Desde os filósofos antigos até aos astrónomos modernos, a humanidade há muito que contempla as estrelas, questionando-se sobre o que existe para além delas. Mas muitas perguntas ainda permanecem sem resposta — incluindo o quão vasto é realmente o cosmos.
No último século, avanços na observação e na tecnologia transformaram radicalmente a nossa compreensão do universo. Graças a instrumentos como o Telescópio Espacial James Webb (JWST) e décadas de pesquisa, hoje sabemos mais do que nunca sobre o tamanho, a forma e a taxa de expansão do universo. Mas muitas perguntas ainda permanecem sem resposta — incluindo o quão vasto é realmente o cosmos.
Um século de descobertas
No início do século XX, o astrónomo Edwin Hubble mudou a nossa compreensão do céu noturno. Com base no trabalho fundamental de Henrietta Swan Leavitt e outros, Hubble revelou que o que antes se pensava serem nuvens de gás nebuloso, como a Nebulosa de Andrómeda, eram na verdade galáxias inteiras muito além da nossa Via Láctea. Usou fotografia de longa exposição para capturar imagens de estrelas variáveis Cefeidas — estrelas pulsantes cujos padrões de brilho previsíveis permitiram aos astrónomos estimar distâncias cósmicas.
O trabalho inovador de Hubble em 1929 confirmou que o universo estava em expansão, um conceito que já tinha sido teorizado anteriormente por astrónomos como Knut Lundmark. Essas descobertas lançaram as bases da cosmologia moderna e redefiniram o nosso lugar no cosmos.
Um limite sem fim?
Apesar dos enormes avanços, há limites para o que podemos saber. E agora, temos más notícias: “não há fisicamente nenhuma maneira de sabermos o tamanho do universo“, explica a astrofísica Sara Webb, da Swinburne University of Technology, ao Popular Science.
O que podemos observar abrange aproximadamente 93 mil milhões de anos-luz de diâmetro — a esfera do “universo observável”. Essa distância não representa apenas os 13,8 mil milhões de anos desde o Big Bang, mas também a expansão contínua do próprio espaço. Como o espaço está em expansão desde o início do universo, a luz de algumas das galáxias mais antigas viajou impressionantes 46,5 mil milhões de anos-luz para chegar até nós.
Essa rápida expansão do espaço — mais rápida que a velocidade da luz — desafia a física intuitiva, mas é uma característica fundamental dos modelos cosmológicos.
“O vazio do espaço e do tempo não obedece realmente às leis da matéria e das coisas físicas”, explica Webb. Embora não possamos determinar se o universo tem um limite, muitos cientistas acreditam que ele pode ser infinito.
Qual é a forma do universo?
As evidências atuais apoiam a teoria de que o universo é “plano”. Não no sentido bidimensional, mas sim no contexto geométrico do espaço-tempo, que é quadridimensional.
Se o universo fosse curvo como uma esfera ou um dónute, viajar em linha reta pelo espaço poderia eventualmente levá-lo de volta ao ponto de partida. Em vez disso, um universo plano implica que essa viagem continuaria indefinidamente sem voltar ao ponto de partida.
Essa forma ajuda os cientistas a refinar modelos de expansão cósmica e compreender os efeitos da gravidade sobre a luz e a matéria em vastas distâncias.
Desvio para o vermelho e velas padrão
As observações originais do Hubble basearam-se no “desvio para o vermelho”, um fenómeno semelhante ao efeito Doppler. Assim como o tom de uma sirene muda dependendo se ela está a aproximar-se ou a afastar-se de si, o comprimento de onda da luz também muda. A luz das galáxias que se afastam parece mais vermelha e, quanto mais distante uma galáxia está, mais vermelha a sua luz se torna.
Além do desvio para o vermelho, os astrónomos usam “velas padrão” para medir distâncias no universo. São objetos com brilho intrínseco conhecido, como variáveis Cefeidas e certos tipos de supernovas. Ao comparar o brilho desses objetos a partir da Terra, os astrónomos podem calcular a distância a que se encontram — muito semelhante a estimar a distância de uma lâmpada com base na sua intensidade.
A doutoranda Abigail Lee, da Universidade de Chicago, explica: “Sabemos que essas estrelas têm exatamente a mesma luminosidade intrínseca e, portanto, podemos usar essa propriedade para medir a distância”.
O papel da energia escura
Em 2011, três cientistas receberam o Prémio Nobel de Física pela descoberta de que o universo não está apenas em expansão — a expansão está a acelerar. Acredita-se que isso seja impulsionado pela energia escura, uma força misteriosa que afasta as galáxias.
Ao contrário da gravidade, que atrai a matéria, a energia escura parece exercer uma força repulsiva no espaço. No entanto, essa expansão não é percetível em pequenas escalas. A gravidade ainda domina dentro das galáxias, dos sistemas solares e até mesmo das órbitas planetárias. A expansão só se torna evidente quando se observam objetos extremamente distantes.
A constante e a tensão de Hubble
Uma das questões mais debatidas na cosmologia é a velocidade com que o universo está a expandir-se — uma taxa conhecida como constante de Hubble (H₀). Edwin Hubble estimou inicialmente essa velocidade em cerca de 500 km/s por megaparsec, mas medições modernas colocam-na mais perto de 65–75 km/s/Mpc.
No entanto, cientistas que utilizam dois métodos diferentes continuam a obter resultados inconsistentes. Uma abordagem baseia-se em velas padrão próximas, produzindo um valor de cerca de 73 km/s/Mpc. Outra utiliza observações do fundo cósmico de micro-ondas — a luz mais antiga detetável do universo — e estima H₀ em cerca de 67 km/s/Mpc.
Essa discrepância, conhecida como “Tensão de Hubble”, permanece sem solução. Lee afirma: “Ambas as medições têm incertezas tão precisas que não há margem para erros”. Mesmo com tecnologia melhor e dados do JWST, a discrepância persiste.
Alguns pesquisadores acreditam que essas diferenças podem decorrer de erros de medição não detetados. Outros sugerem que elas podem indicar a necessidade de uma nova física — talvez uma melhor compreensão da energia escura ou até mesmo um quadro teórico totalmente novo.
E depois?
Os cientistas estão a investigar ambas as possibilidades: melhorar os métodos de observação e explorar novos modelos teóricos. “As abordagens complementares são boas”, afirma Lee: “Talvez possamos parar de procurar erros se as pessoas encontrarem uma teoria física que ligue tudo, e talvez possam parar se encontrarmos um grande erro de medição.”
No entanto, o futuro desta investigação é incerto. Grandes projetos enfrentam ameaças orçamentais significativas. Uma dessas missões, o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman, foi especificamente concebido para investigar a energia escura e a expansão do universo. Está quase pronto para ser lançado — abaixo do orçamento e antes do prazo — mas os cortes de financiamento propostos para a NASA podem impedir que chegue ao espaço.
No final, mesmo com os nossos melhores instrumentos e mentes mais brilhantes, o universo ainda guarda inúmeros mistérios. Mas o que os cientistas descobriram ao longo do último século é nada menos que notável. Desde a identificação de galáxias além da nossa até a deteção da aceleração cósmica, essas descobertas continuam a remodelar a nossa compreensão da própria existência.
Como diz Webb, “a energia escura está em crise no momento, porque nada realmente concorda, embora toda a ciência que foi feita seja incrivelmente rigorosa”. Quer a resposta esteja em novas tecnologias, novas observações ou teorias revolucionárias, a busca para compreender o cosmos continua — e depende tanto da curiosidade quanto do compromisso.
