Para que lugar o Universo está a expandir-se?
Esta é a pergunta que muita gente já fez quando leu que o Universo se expande e que tudo está a afastar-se de nós. É uma pergunta interessante, mas a resposta pode não ser tão satisfatória e é necessário um pouco de Física para compreender.
Toda a gente já ouviu falar que o Universo está a expandir-se e que quando observamos as galáxias, todas estão a afastar-se. Esta foi uma observação feita por Edwin Hubble em 1929 quando ele propôs a Lei de Hubble.
A Lei de Hubble diz que a velocidade das galáxias aumentam quanto mais distantes elas estão de nós. Esta foi a primeira observação que levou a entendermos que o Universo está a expandir-se aceleradamente e que nos possibilitou quase 1 século de observações para comprovar a Lei.
Mas se o Universo está a expandir-se, para onde se está a expandir? O que há fora do Universo? Para onde está a ir? Estas são perguntas que surgem na nossa cabeça quando pensamos nisso. Se o Universo está a expandir-se, tem que se expandir para algum lugar. Será?
Como sabemos que o Universo está a expandir-se?
Edwin Hubble foi o primeiro a observar que as galáxias estão a afastar-se de nós e quanto mais distante uma galáxia está, mais rápido ela se afasta. Existe uma espécie de aceleração quanto mais longe algum objeto está.
As observações de Hubble foram confirmadas várias vezes e uma constante foi calculada, a constante de Hubble.
A constante de Hubble ainda necessita de mais observações sensíveis para ser confirmada, contudo todas as observações até agora indicam um valor por volta de 70 quilómetros por segundo a cada milhão de parsecs. Sendo 1 parsec igual a 3.26 anos-luz.
Taxa de expansão não é a mesma coisa que velocidade!
Se observarmos as unidades da constante de Hubble, percebemos que ela não tem unidade de velocidade. Por outras palavras, a constante de Hubble dá-nos uma taxa de expansão do Universo e não exatamente uma velocidade de expansão.
A taxa de expansão dá-nos informação sobre o quanto as distâncias aumentam entre dois pontos distintos no Universo. Esta taxa está no espaço entre os dois pontos e não nos dois pontos.
Para facilitar, uma analogia é imaginar que se está a encher um balão. Se pintar dois pontos no balão, perceberá que estes pontos se afastam, mas não porque a velocidade dos pontos muda e sim porque o material do balão entre os dois pontos se estica.
O que está a expandir-se é o espaço-tempo - o tecido que compõe o Universo - entre dois pontos. O espaço-tempo funcionaria como o tecido do balão neste caso: a expandir-se e a esticar-se.
Não sabemos o formato do Universo ainda
Nós não sabemos qual é o formato do Universo e nem mesmo se é infinito ou finito. A Cosmologia, área que estuda o Universo em si, tende a levar que o formato seria plano, diferentemente do caso do balão.
Como espaço parece estar a ser criado entre dois pontos, é natural que quando observamos algo distante, ele parece ficar cada vez mais distante. E quanto mais distante, mais espaço cabe dentro, logo mais rápido parece afastar-se.
O que causa a expansão?
Esta expansão é causada por algo que tem o nome de energia escura. A energia escura ainda permanece como um mistério para a Física apesar de se encaixar bem nas equações de Cosmologia, como a própria Relatividade Geral de Einstein.
Os efeitos da energia escura são opostos aos da gravidade e em larga escala, ela domina. É por isto que galáxias próximas, como a Via Láctea e a Andrómeda, estão a aproximar-se e irão colidir uma com a outra algum dia. Em pequenas escalas, a gravidade ainda domina.
Big Bang e a Morte Térmica
Se tudo está a expandir-se, em algum momento tudo esteve num ponto só. Esta é a premissa do início do Universo que ficou conhecido como Big Bang. O Big Bang deu o pontapé inicial nessa expansão que permanece até hoje, com algumas variações com o tempo.
A Morte Térmica seria quando a energia escura atingiu o seu limite e nada mais seria possível de acontecer dentro do Universo. Por outras palavras, é o limite físico para qualquer evento.
Para onde o Universo está a expandir-se?
O Universo expande-se dentro dele próprio. É espaço a surgir dentro do próprio tecido do espaço-tempo. Não está a expandir-se para fora, como o exemplo do balão, mas sim expande-se dentro de si mesmo.
Isto é algo abstrato de pensar quando falamos de algo que é quadridimensional e só conseguimos observar de forma tridimensional. Mas o espaço-tempo está apenas a expandir-se dentro de si mesmo e percebemos isto ao ver galáxias a afastarem-se.