O astrofísico Thomas Buchert, da Universidade de Lyon, na França, disse que, examinando a luz do universo antigo, ele e sua equipe deduziram que o nosso cosmos pode estar multiplamente conectado, além de fechado em si mesmo em todas as três dimensões. Em outras palavras, o cientista disse que é possível que nós estejamos em uma espécie de “rosquinha gigante em 3D”.

Caso Buchert esteja correto, nosso universo seria finito e, além disso, seria possível dizer que nós sabemos o seu tamanho. Segundo seus resultados, o cosmos inteiro poderia ser apenas três ou quatro vezes maior do que os limites do universo observável, cerca de 45 bilhões de anos-luz de distância.

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Para explicar o universo, os físicos usam a linguagem da relatividade geral de Einstein. A grosso modo, essa linguagem conecta o conteúdo do espaço-tempo à sua dobra e curvatura, que diz então a esses conteúdos como interagir. É assim, por exemplo, que é possível experimentarmos a força da gravidade.

Plano, fechado ou aberto?

Foto inédita divulgada pela Nasa mostra "processo violento" de energia no centro da Via Láctea
Cientistas divergem sobre o funcionamento da expansão do universo. Crédito: Nasa

Em um contexto cosmológico mais amplo, a linguagem conecta o conteúdo de todo o universo, a matéria escura, energia escura, matéria regular, radiação e tudo que existe, à sua forma geométrica geral.

Durante décadas, astrônomos debateram sobre o formato do nosso universo, que poderia ser, segundo eles: “plano”, com linhas paralelas imaginárias tendendo ao infinito, “fechado”, com linhas paralelas que se cruzam em um ponto ou “aberto”, com essas linhas divergindo.

Essa geometria do universo é que dita seu destino. Caso ele seja plano, a expansão é infinita, se for fechado, eventualmente, entrará em colapso. Contudo, múltiplas observações estabelecem que nosso universo seria plano, com linhas imaginárias paralelas, que permanecem paralelas, enquanto nosso universo continua se expandindo.

Mas o formato do universo vai além da geometria, existe também a topologia, que consiste em como as formas podem mudar enquanto mantêm as mesmas regras geométricas. E, embora nossas medições do conteúdo do universo nos digam sua forma, elas nada nos dizem sobre a topologia e também não dizem se uma ou mais dimensões do cosmos se conectam entre si.

Topologia conectada

Sem levar em conta a topologia, um universo perfeitamente plano se estenderia ao infinito, mas com uma topologia multiplamente conectada seria finito. Porém, um grande ponto de interrogação para os pesquisadores é saber se, caso nosso universo seja realmente multiplamente conectado, como isso seria revelado.

Para tentar decifrar esse enigma, a equipe liderada por Thomas Buchert analisou a radiação cósmica de fundo de micro-ondas (CMB, na sigla em inglês). Quando a CMB foi lançada, nosso universo era um milhão de vezes menor do que é hoje, por isso, se ele for realmente multiplamente conectado, o mais provável é que ele se envolvesse dentro dos limites observáveis do cosmos naquela época.

Representação gráfica da CBM
Representação gráfica do CMB. Crédito: Wikimedia Commons

Contudo, hoje, é mais provável que a cobertura do universo esteja em uma escala muito além dos limites observáveis. Sendo assim, a cobertura seria muito mais difícil de ser detectada. Porém, as observações do CMB nos permitem uma melhor chance de ver as marcas de um universo multiplamente conectado.

Mapas cosmológicos

Os mapas do CMB foram feitos com uso dos satélites WMAP, da Nasa, e do Planck, da Agência Espacial Europeia (ESA). As informações observadas foram as perturbações, termo técnico para as oscilações na temperatura do CMB.

Representação da sonda WMAP, da Nasa
Sonsa WMAP, da Nasa, foi um dos satélites usados no estudo. Crédito: Wikimedia Commons

“Em um espaço infinito, as perturbações na temperatura da radiação CMB existem em todas as escalas. Se, no entanto, o espaço é finito, então faltam aqueles comprimentos de onda maiores do que o tamanho do espaço”, explicou Buchert. Ou seja, haveria um espaço máximo para as perturbações, o que poderia detalhar a topologia do universo.

Então, a equipe realizou uma série de simulações de computador para especular como o CMB seria caso o universo realmente fosse uma “rosquinha gigante em 3D”, onde o cosmos estaria conectado a si mesmo em todas as três dimensões. Nessas simulações, Buchert e sua equipe encontraram diversas perturbações ausentes em grandes escalas.

A rosquinha gigante

“Portanto, temos que fazer simulações em uma determinada topologia e comparar com o que é observado”, explica Buchert. “As propriedades das flutuações observadas do CMB mostram então um ‘poder ausente’ em escalas além do tamanho do Universo”, completou o pesquisador. Essas flutuações podem significar que o universo é, de fato, multiplamente conectado e de tamanho finito.

“Encontramos uma correspondência muito melhor com as flutuações observadas, em comparação com o modelo cosmológico padrão, que é considerado infinito”, acrescentou Buchert. “Podemos variar o tamanho do espaço e repetir esta análise. O resultado é um tamanho ideal do Universo que melhor se adequa às observações do CMB”, concluiu o professor.

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Apesar de ser divertido pensar que nós vivemos, em última análise, em uma rosquinha gigante, é importante ressaltar que os resultados ainda são preliminares e os efeitos dos instrumentos podem explicar as flutuações ausentes em grandes escalas.

Com informações do Science Alert

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