Desplazamiento al Rojo

Ejemplo de Desplazamiento al Rojo del Hidrógeno
Calcular

La luz de las galaxias y estrellas distantes no es monótona, sino que tiene diferentes características espectrales propias de los átomos de los gases de alrededor de las estrellas. Cuando se examinan estos espectros, se encuentran que están desplazados hacia el extremo rojo del espectro. Este cambio es al parecer por un desplazamiento Doppler, e indica que esencialmente todas las galaxias se están alejando de nosotros. Utilizando los resultados de las más cercanas, se hace evidente que las galaxias más distantes se alejan de nosotros más rápidamente. Este es el tipo de resultado que cabría esperar de un universo en expansión.

La construcción de los métodos para medir la distancia a las estrellas y las galaxias, llevó a Hubble a afirmar el hecho de que el desplazamiento al rojo (velocidad de recesión) es proporcional a la distancia. Si esta proporcionalidad (llamada Ley de Hubble) es válida, puede ser utilizada como una adecuada herramienta de medición de distancias.

Los desplazamientos al rojo medidos, se expresan por lo general en términos del parámetros z. Los mayores valores medidos de z están asociados con los quásares.

Ejemplos de Desplazamientos al Rojo Observados
Ejemplo de Cálculo de Desplazamiento al Rojo
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Medidas de Desplazamientos al Rojo

Suponiendo que es válida la ley de Hubble, el desplazamiento al rojo Doppler medido, da la velocidad de recesión de las estrellas y galaxias. Es una práctica común expresar esta velocidad como una fracción de la velocidad de la luz y usar el parámetro z definido por:
Para z =

v/c =
El cálculo de v/c a partir de esta expresión da:

Las mayores mediciones de desplazamientos al rojo son las de los quásares. Las mediciones de >100 cuásares, han dado un rango de 0,16 a 3,53, que corresponde a unas velocidades de recesión de 0,15c a 0,91c.

Otra aplicación del parámetro z es obtener el factor de escala R del universo en el momento en que la luz fue emitida por un determinado objeto observado. El parámetro z está relacionado con R por la expresión

donde la escala en el momento presente se toma como R0 = 1. Por ejemplo, si el desplazamiento al rojo de un objeto se encuentra que corresponden a z=3, entonces R=1/4 e implicamos que el universo se ha expandido por un factor de cuatro, desde que la luz salió del objeto. La longitud de onda de la radiación recibida se ha ampliado por un factor de cuatro, porque el espacio se ha expandido por un factor de cuatro durante su tránsito desde el objeto emisor. En esos valores grandes de z, el corrimiento al rojo es debido principalmente el desplazamiento al rojo cosmológico, y no una medida válida de la velocidad real de recesión del objeto con respecto a nosotros.

El parámetro z también puede ser utilizado para evaluar la densidad de masa en comparación con la densidad de masa ρ0 en el momento presente.

Con z = 3, la densidad es de 64 veces la de la densidad actual.

Ejemplos de Desplazamientos al Rojo Observados
Ejemplo de Cálculo de Desplazamiento al Rojo
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Desplazamiento al Rojo de la Galaxia 8C1435+635

Hay una galaxia reportada en noviembre de 1994 en el Monthly Notices de la Royal Astronomical Society, con un desplazamiento al rojo medido de z=4,25, un nuevo récord. Este valor del parámetro z corresponde a una velocidad de recession de 0,93c. Fué la galaxia 8C1435+635, observada en una búsqueda sistemática de débiles galaxias radio-emisoras, llevada a cabo por el equipo del Leiden Observatory liderado por George Miley. Tras el descubrimiento, se observaron los espectros ópticos mediante el Telescopio William Herschel en La Palma, Islas Canarias. Para obtener el desplazamiento al rojo, se midieron dos líneas de emisión de carbono ionizado e hidrógeno. Este desplazamiento al rojo corresponde a una distancia de unos 13 mil millones de años luz, si se usa el valor actual del parámetro de Hubble del WMAP de 71 km/s/mpc.

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