsidera a expansão do Universo). As estimativas atuais, definem o seu raio de cerca de 46 bilhões de anos-luz  o que dá 92 bilhões de anos-luz de diâmetro, uma estimativa feita em coordenadas comoveis, que representam a expansão do universo. Como as idades do universo, o tamanho do universo observável continuará a se expandir.

Lembrando que o universo observável é composto de galáxias e outros objetos que podem, em princípio, serem observados a partir da Terra neste momento porque a luz e outros sinais desses objetos tiveram tempo para chegar à Terra desde o início da expansão cosmológica. Supondo que o universo é isotrópico, a distância até a borda do universo observável é praticamente a mesma em todas as direções. Isto é, o universo observável é um volume esférico (uma bola) centrado sobre o observador. Cada localização no universo tem o seu próprio universo observável, que pode ou não sobrepor-se a ao centro na Terra.

A palavra observável usada neste sentido não depende de se a tecnologia moderna, na verdade, permite a detecção de radiação de um objeto nesta região (ou mesmo sobre se há qualquer radiação a detectar). Ela simplesmente indica que é possível, em princípio, que os sinais de luz ou outros objetos cheguem a um observador na Terra. Ou seja, o tamanho de 92 bilhões de anos-luz de diâmetro corresponde ao Universo observável e não ao universo observado. 


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Autor Felipe Sérvulo

Graduado em Física pela UEPB. Mestrando em Cosmologia, gravitação e física das partículas pela UFCG. Possui experiência na área de divulgação científica com ênfase em astronomia, astrofísica, astrobiologia, cosmologia, biologia evolutiva e história da ciência. Possui experiência na área de docência informática, física, química e matemática, com ênfase em desenvolvimento de websites e design gráfico e experiência na área de artes, com ênfase em pinturas e desenhos realistas. Fundador do Projeto Mistérios do Universo, colaborador, editor, tradutor e colaborador da Sociedade Científica e do Universo Racionalista. Membro da Associação Paraibana de Astronomia. Pai, nerd, geek, colecionador, aficionado pela arte, pela astronomia e pelo Universo. Curriculum Lattes: http://lattes.cnpq.br/8938378819014229
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