Imagen: el espectro de la luz visible, que va del infrarrojo al ultravioleta, corresponde a longitudes de onda que van desde los 400 nanómetros en el violeta hasta los 780 nanómetros en el rojo.
Esta imagen muestra el cambio en las longitudes de onda de una estrella que se mueve aproximadamente al 1% de la velocidad de la luz.
- Arriba: el espectro de la estrella, si estuviera inmóvil.
- En el centro: el espectro de la estrella, que se desplaza unos 5 nm hacia el rojo si se aleja de nosotros.
- Abajo: el espectro de la estrella, desplazado unos 5 nm hacia el azul, se acercaba a nosotros.
Las líneas negras representan la absorción de longitudes de onda específicas de elementos presentes en la atmósfera estelar.
En astronomía, el corrimiento al rojo es un aumento en la longitud de onda de la luz emitida por un objeto celeste distante. Esto da como resultado un desplazamiento hacia el rojo de las líneas espectrales de la luz, que es visible en un espectrograma.
El corrimiento al rojo se indica con la letra "z". Se calcula comparando las longitudes de onda observadas de las líneas espectrales emitidas por objetos astronómicos con las longitudes de onda esperadas en un laboratorio en la Tierra.
Si el objeto se aleja de nosotros, las líneas espectrales se desplazan hacia el rojo, de ahí el término "corrimiento al rojo".
Si el objeto se acerca, el desplazamiento es hacia el azul, y entonces hablamos de "desplazamiento al azul".
En otras palabras, cuanto más lejos esté el objeto, mayor será su corrimiento al rojo (z).
Este fenómeno se explica por el efecto Doppler.
El efecto Doppler es una modificación de la frecuencia de una onda y por tanto de su longitud de onda, cuando existe un movimiento relativo entre la fuente de la onda y el observador.
El corrimiento al rojo es una herramienta esencial para estudiar el universo distante. Permite determinar la distancia de los objetos cósmicos, estudiar su evolución en el tiempo y comprender la estructura del universo.
Imagen: Curva de corrimiento al rojo.
Ejemplo: si z = 6, la edad del objeto observado corresponde al momento en que se emitió la luz, es decir, aproximadamente 13 mil millones de años.
El corrimiento cosmológico al rojo es un fenómeno observado en los espectros de luz provenientes de objetos distantes del universo.
El corrimiento al rojo se debe principalmente a la expansión del universo, que estira las longitudes de onda de los fotones a medida que viajan por el espacio. Esto provoca un desplazamiento de las líneas espectrales hacia longitudes de onda más largas, es decir, hacia el rojo del espectro electromagnético.
Cuando un objeto emite luz, su espectro de emisión muestra líneas espectrales características. Los picos y valles del espectro se deben a las líneas de absorción y emisión de los elementos que se encuentran en el objeto observado. Estas líneas están asociadas con transiciones de energía específicas en los átomos o moléculas del objeto.
Por ejemplo, cuando medimos la línea Lyman Alpha de hidrógeno en el laboratorio, vemos una transición a aproximadamente 121,6 nanómetros en la región ultravioleta del espectro electromagnético. La línea Lyman Alfa se llama así porque representa la transición al nivel más bajo de Lyman (n = 1), pasando del nivel 2 al nivel 1 de energía. El nivel de Lyman se refiere a un conjunto específico de niveles de energía electrónica en un átomo de hidrógeno. Estos niveles de energía están asociados con las diferentes órbitas permitidas para los electrones en un átomo de hidrógeno y están definidos por el cuanto principal n.
Si observamos un objeto cuya transición está a 480 nm, esto significa que el objeto observado se encuentra aproximadamente a 12 mil millones de años de nosotros.
El corrimiento al rojo actúa como un factor multiplicativo. El factor en este ejemplo es 4. Este factor lo encontraremos en todas las demás características del espectro (carbono, silicio, etc.). Entonces todas las longitudes de onda se multiplican por este factor que llamamos redshit y que llamamos z.
La mierda roja es igual al factor multiplicativo -1: z - 1 = 3
Si no hay compensación z = 0.
Cuanto mayor es z, más lejano y por tanto más antiguo es el objeto que observamos. Por tanto, podemos relacionar la z con la edad del objeto en el momento en que se emitió la luz.
- z = 0 corresponde a una edad de 13,8 mil millones de años.
- z = 1 corresponde a una edad de 5,8 mil millones de años.
- z = 3 corresponde a una edad de 2 mil millones de años.
- z = 6 corresponde a una edad de 800 millones de años.
- z = 11 corresponde a una edad de 400 millones de años.
- z = 20 corresponde a una edad de 200 millones de años.
- z = 30 corresponde a una edad de 100 millones de años.
Comparando el espectro observado con el espectro esperado de un objeto cercano con el mismo espectro de emisión, se puede determinar el corrimiento al rojo. Las líneas espectrales desplazadas al rojo indican el grado de desplazamiento.
Calculando el corrimiento al rojo (z) para un objeto distante que viaja a la mitad de la velocidad de la luz:
z + 1 = c + v / c - v
z + 1 = 300.000.000 + 150.000.000 / 300.000.000 - 150.000.000
z = 3
Cálculo de la velocidad de un objeto distante cuyo corrimiento al rojo es 4:
v = c * ((1 + z)2 -1) / ((1 + z)2 + 1)
v = 276.923.077 m/s o el 92% de la velocidad de la luz.
El corrimiento al rojo es esencial para estimar distancias cosmológicas, comprender la expansión del universo y explorar la naturaleza de la energía oscura, una forma misteriosa de energía que parece acelerar esta expansión.
Nos permite reconstruir la historia del universo. De hecho, medir el corrimiento al rojo de galaxias distantes permite determinar su edad y su distancia relativa. Esto permite reconstruir la historia de la expansión del universo y comprender cómo se formaron y evolucionaron las galaxias.
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