What is the universe expanding into? - Sajan Saini

Tradutor: Maurício Kakuei Tanaka Revisor: Leonardo Silva

The universe began its cosmic life in a big bang

O universo começou sua vida cósmica em um Big Bang,

nearly fourteen billion years ago,

há cerca de 14 bilhões de anos,

and has been expanding ever since.

e vem se expandindo desde então.

But what is it expanding into?

Mas em que está se expandindo?

That's a complicated question.

Essa é uma pergunta complicada.

Here's why:

Eis o motivo:

as equações de campo de Einstein

Einstein's equations of general relativity

describe space and time as a kind of inter-connected

descrevem o espaço e o tempo

como uma espécie de tecido interligado para o universo.

fabric for the universe.

This means that what we know of as space and time

Ou seja, o que conhecemos como espaço e tempo

só existe como parte do universo e não para além dele.

exist only as part of the universe and not beyond it.

Now, when everyday objects expand, they move out

Quando objetos do cotidiano se expandem,

ocupam um espaço maior.

into more space.

But if there is no such thing as space to expand into,

Mas, se não existe essa coisa que chamamos de espaço,

what does expanding even mean?

o que significa se expandir?

In 1929 Edwin Hubble's astronomy observations

Em 1929, as observações astronômicas de Edwin Hubble

gave us a definitive answer.

nos deram uma resposta definitiva.

His survey of the night sky found all faraway galaxies

Seu estudo sobre o céu à noite

constatou que todas as galáxias distantes recuam ou afastam-se da Terra.

recede, or move away, from the Earth.

Moreover, the further the galaxy, the faster it recedes.

Além disso, quanto mais distante estiver a galáxia, mais rápido ela irá se afastar.

How can we interpret this?

Como podemos interpretar isso?

Consider a loaf of raisin bread rising in the oven.

Considere um pedaço de pão de passas crescendo no forno.

The batter rises by the same amount in between each

A massa cresce proporcionalmente entre cada uma das passas.

and every raisin.

If we think of raisins as a stand-in for galaxies,

Se pensarmos nas passas como se fossem as galáxias,

and batter as the space between them,

e na massa como o espaço entre elas,

we can imagine that the stretching or expansion

podemos imaginar que a expansão do espaço intergaláctico

of intergalactic space will make the galaxies recede from each other,

fará com que as galáxias se afastem umas das outras.

and for any galaxy, its faraway neighbors will recede a larger

Para qualquer uma das galáxias, suas vizinhas mais distantes

irão recuar uma distância maior do que as mais próximas

distance than the nearby ones

in the same amount of time.

no mesmo período de tempo.

Sure enough, the equations of general relativity predict a cosmic

Conforme esperado, as equações de campo

preveem uma disputa cósmica entre a gravidade e a expansão.

tug-of-war between gravity and expansion.

It's only in the dark void between galaxies where expansion wins out,

É apenas no vazio escuro entre as galáxias que a expansão pode ocorrer,

and space stretches.

e o espaço pode se tornar mais amplo.

So there's our answer.

Então, temos nossa resposta.

The universe is expanding unto itself.

O universo está se expandindo em si mesmo.

That said, cosmologists are pushing the limits of mathematical models

Dito isso, os cosmologistas pressionam os limites dos modelos matemáticos

to speculate on what, if anything, exists beyond our spacetime.

para especular sobre o que existe, se é que existe,

para além de nosso espaço-tempo.

These aren't wild guesses, but hypotheses that tackle

Não são palpites absurdos,

e sim hipóteses que abordam problemas na teoria científica do Big Bang.

kinks in the scientific theory of the Big Bang.

The Big Bang predicts matter to be distributed evenly across the universe,

O Big Bang

prevê que a matéria está distribuída uniformemente por todo o universo,

as a sparse gas --but then, how did galaxies and stars come to be?

como um gás disperso,

mas, então, como as galáxias e as estrelas se formaram?

The inflationary model describes a brief era

O modelo inflacionário

descreve uma era breve de expansão incrivelmente rápida

of incredibly rapid expansion

that relates quantum fluctuations in the energy of the early universe,

que relaciona flutuações quânticas na energia do universo primitivo

to the formation of clumps of gas that eventually led to galaxies.

à formação de massas gasosas que acabaram formando as galáxias.

If we accept this paradigm, it may also imply our universe represents

Se aceitarmos esse paradigma,

isso também pode implicar que nosso universo representa uma região

one region in a greater cosmic reality that undergoes endless, eternal inflation.

numa realidade cósmica maior submetida a inflação eterna e infinita.

