Isso pode deixar você com a cabeça coçando por um bom tempo.

Inúmeras galáxias no universo fotografadas pelo Telescópio Espacial Hubble. Crédito da imagem: NASA/ESA

É uma das perguntas mais interessantes que você poderia fazer, uma que a humanidade vem perguntando desde basicamente o início dos tempos: O que está além dos limites conhecidos? O que está além da borda de nossos mapas? A versão final desta pergunta é: O que está fora dos limites do universo?

A resposta é: Bem, é complicado. 

O QUE É O UNIVERSO?

Para responder à pergunta sobre o que está fora do universo, primeiro precisamos definir exatamente o que queremos dizer com "universo". Se você entender literalmente todas as coisas que poderiam existir em todo o espaço e tempo, então não pode haver nada fora do universo. Mesmo que você imagine que o universo tenha algum tamanho finito e imagine algo fora desse volume, então o que estiver fora também deve ser incluído no universo.

Mesmo que o universo seja um vazio sem forma, sem forma e sem nome de absolutamente nada, isso ainda é uma coisa e é contado na lista de "todas as coisas", e, portanto, é, por definição, uma parte do universo.

Se o universo é infinito em tamanho, você realmente não precisa se preocupar com esse enigma. O universo, sendo tudo o que existe, é infinitamente grande e não tem borda, então não há nada lá fora para questionar.

Ah, claro, há um lado de fora do nosso pedaço observável do universo. O cosmos é tão antigo, e a luz viaja tão rápido. Então, na história do universo, não recebemos luz de todas as galáxias. A largura atual do universo observável é de cerca de 90 bilhões de anos-luz. E presumivelmente, além desse limite, há um monte de outras estrelas e galáxias aleatórias.

Mas passado isso? É difícil dizer.

A CURVATURA DO COSMOS

Os cosmólogos não têm certeza se o universo é infinitamente grande ou apenas extremamente grande. Para medir o universo, os astrônomos observam sua curvatura. A curva geométrica em grandes escalas do universo nos fala sobre sua forma geral. Se o universo é perfeitamente geometricamente plano, então pode ser infinito. Se for curvo, como a superfície da Terra, então tem volume finito.

Observações e medições atuais da curvatura do universo indicam que ele é quase perfeitamente plano. Você pode pensar que isso significa que o universo é infinito. Mas não é tão simples. Mesmo no caso de um universo plano, o cosmos não precisa ser infinitamente grande. Tomemos, por exemplo, a superfície de um cilindro. É geometricamente plano, porque as linhas paralelas desenhadas na superfície permanecem paralelas (essa é uma das definições de "planicidade") e, no entanto, tem um tamanho finito. O mesmo pode acontecer com o universo: Pode ser completamente plano, mas fechado em si mesmo.

Mas mesmo que o universo seja finito, isso não significa necessariamente que haja uma borda ou um lado de fora. Pode ser que nosso universo tridimensional esteja embutido em alguma construção maior e multidimensional. Isso está perfeitamente bom e é de fato parte de alguns modelos exóticos da física. Mas atualmente, não temos como testar isso, e isso realmente não afeta as operações cotidianas do cosmos.

E eu sei que isso é extremamente um indutor de dor de cabeça, mas mesmo que o universo tenha um volume finito, ele não precisa ser incorporado.

UMA QUESTÃO DE PERSPECTIVA

Quando você imagina o universo, você pode pensar em uma bola gigante cheia de estrelas, galáxias e todos os tipos de objetos astrofísicos interessantes. Você pode imaginar como parece do lado de fora, como um astronauta vê a Terra de uma órbita serena acima. 

Mas o universo não precisa dessa perspectiva externa para existir. O universo simplesmente é. É totalmente auto-consistente matematicamente definir um universo tridimensional sem exigir um exterior para esse universo. Quando você imagina o universo como uma bola flutuando no meio do nada, você está pregando uma peça mental em si mesmo que a matemática não exige.

Concedido, parece impossível que haja um universo finito que não tenha nada fora dele. E nem mesmo "nada" no sentido de um vazio, completo e totalmente indefinido matematicamente. Na verdade, perguntando "O que há fora do universo?" É como perguntar "Que som faz a cor roxa?" É uma pergunta sem sentido, porque você está tentando combinar dois conceitos não relacionados.

Pode muito bem ser que nosso universo realmente tenha um "exterior". Mas, novamente, isso não precisa ser o caso. Não há nada na matemática que descreva o universo que exija um exterior.

Se tudo isso parece complicado e confuso, não se preocupe. Todo o objetivo de desenvolver matemática sofisticada é ter ferramentas que nos dão a capacidade de lidar com conceitos além do que podemos imaginar. E esse é um dos poderes da cosmologia moderna: Ela nos permite estudar o inimaginável.

RECURSOS ADICIONAIS

• Meu livro, "Your Place in the Universe", explora nossa concepção em evolução do cosmos e nosso lugar dentro dele, e é um ótimo lugar para começar sua própria jornada. 
• O Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics mantém um FAQ sobre o universo, que você pode encontrar aqui.

BIBLIOGRAFIA

• "Curvatura do Universo", The Ohio State University. http://www.astronomy.ohio-state.edu/~ryden/ast162_9/notes40.html
• Luminet, JP "O Status da Topologia Cósmica após Dados do Planck", 2016. Universo 2 (1): 1–9. arXiv: 1601.03884
• NASA. "O Universo se expandirá para sempre?" 24 de janeiro de 2014. http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_shape.html

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Referência:

SUTTER, Paul M. Is there anything beyond the universe? Space, 25, fev. 2022. Disponível em: <https://www.space.com/whats-beyond-universe-edge>. Acesso em: 28, fev. 2022.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.