Eu fazendo engenharia aeroespacial + as aulas de nivelamento que você falou, já poderia fazer por essas instituições que permitem o mestrado direto, mestrado em cosmologia direto?

Certamente que sim. O mestrado sempre pode ser direto. O doutorado é que tem lugar que exige mestrado ou não. Se você se interessar por Cosmologia, eu recomendo o CBPF, no Rio de Janeiro. Fica na Rua Xavier Sigaud, atrás do Canecão, indo do Rio Sul para a Urca. No curso de Engenharia você já pode ir fazendo umas disciplinas do curso de Física, oficialmente, para constar do histórico e, então, não precisar fazer nivelamento delas. porque no CBPF não tem graduação: Mecânica Clássica (ou Analítica), Eletromagnetismo (do Curso de Física), Ótica (ou Eletromagnetismo II), Física Quântica e Física Estatística. Precisa ver se elas têm pré-requisitos.