La luz roja y las luces azules describen cómo la luz cambia a medida que los objetos en el espacio (como estrellas o galaxias) se acercan o alejan de nosotros. El concepto es clave para trazar la expansión del universo.
La luz visible es un espectro de colores, que es claro para cualquiera que haya mirado un arco iris. Cuando un objeto se aleja de nosotros, la luz se desplaza hacia el extremo rojo del espectro, a medida que sus longitudes de onda se alargan. Si un objeto se acerca, la luz se mueve hacia el extremo azul del espectro, a medida que sus longitudes de onda se acortan.
Para pensar en esto más claramente, la Agencia Espacial Europea sugiere, imagínese escuchando una sirena de policía mientras el automóvil se apresura a su lado en la carretera.
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“Todo el mundo ha escuchado el aumento del tono de una sirena de policía que se aproxima y la fuerte disminución del tono a medida que la sirena pasa y retrocede. El efecto surge porque las ondas de sonido llegan al oído del oyente más cerca a medida que se acerca la fuente, y más lejos a medida que se acerca. retrocede “, escribió la ESA.
Este efecto de sonido fue descrito por primera vez por Christian Andreas Doppler y se llama efecto Doppler. Dado que la luz también emana en longitudes de onda, esto significa que las longitudes de onda pueden estirarse o contraerse juntas dependiendo de la posición relativa de los objetos. Dicho esto, no lo notamos en una escala diaria de tamaño real porque la luz viaja mucho más rápido que la velocidad del sonido, un millón de veces más rápido, señaló la ESA.
El astrónomo estadounidense Edwin Hubble (que lleva el nombre del Telescopio Espacial Hubble) fue el primero en describir el fenómeno del desplazamiento al rojo y vincularlo a un universo en expansión. Sus observaciones, reveladas en 1929, mostraron que casi todas las galaxias que observó se están alejando, dijo la NASA.
“Este fenómeno se observó como un desplazamiento al rojo del espectro de una galaxia”, escribió la NASA. “Este desplazamiento al rojo parecía ser más grande para las galaxias débiles, presumiblemente más allá. Por lo tanto, cuanto más se aleja una galaxia, más rápido se aleja de la Tierra”.
Las galaxias se están alejando de la Tierra porque el tejido del espacio mismo se está expandiendo. Mientras las galaxias mismas están en movimiento, la galaxia de Andrómeda y la Vía Láctea, por ejemplo, están en curso de colisión, hay un fenómeno general de desplazamiento hacia el rojo a medida que el universo se hace más grande.
Los términos desplazamiento al rojo y desplazamiento al azul se aplican a cualquier parte del espectro electromagnético, incluidas las ondas de radio, infrarrojos, ultravioleta, rayos X y rayos gamma. Entonces, si las ondas de radio se desplazan hacia la parte infrarroja del espectro, se dice que se desplazan hacia el rojo, desplazadas hacia las frecuencias más bajas.
El desplazamiento al rojo de un objeto se mide examinando las líneas de absorción o emisión en su espectro. Estas líneas son únicas para cada elemento y siempre tienen el mismo espacio.
Desplazamiento rojo se define como el cambio en la longitud de onda de la luz dividida por la longitud de onda que tendría la luz si la fuente no se moviera, llamada longitud de onda restante:
Desplazamiento rojo = (Longitud de onda observada – Longitud de onda de descanso) / (Longitud de onda de descanso)
Tres tipos de desplazamiento al rojo
Al menos tres tipos de desplazamiento al rojo ocurren en el universo: desde la expansión del universo, desde el movimiento de galaxias entre sí y desde el “desplazamiento hacia el rojo gravitacional”, que ocurre cuando la luz se desplaza debido a la gran cantidad de materia dentro de una galaxia.
Este último desplazamiento al rojo es el más sutil de los tres, pero en 2011 los científicos pudieron identificarlo en una escala de tamaño universal. Los astrónomos hicieron un análisis estadístico de un gran catálogo conocido como Sloan Digital Sky Survey, y descubrieron que el desplazamiento al rojo gravitacional ocurre, exactamente en línea con la teoría de la relatividad general de Einstein. Este trabajo fue publicado en un artículo de Nature.
“Tenemos mediciones independientes de las masas de racimo, por lo que podemos calcular cuál es la expectativa de desplazamiento hacia el rojo gravitacional basado en la relatividad general”, dijo el astrofísico de la Universidad de Copenhague Radek Wojtak en ese momento. “Está exactamente de acuerdo con las mediciones de este efecto”.
La primera detección de desplazamiento al rojo gravitacional se produjo en 1959, después de que los científicos detectaron que ocurría en la luz de rayos gamma que emanaba de un laboratorio terrestre. Antes de 2011, también se encontró en el sol y en las enanas blancas cercanas, o en las estrellas muertas que permanecen después de que las estrellas del tamaño del sol dejan de fusionarse tarde en sus vidas.
