O Universo pode ter a forma de um dónute

Desde que Albert Einstein demonstrou que o espaço e o tempo podem ganhar covas, deformar-se e esticar-se como um colchão velho de um motel barato, os cosmólogos olham para o céu e perguntam-se com que alimento se parece mais a forma do nosso Universo.

Será uma Pringle infinita, curvada para cima e para fora, prolongando-se pela eternidade? Ou poderá ser uma pizza, perfeitamente plana se pusermos de lado as saliências do pepperoni galáctico e da matéria escura semelhante a queijo? Talvez se pareça mais com uma almôndega picante, cuja curvatura regressa sobre si mesma em todas as direções.

Um Universo em forma de dónute

Há ainda a possibilidade de se assemelhar a um dónute, com circuitos fechados em várias dimensões. Uma equipa internacional de cosmólogos, recentemente reunida num grupo chamado Colaboração COMPACT, analisou o brilho remanescente da Grande Explosão e concluiu que os seus padrões não excluem uma paisagem cósmica deste tipo - pelo menos se tiver a torção certa.

Como “dónute cósmico retorcido” ainda não é um verdadeiro termo matemático, os investigadores chamam-lhe 3-toro. Esta possibilidade desconcertante significaria que, independentemente da direção para onde estivesse virado, poderia tocar na própria nuca com uma vara de algumas dezenas de milhares de milhões de anos-luz de comprimento.

Leu bem. Visto de outra forma, o nosso Universo poderia ser uma enorme casa de diversões de feira, onde, em vez de uma sucessão de espelhos, o espaço-tempo se curva em todas as direções. Em teoria, isso permitir-lhe-ia ver os seus próprios bolsos traseiros, se apertasse os olhos o suficiente.

A ideia é aliciante e tem sido revisitada ao longo dos anos, e não apenas pela preferência dos físicos por sobremesas requintadas. Formas exóticas a uma escala colossal poderiam apontar-nos para a física que explica como o Universo surgiu de uma semente de… bom, alguma coisa.

A luz remanescente da Grande Explosão

Há cerca de 13,8 mil milhões de anos, tudo o que conseguimos ver - e também tudo o que não conseguimos - estava comprimido num espaço impossivelmente pequeno. A ciência ainda não o consegue descrever: para isso, seria necessária uma combinação de física quântica e relatividade geral a que ainda não chegámos.

O que pode ser descrito são os momentos em que o espaço se esticou e a matéria no seu interior arrefeceu. A certa altura, o Universo expandiu-se o suficiente para que parte da sua radiação eletromagnética escapasse às concentrações densas de eletrões e de núcleos atómicos em formação.

Uma fração desses fotões livres conseguiu evitar colisões desde então, prosseguindo o seu caminho enquanto a expansão do espaço lhes esticava a luz até formar longos e frios fios de radiação de micro-ondas.

Este “brilho” de baixa energia chama-se radiação cósmica de fundo em micro-ondas. Ao mapear as suas variações subtis, podemos obter uma ideia aproximada do aspeto dos primeiros momentos da expansão. Embora seja útil para alguns modelos, a escala e os padrões do mapa dependem em grande medida da forma do espaço, deixando em aberto outras teorias.

O que a forma do Universo revela

Se vivermos numa pizza gigante, as flutuações deverão refletir todas a mesma escala com precisão. Num Universo em forma de Pringle, a luz poderá curvar-se de tal modo que as variações sejam menores do que parecem. E numa almôndega? A luz poderá ter-se expandido.

Já se for um dónute, o Universo seria topologicamente plano, como uma pizza, mas apresentaria padrões repetidos. Estes poderiam apontar para fenómenos que abrissem caminhos radicalmente novos na procura de uma explicação para a origem de tudo.

Infelizmente, ainda não foram encontrados sinais claros destes circuitos fechados de espaço e tempo na radiação cósmica de fundo em micro-ondas. Mas, antes que alguém grite “caso encerrado, e onde está a minha dose de pão de alho galáctico?”, os membros da Colaboração COMPACT defendem que não devemos tirar conclusões tão depressa.

Na sua publicação inaugural, a equipa sustenta que alguns Universos de forma exótica, baseados nas versões mais retorcidas de um 3-toro, continuam a ser compatíveis com a radiação cósmica de fundo em micro-ondas.

Embora o dónute comum apresente problemas a determinadas escalas, não podemos descartar tão facilmente as versões do toro que torcem a luz de modo a distorcer os padrões, mantendo, ainda assim, uma correlação entre eles.

A procura dessas correlações poderá revelar características exóticas da forma global do Universo, talvez com torções e curvas cuja explicação exija nova física.

Afinal, talvez a teoria de Homer Simpson que tanto intrigou Stephen Hawking na sua versão animada não fosse assim tão absurda.

A investigação foi publicada na revista Physical Review Letters.