Corrimiento al rojo para niños
En física y astronomía, el corrimiento al rojo es un fenómeno que ocurre cuando la radiación electromagnética, como la luz visible, que proviene de un objeto, parece desplazarse hacia el extremo rojo del espectro electromagnético. Esto significa que la longitud de onda de la luz se hace más larga.
Imagina que la luz es como una ola en el mar. Si la ola se estira, su longitud aumenta. Cuando la luz se "estira" y su longitud de onda se hace más grande, se mueve hacia el color rojo del espectro. Si la longitud de onda se hace más corta, se mueve hacia el azul, y a eso se le llama corrimiento al azul.
Este cambio en la longitud de onda puede ocurrir incluso con radiaciones que no podemos ver, como los rayos gamma o los rayos X. Aunque se llame "corrimiento al rojo", no siempre significa que la luz se vuelva roja; solo indica que su longitud de onda se ha alargado.
Contenido
¿Por qué ocurre el corrimiento al rojo?
El corrimiento al rojo puede ocurrir por varias razones importantes en el universo.
El efecto Doppler
Cuando una fuente de luz se aleja de nosotros, la luz que emite se "estira" y su longitud de onda se alarga. Esto es similar a cómo el sonido de una ambulancia cambia de tono cuando se aleja. Este fenómeno se llama Efecto Doppler.
Los astrónomos usan el efecto Doppler para saber cómo se mueven los objetos en el espacio. Por ejemplo, si una estrella se aleja de la Tierra, su luz mostrará un corrimiento al rojo. Si se acerca, mostrará un corrimiento al azul. Esto ayuda a los científicos a entender el movimiento de las estrellas y galaxias lejanas.
Efecto Doppler relativista
Cuando los objetos se mueven a velocidades muy cercanas a la velocidad de la luz, el efecto Doppler se vuelve más complejo debido a la relatividad especial. En estos casos, el tiempo parece pasar más lento para el objeto que se mueve rápido, lo que también afecta la longitud de onda de la luz que emite. Este efecto fue demostrado en un experimento en 1938.
La expansión del espacio
Una de las razones más importantes del corrimiento al rojo en el universo es la expansión métrica del espacio. Esto significa que el espacio entre las galaxias se está estirando, como si fuera un globo que se infla. A medida que el espacio se expande, la luz que viaja a través de él también se estira, lo que provoca un corrimiento al rojo.
Este tipo de corrimiento al rojo se llama corrimiento al rojo cosmológico y es una prueba clave de que el universo se está expandiendo, como lo describe la teoría del Big Bang. Cuanto más lejos está una galaxia, más espacio hay entre ella y nosotros, y por lo tanto, mayor es su corrimiento al rojo. Esto fue descubierto por Edwin Hubble, y se conoce como la ley de Hubble.
Corrimiento al rojo gravitacional
Un tercer tipo de corrimiento al rojo es el corrimiento al rojo gravitacional, también conocido como efecto Einstein. Este ocurre cuando la luz escapa de un lugar con una gravedad muy fuerte, como cerca de un agujero negro. La gravedad "jala" la energía de la luz, haciendo que su longitud de onda se alargue y se desplace hacia el rojo.
Este efecto es muy pequeño en la Tierra, pero es muy importante cerca de objetos muy masivos.
Historia del descubrimiento
La idea del corrimiento al rojo comenzó a desarrollarse en el siglo XIX con el estudio del efecto Doppler. En 1842, Christian Andreas Doppler explicó por primera vez cómo el movimiento de una fuente afecta la frecuencia de las ondas.
En 1848, el físico francés Hippolyte Fizeau describió el primer corrimiento al rojo Doppler en la luz de las estrellas. Por eso, a veces se le llama "efecto Doppler-Fizeau". En 1868, el astrónomo británico William Huggins fue el primero en medir la velocidad de una estrella que se alejaba de la Tierra usando este método.
La expresión "corrimiento al rojo" apareció por primera vez en la ciencia en 1908, gracias al astrónomo estadounidense Walter Sidney Adams.
A partir de 1912, Vesto Slipher descubrió que muchas "nebulosas espirales" (que ahora sabemos que son galaxias) tenían un corrimiento al rojo significativo. Más tarde, Edwin Hubble encontró una relación entre el corrimiento al rojo de estas galaxias y su distancia, lo que llevó a la famosa ley de Hubble. Estas observaciones fueron una prueba muy fuerte de que el universo se está expandiendo.
¿Cómo se mide el corrimiento al rojo?
Los astrónomos miden el corrimiento al rojo observando el espectro de la luz de los objetos celestes. Cada átomo tiene un "código de barras" único de líneas de emisión y absorción en su espectro. Al comparar estas líneas con las que se obtienen en los laboratorios de la Tierra, los científicos pueden ver si las líneas se han desplazado hacia el rojo o hacia el azul.
