¿Te has preguntado qué hay de común entre un radar de velocidad y la expansión del universo? Claro, parecen conceptos totalmente diferentes, pero si entrecierras los ojos y giras tantito la cabeza alcanzarás a vislumbrar un nombre “Christian Andreas Doppler” conocido por su El efecto Doppler, Este efecto es la razón por la cual funcionan los radares de velocidad y se detectó que el universo se expande, pero ¿cómo?
¿Qué es el efecto Doppler?
¿alguna vez has escuchado un coche acercándose a toda velocidad con el claxon activado? Seguro que sí lo has hecho, ahora dime ¿Cómo suena? La onomatopeya característica de este sonido es un “ñiiiiiuuuun” un sonido agudo mientras se acerca a ti y uno grave cuando se aleja, parece contradictorio pues todos hemos escuchado un claxon de un coche detenido y no suena como el de un coche en movimiento parece como si fueran sonidos distintos, y es que en realidad lo son, espera, espera ¿Cómo pueden ser sonidos distintos si el claxon que suena es el mismo? Bueno para entender mejor tienes que tener en claro una cosa; El sonido es una onda, una onda como la que se forma en el agua quieta cuando dejas caer una piedra, solo que esta onda de sonido no se propaga por el agua sino por el aire, por eso cuando te paras junto a la bocina de un sonidero sientes vibrar todo tu cuerpo, porque las ondas de sonido te están impactando, aclarado esto ahora tienes que saber una característica importante de las ondas, si observas la imagen las líneas azules son representaciones de ondas, ,mientras más juntas estén entre sí como las de la izquierda decimos que su frecuencia es más alta, y si están más separadas entre si como las de la derecha entonces su frecuencia es más baja los sonidos agudos emiten ondas de alta frecuencia y los sonidos más graves emiten sonidos de frecuencia más baja. Ahora bien, si un coche en reposo toca su bocina, está emitirá ondas de sonido con cierta frecuencia que llegará a nuestros oídos e identificaremos como un tono ni tan agudo ni tan grave, pero si este mismo coche se acerca a nosotros a una gran velocidad tocando su claxon, las ondas de sonido que emite estarán más apachurradas, más juntas entre si y por lo tanto el sonido será más agudo, sin embargo, si el coche se aleja de ti mientras toca su bocina, entonces las ondas sonoras estarán más separadas entre sí, por lo que el sonido será más grave al llegar a tus oídos, lo mismo se aplica para el sonido de una ambulancia. Ahora imagínate que un avión super sónico se acerca hacia ti, ¿cómo crees que sonaría? Pues no sonaría ¿verdad? Al ser super sónico avanzaría más rápido que el sonido así que este no alcanzaría tus oídos hasta que el avión pase sobre ti, y después escucharías un sonido grave mientras se aleja.
A esto que te acabo de contar se le conoce como “Efecto Doppler” y no solo se aplica para ondas de sonido, sino para todas las ondas en general, ¿te has preguntado como funciona un radar de velocidad o cinemómetro como el que usa la policía de tránsito para saber qué tan rápido va tu coche? Es una de las aplicaciones del Efecto Doppler, estos aparatos emiten odas de radio, te preguntarás ¿cómo? Bueno primero tienes que acceder a tu imaginación, ahora imagina dos de estás ondas de radio que emite el aparato, primero se emite una y un segundo después se emite, estás dos ondas dirigen hacia un coche en movimiento, la primera impacta en él y rebota regresando al cinemómetro (así se llaman estos aparatos), la segunda hace lo mismo, pero como el coche se esta moviendo entonces la segunda onda tiene que recorrer menos distancia que la primera para rebotar contra el coche, así cuando estas dos ondas regresan de nuevo al cinemómetro, este las va a identificar ahora no con un segundo de diferencia sino con un poquito menos, con estos datos la computadora podrá hacer rápidamente los cálculos necesarios para obtener la velocidad del coche en cuestión.
Bien hasta aquí hemos explicado fenómenos que podemos observar en nuestra vida diaria, pero ¿y la expansión del universo? Como recordarás ese efecto se aplica para todo tipo de ondas y la luz no se la excepción, pues es bien sabido que la luz es una onda electromagnética (de hecho, las ondas de radio es luz a baja frecuencia) que no necesita ningún medio para transportarse, a diferencia del sonido. Así es, la luz que vemos, los colores son ondas, y la razón por la que distinguimos el verde del amarillo es porque aunque ambos son ondas de la misma naturaleza, estás ondas viajan con una frecuencia diferente, esta frecuencia es distinta para cada color, siendo el rojo el que tiene menor frecuencia (sus ondas están más separadas) y el violeta el que tiene mayor frecuencia (sus ondas están más juntas), ósea que si pudiéramos escuchar los colores entonces el rojo sería el más grave y el violeta el más agudo. Ahora imagínate que Flash se acerca a ti a una velocidad cercana a la de la luz (pero no a la de la luz) ¿cómo se vería nuestro héroe? Conociendo ya en que consiste el Efecto Doppler entonces las ondas de luz que llegarían a tus ojos tendrían una frecuencia más alta de la que emite Flash, es decir, veríamos al héroe de un tono más azulado de lo normal, en cambio si este se aleja de nosotros entonces su tono sería más rojizo.
También lee: Eres más joven de lo que crees: la “Teoría especial de la relatividad”
Dicho esto, fijemos nuestra mirada a las afueras de la vía Láctea como lo hizo Edwin Hubble en 1929, y observemos las galaxias lejanas con detenimiento, pero… ¿Qué está pasando?, por alguna razón la luz de cierta galaxia que observamos no es la misma a que lo fue antes, parece ser que es más rojiza ¿Qué está pasando?, Efecto Doppler, eso es lo que pasa, fijémonos en otra, también está más rojiza que antes, y otra, y otra más, es más la luz visible de la gran mayoría de las galaxias se está corriendo al rojo, y por el Efecto Doppler esto solo puede significar que se están alejando de nosotros, pero observemos con más detenimiento, no solo se están alejando de nosotros, también casi todas las galaxias se están alejando entre sí ¿esto que significa? Bueno, lo que acabamos de descubrir no es más que ¡la prueba de que el universo se está expandiendo! Y no solo que se expande si no que lo hace de una manera acelerada, cada vez la velocidad con la que las galaxias se alejan unas de otras crece y crece más, por esta razón podemos observar el corrimiento al rojo, pues si se expandiera a velocidad constante no lo notaríamos tan fácilmente pues el tono que vemos sería el mismo que siempre, pero no, las galaxias que se alejan se van tornando cada vez más de un tono rojizo.
Bien pues ahora lo sabes, ahora sabes cuál es la relación entre el sonido que escuchas de una ambulancia acercándose y el descubrimiento de la expansión del universo, un buen tema que te puede salvar de un silencio incómodo.
Oscar Romero es estudiante de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Autónoma de México, de la carrera de Física, desde el 2018.
