Cosmologia e destino

Desde que o cosmólogo russo Alexander Friedmann propôs, em 1922, que a geometria do Universo não é estática, mas sim dinâmica, o destino do Universo passou a integrar a lista de preocupações dos físicos modernos. Segundo as equações que descrevem sua evolução, tudo depende da quantidade de matéria que há, em média, no Universo. Usando o fato de que matéria e energia podem ser consideradas no mesmo nível dentro da teoria da relatividade, tudo depende da densidade de energia no Universo, ou a quantidade de energia/ matéria por unidade de volume.

Basta saber qual é a densidade de energia no Universo e a comparar à chamada "densidade crítica" para prever seu destino. Caso o Universo tenha uma densidade maior que a densidade crítica, sua expansão se transformará em contração em algum momento do futuro. Caso contrário, a expansão continuará para sempre. Podemos também mostrar que há relação entre o destino do Universo e sua geometria: um universo fechado, como a superfície de uma bola, voltará a se contrair, e um universo aberto, como a superfície de uma mesa, se expandirá. (Claro, o Universo tem três, e não duas dimensões espaciais, como a superfície da bola.)
"Então é só isso?", exclama o leitor. Claro que não. Primeiro, não é nada fácil obter uma medida da densidade média de energia no Universo. As medidas atuais dizem que a densidade de energia do Universo é cerca de 30% da crítica. Nesse caso, o Universo teria um fim gelado.

Quando Einstein propôs o primeiro modelo cosmológico da era moderna, em 1917, usando sua teoria da relatividade, ele supôs que o Universo era estático. Na época, não havia observações conclusivas indicando que o Universo se encontrava em expansão. No entanto, ele observou que um Universo estático e finito era instável, podendo implodir devido a qualquer perturbação. Para remediar esse problema, ele adicionou um novo termo em suas equações, uma espécie de "antigravidade", que gerava uma pressão negativa capaz de equilibrar seu universo. Esse termo é conhecido como "constante cosmológica". Quando, em 1929, Edwin Hubble anunciou a expansão do Universo, Einstein abandonou o termo, chamando-o de seu maior erro.

Mas a constante cosmológica se recusa a desaparecer. Dois grupos de astrônomos americanos causaram verdadeira sensação na comunidade internacional ao anunciar que certos tipos de estrelas que eles observaram de forma metódica, as supernovas do Tipo 1, estão sendo aceleradas mais rapidamente do que o previsto pela cosmologia de Friedmann. A explicação mais popular para isso é a existência de uma constante cosmológica! Mesmo que ainda seja um pouco prematuro concluir que, de fato, o Universo possui uma força de repulsão cósmica, podemos ao menos explorar algumas das consequências da existência dessa força.

Talvez a consequência mais surpreendente da existência de uma constante cosmológica seja a perda da relação entre o destino do Universo e sua geometria. Uma vez que a constante cosmológica é incluída nas equações sobre a evolução do Universo, torna-se possível ter um universo fechado que continuará a se expandir, ou um aberto, que virá a colapsar em um grande Big Crunch, algo que, segundo a cosmologia tradicional, não é possível.

Para piorar as coisas, podemos mostrar que não é possível obter informação sobre o destino do Universo por meio de nenhuma combinação de observações cosmológicas. Isso porque, mesmo que elas mostrem que a constante cosmológica é, na verdade, nula, nada impede que ela seja apenas muito pequena. A esperança de muitos é que uma teoria fundamental da natureza venha a mostrar que a constante cosmológica deve ser absolutamente zero. Mas, até a descoberta dessa teoria (se ela for descoberta), devemos nos render à ignorância de nosso destino.