O atual modelo padrão do universo, Lambda-Cold Dark Matter, assume que o universo está se expandindo de acordo com o termo geométrico Lambda - que representa a constante cosmológica usada na relatividade geral de Einstein. Supõe-se que Lambda represente energia escura, uma força misteriosa que impulsiona o que agora sabemos ser uma expansão acelerada do espaço-tempo. A matéria escura fria é então assumida como o andaime subjacente à distribuição da matéria visível em larga escala no universo.
Mas, para fazer qualquer tentativa razoável de modelar como o universo é - e como ele se desenrolou no passado e se desenrolará no futuro -, primeiro precisamos assumir que é praticamente o mesmo em todos os lugares.
Às vezes, isso é chamado de princípio cosmológico, que afirma que, quando vistas em uma escala suficientemente grande, as propriedades do universo são as mesmas para todos os observadores. Isso captura dois conceitos - o de isotropia, o que significa que o universo parece aproximadamente o mesmo em qualquer lugar que você (ou seja, você) olhe e homogeneidade, o que significa que as propriedades do universo parecem aproximadamente as mesmas para qualquer observadores onde quer que estejam e onde quer que olhem. A homogeneidade não é algo que podemos esperar confirmar através da observação - portanto, devemos assumir que a parte do universo que podemos observar diretamente é uma amostra justa e representativa do resto do universo.
Uma avaliação da isotropia é pelo menos teoricamente possível no nosso cone de luz do passado. Em outras palavras, olhamos para o universo e recebemos informações históricas sobre como ele se comportou no passado. Assumimos então que as partes do universo que podemos observar continuaram a se comportar de maneira consistente e previsível até o presente - mesmo que não possamos confirmar se isso é verdade até que passe mais tempo. Mas qualquer coisa fora do nosso cone de luz não é algo que possamos esperar conhecer e, portanto, podemos apenas assumir que o universo é homogêneo.
Maartens se esforça ao desenvolver um argumento sobre por que seria razoável supormos que o universo é homogêneo. Essencialmente, se o universo que podemos observar mostra um nível consistente de isotropia ao longo do tempo, isso sugere fortemente que nossa parte do universo se desdobrou de maneira consistente com a parte de um universo homogêneo.
A isotropia do universo observável pode ser fortemente implícita se você olhar em qualquer direção e descobrir:
• distribuição consistente de matéria;
• velocidades consistentes de galáxias e aglomerados galácticos se afastando de nós via expansão universal.
• medições consistentes da distância do diâmetro angular (onde objetos do mesmo tamanho absoluto parecem menores a uma distância maior - até uma distância do desvio para o vermelho 1,5, quando começam a parecer maiores - veja aqui); e
• lentes gravitacionais consistentes por objetos de grande escala, como aglomerados galácticos.
Essas observações sustentam a suposição de que a distribuição da matéria e a geometria espaço-temporal subjacente do universo observável são isotrópicas. Se essa isotropia é verdadeira para todos os observadores, o universo é consistente com a métrica Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW). Isso significaria que é homogêneo, isotrópico e conectado - para que você possa viajar para qualquer lugar (simplesmente conectado) - ou pode ter buracos de minhoca (multiplique conectado), além de poder viajar para qualquer lugar, há também atalhos.
Que o universo observável tem sempre isotrópico - e é provável que continue assim no futuro - é fortemente apoiado por observações do fundo cósmico de microondas, que é isotrópico em uma escala fina. Se essa mesma isotropia é visível para todos os observadores - é provável que o universo tenha, seja e sempre seja homogêneo.
Finalmente, a Maartens apela ao Princípio Copernicano - que diz que não apenas somos não o centro do universo, mas nossa posição é amplamente arbitrária. Em outras palavras, a parte do universo que podemos observar pode muito bem ser uma amostra justa e representativa do universo mais amplo.
Leitura adicional: Maartens O universo é homogêneo?
