DESPLAZAMIENTO AL ROJO

Las ondas electromagnéticas, como por ejemplo la luz, se caracterizan por su longitud de onda, es decir, por la distancia que media entre dos crestas ondulatorias consecutivas. Una onda cualquiera, sea o no electromagnética, puede emitirse con una longitud de onda determinada pero luego se puede ver afectada por multitud de procesos que hagan que el receptor la capte con una longitud de onda distinta.

En el caso del sonido, cuando cambia la longitud de onda se altera el tono (carácter agudo o grave) percibido. En el caso de la luz, los cambios de longitud de onda conllevan modificaciones en el color.
El desplazamiento al rojo no es más que un cambio en la longitud de onda de la radiación electromagnética. Una onda electromagnética emitida con una cierta longitud de onda (un color determinado) se capta con una longitud de onda (color) distinta. Cuando esta alteración implica un enrojecimiento del tono de la luz o, en general, un alargamiento de la longitud de onda, se habla de desplazamiento hacia el rojo. Aunque el desplazamiento hacia el rojo sea el más popular, hay que insistir en que también es posible que se produzca un acortamiento de las longitudes de onda de la radiación: en este caso se habla de desplazamiento al azul.

En el caso de la radiación electromagnética en general, y muy en particular si se trata de la luz, este cambio de longitud de onda se puede deber a tres procesos físicos diferentes: a que el emisor y el receptor se alejen entre sí (efecto Doppler), a que el emisor se encuentre sometido a un campo gravitatorio más intenso que el receptor (desplazamiento al rojo gravitatorio) o a la expansión del universo (desplazamiento al rojo cosmológico). Cuando emisor y receptor se acercan, cuando el receptor experimenta un campo gravitatorio más intenso o cuando el universo se contrae, entonces se produce el efecto contrario, el desplazamiento al azul. El desplazamiento al rojo se representa con la letra z. La variable z adopta valores positivos cuando se trata de un desplazamiento al rojo y negativos si se trata de un desplazamiento al azul.

Como se ha indicado, el desplazamiento al rojo (o al azul) puede tener tres causas físicas bien diferenciadas. Pero hay una de ellas que destaca por su importancia y por la frecuencia con la que aparece en contextos físicos, y sobre todo en problemas astronómicos: el efecto Doppler.
Se conoce como efecto Doppler el cambio en la longitud de una onda como consecuencia del movimiento del emisor respecto del receptor. Observamos este efecto numerosas veces en la vida diaria. Cuando un coche se nos acerca a gran velocidad, percibimos que el sonido del motor (una onda, al fin y al cabo) es más agudo que cuando se aleja de nosotros. Esta percepción se debe al hecho de que cuando el coche se acerca, las ondas sonoras emitidas parecen juntarse y disminuye su longitud, mientras que se produce el efecto contrario cuando el coche se aleja, situación en que las ondas parecen separarse, lo que hace que su longitud aumente.

Este efecto es muy importante en astrofísica, donde adquiere relevancia aplicado a las ondas electromagnéticas, sobre todo al caso de la luz. Cuando un objeto que emite luz, como una estrella o una galaxia, se acerca a nosotros (o nosotros al objeto), vemos sus ondas de luz comprimidas, con menor longitud de onda que la correspondiente a la emisión: el color se desplaza hacia el azul. Si el cuerpo emisor se aleja de nosotros (o nosotros del cuerpo emisor), entonces vemos que su luz se desplaza al rojo, sus ondas se alargan. El efecto se torna más intenso cuanto mayor sea la velocidad relativa entre el emisor y el receptor, lo cual permite usar el efecto Doppler para calcular la velocidad de los astros respecto de nosotros.

Este efecto recibe su nombre del físico austríaco Christian Doppler, y fue clave en el descubrimiento de la expansión del universo por Edwin Hubble. No obstante, hay que aclarar que los desplazamientos al rojo de los que tanto se trata en cosmología no se deben al efecto Doppler, sino a un efecto independiente, el del desplazamiento al rojo cosmológico, relacionado con la expansión del universo, y no con el desplazamiento de las galaxias propiamente dichas en el seno del espacio.