Expansorescivilizações em expansão vão se encontrar no universo?

Se algumas civilizações se expandem para sempre, por que não as vimos? Um modelo de 2021, de Robin Hanson e colegas, dá uma resposta incomum. Parecemos tão "cedo" porque as civilizações em expansão vão encher o universo depressa, deixando pouco tempo para quem chega depois. O canal "Expansores" do jogo transforma esse modelo numa imagem: uma frente avançando a 80% da velocidade da luz, rumo à Via Láctea.

Esta página trata primeiro do que o modelo realmente diz, depois de por que uma frente pode parecer "mais rápida que a luz", de como se calcula o tempo de aviso e de como a expansão cósmica isola as civilizações. Termina com um resumo do cenário do jogo. Para deixar claro: o modelo é uma hipótese, e nenhuma civilização em expansão jamais foi observada.

Por que parecemos "cedo demais"

• Chegar cedo: o universo tem apenas 13,8 bilhões de anos, mas estrelas anãs vermelhas pequenas podem brilhar de forma estável por trilhões de anos. Se a vida pudesse surgir em qualquer era, aparecemos de forma notavelmente precoce. Hanson e colegas explicam assim: as civilizações em expansão vão encher o universo num futuro não muito distante.
• Passos difíceis: a história da vida na Terra tem alguns passos extremamente improváveis: a origem da vida, a célula eucariótica, a reprodução sexuada, os animais multicelulares, a inteligência. Cada um pode exigir uma longa espera por sorte. O modelo usa cerca de seis passos.
• Civilizações quietas: o mesmo modelo também implica que as "civilizações quietas", que não se expandem, são muito raras. Para existir ao menos uma na Via Láctea, a probabilidade de uma civilização quieta se tornar expansionista teria que ser menor que uma em dez mil.

A imagem do universo segundo o modelo

• Metade do universo ocupada: as civilizações em expansão podem já ocupar de 40% a 50% do universo em volume, e cada uma acabará controlando de 100.000 a 30 milhões de galáxias. Nós as encontraríamos dentro de cerca de 200 milhões a 2 bilhões de anos.
• Duas bolhas de sabão: o modelo supõe que os expansores param quando encontram outro expansor. Duas bolhas se pressionam e deixam entre si uma fronteira que quase não se move.
• Arco no céu: se as bordas das civilizações em expansão não forem óbvias no céu, poderíamos encontrar muitos arcos circulares muito longos.
• Colhendo a luz das estrelas: uma civilização que controla uma galáxia pode usar cerca de 10³⁷ watts, o que é uma civilização Kardashev tipo III. Se ela coleta a luz estelar e libera o calor residual, a galáxia escurece na luz visível e brilha mais no infravermelho.

Quão rápida é a frente, quão curto é o aviso

Quanto mais lenta a expansão, mais fácil vê-la antes de ela chegar. O fato de nenhuma civilização em expansão ter sido vista sugere que suas frentes se movem rápido, a uma grande fração da velocidade da luz.

Algo que avança em sua direção perto da velocidade da luz pode parecer mais rápido que a luz: ele chega quase junto com a própria luz. O telescópio Hubble mediu no jato da galáxia M87 um movimento que parece ser cerca de 6 vezes a velocidade da luz. Assim, o tempo de aviso é extremamente curto: a luz da frente chega antes da própria frente apenas "distância vezes (a razão entre a velocidade da luz e a da frente, menos um)" anos. A 80% da velocidade da luz, você só consegue vê-la quando ela já percorreu o último quarto do trajeto.

A expansão cósmica isola as civilizações

O universo está se expandindo de forma acelerada. Um sinal enviado hoje de mais de cerca de 16,5 bilhões de anos-luz de distância nunca poderá nos alcançar. Quanto mais os expansores se espalham, mais se parecem com moradores de universos diferentes. Quanto à sua própria frente: viajando a 99% da velocidade da luz, passa 1 ano na nave enquanto cerca de 7 anos passam do lado de fora, então, quanto mais rápida a nave, mais galáxias ela pode reivindicar antes que a outra frente chegue.

A ideia no jogo

O que segue é ficção do jogo. O canal é descoberto desbloqueando "Mapeamento do horizonte" na Árvore do Além, ou quando a civilização principal conclui "Colonização galáctica". No cenário, os dados do mapeamento do horizonte contêm um arco circular muito longo que não pertence a nenhuma estrutura conhecida. Do outro lado do arco, as galáxias escurecem na luz visível e brilham mais no infravermelho, e alguém está colhendo a luz das estrelas. A frente deles avança a 80% da velocidade da luz, rumo à Via Láctea, a uma distância de cerca de 1,8 bilhão de anos-luz.

A mecânica usa um relógio cósmico: cada vez que a civilização principal conclui um evento da linha principal da civilização interestelar, o universo envelhece um passo e a frente se aproxima. Quando a civilização principal se torna uma civilização "Kardashev tipo III", a frente chega à Via Láctea. Como avança perto da velocidade da luz, a civilização principal só consegue vê-la por um tempo muito curto antes da chegada. Os três finais do canal são Reserva, Fusão e Fronteira. Tudo isso é ficção.

Romance relacionado

• Schild's Ladder (Greg Egan, 2002): o decaimento do vácuo é física real (Coleman, 1977; Coleman e De Luccia, 1980), e uma bolha de vácuo real se expandiria perto da velocidade da luz. No romance, um experimento de física cria sem querer um novo tipo de vácuo que se expande para fora à metade da velocidade da luz e engole tudo em seu caminho.

Pesquisas reais relacionadas

Os estudos abaixo tratam da expansão cósmica, da classificação das civilizações e da pergunta de Fermi. São ciência real relacionada, não evidência de que os expansores existam.

• Usando supernovas distantes como "velas padrão", pesquisadores descobriram que a expansão do universo está se acelerando, e a energia escura entrou na física. O trabalho ganhou o Prêmio Nobel de 2011 (Riess et al., The Astronomical Journal, 1998).
• Uma segunda equipe chegou independentemente à mesma conclusão: alguma forma de energia no universo impulsiona a expansão acelerada (Perlmutter et al., The Astrophysical Journal, 1999).
• Uma civilização suficientemente avançada poderia envolver sua estrela, e poderíamos achar essas civilizações por uma radiação infravermelha anômala (Dyson, Science, 1960).
• Civilizações classificadas em três tipos pela energia que conseguem usar: planetária, estelar e galáctica (Kardashev, Soviet Astronomy, 1964).
• Se as civilizações extraterrestres fossem comuns, já teriam se espalhado há muito tempo pela Via Láctea, então talvez sejamos os primeiros (Hart, Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, 1975).