Redshift


En física , un corrimiento al rojo es un aumento de la longitud de onda y la correspondiente disminución de la frecuencia y la energía fotónica de la radiación electromagnética (como la luz ). El cambio opuesto, una disminución de la longitud de onda y un aumento simultáneo de la frecuencia y la energía, se conoce como desplazamiento hacia el rojo negativo o desplazamiento hacia el azul . Los términos derivan de los colores rojo y azul que forman los extremos del espectro de luz visible .

Los corrimientos al rojo relativistas, gravitacionales y cosmológicos pueden entenderse bajo el paraguas de las leyes de transformación del marco . Las ondas gravitacionales , que también viajan a la velocidad de la luz , están sujetas a los mismos fenómenos de corrimiento al rojo.

Ejemplos de fuerte corrimiento al rojo son un rayo gamma percibido como un rayo X , o una luz inicialmente visible percibida como ondas de radio . Se observan desplazamientos al rojo más sutiles en las observaciones espectroscópicas de objetos astronómicos y se utilizan en tecnologías terrestres como el radar Doppler y las pistolas de radar .

Existen otros procesos físicos que pueden provocar un cambio en la frecuencia de la radiación electromagnética, incluidos los efectos de dispersión y ópticos ; sin embargo, los cambios resultantes se distinguen del desplazamiento al rojo (astronómico) y generalmente no se los denomina como tales (consulte la sección sobre óptica física y transferencia radiativa ).

El valor de un corrimiento al rojo a menudo se denota por la letra z , correspondiente al cambio fraccional en la longitud de onda (positivo para corrimientos al rojo, negativo para corrimientos al azul), y por la relación de longitud de onda 1 + z (que es> 1 para corrimientos al rojo, <1 para corrimientos al azul) ).

La historia del tema comienza con el desarrollo en el siglo XIX de la mecánica ondulatoria y la exploración de fenómenos asociados al efecto Doppler . El efecto lleva el nombre de Christian Doppler , quien ofreció la primera explicación física conocida del fenómeno en 1842. [1] La hipótesis fue probada y confirmada por ondas sonoras por el científico holandés Christophorus Buys Ballot en 1845. [2] Doppler predijo correctamente que El fenómeno debería aplicarse a todas las ondas y, en particular, sugirió que los colores variables de las estrellaspodría atribuirse a su movimiento con respecto a la Tierra. [3] Sin embargo, antes de que esto se verificara, se descubrió que los colores estelares se debían principalmente a la temperatura de una estrella , no al movimiento. Sólo más tarde se justificó el Doppler mediante observaciones verificadas de corrimiento al rojo.


Líneas de absorción en el espectro visible de un supercúmulo de galaxias distantes (derecha), en comparación con las líneas de absorción en el espectro visible del Sol (izquierda). Las flechas indican corrimiento al rojo. La longitud de onda aumenta hacia el rojo y más allá (la frecuencia disminuye).
Candidatas a galaxias con alto corrimiento al rojo en el campo ultraprofundo de Hubble 2012 [16]
Redshift y Blueshift
Efecto Doppler , bola amarilla (~ 575 nm de longitud de onda) aparece verdosa (desplazamiento del azul a ~ 565 nm de longitud de onda) al acercarse al observador, se vuelve naranja (desplazamiento al rojo a ~ 585 nm de longitud de onda) a medida que pasa y vuelve a amarillo cuando se detiene el movimiento. Para observar tal cambio de color, el objeto tendría que viajar a aproximadamente 5200 km / s , o unas 75 veces más rápido que el récord de velocidad de la sonda espacial más rápida hecha por el hombre .
Gráfico de distancia (en giga años luz ) frente al corrimiento al rojo según el modelo Lambda-CDM . d H (en negro sólido) es la distancia entre la Tierra y la ubicación con el corrimiento al rojo z del Hubble, mientras que ct LB (en rojo punteado) es la velocidad de la luz multiplicada por el tiempo de retroceso al corrimiento al rojo z del Hubble . La distancia comoving es la distancia similar a un espacio físico entre aquí y la ubicación distante, asíntota al tamaño del universo observable.a unos 47 mil millones de años luz. El tiempo de retroceso es la distancia que viajó un fotón desde el momento en que se emitió hasta ahora dividido por la velocidad de la luz, con una distancia máxima de 13,8 mil millones de años luz correspondiente a la edad del universo .
Representación de los datos 2dFGRS
Desplazamiento al rojo y desplazamiento al azul Doppler
Las ondas de materia (protones, electrones, fotones, etc.) que caen en un pozo de gravedad se vuelven más enérgicas y experimentan un desplazamiento hacia el azul independiente del observador.