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23.15: Expansión del Universo

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    ¿Por qué una sirena cambia de tono a medida que te pasa?

    El sonido de una sirena en un vehículo de emergencia cambia a medida que te pasa. Se desplaza de mayor a menor tono. A medida que el vehículo se mueve hacia ti, las ondas sonoras se juntan. A medida que el vehículo se mueve más allá de ti, las olas se separan. Este efecto con luz le dice a los astrónomos algo sobre nuestro Universo.

    El Universo se está expandiendo

    Después de descubrir que hay galaxias fuera de la nuestra, Edwin Hubble pasó a medir la distancia a cientos de otras galaxias. Sus datos eventualmente nos mostrarían cómo está cambiando el Universo, e incluso nos darían pistas sobre cómo se formó el Universo.

    corrimiento al rojo

    Si miras una estrella a través de un prisma, verás un espectro. El espectro es la gama de colores que se ve en un arco iris. El espectro tiene bandas oscuras específicas donde los elementos de la estrella han absorbido la luz de ciertas energías. Un astrónomo puede utilizar estas líneas para determinar qué elementos se encuentran en una estrella distante. De hecho, el elemento helio fue descubierto por primera vez en nuestro Sol, no en la Tierra. Esto se hizo analizando las líneas de absorción en el espectro del sol.

    Los astrónomos estudiaron los espectros de luz de galaxias distantes. Cuando hicieron esto se percataron de algo extraño. Las líneas oscuras en el espectro estaban en los patrones que esperaban. Pero se desplazaron hacia el extremo rojo del espectro (Figura a continuación). Este desplazamiento de las bandas de absorción hacia el extremo rojo del espectro se conoce como desplazamiento al rojo.

    Las estrellas se desplazan al rojo porque se están alejando de la tierra

    El desplazamiento al rojo es un desplazamiento en las bandas de absorción hacia el extremo rojo del espectro. El desplazamiento al rojo ocurre cuando la fuente de luz se aleja de usted o cuando se estira el espacio entre usted y la fuente.

    El corrimiento al rojo ocurre cuando la fuente de luz se aleja del observador. Entonces, cuando los astrónomos ven corrimiento al rojo a la luz de una galaxia, saben que la galaxia se está alejando de la Tierra. Lo extraño es que casi todas las galaxias del Universo tienen un corrimiento al rojo. Por supuesto, esto significa que casi todas las galaxias se están alejando de nosotros.

    El universo en expansión

    Edwin Hubble combinó sus medidas de las distancias a las galaxias con las medidas de desplazamiento al rojo de otros astrónomos. Se percató de una relación, que ahora se llama Ley del Hubble: Cuanto más lejos está una galaxia, más rápido se aleja de nosotros. En otras palabras, ¡el Universo se está expandiendo!

    A continuación se muestra un diagrama simplificado de la expansión del Universo (Figura abajo). Otra forma de imaginarlo es imaginando un globo cubierto de diminutos puntos. Cada punto representa una galaxia. Al inflar el globo, los puntos se alejan lentamente unos de otros porque la goma se estira en el espacio entre ellos. Si fuera un globo gigante y estuvieras parado sobre uno de los puntos, verías a los otros puntos alejándose de ti. No solo eso, sino que los puntos más alejados de ti en el globo se alejarían más rápido que los puntos cercanos.

    Este diagrama simplificado de la expansión del Universo ilustra cómo el universo se expandió con el tiempo

    Se trata de un diagrama simplificado de la expansión del Universo a lo largo del tiempo. Tenga en cuenta que la distancia entre galaxias se hace más grande a medida que avanzas en el tiempo, pero el tamaño de cada galaxia se mantiene aproximadamente igual.

    Un globo inflador no es exactamente como el Universo en expansión. Pero es cierto que el espacio mismo se extiende entre galaxias como el caucho se estira cuando se infla un globo. Este estiramiento del espacio, que hace que aumente la distancia entre galaxias, es lo que los astrónomos quieren decir con la expansión del Universo.

    Otra diferencia entre el Universo y nuestro modelo de globo involucra el tamaño real de las galaxias. En el globo inflador, los puntos que hiciste se harán más grandes en tamaño a medida que lo infles. En nuestro Universo, sin embargo, las galaxias permanecen del mismo tamaño; es solo el espacio entre las galaxias el que aumenta a medida que el Universo se expande.

    Resumen

    • Casi todas las galaxias se están alejando de nosotros.
    • El espectro de las estrellas se desplaza hacia el rojo; esto se conoce como desplazamiento al rojo. El desplazamiento al rojo de las galaxias es evidencia de que el Universo se está expandiendo.
    • La Ley del Hubble establece que cuanto más lejos está una galaxia, más rápido se aleja de nosotros.

    Revisar

    1. ¿Cómo determinó Hubble que el Universo se está expandiendo?
    2. ¿Cómo aprenden los astrónomos de qué están hechas las estrellas?
    3. ¿Qué es la Ley del Hubble?

    Explora más

    Utilice el siguiente recurso para responder a las preguntas que siguen.

    1. ¿Qué se utiliza el corrimiento al rojo para determinar?
    2. ¿Qué es el cambio Doppler?
    3. ¿Cómo se relaciona el desplazamiento Doppler con la luz?
    4. ¿Qué nos dice el cambio azul?
    5. ¿Por qué la mayor parte de la galaxia se desplaza al rojo?
    6. ¿Qué nos dice el corrimiento cósmico al rojo?

    Referencias

    Imagen Referencia Atribuciones

    [Figura 1]

    Crédito: Usuario:Gnixon/Wikipedia ;( a) Cortesía de NASA; (b) Cortesía de NASA, J. English (U. Manitoba), S. Hunsberger, S. Zonak, J. Charlton, S. Gallagher (PSU), y L. Frattare (STSCi)
    Fuente: Commons.wikimedia.org/wiki/Archivo:universe_expansion2.png; (a) quest.arc.nasa.gov/hst/about/edwin.html; (b) http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2002/22/image/a/
    Licencia: Dominio público

    [Figura 2]

    Crédito: Usuario:Tkarcher_ (usurpado)/Wikimedia Commons ;( a) Cortesía de NASA; (b) Cortesía de NASA, J. English (U. Manitoba), S. Hunsberger, S. Zonak, J. Charlton, S. Gallagher (PSU), y L. Frattare (STSCi)
    Fuente: Commons.wikimedia.org/wiki/Archivo:Doppler_Effect_ diagrammatic.png; (a) quest.arc.nasa.gov/hst/about/edwin.html; (b) http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2002/22/image/a/
    Licencia: Dominio público

    [Figura 3]

    Crédito: Usuario:Gnixon/Wikipedia ;( a) Cortesía de NASA; (b) Cortesía de NASA, J. English (U. Manitoba), S. Hunsberger, S. Zonak, J. Charlton, S. Gallagher (PSU), y L. Frattare (STSCi)
    Fuente: Commons.wikimedia.org/wiki/Archivo:universe_expansion2.png; (a) quest.arc.nasa.gov/hst/about/edwin.html; (b) http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2002/22/image/a/
    Licencia: Dominio público

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