El efecto Doppler y su relación con la galaxia

Probablemente esté familiarizado con el sonido de una sirena (bocina de un automóvil) cuando se acerca y luego pasa a su lado. El sonido comienza bajo y silencioso, luego comienza a elevar el tono a medida que se acerca, luego cae a medida que se aleja y se mueve por el camino. Este cambio en el tono es conocido como el efecto Doppler. Y un hecho sorprendente es que es el mismo fenómeno responsable de uno de los descubrimientos científicos más asombrosos en la historia de la humanidad: que el universo se está expandiendo a un ritmo acelerado.

Cómo funciona el efecto Doppler

El efecto Doppler funciona de la siguiente manera. Imagine que un insecto está sentado en el centro de un estanque y dos observadores, el observador A y el observador B, están a cada lado del estanque. Si el insecto mueve sus pies una vez por segundo, creará pequeñas olas en el agua que se moverán en todas direcciones. Cada ola llegará a ambos observadores al mismo ritmo. Pero si ese insecto comienza a moverse hacia el observador A, todo cambia. Ahora las olas alcanzan al observador A con mayor frecuencia, a medida que se acerca el insecto. Al mismo tiempo, el insecto se está alejando del observador B, lo que hace que las ondas lo alcancen con menos frecuencia o con una frecuencia menor. Las ondas sonoras funcionan de la misma manera.

Si algo emite un sonido mientras te mueves, oirás que el sonido aumenta de tono a medida que las ondas de sonido que crea llegan a ti con mayor frecuencia. Una vez que pasa y se aleja, esas ondas de sonido bajarán de tono a medida que te alcancen con menos frecuencia. El efecto Doppler es clave para muchas tecnologías modernas. Los dispositivos de radar utilizan este fenómeno para detectar la velocidad de los objetos en movimiento y para mapear la Tierra utilizando satélites. Los médicos utilizan el efecto Doppler para diagnosticar trastornos vasculares con ecocardiogramas.

¿Qué tiene esto que ver con el universo?

Las ondas en un estanque, las ondas de sonido y las ondas de radiación electromagnética que llamamos luz están sujetas al efecto Doppler. Cuando las ondas de luz caen en frecuencia, cambian de color en el espectro electromagnético. En la parte visible del espectro, la luz roja tiene la frecuencia más baja y la azul la más alta. Por lo tanto, cuando un objeto se aleja de nosotros en el espacio, las ondas de luz que nos alcanzan aparecen rojas, o, como diría un astrónomo, se desplazan al rojo.

El desplazamiento al rojo de las galaxias distantes otorga a los astrónomos información exacta sobre qué tan rápido se alejan de la Tierra. Resulta que cuanto más lejos está un cuerpo celeste de la Tierra, más roja parece ser su luz. Significa que las galaxias más lejanas del universo se están alejando de la Tierra más rápido que las más cercanas. En otras palabras, el universo no solo se está expandiendo, sino que la velocidad de expansión aumenta continuamente a medida que pasa el tiempo. Como si eso no fuera tan alucinante, una nueva investigación sugiere que la velocidad de expansión acelerada del universo podría no ser uniforme en todo el espacio.