A ideia de um Universo finito mas sem fronteira pode parecer estranha, mas tal como a superfície do nosso planeta, o Universo poderia ser limitado em tamanho e não possuir nenhum bordo, ser curvado sobre si mesmo. Nesse caso, uma viagem em linha reta poderia, em teoria, regressar ao seu ponto de partida.
Para definir a forma do Universo, os cientistas baseiam-se na radiação cósmica de fundo, uma luz relíquia das primeiras eras do cosmos. Analisando os padrões de temperatura neste brilho fóssil, eles determinam a curvatura do espaço. Os dados atuais indicam que, nos limites do nosso campo de visão, o Universo parece plano, o que corrobora as expectativas teóricas.
Contudo, esta planitude medida não revela obrigatoriamente a forma completa do cosmos: zonas muito distantes, fora do alcance dos nossos instrumentos, poderiam apresentar torções ou ligações.
Se o nosso horizonte cósmico representar apenas uma parte ínfima do tamanho real do Universo, mesmo que ele seja finito, então poderíamos medi-lo como plano quando ele não o é. Tal como a superfície terrestre nos parece plana se a medirmos apenas em alguns metros.
Se existir uma curvatura, ela poderia manifestar-se a escalas muito maiores do que a nossa região observável, permanecendo assim fora do alcance das nossas ferramentas.
A geometria plana não proíbe topologias elaboradas. Por exemplo, um cilindro ou uma fita de Möbius são geometricamente planos mas possuem formas enroladas. No Universo, uma ou várias dimensões poderiam fechar-se sobre si mesmas mantendo uma aparência plana, o que permitiria arranjos intrigantes como os espaços de Hantzsche-Wendt.
Apesar de investigações aprofundadas, nomeadamente a procura de duplicações na radiação cósmica de fundo, nenhum indício de uma topologia fechada foi evidenciado. Por enquanto, o Universo parece simultaneamente plano e simples na sua estrutura. Mas o desconhecido para além do horizonte cósmico implica que esta suposta planitude poderá permanecer não comprovada.
A radiação cósmica de fundo
A radiação cósmica de fundo é uma luz fóssil que viaja há quase 14 mil milhões de anos. Emitida quando o Universo arrefeceu o suficiente para se tornar transparente, fornece um instantâneo dos primeiros instantes. Cartografando as suas ínfimas flutuações de temperatura, os cientistas reconstituem a distribuição da matéria nessa era remota.
Estes padrões de temperatura são comparados com as previsões teóricas para estimar a geometria do espaço. Se o Universo fosse curvado, o tamanho aparente destas flutuações seria alterado pela trajetória da luz. As observações atuais apresentam um acordo excelente com um modelo plano, sustentando a ideia de um Universo sem curvatura detetável no nosso ambiente observável.
A radiação cósmica de fundo foi identificada fortuitamente na década de 1960 e desde então transformou a cosmologia. Oferece limites precisos para parâmetros como a taxa de expansão do Universo e a quantidade de matéria escura. Graças a missões espaciais dedicadas, a sua cartografia ganha em detalhe, melhorando a nossa visão da história cósmica.
Assim, esta radiação fornece um ponto de vista precioso sobre as origens do Universo, ajudando a confirmar ou a afastar as teorias sobre a sua estrutura. Os avanços tecnológicos não cessam de aumentar as nossas informações, tornando a radiação cósmica de fundo um pilar da investigação em cosmologia.
A topologia do Universo
A topologia é uma disciplina matemática que se interessa pela forma geral dos objetos, independentemente das suas deformações. Aplicada ao Universo, isto equivale a perguntar se o espaço contém laços ou ligações ocultas. Mesmo com uma geometria plana, a topologia pode introduzir arranjos como cilindros ou fitas de Möbius, onde um deslocamento em linha reta poderia fazer regressar ao ponto de partida.
Num Universo com topologia fechada, certas dimensões fecham-se sobre si mesmas. Por exemplo, se uma dimensão é circular, avançando suficientemente longe numa direção, reencontrar-se-ia o seu ponto de partida. Isto não influi na geometria local, que pode manter-se plana, mas modifica a natureza global do espaço. Os modelos incluem formas como o toro em três dimensões.
Os cosmólogos avaliam estes conceitos examinando a radiação cósmica de fundo ou a distribuição das galáxias. Eles procuram pares de objetos idênticos que apareçam em direções opostas do céu, sinal possível de um Universo em laço. Até ao momento, nenhuma duplicação deste tipo foi detetada, o que indica que o Universo observável é topologicamente simples.
Na ausência de provas, a exploração da topologia cósmica prossegue. Permite considerar Universos com configurações invulgares, como os espaços de Hantzsche-Wendt, que envolvem pavimentações hexagonais.