Hay luces que nos hablan en lenguajes que la humanidad ha sabido descifrar: las estrellas y galaxias emiten radiación que, al descomponerse en las diferentes longitudes de onda que la forman (por ejemplo en un prisma), revela una firma única: las líneas espectrales descubiertas por Fraunhofer. Son como códigos de barras cósmicos. Y cuando esas líneas se desplazan —hacia el rojo o hacia el violeta— de donde se supone que deben estar, nos cuentan una historia de movimiento, velocidad, y expansión.
🌈 ¿Por qué aparecen líneas en los espectros?
De manera muy básica: cuando un átomo recibe energía, sus electrones saltan a niveles (capas electrónicas) más altos, más alejados del núcleo. Al volver a su nivel original, emiten energía en forma de luz con longitudes de onda muy específicas. Ese patrón da lugar a líneas de emisión.
Por el contrario, si una fuente de luz atraviesa un gas frío, ese gas absorbe ciertas frecuencias, dejando líneas oscuras en el espectro continuo. Son las líneas de absorción.
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| Espectros de emisión del Sodio, Hidrógeno, Calcio y Mercurio comparados con el espectro continuo de luz visible |
Ambas son fundamentales: con ellas identificamos los elementos químicos del laboratorio o de las estrellas y galaxias, sin importar cuán lejanas estén. Fueron Kirchhoff y Bunsen los que descubrieron esta asociación entre posición de las líneas y el elemento químico que las produce. De hecho, gracias a las líneas espectrales se descubrió Helio en el Sol (de ahí su nombre, por cierto), antes que en la Tierra.
🟥 Corrimiento al rojo y al violeta
Cuando las líneas espectrales se desplazan respecto a su posición de reposo, hablamos de:
- Corrimiento al rojo: las líneas se mueven hacia el extremo rojo del espectro: longitudes de onda más largas, menos frecuencia.
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| Espectro de absorción del Hidrógeno en los siguientes casos (de arriba a abajo) a) En reposo (laboratorio) b) Alejándose a 3,000 Km/s c) Alejándose a 30,000 Km/s |
- Corrimiento al azul o violeta: las líneas se desplazan hacia el extremo violeta del espectro: longitudes más cortas, más frecuencia.
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| Espectro de absorción del Hidrógeno en los siguientes casos (de arriba a abajo) a) En reposo (laboratorio) b) Acercándose a 3,000 Km/s c) Acercándose a 30,000 Km/s |
Este fenómeno puede tener tres causas:
Efecto Doppler: Si una fuente de emisión se aleja, su luz se "estira", si se acerca, se "comprime". Por tanto podemos deducir que las galaxias que presentan corrimiento al rojo se alejan de nosotros y las que presentan corrimiento azul se acercan, como Andrómeda, debido a su propio movimiento por el Cosmos.
El efecto Doppler, aplicado a las ondas mecánicas en el aire que llamamos sonido, es algo que todos apreciamos con facilidad cuando, por ejemplo, se acerca una motocicleta a gran velocidad: cuando se acerca a nosotros el sonido se vuelve más agudo, las ondas de sonido se "aprietan", su longitud disminuye; pero cuando se aleja, las ondas se van estirando, se alarga su longitud, y de ahí un sonido más grave.
Corrimiento gravitacional: La luz pierde energía al escapar de campos gravitatorios intensos. Ya hablaremos de este tema en el futuro.
Expansión o Contracción del espacio-tiempo: No es que las galaxias viajen por el espacio alejándose o acercándose, que también lo hacen... sino que sería el mismísimo espacio el que se expande o contrae, y con él, la luz misma.
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| El Universo en expansión, representación ilustrativa (Science Photo Library) |
🌌 Friedmann, Lemaître y el universo en expansión
Aunque solemos asociar la expansión del universo con Hubble y su famosa fórmula V = H x d (Velocidad de la galaxia respecto a la Tierra igual a la Constante de Hubble multiplicada por la distancia hasta la galaxia), la idea no le pertenece. Fue el científico soviético Alexander Friedmann, en 1922, quien derivó de las ecuaciones de Einstein que un universo estático era imposible: debía expandirse o contraerse, y todo eso solo con un cuaderno, un lápiz y un cerebro capaz de entender a Einstein y precisarle unos detalles. Su trabajo fue ignorado, como también lo fue el del sacerdote y astrónomo belga Georges Lemaître, quien en 1927 llegó a conclusiones similares y propuso lo que hoy conocemos como la teoría del Big Bang.
Es cierto que fue Hubble quien observó experimentalmente que las galaxias parecían alejarse más cuanto más lejos estaban, pero ni siquiera esto lo hizo solo. Detrás de sus datos estaban los cálculos y mediciones realizadas por mujeres como Henrietta Swan Leavitt, Milton Humason y otras "calculadoras" invisibles a la historia oficial de la Ciencia.
🧭 ¿Por qué importa todo esto?
Porque las líneas espectrales nos permiten medir distancias cósmicas, calcular velocidades de galaxias, reconstruir la historia misma del universo y proyectar su destino... casi nah. Y todo gracias a unos arañazos de luz.
