Onde termina o Universo? A resposta depende de muitos fatores. Quando os cosmólogos afirmam que o Universo está em expansão, as pessoas imaginam uma espécie de explosão a partir de um ponto central, feito uma bomba. As galáxias que se afastam são como os detritos da bomba, voando pelo espaço.

[Folha SP, 23 set 12] Embora seja intuitiva, essa imagem está errada. A expansão do Universo é uma expansão do próprio espaço, o qual, após a teoria da relatividade geral de Einstein, ganhou plasticidade: ele pode se expandir, contrair-se ou se dobrar como um balão de borracha.

As galáxias -que, feito ilhas num oceano, são os marcos cósmicos de distância- são carregadas pela expansão do espaço. Se elas têm um movimento adicional, por exemplo, quando duas próximas se atraem gravitacionalmente, ele é superposto ao seu afastamento inexorável, causado pela expansão do espaço. Uma das consequências imediatas dessa expansão é que o Universo não tem um centro.

Imagine que você, da sua galáxia, observa outras à sua volta. Com a expansão do espaço, todas estão se afastando. A conclusão seria que a sua galáxia deve ser o centro de tudo -mas não é. Um observador numa outra galáxia vê todas as galáxias, inclusive a nossa, afastando-se dele. O mesmo com todas as galáxias. No Universo, todos os pontos são igualmente importantes.

Mas, se isso é verdade, como explicar a contração do espaço perto do Big Bang? Se o Universo agora está em expansão, no passado as distâncias eram menores. Astrônomos podem medir as velocidades de afastamento das galáxias e, passando o filme ao contrário, projetar quando elas estariam amontoadas em um volume mínimo.

Esse momento marca o início da nossa história cósmica, quando tudo começou -cerca de 13,7 bilhões de anos atrás, aproximadamente o triplo da idade da Terra.

Quando juntamos a história cósmica com a velocidade da luz, chegamos ao conceito de horizonte cósmico. Como a velocidade da luz define a da informação que recebemos, num Universo com idade finita só podemos receber informação de objetos situados até a distância que a luz percorreu nesse tempo. Feito a linha do horizonte, que marca quão longe enxergamos da praia.

Mas o mar não termina no horizonte. E o Universo? Também não. Se o Universo não estivesse em expansão, a distância até o horizonte seria de 13,7 bilhões de anos-luz. Como o espaço estica com o tempo, ondas de luz pegam uma carona e podemos ver mais longe: o horizonte cósmico fica a cerca de 46 bilhões de anos-luz de distância.

Para além desse horizonte, podemos apenas especular. Pode ser que o Universo seja espacialmente infinito com uma geometria plana (feito o topo de uma mesa, mas em três dimensões) ou aberta (feito o topo de uma sela de cavalo, mas em três dimensões, difícil de visualizar).

O Universo também pode ser fechado, feito a superfície de um balão (mas em três dimensões), ou ter uma forma ainda mais estranha.

A existência do horizonte sugere uma limitação séria: somos parcialmente cegos no que tange à estrutura cósmica. Além do horizonte pode até haver um multiverso. Mas nos certificar disso parece, ao menos por ora, muito difícil, se não impossível.

Marcelo Gleiser é professor de física e astronomia do Dartmouth College, em Hanover (EUA). É vencedor de dois prêmios Jabuti e autor, mais recentemente, de “Criação Imperfeita”.