Por mucho tiempo, muchos pensadores y científicos creyeron que el universo era eterno y estático. No solo los pensadores de la antigüedad como Aristóteles o Newton lo creyeron, sino también grandes mentes más contemporáneas como el mismo Albert Einstein. Sin embargo, en 1920, el astrónomo estadounidense, Edwin Hubble, descubrió que casi todas las galaxias se estaban alejando de la Tierra.
Este descubrimiento no solo llevó al desarrollo de teorías como la del Big Bang, sino también a la idea de que tal vez nuestro universo no era estático. De hecho, hoy sabemos que la velocidad a la que se alejan las galaxias está en proporción directa a la distancia que nos separa de ellas. Esto quiere decir que mientras más lejos está una galaxia, más rápido se aleja.
Esto llevó a los astrónomos a concluir que el universo se estaba expandiendo desde hace miles de millones de años. Pero ¿qué quiere decir que nuestro universo se expande? Como explica Gabriel Perez-Giz, astrofísico de la National Science Foundation en Washington, una forma de imaginarse al universo es como un pan con pasas apunto de ser horneado.
Imaginemos que la masa del pan es el espacio y las pasas son las galaxias de nuestro universo. A medida que este es calentado, el pan se infla y el espacio que hay entre las pasas se va haciendo más grande. Algo similar ocurre con nuestro universo: este se ha ido expandiendo desde que ocurrió el Big Bang. A este fenómeno, los científicos lo llaman la inflación cósmica.
Pero ¿cómo sabemos que las galaxias se están alejando de nosotros? La respuesta es el corrimiento al rojo. Para entender de qué se trata este fenómeno necesitamos saber primero dos cosas: qué es la luz y cómo funciona el efecto Doppler. Empecemos por el primero.
Como afirma la Enciclopedia Británica, la luz es un tipo de radiación electromagnética. Esta radiación consiste en un flujo de partículas, llamadas fotones, que viajan en forma de ondas como estas dos que ves en pantalla.
Si las observas detenidamente verás que la distancia entre los picos en cada onda es diferente. En la roja, la distancia entre los picos es mayor que la distancia en la azul. A esta distancia, la llamamos longitud de onda. Pero ¿por qué es importante esta propiedad?
Porque la radiación electromagnética puede tener diferente longitud de onda. De hecho, su longitud de onda determina de qué tipo de radiación estamos hablando. Los rayos x, las microondas y la luz son diferentes ejemplos de ella. Lo único que las diferencia es su longitud de onda.
Nuestros ojos son órganos capaces de detectar ciertos rangos de esta radiación y la interpretan como luz de diferentes colores. Como vemos en esta imagen, cada color corresponde a una determinada longitud de onda: las más largas corresponden al color rojo; las más cortas al color violeta. Veamos ahora de qué se trata el efecto Doppler.
El efecto Doppler describe cambios en la frecuencia de ondas de sonido o luz producidas por una fuente que se mueve con respecto a un observador. Esto suena complicado, pero es algo que experimentamos todo el tiempo, como cuando oímos un carro o una ambulancia que pasa delante de nosotros a toda velocidad.
Así como la luz, el sonido es un tipo de onda y, así como nuestros ojos nos permiten captar ondas electromagnéticas, nuestros oídos nos permiten captar ondas de sonido. Sin embargo, la forma en que captamos estas ondas puede verse afectada por el movimiento. Esta es la razón por la que las ambulancias o los motores de los carros suenan más agudos cuando se acercan y luego más graves cuando se alejan.
Esto sucede porque las ondas emitidas por un objeto que viaja hacia un observador se comprimen a medida que se acerca a este. En contraste, las ondas emitidas de una fuente que se aleja de un observador se alargan. Como sospecharás, longitudes de ondas más cortas implican sonidos más agudos, mientras que longitudes de ondas más largas, sonidos más graves.
Este mismo fenómeno ocurre con la luz. Si una fuente de luz se acerca a nosotros la veremos más azul. Por el contrario, si se aleja, la veremos más roja. A este fenómeno se le llama corrimiento al rojo Doppler.
Ahora, así como existe el corrimiento al rojo Doppler, existe el corrimiento hacia el rojo cosmológico, que es el más relevante para este tema. En el caso de este último, la causa del alargamiento de la onda de luz no es el movimiento entre los objetos, como el caso de los autos, sino la inflación del espacio en sí.
Volvamos al ejemplo del auto para entenderlo mejor. Imagina que en lugar de estar en movimiento, el auto está quieto con el motor prendido. Ahora imagina que el espacio entre nosotros y el auto se hace más grande. Este efecto tendría el mismo resultado con respecto al sonido: el espacio entre las ondas que nos llegan se haría más grande, haciendo que suenen más graves.
Algo similar ocurre con las galaxias. Dado que el espacio entre nosotros y ellas se agranda, así como vimos en el ejemplo del pan, la longitud de onda de esta también se alarga. En pocas palabras, se ha corrido al rojo. Ahora, esto no significa que toda la luz que nos llegue desde ese objeto sea roja o que sea de un solo color, sino que todo su espectro de luz se ha corrido hacia el rojo.
Pero ¿cómo sabemos que la luz de las galaxias ha experimentado tal corrimiento? Como explica Matthew O’Dowd, astrofísico y profesor asociado del Departamento de Física y Astronomía del Lehman College de la Universidad de la Ciudad de Nueva York, por suerte tenemos una forma de saberlo: las supernovas tipo 1a.
Este tipo especial de supernovas tienen luminosidades muy similares entre ellas y muy altas (brillan más que toda la galaxia que las alberga), por lo que sabemos cómo deberíamos percibir su luz desde la Tierra, si esta ha cambiado su tonalidad hacia el rojo, entonces significa que el objeto se está alejando. Asimismo, estas supernovas son bastante comunes, por lo que podemos encontrarlas fácilmente. ¿Y qué hemos observado?
Como sospecharás, vemos que su luz se ha corrido al rojo. Esto significa que nuestro universo se está expandiendo. Pero, no solo eso, sino que hemos encontrado que el universo, hoy, se expande más rápido que en los primeros años del Big Bang: la expansión se está acelerando.
Aún no sabemos por qué el universo se expande cada vez más rápido; sin embargo, se le atribuye el hecho a la energía oscura, si quieres saber sobre ella, puedes buscar nuestro video al respecto.
Así, hoy sabemos que no vivimos en un universo estático e inmutable, como se pensaba, sino más bien en uno dinámico que se expande constantemente. Esto lo sabemos gracias al corrimiento al rojo que vemos en la luz que nos llega de las galaxias.
