Corrimiento al rojo: qué es, en qué consiste y cómo se calculan

En este artículo, haremos un repaso por su concepto, la forma en la que se calcula y por qué es importante en el campo de la cosmología.

Teoría del corrimiento al rojo: sus orígenes

La teoría del corrimiento al rojo tiene sus orígenes a partid de los descubrimientos del destacado astrónomo Edwin Hubble en la década de 1920.

Hubble se apoyó en el uso del telescopio Hooker desde el Observatorio astronomico del Monte Wilson con el objetivo de realizar observaciones que le permitieran detallar las de galaxias distantes.

Estas observaciones le permitieron lograr un descubrimiento revolucionario y se trata de que las galaxias que se visualizaban más alejadas mostraban un corrimiento hacia longitudes de onda más largas, lo cual implicaba que había un desplazamiento hacia el extremo rojo en el espectro electromagnético.

Para Hubble este descubrimiento cambió por completo los principios de la cosmología de que se manejaba para la época. El astrónomo evidenció que mientras más lejos se encontraba una galaxia, mayor era el corrimiento al rojo, lo cual le permitió sugerir que el universo no solo era estático, sino que además este se encontraba en constante expansión.

Entre los resultados de la investigación, Hubble logró formular lo que hoy se conoce como en el mundo astronómico como la Ley de Hubble, la cual establece que las galaxias se están alejando unas de otras y que su velocidad de alejamiento es proporcional a su distancia, de manera que, mientras más lejos se encuentre una galaxia, mayor es la velocidad con la cual se está alejando de nosotros.

La Ley de Hubble acompañado del descubrimiento del corrimiento al rojo permitieron sentar las bases que darían paso a la teoría del Big Bang, en la cual se propone que el universo tiene su origen a partir de una explosión primordial y que además se ha estado expandiendo desde entonces.

Gracias a estos descubrimientos de Hubble y, los científicos logrados construir modelos más precisos de la historia y la estructura del universo, además de apoyar a profundizar en nuestro conocimiento del origen, la evolución y la naturaleza del universo en el que vivimos.

¿Qué es y en qué consiste el fenómeno del corrimiento al rojo?

El fenómeno del corrimiento al rojo hace referencia al cambio que se detecta hacia longitudes de onda más largas de la luz la cual es emitida por objetos celestes. Este corrimiento ocurre como consecuencia del efecto Doppler, el cual es el cambio en la frecuencia de la luz el cual es originado por el movimiento relativo entre el emisor y el observador.

De manera que cuando un objeto se aleja de nosotros, la luz que este emite se estira y se va desplazando hasta longitudes de onda más largas, dando origen al corrimiento al rojo.

Para calcular este fenómeno este se basa en la observación y mediciones de las longitudes de onda de la luz que son emitidas por los objetos celestes. Por medio de los análisis espectroscópicos, los astrónomos tienen la capacidad de determinar si la desviación de las longitudes de onda que se observan puede compararse con las longitudes de onda esperadas.

Existen diferentes métodos de medición, el más común utilizado para calcular el corrimiento al rojo es a través de los espectrógrafos, los cuales están diseñados para descomponer la luz en las diferentes longitudes de onda permitiendo registrar su intensidad, los espectrógrafos pueden acoplarse a telescopios para recogen la luz de los objetos celestes.

Luego que se ha obtenido el espectro de la luz que emite el objeto, se debe buscar aquella característica o línea de emisión la cual se conoce estable en el espectro. Un ejemplo de esto puede ser, una línea de absorción o emisión la cual es producida por un elemento químico, esta línea se puede usar como una referencia a través de la cual determinar que desviación de las longitudes de onda puede observarse.

Al comparar la posición de la línea en el espectro observado con la posición en el espectro esperado, es posible calcular el desplazamiento de las longitudes de onda. En el caso de que la línea de referencia se vea desplazada hacia el extremo rojo del espectro, esto es un indicador de un corrimiento al rojo, mientras que, si se observa desplazada hacia el extremo azul, entonces esta es denominada corrimiento al azul.

El valor del corrimiento al rojo puede ser expresado como un número adimensional el cual es llamado «z». Este representa esa fracción por la cual las longitudes de onda de la luz observada son consecuencia del corrimiento al rojo. Un ejemplo de esto es, un corrimiento al rojo de z = 0.5 lo cuan indica que las longitudes de onda han tenido un estiramiento de alrededor de 50% al compararse con las longitudes de onda esperadas.

Este cálculo es una herramienta fundamental dentro del mundo astronómico pues este proporciona información valiosa acerca de la velocidad de expansión que se da en el universo, además de la distancia con los objetos celestes y la estructura cósmica en general.

¿Cuáles son los tres tipos de corrimiento al rojo?

Se han definido tres tipos de corrimiento al rojo los cuales pueden ser observados en el universo, estos tipos se han descrito como:

1. Desplazamiento gravitacional: Este sucede cuando la luz pasa cerca de un objeto masivo, bien sea un agujero negro o una galaxia, de manera que este puede experimentar un corrimiento al rojo dada la influencia gravitacional que ejerce ese objeto, producto de la distorsión del espacio-tiempo la cual se causa por la masa del objeto.
2. Desplazamiento Doppler: este es un tipo de corrimiento al rojo el cual es producido cuando se aleja o se acerca a nosotros un objeto, en este caso el efecto Doppler produce que la luz se estire o se comprima, generando un desplazamiento hacia el extremo rojo del espectro cuando el objeto se aleja y hacia el extremo azul si se acerca.
3. Desplazamiento cosmológico: En este tipo se observan galaxias distantes debido a la expansión del universo. De manera que mientras el espacio que existe entre estas galaxias se expande, la luz que viaja a través de ellas se estira, produciendo el corrimiento al rojo.

Por qué es importante el corrimiento al rojo: para qué sirve

Además de los aportes que ha permitido dentro de la investigación astronómica, el corrimiento al rojo es una herramienta de gran valor en la cosmología, ya que brinda información importante acerca de la expansión del universo, la distancia de los objetos celestes y la evolución cósmica.

Cuando medimos el corrimiento al rojo, es posible estimar la velocidad a la que se están alejando las galaxias y podemos determinar la forma en la que ha evolucionado el universo a lo largo del tiempo.

Por su parte, el corrimiento al rojo permite el cálculo de las distancias cosmológicas, o lo que es lo mismo, la distancia en la que se encuentran objetos lejanos en el universo, información que es indispensable para comprender la estructura y la historia del cosmos.

Expansión del universo y desplazamiento al rojo: ¿por qué están estrechamente relacionados?

El concepto de expansión del universo y el corrimiento tienen una estrecha relación ya que según la teoría del Big Bang, el universo en sus inicios era extremadamente denso y caliente, mostrando desde entonces una expansión constante, de manera que mientras el espacio se expande entre las galaxias, la luz que viaja se va estirando, produciendo un corrimiento al rojo visible en los objetos distantes.

El corrimiento al rojo nos brinda evidencia precisa acerca de la expansión del universo y permite respaldar la idea de que este en el pasado tenía una estructura más compacta y caliente, gracias a esto, se han podido ampliar estudios y construir modelos de mayor precisión acerca de la historia y la geometría del universo.