El Efecto Doppler

Efecto Doppler

Hacia los años 20-30, los astrónomos demuestran que ciertas nebulosas del cielo no forman parte de la Vía Láctea. La medición de la velocidad se realiza a partir del efecto Doppler- Frizeau. En relación a su color real, la luz de un astro que se aproxima parece más azul; si se aleja, más roja. El universo soporta un vasto movimiento de expansión, en que las galaxias se distancian crecientemente entre sí.

El efecto Doppler, fue descubierto por Christian Johan Doppler es el corrimiento de la frecuencia recibida, debido al movimiento de la  fuente vibratoria hacia el receptor, o alejándose de él.

El descubrimiento de la expansión del Universo comienza en 1912, con los trabajos del  astrónomo norteamericano Vesto M. Slipher. La mayoría de los astros se desplaza hacia el rojo, lo que indica que el foco de la radiación se aleja, interpretado como una confirmación de la expansión del Universo.

En principio parece que las galaxias se alejan de la  Vía Láctea en todas direcciones, dando la sensación de que nuestra galaxia es el centro del Universo, consecuencia de la forma en que se expande el Universo.

El efecto Doppler es el fenómeno por el cual el observador percibe una frecuencia mayor o menor, del sonido o la luz cuando la fuente se acerca o se aleja de él respectivamente. Todas las ondas se mueven a través de un medio homogéneo a una velocidad constante, que depende de las  propiedades físicas del medio. Cuando una fuente de radiación se halla en movimiento con respecto a un observador, éste percibe la radiación de la fuente en una longitud de onda distinta de la emisión.

En 1845 Ballot confirmó las  proyecciones de esta teoría. La amplitud del corrimiento permite determinar la velocidad con que se acerca o se aleja de nosotros el astro observado.

Si los objetos estelares se alejan de la tierra, la longitud de onda de la luz observada, es mayor que la de la luz emitida, y la  luz que vemos se desplaza hacia el rojo. Si los objetos estelares se aproximan a la Tierra, la longitud de onda observada es inferior a la de la emitida, y su luz visible se corre hacia el azul. Las galaxias se alejan globalmente de la Tierra, y percibimos la luz que nos llega de su centro corrida hacia el rojo.

Más aún, estudiando el Efecto Doppler, se puede obtener información acerca de estrellas específicas. Las galaxias son grupos de estrellas que en general rotan alrededor de su centro de masa. La radiación electromagnética emitida por cada estrella de una galaxia distante aparecerá desplazada hacia el rojo si la estrella al rotar se aleja de la Tierra. En el caso contrario aparecerá desplazada hacia el azul.

Pero debe tomarse en cuenta lo siguiente: Los desplazamientos de frecuencia pueden ser el resultado de otros fenómenos, no del movimiento relativo del observador y la fuente. Otros dos fenómenos pueden estar involucrados: la existencia de campos gravitacionales muy fuertes que dan origen al "desplazamiento gravitacional hacia el rojo"; y el llamado "desplazamiento cosmológico hacia el rojo", debido a la expansión del espacio producto de la Gran Explosión.

Fórmulas y cálculos

Para poder expresar con números el fenómeno descripto en la sección anterior, consideremos los esquemas siguientes:

Fuente fija con respecto al observador:
la frecuencia de la fuente y la frecuencia
observada coinciden.

Fuente en movimiento:
la frecuencia de la fuente es menor que
la observada por el observador del cual se aleja
y mayor que la observada por el observador al
cual se dirige. Esto es lo que se llama
desplazamiento hacia el rojo y hacia el azul
de la frecuencia de la fuente.

Un simple fotón propagado a través del vacío puede desplazarse hacia el rojo de varias maneras distintas. Cada uno de estos mecanismos produce un desplazamiento de tipo Doppler, es decir, z es independiente de la longitud de onda. Estos mecanismos son descritos mediante transformaciones galileanas, lorentzianas o relativistas entre un sistema de referencia y otro.

Tipo de corrimiento al rojo	Ley de transformación de sistema	Ejemplo de métrica	Definición
Corrimiento al rojo Doppler	Transformaciones de Galileo	Distancia euclidiana
Doppler relativista	Transformaciones de Lorentz	Métrica Minkowski
Corrimiento al rojo cosmológico	Transformaciones relativistas	FLRW
Corrimiento al rojo gravitacional	Transformaciones relativistas	Métrica de Schwarzschild

Si una fuente de luz se está alejando de un observador, entonces los corrimientos al rojo (z > 0) ocurren; si la fuente se acerca, entonces ocurre un corrimiento al azul. Esto es válido para todas las ondas electromagnéticas y es explicado por el efecto Doppler. Consecuentemente, este tipo de corrimiento al rojo es denominado el corrimiento al rojo Doppler. Si la fuente se aleja del observador con velocidad v, entonces, ignorando los efectos relativistas, el corrimiento al rojo viene dado por

donde c es la velocidad de la luz (3x10⁸ m/s). En el efecto Doppler clásico, la frecuencia de la fuente no se modifica, pero el movimiento recesivo causa la ilusión de una frecuencia menor.

Corrimiento al rojo de las líneas espectrales en el espectro visible de un supercúmulo de galaxias distantes (derecha), comparado con el del Sol (izquierda). La longitud de onda se incrementa hacia el rojo y más allá

Corrimiento al rojo o al azul en función del movimiento relativo entre el objeto emisor y el obsevador.

Publicado por Pamela Fernández Calvo

Bibliografia

Página web. http://www.luventicus.org/articulos/03U006/index.html. Recuperada el domingo 6 noviembre.

 Página web. http://es.wikipedia.org/wiki/Corrimiento_al_rojo#Efecto_Doppler. Recuperada el domingo 6 noviembre.