Por que o universo está em expansão?

O Universo está em expansão porque o próprio espaço entre grandes estruturas cósmicas aumenta com o tempo. As galáxias, em geral, não estão simplesmente atravessando um espaço estático; em grandes escalas, é o espaço que está aumentando.

O mecanismo: expansão do espaço

Quando os astrônomos observam galáxias muito distantes, percebem que a luz delas apresenta um desvio para o vermelho.

Quanto mais distante está uma galáxia, maior tende a ser esse desvio. Essa relação é conhecida como lei de Hubble-Lemaître e constitui uma das principais evidências da expansão cósmica.

Uma forma simples de visualizar isso é imaginar pontos desenhados em um balão enquanto ele é inflado. À medida que a superfície aumenta, todos os pontos se afastam uns dos outros.

No Universo, entretanto, não existe um centro equivalente ao centro do balão: a expansão ocorre em todo o espaço.

As galáxias estão se afastando de nós?

Em grande escala, sim, mas isso não significa que a Terra esteja no centro do Universo.

Um observador em outra galáxia também observaria muitas outras galáxias distantes se afastando dele.

Isso acontece porque a expansão do espaço é aproximadamente homogênea em grandes escalas.

O que causou a expansão inicial?

A expansão remonta ao estado primordial descrito pelo modelo do Big Bang.

O Universo começou em condições extremamente quentes e densas e evoluiu para o estado atual à medida que o espaço se expandiu e esfriou.

A física ainda não possui uma explicação completa para a origem mais profunda dessa expansão inicial.

A gravidade não deveria impedir a expansão?

A gravidade realmente desacelera a expansão em determinadas escalas.

Galáxias próximas podem permanecer unidas pela gravidade, e sistemas como a Via Láctea não se expandem junto com o espaço da mesma maneira que as grandes distâncias cosmológicas.

Porém, em escalas suficientemente grandes, a expansão do Universo domina a dinâmica.

A expansão está ficando mais rápida?

Sim.

Observações de supernovas distantes e outros dados cosmológicos indicam que a expansão do Universo passou a acelerar bilhões de anos atrás.

A explicação mais aceita envolve uma componente chamada energia escura, embora sua natureza física ainda não seja conhecida.

A expansão significa que tudo está aumentando de tamanho?

Não.

Objetos ligados pela gravidade ou por outras forças não acompanham simplesmente a expansão cosmológica.

Átomos, seres humanos, planetas, estrelas e galáxias não estão aumentando de tamanho por causa da expansão do Universo.

O efeito é relevante principalmente em enormes distâncias entre estruturas que não estão gravitacionalmente ligadas.

Resumo

O Universo está em expansão porque as distâncias cosmológicas entre grandes estruturas aumentam com o tempo. Essa expansão é evidenciada pelo desvio para o vermelho da luz das galáxias distantes. A expansão começou no Universo primordial e, atualmente, ocorre de forma acelerada, fenômeno associado à ainda misteriosa energia escura.