Um universo em expansão torna a medição de distâncias mais complicada porque o espaço não permanece fixo enquanto a luz viaja por ele. As galáxias continuam a emitir luz, mas essa luz pode passar bilhões de anos cruzando o cosmos antes de nos alcançar. Durante essa jornada, o universo continua se expandindo, aumentando a separação média entre as galáxias (sim, sabemos que galáxias podem colidir, mas em média, em grandes escalas, elas estão se afastando).

Isso significa que quando um telescópio captura a luz de uma galáxia distante, a imagem não revela onde essa galáxia está hoje. Ela mostra a galáxia como era quando a luz começou sua jornada. Para estimar sua distância atual, os astrônomos devem usar um modelo cosmológico que leva em conta como o universo se expandiu ao longo do tempo.

O modelo líder usado hoje é chamado LCDM. Ele inclui matéria escura (episódio diferente) e energia escura (episódio diferente). Os pontos fortes e limitações do LCDM merecem discussão separada (episódio diferente), mas modelos alternativos não mudam significativamente o quadro geral descrito aqui.

O universo tem cerca de 13,77 bilhões de anos, mas as regiões mais distantes que podemos observar estão agora aproximadamente a 45 bilhões de anos-luz de distância. O espaço se expandiu durante todo o tempo em que sua luz estava viajando em nossa direção.

Essa fronteira é conhecida como horizonte de partículas, horizonte cosmológico ou horizonte comóvel, dependendo de quão estiloso você se sente no momento. Ela define a borda externa de nossa bolha observável e marca a maior distância que podemos ver hoje.

À primeira vista, os números parecem contraditórios. Como o universo observável pode se estender por 45 bilhões de anos-luz quando o universo tem apenas 13,77 bilhões de anos? A resposta é que o universo pode se expandir mais rápido que a luz.

Por Que a Expansão Mais Rápida que a Luz é Permitida

Isso não viola as leis da física. A velocidade da luz limita a rapidez com que os objetos podem se mover através do espaço em uma região local. Um observador nunca verá um foguete próximo passar mais rápido que a luz.

A expansão cósmica é diferente. Galáxias distantes não estão necessariamente acelerando pelo espaço no sentido usual. Em vez disso, o espaço entre nós e essas galáxias está crescendo. A relatividade especial não impõe a mesma restrição sobre a rapidez com que grandes distâncias podem aumentar através do universo.

Os astrônomos podem estimar a rapidez com que uma galáxia está se afastando medindo seu desvio para o vermelho. À medida que uma galáxia se afasta, sua luz é esticada para comprimentos de onda mais vermelhos no espectro eletromagnético. Edwin Hubble usou esse efeito para descobrir evidências de que o universo está se expandindo.

Em um universo em expansão, galáxias mais distantes geralmente se afastam mais rapidamente porque uma quantidade maior de espaço está entre elas e nós. Mais espaço significa mais distância que pode se expandir.

O ponto em que as galáxias começam a se afastar mais rápido que a luz é chamado de distância de Hubble. Ele está a cerca de 13,77 bilhões de anos-luz de distância.

Por Que Ainda Podemos Ver Galáxias em Movimento Mais Rápido

Podemos observar galáxias além da distância de Hubble porque a luz que nos alcança hoje foi emitida há muito tempo, quando essas galáxias estavam muito mais próximas. Também podemos eventualmente receber luz de algumas galáxias localizadas ainda mais longe, desde que a luz tenha começado a viajar em nossa direção quando as galáxias estavam mais próximas.

No entanto, há um limite final chamado horizonte de eventos cosmológico (que é ligeiramente diferente do horizonte de eventos de buraco negro). Ele está atualmente a cerca de 17 bilhões de anos-luz de distância.

Qualquer luz emitida AGORA MESMO além dessa fronteira NUNCA nos alcançará, nunca, não importa quanto tempo esperemos. A expansão do espaço impedirá que ela cruze a distância crescente.

A expansão acelerada impulsionada pela energia escura torna essa separação ainda mais extrema. O horizonte de eventos cosmológico continuará a se expandir no futuro, mas eventualmente se aproximará de uma distância máxima de cerca de 60 bilhões de anos-luz.

Mesmo assim, os observadores não poderão ver tudo dentro dessa distância. A luz das galáxias mais distantes...