Cuando solo se tienen fotos de objetos celestes (sin un espectro detallado), los astrónomos usan una técnica llamada "corrimiento al rojo fotométrico". Aunque es menos precisa, permite tener una idea general del corrimiento al rojo.
Observaciones astronómicas del corrimiento al rojo
El corrimiento al rojo es una herramienta muy importante en la astronomía para entender el universo.
Observaciones cercanas
En objetos cercanos, como los que están dentro de nuestra Vía Láctea, el corrimiento al rojo se usa para medir la velocidad de los objetos. Por ejemplo, ayuda a los astrónomos a:
- Medir las velocidades de las estrellas en sistemas binarios.
- Detectar y estudiar planetas alrededor de otras estrellas.
- Estudiar los movimientos de la fotosfera del Sol (heliosismología).
- Medir la rotación de los planetas y las galaxias.
- Entender la dinámica de los discos de acrecimiento alrededor de estrellas de neutrones y agujeros negros.
- Determinar las temperaturas de objetos celestes.
Observaciones extragalácticas
Los objetos más lejanos en el universo muestran los mayores corrimientos al rojo. El mayor corrimiento al rojo observado es el de la Radiación cósmica de microondas, que tiene un valor de aproximadamente z = 1089.8. Esto nos muestra el estado del universo cuando tenía solo unos 372,000 años, ¡hace unos 13,787 millones de años!
Los quasares, que son núcleos muy brillantes de galaxias distantes, fueron los primeros objetos con grandes corrimientos al rojo en ser descubiertos. Actualmente, se han encontrado galaxias con corrimientos al rojo aún mayores, lo que nos permite ver el universo cuando era muy joven.
La ley de Hubble nos dice que cuanto más lejos está una galaxia, mayor es su corrimiento al rojo. Esto se debe a la expansión del espacio. Los astrónomos usan el corrimiento al rojo para estimar las distancias a las galaxias, ya que es más fácil de medir que otras formas de calcular distancias.
Las interacciones entre galaxias y cúmulos de galaxias también pueden causar pequeñas variaciones en el corrimiento al rojo, lo que ayuda a los científicos a estudiar la materia oscura en el universo.
Expediciones de corrimiento al rojo
Gracias a los telescopios modernos y los espectrógrafos, se han realizado grandes proyectos para mapear el universo usando el corrimiento al rojo. Estas "expediciones de corrimiento al rojo" combinan los datos de corrimiento al rojo con las posiciones de los objetos para crear mapas tridimensionales de la materia en el universo. Esto ayuda a entender la estructura a gran escala del universo, como la Gran Muralla, que es un enorme supercúmulo de galaxias.
Algunas de estas expediciones incluyen la CfA Redshift Survey, la 2dF Galaxy Redshift Survey y el Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Estos proyectos han medido el corrimiento al rojo de cientos de miles de galaxias y cuásares, revelando cómo se distribuye la materia en el universo.
Los corrimientos al rojo más altos
Los objetos con los mayores corrimientos al rojo son las galaxias y las ráfagas de rayos gamma. La galaxia con el corrimiento al rojo más alto confirmado es GN-z11, con un valor de z=11.1. Esto significa que la luz de esta galaxia tardó 13,400 millones de años en llegar a nosotros, ¡y la vemos como era solo 400 millones de años después del Big Bang!
El brote de rayos gamma más distante conocido es el GRB 090423, con un corrimiento al rojo de z=8.2. El cuásar más lejano es ULAS J1342+0928, con z=7.54.
La radiación de fondo de microondas tiene el mayor corrimiento al rojo de todos, z=1089.8, lo que nos permite ver el universo cuando era muy joven y caliente.
Otros efectos que "enrojecen" la luz
Existen otros fenómenos que pueden hacer que la luz se vea más roja, pero no son lo mismo que el corrimiento al rojo. Estos efectos se deben a la interacción de la luz con la materia, como la dispersión o el efecto Wolf.
Por ejemplo, el "enrojecimiento interestelar" ocurre cuando el polvo en el espacio dispersa la luz, haciendo que las estrellas distantes se vean más rojas. De manera similar, la dispersión de Rayleigh es la razón por la que el Sol se ve rojo al amanecer o al ocaso, y por qué el cielo es azul. Estos fenómenos cambian el color de la luz, pero no desplazan las líneas espectrales de la misma manera que el corrimiento al rojo.
Véase también
En inglés: Red shift Facts for Kids
- Efecto Doppler
- Anexo:Objetos y eventos más distantes del universo
Galería de imágenes
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Universo observable con corrimiento al rojo de z=0.01 a z=1089
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Corrimiento al rojo de las líneas espectrales en el espectro visible de un supercúmulo de galaxias distantes (derecha), comparado con el del Sol (izquierda). La longitud de onda se incrementa hacia el rojo y más allá.
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Corrimiento al rojo o al azul en función del movimiento relativo entre el objeto emisor y el observador.
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Figura ilustrando el corrimiento al rojo de tipo gravitacional.
