El efecto Doppler y el origen del universo

¿Cómo pueden estar relacionados un efecto tan sencillo como el de Doppler con una teoría tan importante como el origen del universo?


 Pues, aunque parezca mentira, ese efecto fue determinante para formular la teoría del Big Bang. 


El efecto Doppler fue algo de vital importancia en este tipo de descubrimientos relacionados con la expansión del universo y su continuo movimiento.

Muy a menudo, teorías como la del Big Bang necesitan el apoyo de otras, como la del efecto Doppler, para confirmarse y apoyarse en bases científicas. 


Hoy contaremos esa historia, y explicaremos la importancia de ese descubrimiento.

Pero antes de nada, ¿qué es ese efecto Doppler del que tanto hablamos? Empecemos por el principio.
El efecto Doppler

El 29 de noviembre de 1803 nacía en el seno de una familia de albañiles un chico llamado Christian Andreas Doppler.


 Su familia no vivía mal, gracias al trabajo de sus padres como albañiles tenían una lujosa casa y el pequeño Christian tenía un puesto asegurado como futuro albañil.


 Pero Christian siempre había tenido diversos problemas de salud y enseguida se dieron cuenta de que no iba a poder continuar la tradición familiar


Así que empezó a estudiar física y matemáticas en la universidad, materias que pronto convertiría en su pasión y trabajo.

Pero si por algo recordamos a este famoso físico es por su mayor descubrimiento, el efecto Doppler.





 En realidad es algo muy sencillo y fácil de explicar.


 Pongamos el ejemplo de una ambulancia que se mueve
 a través de una carretera.


 Nosotros estamos parados y vemos cómo se acerca, pasa por delante de nosotros, y después se aleja.


 ¿Qué oímos?

Según se va a acercando a nosotros, la sirena será cada vez más aguda, mientras quecuando empieza a alejarse pasa a producir un sonido cada vez más grave. 


Esto es el efecto Doppler.


 Cuando la fuente del sonido (en este caso la ambulancia) se mueve respecto al receptor(en el ejemplo, nosotros mismos), se producirá un cambio de frecuencias en las ondas sonoras.
En la imagen que ven sobre estas líneas, el receptor es el micrófono y las fuentes son las sirenas de los coches de policía.


 Cuando el coche naranja se acerca hacia el micrófono, la frecuencia sonora que queda grabada es más grande de lo normal, es como si las ondas sonoras vinieran"comprimidas".


 Según se va alejando, la frecuencia disminuye y al micrófono le llegan unas ondas sonoras más "alargadas" que la original.


 Es decir, un coche en movimiento produciría un frente de ondas comprimidas por delante y un frente de ondas expandidas por detrás


Como el oído humano trata a las altas frecuencias como sonidos agudos y a las bajas frecuencias como sonidos graves, llegamos a la solución de porqué se produce un sonido agudo y después uno grave.


 Por supuesto, para que se produzca este efecto, el coche debe de ir a una velocidad considerable. 


Si se encuentra parado, no se nota ninguna variación en la frecuencia sonora, es necesario aumentar la velocidad.



Pero el efecto Doppler no se queda ahí. 


Por ejemplo, podemos aplicarlo a la luz, ya que también se comporta como onda. 


El problema es que se necesitan velocidades mucho mayores que las que puede alcanzar un coche, en la vida cotidiana no podemos ver ese tipo de variaciones con facilidad.


Si nos fijamos en el dibujo superior, podemos sacar en claro que cuando una fuente de luz(pongamos como ejemplo una estrella) se aleja a grandes velocidades de un receptor (en este caso, el hombre que la mira fijamente), la luz se desplaza en ondas más largas.


 Si la fuente de luz seestá acercando en vez de alejarse, la luz se desplaza en ondas más cortas. Como habréis comprobado, es algo similar a lo que ocurría con el sonido.

Pero, ¿cuál es la consecuencia de que la luz se desplace en ondas cortas o largas?


 Sencillamente, varía el color del espectro luminoso.


 Si la luz se desplaza en forma de ondas cortas, se produce un corrimiento al azul; y si se desplaza en forma de ondas largas, se produce un corrimiento al rojo.
Como observamos en la ilustrativa imagen de la izquierda, un objeto que se aleja va provocando un corrimiento al rojo dentro del espectro luminoso.


 Si se estuviera produciendo un corrimiento al azul, 
en vez de acercarse a la parte superior roja,            se acercarían a la parte inferior azul.

Como vemos, el efecto Doppler también está presente en la luz


 A modo de resumen, cuando el objeto se aleja a la suficiente velocidad, toma un aspecto rojizo, y cuando se acerca toma un aspecto azulado.

Pero se estarán preguntando qué tiene que ver todo esto con el origen del universo que hemos mencionado al principio.


 Pues tiene mucho que ver, y es uno de los puntos fundamentales para el descubrimiento del Big Bang.

Ley de Hubble y la relación con el Big Bang

Cuando estos dos astrónomos empezaron su ardua tarea, descubrieron datos impresionantes

Hallaron corrimientos al rojo en casi todas las galaxias, prueba irrefutable de que el universo debía estar expandiéndose

 Y lo que es más importante aún, cuanto más lejos estaban las galaxias, mayor corrimiento al rojo tenían

Mientras que las galaxias vecinas muestran un corrimiento al rojo muy pequeño, en las más lejanas se producía lo contrario.

Como explicamos antes, cuando algo tenía un corrimiento rojo, se estaba alejando.

 Por tanto, las galaxias estudiadas por este dúo de astrónomos estaban alejándose.

Esta teoría daba validez al Big Bang y ayudaba a establecer las bases de la expansión del universo.

 Estudiando la diferente intensidad de corrimiento al rojo de las galaxias que estudiaba, Hubble consiguió medir la distancia y velocidad que tenía cada una, y llegó a la conclusión de que cuanto más lejana era una galaxia

se alejaba a mayor velocidad.

Estas teorías son conocidas como "Ley de Hubble",

 y a partir de ellas se puede deducir quelas galaxias se alejan unas de otras a una velocidad proporcional a su distancia.

  Como ya dijimos, es un punto fundamental para entender la expansión del universo, y demuestra que esta expansión que todavía podemos ver son los "restos" de esa gran explosión que conocemos como Big Bang.

Pero la ley de Hubble sirvió para muchas cosas más, como para hacer las primeras aproximaciones científicas sobre la edad del universo, es decir, el período de tiempo que ha transcurrido desde el Big Bang hasta el día de hoy

 Actualmente, los científicos pensamos que esta cifra ronda los 13.740.000.000 de años.