We know nothing of this speculative inflating reality,

Nada sabemos sobre essa realidade de inflação especulativa,

save for the mathematical prediction that its endless expansion

a não ser quanto à previsão matemática de que sua expansão infinita

may be driven by an unstable quantum energy state.

possa ser motivada por um estado de energia quântica instável.

In many local regions, however, the energy may settle by random

Em muitas regiões locais, no entanto, a energia pode se instalar ao acaso

chance into a stable state, stopping inflation and forming bubble universes.

em um estado estável, detendo a inflação e formando universos-bolha.

Each bubble universe —ours being one of them

Cada universo-bolha, sendo o nosso um deles,

—would be described by its own Big Bang and laws of physics.

seria descrito por seu próprio Big Bang e pelas leis da física.

Our universe would be part of a greater multiverse,

Nosso universo faria parte de uma coleção de universos maior,

in which the fantastic rate of eternal inflation makes it impossible

em que o ritmo fantástico da inflação eterna

tornaria impossível encontrar um universo vizinho.

for us to encounter a neighbor universe.

The Big Bang also predicts that in the early, hot universe, our fundamental forces

O Big Bang também prevê que, no início do universo quente,

nossas forças fundamentais podem se unificar em uma superforça.

may unify into one super-force.

Mathematical string theories suggest descriptions of this unification,

As teorias matemáticas das cordas sugerem descrições dessa unificação,

in addition to a fundamental structure for sub-atomic quarks and electrons.

além de uma estrutura fundamental para elétrons e quarks subatômicos.

In these proposed models, vibrating strings are the building blocks of the universe.

Nesses modelos propostos,

as cordas que vibram são os blocos de construção do universo.

Competing models for strings have now been consolidated into a unified description,

Modelos concorrentes para as cordas foram consolidados em uma descrição unificada,

and suggest these structures may interact with massive, higher dimensional surfaces called branes.

e sugerem que essas estruturas podem interagir

com enormes superfícies dimensionais superiores chamadas p-branas.

Our universe may be contained within one such brane,

Nosso universo pode estar contido dentro de uma dessas p-branas,

floating in an unknown higher dimensional place, playfully named “the bulk,” or hyperspace.

flutuando em um lugar de dimensão superior desconhecido

chamado hiperespaço.

Other branes—containing other types of universes—may co-exist in hyperspace,

Outras p-branas, contendo outros tipos de universos,

podem coexistir no hiperespaço,

and neighboring branes may even share certain fundamental forces like gravity.

e as p-branas vizinhas podem até compartilhar

certas forças fundamentais como a gravidade.

Both eternal inflation and branes describe a multiverse,

Tanto a inflação eterna quanto as p-branas descrevem uma coleção de universos,

but while universes in eternal inflation are isolated, brane universes could bump into each other.

mas, enquanto os universos na inflação eterna estão isolados,

os universos das p-branas podem colidir uns com os outros.

An echo of such a collision may appear in the cosmic microwave background

Um eco de uma colisão pode aparecer no fundo das micro-ondas cósmicas,

—a soup of radiation throughout our universe, that’s a relic from an early Big Bang era.

uma mistura de radiações pelo nosso universo,

que é uma relíquia de uma época inicial do Big Bang.

So far, though, we’ve found no such cosmic echo.

Mas, até agora, não encontramos nenhum eco cósmico.

Some suspect these differing multiverse hypotheses may eventually coalesce into a common description,

Há quem suspeite que as hipóteses divergentes de coleção de universos

possam finalmente se fundir em uma descrição comum,

or be replaced by something else.

ou sejam substituídas por outra coisa qualquer.

As it stands now, they’re speculative explorations of mathematical models.

Por enquanto, são explorações especulativas de modelos matemáticos.

While these models are inspired and guided by many scientific experiments,

Enquanto esses modelos

são inspirados e guiados por muitas experiências científicas,

there are very few objective experiments to directly test them, yet.

há muito poucas experiências objetivas que as testem diretamente.

Until the next Edwin Hubble comes along,

Até aparecer o próximo Edwin Hubble,

scientists will likely be left to argue about the elegance of their competing models…

os cientistas deverão continuar

a discutir sobre a elegância de seus modelos concorrentes

and continue to dream about what, if anything, lies beyond our universe.

e a sonhar com o que existe, se é que existe,

para além do nosso universo.