Porque é que os objetos caem? Até os objetos no espaço caem uns para os outros, como os meteoritos que caem na Terra. Descrevemos isto com uma força: a força da gravidade (grave, em latim, significa “pesado”). Quando olhamos para os milhares de milhões de galáxias no céu à nossa volta, também estas parecem estar a cair, só que… parecem estar a cair para cima!

A luz que recebemos destas galáxias indica-nos que a maioria delas se afasta de nós. Por isso, dizemos que o Universo se está a expandir desde um passado em que toda a matéria estaria mais concentrada.

Mas a força gravítica, sendo uma força atrativa, deveria ter feito as galáxias abrandarem. Imaginemos que lançamos uma maçã ao ar: notaremos que desacelera ao subir, até que para e volta para baixo, acelerando à medida que cai — onde há gravidade, há aceleração, no sentido de todas as coisas se juntarem.

O extraordinário é que os grupos de galáxias parecem continuar a afastar-se uns dos outros cada vez mais rápido. Ou seja, a expansão do Universo está a acelerar. Esta aceleração é no sentido oposto ao esperado. Em comparação, seria como se a maçã atirada ao ar, em vez de acelerar para baixo para voltar à Terra, acelerasse para cima, como se estivesse a “cair para cima”.

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O que se passa, então, com a força da gravidade? Terá a gravidade um comportamento diferente nas grandes escalas cósmicas? Ou existirá alguma força ou energia desconhecida que contraria a gravidade e que está a ganhar neste “braço-de-ferro”?

No meu doutoramento, estudo modelos físicos de gravidade modificada — alterações à nossa atual teoria da gravidade —, que procuram descrever este comportamento atípico do Universo. Na Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa e no Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, exploro se as previsões destes modelos podem ser compatíveis com os dados que obtemos ao observar o Universo.

Alguns dos dados que uso são os fornecidos pelo telescópio espacial Planck, que a Agência Espacial Europeia (ESA) operou entre 2009 e 2013. O Planck deu-nos informação muito precisa sobre a luz mais antiga do Universo (com 13 mil milhões de anos). Esta informação permite-nos testar os modelos que temos para descrever o que constitui o Universo e como ele evolui.

Também liderado pela ESA e com participação portuguesa, o telescópio espacial Euclid (ou Euclides), lançado a 1 de julho deste ano, vai fotografar e mapear milhares de milhões de galáxias, numa grande parte do céu. Esse mapa a três dimensões da distribuição das galáxias ajudar-nos-á a testar as teorias da gravidade e a descobrirmos mais sobre a estrutura do Universo e sobre a história da sua expansão.

Para compreendermos a física que rege o mundo, temos de ver para além do visível e do óbvio, e perceber de que é que o Universo é feito e como funciona. Enquanto as galáxias se afastam, nós os cientistas aproximamo-nos em colaborações internacionais, para olharmos para cima e vislumbrarmos o nosso lugar comum no cosmos.

O autor escreve segundo o novo acordo ortográfico

Aluno de doutoramento em física e astrofísica na Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa e Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço